Phương pháp mới tạo ra nhiên liệu methanol bằng CO2 và ánh sáng mặt trời

272

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Texas ở Arlington (viết tắt là UTA) đã phát triển một phương pháp mới nhằm tạo ra methanol từ ánh sáng mặt trời và CO2.

Nhiên liệu methanol được thế giới sử dụng cho phương tiện giao thông trên đường vào cuối những năm 70 của thế kỷ XX. Hầu hết những phương pháp sản xuất methanol trước đây đều sử dụng khí cacbonic đã được gia nhiệt trong điều kiện áp suất và nhiệt độ cao, sử dụng chất xúc tác là hóa chất độc hại hoặc các thành phần hiếm trong đất như cadmium hoặc tellurium. Các nhà nghiên cứu tại UTA đã phát triển một phương pháp mới mà họ khẳng định là an toàn hơn, ít tốn kém hơn, đơn giản hơn so với các phương pháp hiện tại và có thể được mở rộng trong quy mô sản xuất công nghiệp để cho phép khí CO2 thải ra từ các nhà máy sử dụng điện được thu giữ và chuyển đổi thành nhiên liệu hữu ích.

Hình minh họa que hỗn hợp CuO và Cu2O cùng tương tác hóa học của chúng với ánh sáng mặt trời và CO2

Hình minh họa que hỗn hợp CuO và Cu2O cùng tương tác hóa học của chúng với ánh sáng mặt trời và CO2

Hình thực tế của các que CuO-Cu2O

Thành phần đơn giản nhất trong phân tử rượu (và độc hại đối với con người) methanol (CH3OH) được biến thành một dạng nhiên liệu diesel sinh học và bị đốt cháy trong động cơ. Nó cũng là một hóa chất quan trọng trong việc sản xuất các sản phẩm nhựa, keo dán, và dung môi.

Trong một cuộc phỏng vấn với tạp chí Gizmag, tiến sĩ Krishnan Rajeshwar, một giáo sư nổi tiếng về hóa học và hóa sinh, đồng sáng lập của Trung tâm Năng lượng tái tạo – Khoa học & Công nghệ, CREST, tại UTA mô tả quá trình sản xuất methanol mới được phát triển bởi đội ngũ của mình như là phiên bản quang điện hóa của quá trình quang hợp xảy ra trong nhà máy.

Cốt lõi của kỹ thuật này là sử dụng một quá trình gia nhiệt để bao phủ thanh nano bọc đồng oxit (CuO) bằng một hình thức khác của đồng oxit (Cu2O) và đặt chúng trong môi trường giàu carbon dioxide. Các thanh nano được hỗn hợp CuO và Cu2O bao phủ này sau đó được chiếu ánh sáng mặt trời hoặc mô phỏng của ánh sáng mặt trời trong phòng thí nghiệm – để kích hoạt phản ứng hóa học và sản xuất ra methanol lỏng. Nhóm nghiên cứu cho biết, các thí nghiệm tạo ra methanol có hiệu suất điện hóa học là 95% và tránh được dư thừa năng lượng đầu vào, hay nói cách khác là tránh phí phạm tài nguyên.

Khi được hỏi liệu phương pháp này có thể được sử dụng để tạo ra nhiên liệu cho các khu vực xa xôi hẻo lánh như Alaska và Canada, cách xa đường ống và đường giao thông, Tiến sĩ Rajeshwar nghĩ rằng nó có thể sử dụng được bằng cách kết hợp với đầu ra của máy phát điện, tái sử dụng khí thải CO2 để sản xuất nhiên liệu hữu ích.

Thí nghiệm của nhóm nghiên cứu được thực hiện trên một quy mô rất nhỏ, nhưng UTA hiện đang quyên góp kinh phí để tiếp tục mở rộng quy mô nghiên cứu. Đây có thể xem như là một phần nhiệm vụ của họ để tạo ra sản phẩm thương mại từ những nghiên cứu ban đầu. Ông Carolyn Cason, đại diện cho nhóm nghiên cứu tại UTA đã nói rằng: “Chúng tôi hy vọng các giải pháp trong phòng thí nghiệm mới chỉ là khởi đầu”.

Rajeshwar nói thêm: “Trong suốt thời gian sử dụng nhiên liệu hóa thạch, chúng tôi tự hỏi liệu nên làm gì với khí thải CO2, một lựa chọn hấp dẫn đó là chuyển đổi khí thải nhà kính thành nhiên liệu hóa lỏng.”

Gần đây, nhóm nghiên cứu đã công bố phát hiện của họ vào ngày 21/01/2013 trên tờ báo Tin tức hóa học và kỹ thuật “Chemical and Engineering News”.

Le My – Theo tietkiemnangluong