Khoa học tự nhiên

Phương pháp mới thu giữ và tái chế CO2 từ khí thải công nghiệp (19/09/2023)

Thu giữ cacbon là phương pháp đầy hứa hẹn giúp làm chậm biến đổi khí hậu. Phương pháp này sẽ thu giữ cacbon dioxit (CO2) trước khi nó thải vào khí quyển, nhưng lại cần nhiều năng lượng và thiết bị. Giờ đây, các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts, Hoa Kỳ đã thiết kế một hệ thống thu giữ sử dụng pin điện hóa để dễ dàng thu và giải phóng CO2. Thiết bị này hoạt động ở nhiệt độ phòng và cần ít năng lượng hơn so với các hệ thống thông dụng thu giữ cacbon dựa vào amin.

Nhiều ngành công nghiệp đang chuyển sang điện khí hóa để hạn chế lượng khí thải cacbon, nhưng kỹ thuật này không khả thi trong tất cả các lĩnh vực. Ví dụ, CO2 là sản phẩm phụ tự nhiên của quá trình sản xuất xi măng và do đó, nó là tác nhân chính sinh ra khí thải.

Khí thải dư thừa có thể được giữ lại bằng các công nghệ thu giữ cacbon, thường dựa vào các amin để giúp "làm sạch" chất ô nhiễm bằng cách liên kết hóa học với nó. Tuy nhiên, các công nghệ này cũng cần nhiều năng lượng, nhiệt và thiết bị công nghiệp nên có thể đốt cháy nhiều nhiên liệu hóa thạch hơn trong quá trình này.

Bản thân việc thu giữ cacbon được điện khí hóa bằng cách sử dụng pin điện hóa và các thiết bị này có thể được cung cấp năng lượng từ các nguồn tái tạo. Vì vậy, nhóm nghiên cứu mong muốn chế tạo loại pin điện hóa có thể bẫy CO2 một cách dễ dàng và thuận nghịch mà chỉ tiêu thụ đầu vào năng lượng tối thiểu.

Nhóm nghiên cứu lần đầu tiên phát triển được pin điện hóa vừa thu giữ lại vừa giải phóng cacbon bằng cách "đu đưa" các cation tích điện dương qua một amin lỏng hòa tan trong dimethyl sulfoxide. Khi pin xả sạc, cation Lewis mạnh tương tác với axit carbamic, giải phóng CO2 và tạo thành carbamate amin. Khi quá trình này được đảo ngược và pin được tích điện, cation bị loại bỏ và pin có thể thu giữ CO2 và cải tạo axit cacbamic trong quá trình này.

Các nhà nghiên cứu đã tối ưu hóa quá trình chuyển động ion bằng sự kết hợp giữa ion kali và kẽm. Trong mẫu pin, các nhà khoa học sử dụng hai ion này làm nền tảng cho cực âm và cực dương của pin. Pin này cần ít năng lượng hơn các loại pin khác dựa vào nhiệt và có khả năng cạnh tranh với các pin điện hóa hác trong các thí nghiệm ban đầu. Ngoài ra, họ đã kiểm tra độ ổn định lâu dài của pin và nhận thấy gần 95% công suất ban đầu của pin vẫn được duy trì sau vài chu kỳ sạc và xả, chứng tỏ hệ thống này khả thi.

Kết quả nghiên cứu cung cấp một giải pháp thay thế điện hóa khả thi và có thể làm cho các công nghệ thu giữ CO2 liên tục trở nên thiết thực hơn cho các ứng dụng công nghiệp.

N.P.D (NASATI), theo https://techxplore.com/news/2023-08-capture-recycle-carbon-dioxide-industrial.html#google_vignette, 30/8/2023

Ngày cập nhật: 19/9/2023

https://vista.gov.vn/vi/news/khoa-hoc-ky-thuat-va-cong-nghe/phuong-phap-moi-thu-giu-va-tai-che-co2-tu-khi-thai-cong-nghiep-7327.html