Xúc tác mới chuyển hóa khí thải CO2 thành các phân tử có ích

, các hệ xúc tác hữu hiệu cho quá trình chuyển hóa khí thải CO2 từ các nhà máy điện thành các phân tử carbonate chứa vòng có thể giúp giảm lượng khí phát thải và sự phụ thuộc của ngành công nghiệp hóa dầu vào nhiên liệu hóa thạch.Xúc tác trên chất mang rắn làm việc ở 60 độ C và áp suất khí quyển có thể được sử dụng ở các nhà máy điện để hấp phụ CO2 từ khí thải và cho nó phản ứng với hợp chất chứa vòng epoxide để tạo thành các hợp chất...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Xúc tác mới chuyển hóa khí thải CO2 thành các phân tử có ích Xúc tác mới chuyển hóa khí thải CO2 thành các phân tử có ích, các hệ xúc tác hữu hiệu cho quá trình chuyển hóa khí thải CO2 từ các nhàmáy điện thành các phân tử carbonate chứa vòng có thể giúp giảm lượng khíphát thải và sự phụ thuộc của ngành công nghiệp hóa dầu vào nhiên liệu hóathạch.Xúc tác trên chất mang rắn làm việc ở 60 độ C và áp suất khí quyển có thểđược sử dụng ở các nhà máy điện để hấp phụ CO2 từ khí thải và cho nóphản ứng với hợp chất chứa vòng epoxide để tạo thành các hợp chấtcarbonate chứa vòng, được sử dụng như một chất điện môi trong pin lithiumion cũng như là một dung môi và chất tẩy rửa thân thiện với môi trường.“Các hợp chất carbonate chứa vòng đã được thương mại hóa (cho phản ứngkiểu này) từ 50 năm nay. Sản lượng hàng năm từ 100 đến 200 ngàn tấn”,Michael North của trường đại học Newcastle, chủ nhiệm đề tài nghiên cứucho biết. Ông ta nói thêm rằng, các xúc tác hiện nay đều đòi hỏi CO2 có độtinh khiết ở áp suất và nhiệt độ cao – khoảng 180 độ C và trên 8 atm.North nói ‘Trên thực tế, chúng ta chỉ có thể thu được CO2 ướt và nhiễmnhiều tạp chất thải ra từ các nhà máy điện. Xúc tác được chọn có đủ độ bềnvà hoạt tính tốt để có thể chịu được tình trạng này. Nhờ vậy, dòng khí thảiđược cho phản ứng ngay với tác chất mang chức epoxide mà không cần tinhchế, gia áp cũng như gia nhiệt lên.’Vài năm trước, North và nhóm nghiên cứu của mình đã phát triển một hợpchất muối phức lưỡng nhôm hóa trị 3 với các phối tử ammonium bậc 4. ‘Cấutrúc của phức rất phức tạp’, North nói, ‘vì một trong các nguyên tử nhôm sẽđóng vai trò của acid Lewis để hoạt hóa chức epoxide, còn các nguyên tửnhôm còn lại sẽ hoạt hóa CO2’. Ông cũng giải thích thêm rằng, hầu hết cácxúc tác thương mại chỉ hoạt hóa một trong chức nói trên. Cái mà chúng tôiđã thực hiện là tạo ra xúc tác có thể tác động đồng thời đến cả hai nhómchức.”Tuy nhiên, để sử dụng được CO2 thải ra từ các nhà máy điện, hệ thống cầnđược thiết kế như một lò phản ứng dòng liên tục. Để mô phỏng điều này,nhóm nghiên cứu tiến hành phản ứng xúc tác với lưu lượng thí nghiệm nhỏ.Họ cố định xúc tác trên chất mang silica vô định hình rẻ tiền và cho hỗn hợpCO2, nitơ và ethylene oxide qua lớp xúc tác ở 60 độ C. “Chúng tôi có thểthu hồi 98% CO2 từ dòng khí.” North lưu ý Trong thực tế sản xuất ở lượnglớn, tỷ lệ thu hồi CO2 có thể ít hơn do phải cân đối các yếu tố kỹ thuật ở lòphản ứng lớn.Sơ đồ khối công nghệ sản xuất liên tục ‘Điều thú vị nhất từ công nghệ thugiữ CO2 là nó sẽ làm giảm hiện tượng nóng lên của toàn cầu’, Klein nói.‘Nếu có thể lấy lại CO2 thải ra không khí, rồi chuyển nó thành những sảnphẩm mà mọi người cần thì đó thực sự là một việc làm hấp dẫn.’ Tuy nhiên,ông cũng nhấn mạnh rằng, yếu tố hạn chế hiện nay nằm ở chỗ giá của hợpchất chứa nhóm chức epoxide là cao. Đây là thành phần chiếm chủ yếu giásản xuất carbonate chứa vòng.Đi cùng với vấn đề giảm phát thải CO2, North cũng chỉ ra rằng công nghệnày có thể tạo ra một giải pháp kết hợp nhỏ, đặc biệt là khi nhu cầu sử dụngcác hợp chất carbonate tăng lên. “Dĩ nhiên là khi thị trường hóa chất ngàycàng phát triển thì mọi người sẽ bắt đầu sử dụng sản phẩm này nhiều hơn –đặc biệt là vì nó rẻ, trong khi các sản phẩm có nguồn gốc dầu mỏ đang tănggiá.’North diễn giải rằng nhóm nghiên cứu của ông đang thiết kế một hệ thống ởquy mô sản xuất thử và hi vọng có thể tạo ra được một hệ thống thực đượcsử dụng thử tại các nhà máy điện. ‘Không có nhà máy điện nào giống nhaucả,’ North nói, ‘thành phần khí thải phụ thuộc vào (một số yếu tố) loại nhiênliệu mà họ đốt – và sẽ dễ dàng hơn nhiều nếu đặt thiết bị phản ứng ở ngaykhu vực đốt nhiên liệu của nhà máy thay vì đặt ở khu vực bên ngoài.’