Dùng đồng biến CO2 thành nhiên liệu bền vững

Là sản phẩm phụ của quá trình đốt nhiên liệu gốc carbon, CO₂ có thể được tái chế thành sản phẩm khác. Tuy nhiên phương pháp tái chế hiện tại đòi hỏi sử dụng khí hydro cũng lấy từ nhiên liệu hóa thạch nên làm tăng lượng khí thải. Quang xúc tác cùng điện xúc tác dùng ánh sáng mặt trời và nước chuyển đổi CO₂ sẽ tốt cho môi trường hơn, nhưng hai cách này lại không hiệu quả lắm.

Để cải thiện hiệu quả hai cách trên, một nhóm nghiên cứu từ Đại học Queensland, Đại học Ulm, Đại học Birmingham, Đại học Nottingham hợp tác nghĩ ra biện pháp.

Khi tiến hành quang xúc tác, ánh sáng mặt trời chiếu vào vật liệu bán dẫn kích thích các electron. Electron di chuyển qua vật liệu rồi phản ứng với CO₂ cùng nước cho ra methanol. Nhóm nghiên cứu tập trung tìm kiếm vật liệu đạt hiệu quả cao hơn loạt vật liệu đang dùng.

Họ đun nóng carbon nitride để tối đa hóa đặc tính của nó cho quá trình quang xúc tác. Nhờ phương pháp phún xạ magnetron, nhóm lắng đọng nguyên tử đồng liên kết chặt với vật liệu bán dẫn. Toàn bộ quá trình không cần đến dung môi. Nhà nghiên cứu Madasamy Thangamuthu (Đại học Nottingham) giải thích: “Chúng tôi kiểm soát vật liệu ở cấp độ nano, kết quả phát triển được một dạng carbon nitride mới với miền tinh thể kích thước nano cho phép tương tác hiệu quả với ánh sáng và sở hữu khả năng phân tách điện tích vừa đủ”.

Theo nghiên cứu sinh tiến sĩ Tara LeMercier (Đại học Nottingham): “Ngay cả khi không có đồng, dạng carbon nitride mới vẫn hoạt động mạnh gấp 44 lần so với carbon nitride truyền thống”. Thêm 1mg đồng vào mỗi gam carbon nitride sẽ giúp tăng hiệu suất lên 4 lần nữa. Thay vì tạo khí methane, vật liệu bán dẫn cho ra methanol.

Giáo sư Andrei Khlobystov (Đại học Nottingham) cho biết: “Ưu điểm lớn nhất của chất mới là nó bao gồm carbon, ni tơ và đồng - ba nguyên bố bền vững với nguồn cung dồi dào trên Trái đất”. Dạng carbon nitride miền tinh thể kích thước nano đánh dấu bước tiến quan trọng trong nỗ lực tìm vật liệu nâng cao hiệu quả tái chế CO₂.