Phương pháp tái chế CO2 thân thiện với môi trường

Hiện nay, có hai quá trình phục vụ cho việc tái chế CO₂ thành nhiên liệu và hóa chất nhưng cả hai quá trình này đều tiêu tốn năng lượng, chưa thực sự hiệu quả hay thân thiện với môi trường do năng lượng bên trong phản ứng CO₂ thấp.

Các nhà hóa học thuộc SIS2M¹ tại Saclay đã tìm ra được phương pháp mới để tái chế CO₂ một cách có hiệu quả nhất.

Đầu tiên là phương pháp xử lý “ngang” theo kiểu truyền thống, các nguyên tử cacbon được “chức năng hóa” , nghĩa là làm cho nó tạo được những liên kết mới với oxi, nitơ, và các nguyên tử cacbon còn lại để có thể dễ dàng kết hợp vào vật liệu, ví dụ như nhựa polyme phân hủy sinh học (polycacbonat).

Tiếp theo là phương pháp xử lý “dọc” nhằm làm giảm lượng khí CO₂, trong đó cung cấp năng lượng cho phản ứng CO₂ bằng cách kết hợp các nguyên tử hyđro để tạo ra những phân tử mới như axit fomic, focmanđêhyt hay metanol.

Thibault Cantat, trưởng một nhóm nghiên cứu thuộc SIS2M đã kết hợp hai phương pháp trên thành một phương pháp mới hay còn gọi là phương pháp “chéo”. Trong phương pháp mới này các phân tử cacbon được kết hợp thành những hóa chất trong khi vẫn đem lại năng lượng cho phản ứng CO₂.

Tổng hợp các chất xúc tác để tái chế CO2 trong môi trường khí trơ

Ứng dụng phương pháp mới này, các nhà nghiên cứu có thể tái chế CO₂ thành focmamit là chất được sử dụng nhiều trong dệt may, dược phẩm và vật liệu dính. Trong khi trước đây, focmamit chỉ có thể tách từ hyđrocacbon.

Ông Cantat cũng cho biết rằng: “Áp dụng phương pháp này thì lợi ích tăng gấp hai lần, không chỉ làm giảm sự phụ thuộc vào hyđrocacbon mà còn loại bỏ một quá trình gây ô nhiễm môi trường cao.” Vì theo các phương pháp truyền thống, khi tổng hợp focmamit từ hyđrocacbon đòi hỏi các khí độc hại phải được xử lý ở nhiệt độ cao, trong khi sử dụng phương pháp “chéo”, các chất hóa học được sử dụng ở đây rẻ và không độc hại, phản ứng xảy ra ở áp suất và nhiệt độ thấp.

Bên cạnh đó, phương pháp này có thể áp dụng được với các chất hóa học khác, với việc sử dụng chất khử và các chất phản ứng chức năng khác. “Ví dụ khi thay thế amin bằng rượu, sẽ làm cho phản ứng có thể tổng hợp các dạng akyl và hóa dầu thường được sử dụng trong thuốc trừ sâu và dược phẩm”,Thibault Cantat kết luận.

Cuối cùng, để làm cho phương pháp này hoàn toàn bền vững, các nhà nghiên cứu đang tìm cách để tái chế các chất khử bằng nguồn năng lượng cacbon thấp như năng lượng mặt trời hay điện phân.

Thanh Hà - Minh Tâm (Nguồn: VAST.AC/ CNRS)