Các nhà khoa học ở Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge (ORNL), Bộ Năng lượng Mỹ vừa phát hiện một phương pháp đơn giản biến CO2 thành ethanol, hợp chất hữu cơ được sử dụng rộng rãi như một loại nhiên liệu.

Phat hien chat xuc tac bien khi thai thanh nhien lieu - Anh 1

Phát hiện làm thay đổi cả thế giới?

Trong khi cố gắng tìm chuỗi phản ứng hóa học phức tạp nhằm biến CO2 thành nhiên liệu có ích, nhóm nghiên cứu ở Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge, thuộc Bộ Năng lượng Mỹ, nhận ra một chất xúc tác mà họ đưa vào để thúc đẩy phản ứng lại có thể tự thực hiện toàn bộ quá trình này. “Đây là một kết quả bất ngờ bởi việc tạo ra ethanol từ CO2 với một chất xúc tác duy nhất là rất khó”, Adam Rondinone - người đứng đầu công trình nghiên cứu cho biết. Adam cũng chia sẻ đây là một điều quá bất ngờ, bởi họ tìm ra chất xúc tác này trong một phản ứng có thể làm thay đổi cả thế giới mà không có chủ đích ban đầu.

Chất xúc tác do Adam Rondinone cùng các cộng sự tìm ra được kết hợp từ carbon, đồng, nitơ, bằng cách đưa những hạt nano đồng vào trong một cột carbon phủ nitơ cao khoảng từ 50-80 nanomet. Tiếp đó, khi các nhà khoa học cho dòng điện 1,2 vol chạy qua, nó đã tạo ra một phản ứng tách CO2 thành nước và ethanol, với lượng nhiên liệu ethanol bằng 63% tổng lượng CO2 đưa vào trong quá trình phản ứng.

Đây là kết quả đáng ngạc nhiên đối với các nhà khoa học vì dạng phản ứng điện hóa này thường sản sinh ra nhiều loại khí khác nhau, trong đó có cả metan, ethylene và CO. Hơn nữa, lượng điện năng đưa vào trong quá trình phản ứng không hề lớn nhưng lại cho kết quả lạc quan khi thu được lượng ethanol đáng kể. Nhóm nghiên cứu còn cho biết, lượng ethanol thu được nhiều như vậy là vì cấu trúc nano của chất xúc tác này rất dễ điều chỉnh nên họ có thể khiến nó cho ra những kết quả như mong muốn.

Nguyên liệu giá rẻ

Trong hầu hết các công trình, dự án nghiên cứu nhằm chuyển đổi CO2 thành nhiên liệu sạch, các nhà khoa học đều chọn những nguyên liệu là kim loại đắt tiền như titan oxit như các nhà nghiên cứu của Đại học Texas (Mỹ) đã từng làm. Tuy nhiên, cách mà các nhà khoa học thuộc ORNL sử dụng mang nhiều ưu điểm hơn, khi chất xúc tác được tạo ra từ các vật liệu rẻ tiền và có thể phản ứng ở nhiệt độ phòng với yêu cầu về điện thấp, do đó có thể áp dụng phương pháp này để mở rộng sản xuất ở quy mô công nghiệp.

“Bằng cách sử dụng công nghệ nano để sắp xếp các nguyên liệu thông thường, chúng tôi tìm ra cách hạn chế các phản ứng phụ và tạo ra sản phẩm mong muốn. Quá trình này cho phép bạn sử dụng lượng điện dư thừa để sản xuất và tích trữ ethanol”, Adam Rondinone giải thích.

Chính bởi ưu điểm giá thành rẻ nên nhóm các nhà khoa học ORNL sẽ dễ dàng triển khai kế hoạch thương mại hóa toàn cầu của mình, có thể lưu trữ thành nguồn năng lượng thay thế khi năng lượng tái tạo từ gió và Mặt trời không đủ đáp ứng. Điều này cũng đồng nghĩa với việc mạng lưới điện trên hành tinh được cân bằng, triệt tiêu tối đa lượng khí thải CO2 gây hiệu ứng nhà kính và giảm thiểu các thảm họa từ biến đổi khí hậu toàn cầu.