Ngày nay, khí CO2 đang tích tụ trong khí quyển với tốc độ đáng báo động, nhưng cây xanh chỉ có thể thu giữ và chuyển hóa một phần khí gây hiệu ứng nhà kính này. Hơn nữa, một vấn đề đặt ra hiện nay là chúng ta sẽ phải làm gì nếu có khả năng thu giữ CO2? Chúng ta sẽ lưu trữ nó ở đâu đó hay sẽ tái chế cho những ứng dụng hữu ích mới?
Các nhà khoa học tại Đại học Rice (Mỹ) đã đề xuất một giải pháp cho vấn đề này, đó là tái chế CO2 để sản xuất nhiên liệu lỏng, cụ thể là axit formic.
Trong tự nhiên, axit formic thường có mặt ở cây tầm ma và nọc ong, kiến. Axit formic là một chất mang năng lượng, khi được sử dụng trong pin nhiên liệu nó phân hủy thành nước và CO2, tạo ra năng lượng để vận hành thiết bị.
Axit formic cũng là nguyên liệu quan trọng để sản xuất các hóa chất khác trong công nghiệp hóa chất. Khi sử dụng để lưu trữ hydro, axit formic có thể lưu giữ lượng năng lượng gấp gần 1000 lần một thể tích khí hydro tương đương. Trong khi đó, việc nén khí hydro là thách thức lớn đối với công nghệ pin nhiên liệu hydro ngày nay.
Năm 2017, các sinh viên Đại học kỹ thuật Eindhoven, Hà Lan, đã chế tạo một chiếc xe bus chạy bằng nhiên liệu axit formic với mục đích biểu thị cho thấy axit này có thể thay thế điện và khí hydro để cung cấp năng lượng cho các phương tiện giao thông một cách thân thiện môi trường và với chi phí thấp hơn.
Nhưng sản xuất axit formic từ CO2 theo các phương pháp thông thường trước đây đòi hỏi phải thực hiện các bước tinh chế tiêu hao nhiều năng lượng và tốn kém.
Nay các nhà khoa học tại Đại học Rice đã chế tạo một thiết bị phản ứng điện hóa có xúc tác, sử dụng CO2 làm nguyên liệu để sản xuất dung dịch axit formic nồng độ cao và có độ tinh khiết cao. Trong quá trình nghiên cứu của họ, hai tiến bộ đạt được đã dẫn đến việc chế tạo thiết bị phản ứng này. Trước tiên, đó là việc phát triển chất xúc tác bismut hai chiều với bề mặt gồ ghề. Tiến bộ thứ hai là họ đã sử dụng chất điện ly dạng polyme rắn, cho phép loại bỏ nhu cầu sử dụng muối. Nếu sử dụng chất điện ly lỏng trong phản ứng điện hóa thông thường để khử CO2 và sản xuất axit formic, người ta phải bổ sung muối để tăng độ dẫn điện và sau đó lại phải tách muối khỏi sản phẩm, tiêu hao nhiều năng lượng.
Theo các nhà khoa học tại Đại học Rice, sản xuất trực tiếp dung dịch axit formic ở dạng tinh khiết sẽ hỗ trợ việc áp dụng trên thực tế công nghệ chuyển hóa CO2 thành nguyên liệu hữu ích. Trong các thử nghiệm đã thực hiện, chất xúc tác của nhóm nghiên cứu đạt hiệu suất chuyển hóa khoảng 42%, điều đó có nghĩa là một nửa điện năng có thể được lưu trữ trong axit formic ở dạng nhiên liệu lỏng.
Nhờ phương pháp trên, axit formic có thể được sản xuất ở quy mô lớn để làm nhiên liệu cho pin nhiên liệu, tạo ra điện năng. CO2 phát thải trong quá trình sử dụng pin nhiên liệu có thể được thu giữ để chôn lấp hoặc tái chế lại.
Theo Chemistry & Industry, 9/2019
TÌNH HÌNH DỊCH BỆNH CORONA MỚI NHẤT