Biến CO2 thành carbon rắn trong sản xuất vật liệu xây dựng

Các nhà khoa học Australia đã giới thiệu một công nghệ mới có khả năng thu hồi và chuyển CO₂ thành carbon rắn trong thời gian ngắn với quy mô công nghiệp và chi phí thấp, có thể tích hợp dễ dàng vào quy trình xử lý khí thải hiện có của các nhà máy.

Các ngành công nghiệp nặng như: thép, xi măng… chiếm phần lớn tổng lượng khí thải CO2 toàn cầu. Các công nghệ thu giữ và lưu trữ carbon (CCS) chủ yếu tập trung vào việc nén khí thành chất lỏng và bơm vào lòng đất, nhưng điều này đi kèm với những thách thức kỹ thuật đáng kể và những lo ngại về môi trường, bên cạnh đó CCS hiện nay có giá thành cao và tốn nhiều năng lượng. Do đó, việc khử carbon là một thách thức lớn đối với những ngành công nghiệp nặng trên.

Dựa trên những nghiên cứu về việc sử dụng kim loại lỏng làm chất xúc tác và các phương pháp hóa nhiệt, nhóm nghiên cứu của Tiến sĩ Karma Zuraiqi thuộc Đại học RMIT (Australia) đã đưa ra một phương pháp mới chuyển trực tiếp CO2 thành carbon rắn trên hợp kim kim loại lỏng EgaIn ngay lập tức và khóa nó vĩnh viễn ở trạng thái rắn. Phương pháp mới này cung cấp một giải pháp thay thế bền vững, với mục đích vừa ngăn ngừa phát thải CO2 vừa mang lại giá trị gia tăng tái sử dụng carbon.

Đầu tiên kim loại lỏng được nung nóng đến khoảng 100 – 120°C. Sau đó CO2 được bơm vào kim loại lỏng, với các bọt khí bốc lên giống như bong bóng trong ly sâm panh. Khi các bong bóng di chuyển qua kim loại lỏng, phân tử khí tách ra tạo thành các mảnh carbon rắn, phản ứng chỉ diễn ra trong tích tắc.

Việc sử dụng điểm nóng chảy thấp của hợp kim EgaIn tạo điều kiện giảm thiểu CO2 ở nhiệt độ thấp, tạo ra 319 μmol h-1 carbon ở 200°C, và cho phép quá trình hoạt hóa CO2 và sản xuất cacbon ngay cả ở nhiệt độ phòng mà không cần sử dụng chất khử bổ sung như hydro. Hợp kim kim loại lỏng (LM) được triển khai không có dấu hiệu ngừng hoạt động trong quá trình luyện cốc và carbon được tạo ra được cho thấy tích tụ tự nhiên ở đầu LM, nơi nó có thể dễ dàng thu thập. Các phép đo XPS tại chỗ cho thấy hàm lượng liên kết carbon-carbon tăng 9,6%.

Chính tốc độ phi thường của phản ứng hóa học mà chúng tôi đạt được đã làm cho công nghệ của chúng tôi trở nên khả thi về mặt thương mại, nơi mà rất nhiều phương pháp tiếp cận thay thế đã gặp khó khăn, Tiến sĩ Ken Chiang thành viên của nhóm nghiên cứu cho biết.

Phương pháp này biến một sản phẩm phế thải thành nguyên liệu cốt lõi trong thế hệ hỗn hợp xi măng tiếp theo. Nhóm cũng đẩy mạnh việc nghiên cứu tiềm năng ứng dụng của carbon chuyển đổi, đặc biệt là trong ngành xây dựng.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Năng lượng & Khoa học Môi trường.

VLXD.org