Mới đây các nhà khoa học Trung Quốc đã tìm ra cơ chế chuyển đổi carbon dioxide (CO₂) và carbon monoxide (CO) thành hóa chất và nhiên liệu thông qua quá trình điện phân. Công trình nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Nature Nanotechnology.

Giải pháp hiệu quả để đạt mục tiêu trung hòa carbon đó là điện phân CO₂ và CO, tận dụng khí thải từ các nhà máy thép và quá trình đốt cháy công nghiệp, sử dụng nhiên liệu hóa thạch để tạo ra sản phẩm giá trị cao. Điện phân là một kỹ thuật sử dụng dòng điện trực tiếp để điều khiển phản ứng hóa học không tự phát, thay thế oxy trong CO₂ và CO bằng hydro từ nước, đồng thời cho phép chuyển đổi chúng thành các sản phẩm như ethylene, axit axetic và ethanol. Các thí nghiệm trong nghiên cứu này ghi nhận hiệu suất cao nhất so với các tài liệu hiện có về quy trình, có nghĩa là máy điện phân mới có thể tạo ra lượng ethylene, axit axetic và ethanol từ CO₂ và CO lớn nhất trên một đơn vị thời gian và một đơn vị diện tích.

Các nhà khoa học đã kiểm tra quá trình điện phân CO₂ và CO bằng cách sử dụng chất xúc tác đồng trong máy điện phân, một thiết bị điện hóa sử dụng điện để chuyển đổi khí thành các sản phẩm đa carbon ở mật độ dòng điện cao. Họ đặc biệt điều chỉnh môi trường vi mô của chất xúc tác để sử dụng nguồn cấp hỗn hợp CO₂ và CO, điển hình cho thành phần của khí thải do các nhà máy thép và quá trình đốt cháy công nghiệp sử dụng nhiên liệu hóa thạch tạo ra. Bằng cách tăng áp suất CO, máy điện phân bắt đầu chuyển từ sản xuất ethylene sang axetat, và mật độ dòng điện tăng lên đáng kể.

CO₂ và CO là tác nhân chính gây biến đổi khí hậu và sự nóng lên của toàn cầu, nhưng với công nghệ tái chế CO₂ và CO, thì chúng không còn là khí thải gây hại nữa mà trở thành nguồn nhiên liệu hữu ích. Phương pháp nghiên cứu này làm nổi bật tiềm năng trong việc điều chỉnh các môi trường vi mô của chất xúc tác để sản xuất có chọn lọc các sản phẩm đa carbon đơn lẻ ở mật độ công nghiệp. Nghiên cứu này đã đặt nền tảng kỹ thuật cho điện phân CO₂ và CO từ phòng thí nghiệm đến ứng dụng thực tế.

Triệu Cẩm Tú (NASATI), tổng hợp 7/2023