Xúc tác mới sản xuất ra methanol từ CO2

(khoahoc.tv) - Các nhà nghiên cứu trường Đại học Laval đã phát triển một phương pháp hiệu quả cao để chuyển hóa CO₂ thành methanol, một chất có thể được sử dụng làm nhiên liệu phát thải thấp cho các phương tiện giao thông vận tải. Nhóm nghiên cứu dẫn đầu bởi giáo sư Frédéric-Georges Fontaine mới đây đã trình bày các chi tiết của phát hiện này trên tạp chí của Hiệp hội Hóa học Mỹ (American Chemical Society).

Các nhà nghiên cứu đang tìm kiếm một phương pháp để chuyển carbon dioxit thành methanol trong một bước duy nhất sử dụng các quy trình tiết kiệm năng lượng trong nhiều năm qua. “Trong khi có mặt oxy, methanol cháy tạo ra khí CO₂ và nước”, giáo sư Fontaine giải thích. “Các nhà hóa học đang tìm kiếm các xúc tác có thể làm phản ứng đổi chiều. Điều đó sẽ giúp loài người cắt giảm lượng khí nhà kính bằng cách, tổng hợp ra một loại nhiên liệu giúp chúng ta giảm bớt sự phụ thuộc vào cá nhiên liệu hóa thạch”.

Chất xúc tác được phát triển bởi giáo sư Frédéric-Georges Fontaine và các đồng nghiệp của ông được tạo thành bởi hai nhóm hóa chất. Nhóm thứ nhất là borane, một hợp chất của boron, carbon và hydro. Nhóm thứ hai, phosphine, được làm từ phosphorus, carbon và hydro. “Không giống như các xúc tác khác dùng để chuyển hóa CO2 thành methanol, chất xúc tác của chúng tôi không chứa kim loại, điều này làm giảm giá thành cũng như tính độc hại của chất xúc tác”, giáo sư hóa học tại Khoa Khoa học và Kỹ thuật của trường Laval nói.

Xúc tác chuyển hóa CO₂ thành methanol đòi hỏi một nguồn hydro và năng lượng hóa học. Các nhà nghiên cứu đã có ý tưởng về việc sử dụng một hợp chất có tên hydroborane (BH₃), và các kết quả đã rất ngoạn mục. Phản ứng xảy ra hiệu quả hơn gấp hai lần so với loại xúc tác tốt nhất từng được biết đến – và nó thải ra ít chất thải hơn. Điều làm khám phá này càng hấp dẫn hơn là, thực tế cho thấy phản ứng hóa học không làm hỏng chất xúc tác, do vậy có thể được kích hoạt lại bằng cách bổ sung chất nền mới.

Nhược điểm duy nhất của phản ứng này là giá thành. “Cách tiếp cận của chúng tôi là tạo ra methanol đạt hiệu quả cao dựa trên phản ứng hóa học, nhưng hiện tại thì quá trình này vẫn rất tốn kém”, giáo sư Fontaine giải thích. “Mất nhiều năng lượng để tổng hợp ra hydroborane, điều đó làm methanol tạo ra có giá đắt hơn so với methanol thông thường. Chúng tôi đang nghiên cứu, làm việc trên cách này để làm cho quá trình kinh tế hơn bằng cách tối ưu hóa các phản ứng và tìm kiếm các nguồn hydro khác".