Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Đột phá trong phát triển công cụ làm sạch không khí và sản xuất điện (12/03/2013)

Các nhà hóa học thuộc Đại học South Florida và Đại học KH&CN King Abdullah đã phát hiện ra một loại vật liệu thu giữ và phân tách oxit cácbon hiệu quả, tiết kiệm chi phí và có thể tái sử dụng.

Bước đột phá này có thể có tác động đến các công nghệ làm sạch không khí và tạo ra những công cụ mới nhằm chống lại những thách thức trong việc kiểm soát cácbon trên toàn cầu.

Đăng tải trên tạp chí Nature, nhóm các nhà khoa học thế giới đã xác định được một loại vật liệu không được sử dụng trước đây có tên là SIFSIX-1-Cu cho hiệu suất hấp thu CO₂ cao hơn các vật liệu hiện hành, ngay cả trong điều kiện hơi nước, điều kiện mà các vật liệu khác không đáp ứng được. Điều này làm cho vật liệu mới trở thành một vật liệu đầy hứa hẹn trong các ứng dụng thực tiễn.

Nghiên cứu giải quyết được một trong những thách thức lớn nhất của việc thu giữ CO₂ trước khi khí này đi vào khí quyển: đó là chi phí năng lượng liên quan đến việc phân tách và làm sạch các mặt hàng công nghiệp hiện tại đang chiếm khoảng 15% sản lượng năng lượng toàn cầu. Nhu cầu này dự kiến sẽ tăng gấp 3 vào năm 2050.

Vật liệu này là một tinh thể ba chiều do các nguyên tử tạo thành với các lỗ bẫy CO₂ nhưng lại cho phép các phân tử khác trong không khí đi qua. Các vật liệu xốp SIFSIX được tạo ra từ sự kết hợp giữa các khối vật chất hóa học hữu cơ và vô cơ.

Để khẳng định hiệu quả của vật liệu, nhóm nhà khoa học đã sử dụng mô phỏng trong các siêu máy tính tại hệ thống XSEDE của Tổ chức Khoa học Quốc gia để mô phỏng hoạt động của một số phân tử khí với nhau và với vật liệu. Dự đoán chính xác hoạt động của thậm chí một số lượng ít phân tử cũng yêu cầu một dung lượng bộ nhớ lớn, hơn 1000 tỷ byte, lớn hơn thẻ nhớ của 1000 chiếc ipad đời mới.

Nhóm nghiên cứu hy vọng rằng vật liệu sẽ có 3 ứng dụng tiềm năng lớn: đó là thu giữ cácbon cho các nhà máy sản xuất năng lượng từ việc đốt than; lọc khí metan trong các giếng khí tự nhiên; và cải tiến công nghệ làm sạch than đá. 20-30% sản lượng đầu ra của nhà máy sản xuất than sạch được tiêu thụ cho quy trình làm sạch. Vật liệu mới này có thể giúp các nhà máy sử dụng năng lượng hiệu quả hơn vào lưới điện. 

Bước tiếp theo của nghiên cứu là cộng tác với các kỹ sư để xác định phương thức sản xuất và triển khai sử dungj vật liệu này.

Nguồn: NASATI (H.N.M - Theo Physorg, 3/2013)