Hằng năm có trên 100 triệu tấn polyethylene được sản xuất trên thế giới. Ảnh: Prevezplast
Bản thân nhựa là một vật liệu không thân thiện với môi trường, nhưng bên cạnh việc CO2 được biến đổi thành một cái gì đó hữu ích, thì quá trình này cũng có thể làm giảm một lượng nhựa cần sản xuất từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch, quá đó góp phần giúp chúng ta đạt được mục tiêu hạn chế biến đổi khí hậu.
Phương pháp tiếp cận mới là phương pháp hiệu quả nhất mà các nhà khoa học từng phát minh ra để chuyển đổi carbon dioxide thành etylen, loại nguyên liệu thô được sử dụng để tạo ra loại nhựa được sử dụng phổ biến nhất - có tên gọi hóa học là polyethylene.
Và nó mang chúng ta đến gần hơn với khả năng tạo ra một hệ thống chuyển đổi CO2 thành nhựa một cách thực tế.
Nhà nghiên cứu hàng đầu Phil De Luna thuộc Đại học Toronto ở Canada nói: "Tôi nghĩ rằng tương chúng ta sẽ tràn ngập những công nghệ biến rác thải thành những thứ có giá trị”.
"Thật thú vị vì chúng tôi đang nỗ lực để phát triển những phương pháp mới và bền vững để đáp ứng nhu cầu năng lượng của tương lai."
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng một kỹ thuật liên quan đến quang phổ tia X và các kỹ thuật mô hình hóa máy tính tại cơ quan Canadian Light Source (CLS) tại Đại học Saskatchewan để phân tích vật chất có bức xạ điện từ để xác định chất xúc tác chính của chúng.
Và nhờ một thiết bị mới được phát triển bởi nhà khoa học hàng đầu của CLS, Tom Regier, các nhà nghiên cứu đã có thể nghiên cứu cả hình dạng và môi trường hóa học của chất xúc tác trong thời gian thực.
"Điều này chưa bao giờ được thực hiện trước đây. Phương pháp phân tích và đo lường độc đáo này cho phép chúng tôi khám phá rất nhiều câu hỏi nghiên cứu về quá trình diễn ra của quá trình chuyển đổi và làm cách nào để cải thiện nó”, Rafael Quintero-Bermudez, một thành viên nhóm nghiên cứu thuộc trường Đại học Toronto nói thêm.
"Thí nghiệm này không thể được thực hiện ở bất cứ đâu trên thế giới, và chúng tôi rất vui mừng với kết quả có được", De Luna nói thêm.
Chất xúc tác là rất cần thiết để tạo ra phản ứng giảm carbon dioxide, chuyển CO2 thành các chất hóa học khác khi nó tương tác với dòng điện. Trong khi nhiều kim loại có chức năng làm chất xúc tác, thì chúng ta biết rằng chỉ có đồng mới có thể được ứng dụng để sản xuất etylen.
Các chuyên gia đã nghiên cứu cách kiểm soát phản ứng để tối ưu hóa việc sản xuất etylen, trong khi các sản phẩm thải ra như khí mê-tan được giữ ở mức tối thiểu.
Bề mặt của đồng xúc tác dùng trong sản xuất nhựa. Ảnh: Canadian Light Source
"Đồng là một kim loại kỳ diệu", De Luna nói. "Nó kỳ diệu vì nó có thể tạo ra nhiều hóa chất khác nhau, như mê-tan, etanol và etylen, nhưng kiểm soát các sản phẩm đầu ra của nó là rất khó".
Với các hiểu biết mới này cộng với một công nghệ thu khí cacbon thích hợp, chúng ta có thể đồng thời vừa loại bỏ khí CO2 khỏi khí quyển, vừa tạo ra được nhựa theo một cách thân thiện với môi trường.
Khi chúng ta sử dụng nguồn năng lượng tái tạo để vận hành quy trình chuyển đổi, và các chất nhựa được tạo ra có thể được tái sử dụng hoặc tái chế sau này trong vòng đời của nó, thì tác động về mặt tổng thể mà chúng ta có được sẽ là tích cực.
Với việc polyethylene được tạo ra hiện nay ở mức trên 100 triệu tấn/năm, thì chúng ta đang nói về một sự khác biệt lớn sẽ xảy ra đối với bầu khí quyển của hành tinh. Cần có các nghiên cứu sâu hơn để tinh chỉnh các kỹ thuật của quá trình chuyển đổi, nhưng ít nhất bây giờ chúng ta đã có những nền tảng đầu tiên.
Và điều làm cho câu chuyện trở nên đặc biệt hơn là trong thời gian qua, các nhà khoa học gần như đã bỏ cuộc.
Quintero-Bermudez nói: "Đã có lúc chúng tôi sắp bỏ cuộc, nhưng khi các kết khả quan được đưa ra, chúng tôi lại tiếp tục hành trình...Điều đó thật tuyệt vời.”
Thế Vĩnh (Lược dịch từ ScienceAlert)