Đột phá: Quang hợp nhân tạo có thể biến CO2 thành nhựa với giá rẻ

Đột phá: Quang hợp nhân tạo có thể biến CO2 thành nhựa với giá rẻ


Quốc Hùng •Thứ tư, 05/12/2018


Chia sẻ FBChia sẻ TwitterBình luậnMới đây, các nhà điều tra tại Đại học Rutgers, New Jersey, Hoa Kỳ đã gây ra một bước đột phá trong lĩnh vực tái tạo khí CO2 – một phương pháp quang hợp nhân tạo mới, có thể chuyển hóa khí CO2 thành nhựa , và các vật liệu khác với hiệu suất cao , giá thành rẻ hơn rất nhiều so với trước đây.Các thiết bị của công nghệ xử lý C02 mới (ảnh: ĐH Rutger)Con người, cùng với sự phát triển công nghiệp và giao thông vận tải, đang gây nên lượng khí thải carbon nhiều hơn bao giờ hết. Để giải quyết vấn nạn này, các nước đã bắt tay với nhau để cùng thống nhất giảm lượng khí thải. Chưa biết là họ có thực hiện đã được điều này hay không, Tuy nhiên các chuyên gia đã có một hướng đi khác, chính là thu thập CO2 có hại đến từ khí quyển rồi biến chúng thành các sản phẩm có ích như nhiên liệu, các loại nệm cứng, hay sợi carbon hiệu suất cao v.v.Thực vật, dưới bàn tay kỳ diệu của Tạo Hóa, chỉ cần một năng lượng rất nhiều nhỏ từ Mặt Trời để chuyển hóa CO2 thành nhiên liệu – carbohydrate , và chất béo. Chính sự màu nhiệm này đã tạo cảm hứng cho vô số các điều tra về năng lượng sạch trong giới khoa học hiện nay.Chúng ta đã triệu chứng kiến không ít các thiết bị thử nghiệm mô phỏng lại quá trình quang hợp thiên nhiên để gây ra nhiên liệu mà nhân các loại có thể sử dụng như methanol, metan và hydro. nhưng trên thực tế việc tái tạo lại quy trình quang hợp trong môi trường thiết bị do con người gây nên vẫn chưa đạt đã được như mong đợi.Công nghệ quang hợp nhân tạo thường phải gắn liền với một xúc tác đặc biết để kích hoạt , tăng tốc các phản ứng hóa học. Hiệu suất , giá thành của xúc tác là một trong những trở ngại lớn số 1 cho tham vọng thương mại hóa công nghệ này.Tuy nhiên, đây lại là điểm mà các nhà điều tra tại Đại học Rutgers đang đạt được những bước tiến đáng kể. Họ đã khám phá ra một nguồn xúc tác dồi dào (và vì vậy rất rẻ), đồng thời kết hợp được yêu cầu tiết kiệm năng lượng của quy trình quang hợp thiên nhiên với độ bền cần thiết để chịu được các phản ứng hóa học khắc nghiệt.>> Các nhà nghiên cứu vô tình tìm ra cách đơn giản biến khí CO2 thành cồn“Nhờ áp dụng các nguyên lý của thiên nhiên đối với các phản ứng hóa học trong công nghiệp mà chúng tôi khám phá ra các loại xúc tác này,” đồng tác giả Anders Laursen giải thích với New Atlas. “Phương pháp lấy cảm hứng từ sinh học này vừa tiêu thụ ít năng lượng như các hệ thống tự nhiên, vừa có độ bền hóa học của các xúc tác không đồng thể. Thông qua phương pháp này chúng tôi đã xác định được họ niken phốtphit là một ứng viên tuyệt hảo cho phản ứng khử CO2. Và rồi chúng tôi đã thiết kế bình phản ứng , và các công cụ phân tích mới để xác nhận giả thuyết của mình.”5 loại xúc tác mới của nhóm nghiên cứu được gây ra đến từ niken , và phốtpho có giá thành rẻ và rất dồi dào. Nhờ chúng, các nhà khoa học có thể gây nên các chuỗi nguyên tử carbon có độ dài khác nhau với hiệu suất hơn 99%. Những nguyên tử này sau đó có thể hình thành các phân tử hay là các chuỗi polyme dài – có thể dùng để sản xuất nhựa và hoàn toàn có tiềm năng thay thế cho nhựa từ dầu mỏ.“Đột phá này của chúng tôi có thể dẫn tới việc chuyển hóa CO2 thành các sản phẩm có giá trị , các nguyên liệu thô trong các ngành công nghiệp hóa học và dược phẩm,” trưởng nhóm tác giả Charles Dismukes cho biết.(ảnh: ĐH Rutger)Theo các nhà khoa học, rất khó để so sánh trực tiếp chi phí giữa phương pháp mới với phương pháp sử dụng dầu mỏ để sản xuất nhựa hiện nay, vì các số liệu này là “một bí mật được bảo vệ gắt gao.” Tuy vậy, họ có thể so sánh về hiệu suất, thứ có thể đánh giá chỉ bằng “sự quá điện thế.”“Mức quá điện thế của phương pháp mới là rất thấp, đồng nghĩa với việc quá trình có hiệu suất sử dụng năng lượng cao, nó chưa cần dùng nhiều năng lượng,” Laursen cho biết. “Các xúc tác điện hóa thông thường cần khoảng 0,7V quá thế trong khi phương pháp mới giảm sự hao hụt đi 70 lần. Năng lượng mất đi thực chất chính là lượng điện mà phản ứng cần sử dụng. Như vậy, ít năng lượng hơn đồng nghĩa với việc giảm lượng điện sử dụng và giảm luôn chi phí trên một kilogram sản phẩm tương ứng.”Với bằng sáng chế trong tay, nhóm điều tra đang làm việc theo hướng thương mại hóa công nghệ này. Họ sẽ cần phải hiểu sâu hơn về các phản ứng hóa học này để điều chỉnh chúng và tạo ra các sản phẩm khác nhau, ví như diol (các hợp chất hữu cơ có chứa hai nhóm -OH) , và các hydrocacbon. Cùng với đó chính là bài toán làm thế nào để đưa công nghệ này đến từ phòng thí nghiệm lên quy mô sản xuất công nghiệp.Nghiên cứu này được đăng tải trên tạp chí Khoa học Năng lượng , Môi trường.Nguồn: Trường Đại học Rutges, New Jersey, Hoa Kỳ Theo New AtlasQuốc Hùng tổng hợp>> 9 phát minh có thể cứu Trái Đất


CO2đồ nhựakhí nhà kínhô nhiễm chưa khíphát minh hữu ích


2018-12-05