Biến đổi khí nhà kính thành xăng

Phát hiện nghiên cứu mở đường hướng tới việc sử dụng hạ tầng hiện có của thế giới để lưu trữ và phân phối nhiên liệu mà không bổ sung phát thải khí nhà kính vào khí quyển.

GS. Yogesh Surendranath, chuyên ngành hóa học và là đồng tác giả nghiên cứu giải thích: Chất xúc tác mới thúc đẩy quá trình này thông qua giai đoạn đầu chuyển đổi CO2 thành CO. Nhưng đây là bước khởi đầu quan trọng để biến đổi CO2 thành các hóa chất khác bao gồm nhiên liệu; Trước đây đã có nhiều phương pháp để chuyển đổi CO và hydro thành nhiều nhiên liệu lỏng và các sản phẩm khác.

Chuyển đổi có thể điều chỉnh

Nhóm nghiên cứu đã chế tạo được vật liệu điện cực bạc có độ xốp cao. Tùy theo công thức chính xác của vật liệu, có thể thiết kế các biến thể của chất xúc tác, trong đó, “mỗi biến thể được thiết kế cho một ứng dụng cụ thể". Việc điều chỉnh kích thước của các lỗ trong vật liệu cho ra đời hệ thống sản sinh tỷ lệ CO như mong đợi trong sản phẩm cuối cùng.

Hầu hết những nỗ lực điều chỉnh khả năng chọn lọc của các chất xúc tác bạc để sản xuất khí CO đã tập trung vào thay đổi tính chất hóa học của bề mặt hoạt động. Tuy nhiên, với công thức này, vật liệu có tên là Opan nghịch đảo bạc (silver inverse opal) có cấu trúc lỗ xốp, được xác định là có hiệu quả. GS. Surendranath cho biết: Những gì họ đã phát hiện, rất đơn giản. Có thể điều chỉnh kích thước của lỗ để đạt được khả năng chọn lọc và hoạt động của chất xúc tác, mà không phải thay đổi tính chất hóa học của bề mặt hoạt động.

Cấu trúc tổ ong

Vật liệu xốp có thể được chế tạo bằng cách lắng đọng các hạt polystyrene nhỏ trên chất nền điện cực dẫn điện, sau đó kết tủa điện phân bạc trên bề mặt, rồi hòa tan các hạt để lại các lỗ có kích thước được xác định bằng kích thước của các hạt ban đầu. Theo giải thích của GS. Surendranath, do các khối cầu được sắp xếp một cách tự nhiên khi chúng kết lại với nhau, nên phương pháp này tạo ra cấu trúc tổ ong gồm các tế bào lục giác.

Như vậy, việc thay đổi độ dày của chất xúc tác lỗ gây hiệu ứng kép: Khi Opan xốp dày hơn, chất xúc tác tăng gấp 3 lần quá trình sản xuất CO từ CO2, trong khi lại làm giảm 10 lần phản ứng thay thế sản sinh khí hydro. Sử dụng hiệu ứng kết hợp này, quá trình sản sinh khí CO có thể dễ dàng được thay đổi để tăng thêm khoảng 5% - 85% hiệu suất phản ứng. Các kết quả nghiên cứu cung cấp hiểu biết cơ bản phục vụ việc thiết kế các vật liệu xúc tác khác để sản xuất nhiên liệu từ CO2.

Đây chỉ là một bước trong quá trình chuyển đổi CO2 thành nhiên liệu có ích. Chứng minh ban đầu mới được thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm. Vì vậy, vẫn cần thực hiện thêm nhiều nghiên cứu để quá trình chuyển đổi này trên thực tế trở thành một phương thức sản xuất nhiên liệu vận tải. Nhưng vì tính chọn lọc và hiệu quả của bước chuyển đổi ban đầu đặt ra giới hạn trên cho hiệu quả tổng thể của việc sản xuất nhiên liệu từ CO2, nên về mặt kỹ thuật, GS. Surendranath cho rằng nghiên cứu cung cấp kiến thức cơ bản quan trọng về cách biến đổi các công nghệ cacbon trung tính để thay thế các hệ thống nhiên liệu hóa thạch hiện có, trong khi vẫn có thể sử dụng toàn bộ cơ sở hạ tầng hiện có của các trạm xăng, xe giao hàng và các thùng chứa.

Cuối cùng, các nhà máy chuyển đổi có thể được kết nối trực tiếp với dòng khí thải từ các nhà máy điện đốt nhiên liệu hóa thạch để biến đổi CO2 thành nhiên liệu thay vì giải phóng vào khí quyển. Nhóm nghiên cứu lạc quan cho rằng quá trình này có thể được phát triển thành công.

N.P.D-NASATI (Theo Phys)