Khoa học tự nhiên

Có thể sử dụng chất xúc tác mới được phát hiện để sản xuất metanol giá rẻ (14/03/2014)

Một nhóm các nhà khoa học thuộc trường Đại học Stanford, Phòng thí nghiệm máy gia tốc, Hoa Kỳ và trường Đại học kỹ thuật Đan Mạch đã khám phá ra một phương pháp sạch, giá rẻ để chuyển đổi CO2 thành metanol, thành phần chính trong sản xuất nhựa, chất dính và dung môi và cũng là nhiên liệu vận tải triển vọng.

Các nhà nghiên cứu đã kết hợp lý thuyết và thử nghiệm để xác định chất xúc tác niken-gali mới chuyển đổi hydro và CO₂ thành metanol, sinh ra ít sản phẩm phụ hơn chất xúc tác thông thường. Các kết quả nghiên cứu đã được công bố trong phiên bản trực tuyến của Tạp chí Nature Chemistry ra ngày 2/3/2014.

Felix Studt, trưởng nhóm nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm máy gia tốc cho biết: Metanol được xử lý trong các nhà máy lớn với áp suất cao bằng cách sử dụng hydro, CO₂ và CO từ khí thiên nhiên. Họ đang tìm các vật liệu, có thể sản xuất metanol từ các nguồn sạch trong điều kiện áp suất thấp, đồng thời sản sinh ít CO. Mục tiêu cuối cùng là phát triển qui trình sản xuất trên qui mô lớn, không gây ô nhiễm và không thải các bon bằng cách sử dụng hydro sạch.

Trên toàn thế giới, khoảng 65 triệu tấn metanol được sản xuất mỗi năm dùng cho sản xuất sơn, polime, keo và các sản phẩm khác. Trong một nhà máy metanol thông thường, khí thiên nhiên và nước được chuyển đổi thành khí tổng hợp, gồm CO, CO₂ và hydro. Sau đó, khí tổng hợp được chuyển đổi thành metanol trong kỹ thuật áp suất cao sử dụng chất xúc tác làm từ đồng, kẽm và nhôm.

Sau khi các nhà nghiên cứu hiểu việc tổng hợp metanol ở cấp phân tử, họ mới bắt đầu tìm một chất xúc tác mới có khả năng tổng hợp metanol trong điều kiện áp suất thấp mà chỉ sử dụng hydro và CO₂. Thay vì thử nghiệm nhiều loại hợp chất trong phòng thí nghiệm, Studt đã tìm kiếm các chất xác tác triển vọng trong cơ sở dữ liệu lớn được lưu trữ và truy cập bằng máy tính do ông và đồng tác giả Frank Abild-Pedersen xây dựng tại Phòng thí nghiệm máy gia tốc. Kỹ thuật này được biết đến như là thiết kế vật liệu bằng phương pháp tính toán số.

Bằng cách so sánh chất xúc tác từ đồng-kẽm-nhôm với hàng nghìn vật liệu khác trong cơ sở dữ liệu, họ đã phát hiện ra ứng cử viên sáng giá nhất là một hợp chất ít được biết đến gọi là niken-gali.

Đầu tiên, nhóm nghiên cứu đã tổng hợp niken và gali thành một chất xúc tác rắn. Tiếp đến là thực hiện một loạt các thí nghiệm kiểm tra metanol có khả năng sản xuất các chất xúc tác mới trong điều kiện áp suất phòng bình thường không.

Kết quả các thí nghiệm cho thấy ở nhiệt độ cao, niken-gali sản sinh nhiều metanol hơn chất xúc tác đồng-kẽm-nhôm bình thường và tạo ra rất ít sản phẩm phụ CO.

Theo tác giả nghiên cứu, chất xúc tác mới cuối cùng có thể được phát triển để sử dụng cho ngành công nghiệp. Nhưng, để tổng hợp metanol, qui trình thực sự không thải các bon sẽ cần phải khắc phục thêm các rào cản khác.

Nguồn: www.vista.vn (Theo Escience)