Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Vật liệu mới chuyển đổi chất ô nhiễm không khí độc hại thành hóa chất công nghiệp (28/11/2019)

Các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Manchester đã tạo loại vật liệu cải tiến mới, nhờ đó, chất ô nhiễm độc hại sinh ra khi đốt nhiên liệu hóa thạch có thể được thu giữ từ dòng khí thải và chuyển đổi thành hóa chất công nghiệp hữu ích mà chỉ sử dụng nước và không khí.

MFM-520. Ảnh: Đại học Manchester.

Nghiên cứu mới đã phát triển được vật liệu khung kim loại - hữu cơ (MOF) cung cấp khả năng chọn lọc, hoàn toàn có thể đảo ngược và có thể lặp lại để thu hồi NO2, chất gây ô nhiễm không khí độc hại phát thải do sử dụng diesel và nhiên liệu sinh học. Sau đó, NO2 dễ dàng được chuyển đổi thành axit nitric có nhiều ứng dụng như sản xuất phân bón và nhiên liệu tên lửa.

MOF là những cấu trúc ba chiều rất nhỏ, xốp và có thể bẫy khí bên trong, hoạt động như những chiếc lồng. Không gian trống bên trong MOF có kích thước rộng, chỉ một gam vật liệu cũng có thể có diện tích bề mặt tương đương với một sân bóng.

Cơ chế hiệu quả cao trong MOF mới này được các nhà nghiên cứu mô tả thông qua sử dụng tán xạ neutron và nhiễu xạ tia X synchrotron tại Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge và Phòng thí nghiệm quốc gia Berkeley thuộc Bộ Năng lượng. Các nhà khoa học cũng đã nghiên cứu cơ chế hấp phụ NO2 trong MFM-520. Công nghệ có thể giúp kiểm soát ô nhiễm không khí và điều chỉnh tác động tiêu cực của NO2 đến môi trường.

Vật liệu Asin Nature Chemistry có tên là MFM-520 có khả năng thu NO2 tại áp suất và nhiệt độ môi trường xung quanh ngay cả khi ở nồng độ thấp và trong dòng chảy, với sự xuất hiện của độ ẩm, SO2 và CO2. Dù MFM-520 có khả năng phản ứng cao, nhưng đã được chứng minh có thể tái tạo hoàn toàn nhiều lần bằng cách khử khí hoặc xử lý bằng nước trong không khí, quy trình này còn chuyển đổi NO2 thành axit nitric.

TS. Sihai Yang, đồng tác giả nghiên cứu cho rằng: "Đây là MOF đầu tiên vừa thu giữ vừa chuyển đổi chất ô nhiễm không khí độc hại thành mặt hàng công nghiệp hữu ích. Điểm thú vị là tốc độ hấp thụ NO2 cao nhất của MOF này xảy ra ở mức nhiệt khoảng 45 độ C, khoảng bằng nhiệt độ của khí thải ô tô".

Martin Schröder, trưởng nhóm nghiên cứu cho rằng: "Thị trường toàn cầu cho axit nitric năm 2016 đạt giá trị 2,5 tỷ USD, mở ra nhiều tiềm năng cho các nhà sản xuất công nghệ MOF này thu hồi chi phí và lợi nhuận từ việc sản xuất axit nitric. Hơn nữa, phụ gia duy nhất cần có là nước và không khí".

Nguồn: N.P.D (NASATI)/www.vista.gov.vn

Cập nhật: 28/11/2019