Các nhà nghiên cứu tại Đại học Northwestern đã tạo ra một chất xúc tác giá rẻ từ molypden, kim loại dồi dào và đường ăn để loại bỏ CO2, có triển vọng trở thành phương pháp khả thi để biến đổi cacbon thu được thành những sản phẩm hữu ích như tiền chất nhiên liệu.

Trong nghiên cứu, chất xúc tác đã chuyển đổi thành công CO2 thành CO, thành phần quan trọng để sản xuất nhiều loại hóa chất hữu ích. Ví dụ, khi phản ứng xảy ra với sự có mặt của hydro, CO2 và hydro biến đổi thành khí tổng hợp, tiền chất có giá trị cao để sản xuất nhiên liệu có khả năng thay thế xăng.

Với những tiến bộ công nghệ gần đây, thu hồi cacbon sau khi đốt đang trở thành một lựa chọn phù hợp để giải quyết cuộc khủng hoảng biến đổi khí hậu toàn cầu. Nhưng làm thế nào để xử lý cacbon thu hồi vẫn là vấn đề còn bỏ ngỏ. Chất xúc tác mới có thể cung cấp giải pháp xử lý khí nhà kính mạnh bằng cách chuyển đổi nó thành sản phẩm giá trị hơn.

Milad Khoshooei, đồng tác giả nghiên cứu cho rằng: “Ngay cả khi bây giờ chúng ta ngừng thải CO2, bầu khí quyển vẫn dư thừa CO2 do các hoạt động công nghiệp từ nhiều thế kỷ trước. Không có giải pháp duy nhất cho vấn đề này. Chúng ta cần giảm khí thải CO2 và tìm ra những cách mới để giảm nồng độ CO2 hiện có trong khí quyển. Chúng ta nên tận dụng mọi giải pháp có thể”.

Bí mật đằng sau chất xúc tác mới là cacbua molypden, vật liệu gốm cực kỳ cứng. Không giống như nhiều chất xúc tác khác đòi hỏi kim loại đắt tiền như bạch kim hoặc palladium, molypden là kim loại rẻ tiền, không quý hiếm, có nhiều trên Trái đất.

“Để biến đổi molypden thành cacbua molypden, các nhà khoa học cần một nguồn cacbon. Họ phát hiện ra một lựa chọn rẻ tiền là đường - loại đường dạng hạt màu trắng được sử dụng trong hầu hết các gia đình - lại được sử dụng như một nguồn cung cấp nguyên tử cacbon tiện lợi, rẻ tiền. Khi so sánh với các vật liệu thông dụng khác dùng làm chất xúc tác thì vật liệu mà nhóm nghiên cứu sử dụng cực rẻ”.

Khi thử nghiệm chất xúc tác, các nhà khoa học đã rất ấn tượng trước thành công thu được. Chất xúc tác hoạt động ở áp suất môi trường xung quanh và nhiệt độ cao (300-600 độ C), đã chuyển đổi CO2 thành CO với độ chọn lọc 100%. Độ chọn lọc cao có nghĩa là chất xúc tác chỉ tác dụng lên CO2 mà không phá vỡ các vật liệu xung quanh. Ngành công nghiệp có thể sử dụng chất xúc tác cho khối lượng lớn khí thu được và chỉ nhắm mục tiêu có chọn lọc vào CO2. Chất xúc tác cũng ổn định theo thời gian, nghĩa là nó vẫn hoạt động và không bị phân hủy.

Omar K. Farha, một trong số các tác giả cho biết: “Trong hóa học, không có gì lạ khi chất xúc tác mất đi tính chọn lọc sau vài giờ. Tuy nhiên, sau 500 giờ trong điều kiện khắc nghiệt, độ chọn lọc của chất xúc tác không thay đổi”. Điều này đặc biệt đáng chú ý vì CO2 là một phân tử ổn định và cứng đầu.

Phát triển vật liệu thu hồi cacbon là trọng tâm chính mà phòng thí nghiệm của Farha hướng đến. Nhóm nghiên cứu đã phát triển khung kim loại-hữu cơ (MOF), loại vật liệu kích thước nano có độ xốp cao mà Farha ví như “bọt xốp tinh vi và có thể lập trình được”. MOF có nhiều ứng dụng đa dạng, bao gồm cả việc hút CO2 trực tiếp từ không khí. Hiện nay, MOF và chất xúc tác mới có thể được kết hợp để thu giữ và cô lập cacbon.

N.P.D (NASATI), theo Scietechdaily, 5/2024