Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Việc tạo ra các chất xúc tác để chuyển đổi carbon dioxide thải thành các sản phẩm công nghiệp hữu ích là rất tốn kém và phức tạp – cho đến nay. Các kỹ sư cho thấy nó dễ như chơi với Lego.
Các kỹ sư hóa học từ UNSW Sydney đã phát triển công nghệ mới giúp chuyển đổi khí thải carbon dioxide có hại thành các khối xây dựng hóa học để tạo ra các sản phẩm công nghiệp hữu ích như nhiên liệu và nhựa.
Và nếu được xác nhận trong môi trường công nghiệp và được áp dụng trên quy mô lớn, quá trình này có thể mang lại cho thế giới hơi thở khi nó chuyển sang nền kinh tế xanh.
Trong một bài báo xuất bản ngày hôm nay trên tạp chí Advanced Energy Vật liệu , Tiến sĩ Rahman Daiyan và Tiến sĩ Emma Lovell từ Trường Kỹ thuật Hóa học của UNSW mô tả chi tiết cách tạo ra các hạt nano thúc đẩy chuyển đổi carbon thải thành các thành phần công nghiệp hữu ích.
MỞ VÒNG
Các nhà nghiên cứu, người thực hiện công việc của họ trong Phòng thí nghiệm nghiên cứu về hạt và xúc tác do giáo sư khoa học Rose Amal dẫn đầu, cho thấy bằng cách tạo ra oxit kẽm ở nhiệt độ rất cao bằng cách sử dụng kỹ thuật gọi là nhiệt phân phun lửa (FSP), họ có thể tạo ra các hạt nano hoạt động như chất xúc tác để biến carbon dioxide thành ‘syngas’ – hỗn hợp hydro và carbon monoxide được sử dụng trong sản xuất các sản phẩm công nghiệp. Các nhà nghiên cứu cho biết phương pháp này rẻ hơn và có thể mở rộng hơn so với yêu cầu của ngành công nghiệp nặng so với những gì hiện có.
Tiến sĩ Lovell chia sẻ: “Chúng tôi đã sử dụng một ngọn lửa mở, đốt cháy ở 2000 độ, để tạo ra các hạt nano oxit kẽm sau đó có thể được sử dụng để chuyển đổi CO 2 , sử dụng điện, thành khí tổng hợp”.
“Syngas thường được coi là tương đương hóa học của Lego vì hai khối xây dựng – hydro và carbon monoxide – có thể được sử dụng theo các tỷ lệ khác nhau để tạo ra những thứ như diesel tổng hợp, metanol, rượu hoặc nhựa, là tiền chất công nghiệp rất quan trọng.
“Vì vậy, về cơ bản những gì chúng tôi đang làm là chuyển đổi CO 2 thành các tiền chất có thể được sử dụng để tạo ra tất cả các hóa chất công nghiệp quan trọng này.”
KẾT THÚC VÒNG LẶP
Trong môi trường công nghiệp, một chất điện phân có chứa các hạt oxit kẽm do FSP sản xuất có thể được sử dụng để chuyển chất thải CO 2 thành các hoán vị hữu ích của khí tổng hợp.
Chất thải CO 2 từ nhà máy điện hoặc nhà máy xi măng có thể được truyền qua thiết bị điện phân này và bên trong chúng ta có vật liệu oxit kẽm phun lửa dưới dạng điện cực. Khi chúng ta truyền chất thải CO 2 vào, đó là được xử lý bằng điện và được giải phóng từ một cửa hàng dưới dạng khí tổng hợp trong hỗn hợp CO và hydro.
Các nhà nghiên cứu cho biết có hiệu lực, họ đang đóng vòng carbon trong các quy trình công nghiệp tạo ra khí nhà kính có hại. Và bằng cách thực hiện các điều chỉnh nhỏ đối với cách các hạt nano được đốt cháy bằng kỹ thuật FSP, họ có thể xác định hỗn hợp cuối cùng của các khối xây dựng khí tổng hợp được tạo ra bởi quá trình chuyển đổi carbon dioxide.
Tại thời điểm bạn tạo ra khí tổng hợp bằng cách sử dụng khí đốt tự nhiên – vì vậy từ nhiên liệu hóa thạch. Nhưng nhóm nghiên cứu của tiến sĩ Daiyan đang sử dụng carbon dioxide thải và sau đó chuyển đổi nó thành syngas theo tỷ lệ tùy thuộc vào ngành mà bạn muốn sử dụng.
Ví dụ, tỷ lệ 1-1 giữa carbon monoxide và hydro cho vay đối với khí tổng hợp có thể được sử dụng làm nhiên liệu. Nhưng tỷ lệ bốn phần carbon monoxide và một phần hydro phù hợp cho việc tạo ra nhựa.
GIÁ RẺ VÀ TIẾP CẬN
Khi chọn oxit kẽm làm chất xúc tác, các nhà nghiên cứu đã đảm bảo rằng giải pháp của họ vẫn là một sự thay thế rẻ hơn so với những gì đã được thử trước đây trong không gian này.
Những nỗ lực trong quá khứ đã sử dụng các vật liệu đắt tiền như palladi, nhưng đây là trường hợp đầu tiên trong đó một nguyên liệu rất rẻ và phong phú, được khai thác tại địa phương ở Úc, đã được áp dụng thành công cho vấn đề chuyển đổi carbon dioxide thải.
Tiến sĩ Lovell cho biết thêm, điều làm cho phương pháp này trở nên hấp dẫn là sử dụng hệ thống ngọn lửa FSP để tạo và kiểm soát các vật liệu có giá trị này.
Nó có nghĩa là nó có thể được sử dụng một cách công nghiệp, nó có thể được thu nhỏ lại, nó rất nhanh để tạo ra các vật liệu và rất hiệu quả.
“Chúng ta không cần phải lo lắng về các kỹ thuật tổng hợp phức tạp sử dụng các kim loại và tiền chất thực sự đắt tiền – chúng ta có thể đốt nó và trong 10 phút để các hạt này sẵn sàng hoạt động. Và bằng cách kiểm soát cách chúng ta đốt cháy, chúng ta có thể kiểm soát các tỷ lệ đó khối xây dựng syngas mong muốn. “
LẬP TRÌNH
Mặc dù bộ đôi này đã chế tạo một máy điện phân đã được thử nghiệm với khí thải CO 2 có chứa chất gây ô nhiễm, việc mở rộng công nghệ đến mức có thể chuyển đổi tất cả lượng khí thải carbon thải ra từ một nhà máy điện vẫn còn là một hướng đi .
Tiến sĩ Lovell kết luận: “Ý tưởng là chúng ta có thể lấy nguồn CO 2 , chẳng hạn như nhà máy nhiệt điện than, nhà máy điện khí hoặc thậm chí là mỏ khí đốt tự nhiên nơi bạn giải phóng một lượng lớn CO 2 tinh khiết và về cơ bản chúng ta có thể trang bị thêm công nghệ ở phía sau của các nhà máy này. Sau đó, chúng ta có thể nắm bắt được sản xuất CO 2 và chuyển đổi nó thành một thứ cực kỳ có giá trị cho ngành công nghiệp.”
Dự án tiếp theo của nhóm sẽ là thử nghiệm vật liệu nano của chúng trong môi trường khí thải để đảm bảo chúng chịu được các điều kiện khắc nghiệt và các hóa chất khác có trong khí thải công nghiệp.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học New South Wales . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :