Hình ảnh hiển
vi electron của các khối lập phương đồng bé tí được sử dụng làm chất xúc tác
trong lò phản ứng mới (Ảnh: Wang Group/ Senftle Group)
CO thường là sản phẩm phụ của các
quá trình công nghiệp và dù không trực tiếp là chất khí nhà kính trong khí quyển
nhưng nó có thể là một chất ô nhiễm không khí trong nhà hay trong môi trường
đô thị, gây hại cho sức khỏe con người ở nồng độ cao.
Trong nghiên cứu mới, các nhà
nghiên cứu Đại học Rice vừa phát triển được một phương pháp để biến sản phẩm
thải có tiềm năng nguy hiểm này thành thứ có giá trị. Axít axetic được sử dụng
trong thực phẩm như giấm, chất khử trùng, dung môi và trong một loạt các quy
trình và sản phẩm công nghiệp.
Dựa trên một nghiên cứu trước đây
mà nhóm đã sử dụng để chuyển đổi carbon điôxít thành axít fomic, lò phản ứng mới
khử khí CO thành axít axetic.
“Chúng tôi đang tiến hành nâng
cấp sản phẩm từ hóa chất 1 carbon thành 2 carbon, điều này thách thức hơn nhiều.
Người ta thường sử dụng axít axetic trong chất điện giải lỏng nhưng vẫn gặp đề
về hiệu suất thấp cũng như tách sản phẩm ra khỏi chất điện giải”, tác giả nghiên
cứu Haotian Wang cho biết.
Trong trường hợp này, chất điện
giải ở dạng rắn. Nó sẽ tương tác với một chất xúc tác được làm từ các khối đồng
kích thước nano được chế tạo cẩn thận với bề gợn sóng để giúp phá vỡ liên kết
carbon-ôxy để chuyển đổi khí thành sản phẩm mong muốn.
“Đôi khi, đồng sẽ sản sinh các
hóa chất theo 2 đường dẫn khác nhau. Nó có thể khử CO thành axít axetic và cồn.
Chúng tôi đã chế tác các khối lập phương đồng có phần bề mặt chiếm chủ yếu để hỗ
trợ tương tác liên kết carbon-carbon với các cạnh chỉ dẫn liên kết carbon-carbon
tạo thành axít axetic thay vì các sản phẩm khác”, Wang giải thích thêm.
Nước khử ion được bơm qua lò phản
ứng, ở đó nước sẽ hòa trộn với axít axetic để tạo thành một dung dịch sử dụng
được. Phần khí còn lại thoát ra là ôxy.
Trong các thử nghiệm trong phòng
lab, thiết bị chạy được liên tục trong 150 giờ, sản sinh một dung dịch chứa tới
2% axít axetic – một dung dịch loãng thậm chí khi so với hàm lượng 4% axít
axetic của giấm nhưng vẫn đủ hữu ích. Bản thân thành phần axít đã đạt độ tinh
khiết 98%.
Nhóm cho hay vẫn cần thực hiện
thêm nghiên cứu để cải tiến hệ thống nhằm mang lại khả năng nâng quy mô, bao gồm
việc làm cho hệ thống ổn định hơn và tiết kiệm năng lượng hơn.
HA (Đại học Rice)