Công nghệ mới giúp thu giữ và tái chế CO2 từ khí thải công nghiệp (26/09/2023)
Theo Nasati, để giảm thiểu tác động tiêu cực của carbon dioxide đối với môi trường và sức khỏe con người, các nhà nghiên cứu tại Mỹ đã thiết kế một hệ thống sử dụng pin điện hóa dễ dàng thu giữ và giải phóng loại khí này.
Trong một nghiên cứu mới được tài trợ bởi Hội đồng hỗ trợ nghiên cứu công nghệ của Viện Massachusetts, đăng trên tạp chí của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ, các nhà nghiên cứu 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 carbon dựa vào các amine.
Theo nhóm nghiên cứu, 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.
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, câu hỏi đặt ra cho nhóm nghiên cứu là chế tạo loại pin điện hóa có thể bẫy CO2 một cách dễ dàng và thuận nghịch mà chỉ tiêu thụ năng lượng đầu vào ở mức tối thiểu.
Về nguyên tắc hoạt động, để pin điện hóa vừa thu giữ lại vừa giải phóng cacbon, nhóm nghiên cứu đã thực hiện bằng cách cho 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, điều này đã chứng tỏ được tính khả thi của nghiên cứu này.
Có thể thấy, kết quả nghiên cứu đã mang đến một tính hiệu tích cực cho môi trường, đây sẽ là một phương pháp đầy hứa hẹn giúp làm chậm lại quá trình biến đổi khí hậu hiện nay.
Trung Tính