Language
Country/Area
No result found
Tương lai của quá trình điện phân CO2: làm thế nào để chuyển đổi khí thải thành hóa chất hữu ích?
Trước thách thức của biến đổi khí hậu toàn cầu, cộng đồng khoa học đang tìm kiếm nhiều công nghệ tiên tiến khác nhau để giảm lượng khí thải carbon dioxide (CO2) thải ra từ các hoạt động công nghiệp. Giảm điện phân carbon dioxide (CO2RR) là một công nghệ mới nổi nhằm mục đích sử dụng điện để chuyển đổi CO2 thành nhiều loại hóa chất hữu ích, một quá trình có thể trở thành thành phần quan trọng của quá trình thu giữ và sử dụng carbon (CCU).
Theo nghiên cứu mới nhất, CO2RR không chỉ có thể tạo ra các hợp chất như axit fomic (HCOO-), carbon monoxide (CO), methane (CH4), ethylene (C2H4) và ethanol (C2H5OH), mà còn cung cấp cho các công ty một con đường gần như trung hòa carbon và phù hợp. Sự phát triển của công nghệ này đã thu hút sự chú ý của nhiều công ty, bao gồm Siemens, Dioxide Materials, Twelve và GIGKarasek, và bước vào giai đoạn thử nghiệm vào năm 2021.
“Những thách thức chính là chi phí điện tương đối cao và thực tế là CO2 thường được trộn lẫn với oxy, cần phải được tinh chế trước khi khử.”
Lịch sử của quá trình khử carbon dioxide bằng phương pháp điện phân có thể bắt nguồn từ thế kỷ 19, khi catốt kẽm được sử dụng để khử CO2 thành carbon monoxide. Tuy nhiên, nghiên cứu đã được đẩy nhanh vào những năm 1980 do tác động của lệnh cấm vận dầu mỏ vào những năm 1970. Một số hệ thống điện phân tiên tiến đang được phát triển có khả năng thu giữ CO2 trực tiếp từ không khí hoặc sử dụng các chất hấp thụ gốc bazơ mạnh và amin để chiết xuất CO2 và thực hiện quá trình khử với mức tiêu thụ năng lượng tương đối thấp.
Trong quá trình này, việc lựa chọn chất xúc tác là rất quan trọng. Các chất xúc tác kim loại khác nhau có tính chọn lọc khác nhau để sản xuất ra các sản phẩm khác nhau. Ví dụ, chất xúc tác đồng có thể tạo ra nhiều loại sản phẩm khử như mêtan, etilen hoặc etanol, trong khi những chất xúc tác khác như thiếc hoặc bismuth lại tạo ra axit fomic. Trong công nghiệp, một số hóa chất như urê và metanol đã được sản xuất bằng cách sử dụng carbon dioxide làm nguyên liệu đầu vào.
Tiềm năng chiết xuất hóa chất từ CO2"Thành phần của chất xúc tác rất quan trọng đối với hiệu suất của chất điện phân và điện cực khuếch tán khí được coi là chìa khóa để cải thiện năng suất."
Trong quá trình quang hợp, thực vật có thể chuyển đổi carbon dioxide thành đường, cung cấp nguyên liệu cho nhiều con đường tổng hợp sinh học. Tuy nhiên, vẫn còn một số thách thức đối với việc áp dụng công nghiệp. Ngày nay, nhiều công nghệ dựa trên quá trình khử điện phân vẫn chưa được thương mại hóa, đặc biệt là các pin điện phân hoạt động ở nhiệt độ phòng, vẫn cần có những đột phá công nghệ hơn nữa. Thay vào đó, thiết bị điện phân oxit rắn (SOEC) có khả năng chuyển đổi CO2 thành CO một cách hiệu quả ở nhiệt độ cao và được bán trên thị trường.
Điểm hấp dẫn của công nghệ khử điện phân nằm ở khả năng kết hợp với năng lượng tái tạo để giảm lượng khí thải carbon và góp phần đạt được sự phát triển bền vững. Một số công nghệ có thể hoạt động trong điều kiện môi trường xung quanh, nghĩa là khả năng mở rộng và điều chỉnh dễ dàng hơn so với các nhà máy hóa chất truyền thống. Hiện nay, mục tiêu cuối cùng của quá trình khử carbon dioxide bằng phương pháp điện phân là chuyển đổi nó thành các hóa chất có giá trị cao hơn như ethylene và các dẫn xuất của nó.
"Sản xuất chất xúc tác phù hợp và kiểm soát các điều kiện phản ứng sẽ là chìa khóa để thúc đẩy việc ứng dụng công nghệ khử CO2 bằng phương pháp điện phân."
Mặc dù vẫn còn một số thách thức kỹ thuật trong quá trình khử carbon dioxide bằng phương pháp điện phân, nhưng tiềm năng phát triển trong tương lai của nó không thể bị bỏ qua. Khi mục tiêu về năng lượng tái tạo và trung hòa carbon ngày càng được chú trọng, nhiều công ty có thể sẽ bắt đầu khám phá tiềm năng của công nghệ này và dự kiến sẽ có nhiều sản phẩm được sản xuất công nghiệp bằng công nghệ này trong tương lai gần.
Trong xu hướng này, chúng ta nên tích cực tham gia và thúc đẩy quá trình khử cacbon dioxit bằng điện phân như thế nào để trở thành công nghệ cốt lõi cho sản xuất hóa chất bền vững trong tương lai?
