Hệ thống năng lượng mặt trời chuyển đổi nhựa và khí nhà kính thành nhiên liệu bền vững
Các nhà nghiên cứu đã phát triển một hệ thống có thể biến chất thải nhựa và khí nhà kính thành nhiên liệu bền vững và các sản phẩm có giá trị khác—chỉ sử dụng năng lượng từ mặt trời. Ảnh: Đại học Cambridge
Các nhà nghiên cứu đã phát triển một hệ thống có thể biến chất thải nhựa và khí nhà kính thành nhiên liệu bền vững và các sản phẩm có giá trị khác—chỉ sử dụng năng lượng từ mặt trời.
Các nhà nghiên cứu từ Đại học Cambridge đã phát triển hệ thống có thể chuyển đổi hai dòng chất thải thành hai sản phẩm hóa học cùng một lúc—lần đầu tiên đạt được điều này trong một lò phản ứng năng lượng mặt trời.
Lò phản ứng chuyển đổi khí carbon dioxide (CO2) và nhựa thành các sản phẩm khác nhau hữu ích trong nhiều ngành công nghiệp. Trong các thử nghiệm, CO2 đã được chuyển đổi thành khí tổng hợp, một thành phần chính tạo nên nhiên liệu lỏng bền vững và chai nhựa được chuyển đổi thành axit glycolic, được sử dụng rộng rãi trong ngành mỹ phẩm. Hệ thống có thể dễ dàng được điều chỉnh để tạo ra các sản phẩm khác nhau bằng cách thay đổi loại chất xúc tác được sử dụng trong lò phản ứng.
Chuyển đổi nhựa và khí nhà kính—hai trong số những mối đe dọa lớn nhất đối với thế giới tự nhiên—thành các sản phẩm hữu ích và có giá trị sử dụng năng lượng mặt trời là một bước quan trọng trong quá trình chuyển đổi sang nền kinh tế tuần hoàn, bền vững hơn. Các kết quả được báo cáo trên tạp chí Nature Synthesis.
"Chuyển đổi chất thải thành thứ gì đó hữu ích bằng năng lượng mặt trời là mục tiêu chính trong nghiên cứu của chúng tôi", Giáo sư Erwin Reisner từ Khoa Hóa học Yusuf Hamied, tác giả chính của bài báo cho biết. "Ô nhiễm nhựa là một vấn đề lớn trên toàn thế giới và thông thường, nhiều loại nhựa chúng ta ném vào thùng tái chế sẽ bị đốt hoặc kết thúc ở bãi rác."
Reisner cũng lãnh đạo Trung tâm Nhựa tròn Cambridge (CirPlas), nhằm mục đích loại bỏ rác thải nhựa bằng cách kết hợp suy nghĩ về bầu trời xanh với các biện pháp thực tế.
Các công nghệ "tái chế" sử dụng năng lượng mặt trời khác hứa hẹn sẽ giải quyết ô nhiễm nhựa và giảm lượng khí nhà kính trong khí quyển, nhưng cho đến nay, chúng vẫn chưa được kết hợp trong một quy trình duy nhất.
Subhajit Bhattacharjee, đồng tác giả đầu tiên của bài báo cho biết: “Một công nghệ chạy bằng năng lượng mặt trời có thể giúp giải quyết ô nhiễm nhựa và khí nhà kính đồng thời có thể là yếu tố thay đổi cuộc chơi trong quá trình phát triển nền kinh tế tuần hoàn”.
Các nhà nghiên cứu đã phát triển một hệ thống có thể biến chất thải nhựa và khí nhà kính thành nhiên liệu bền vững và các sản phẩm có giá trị khác—chỉ sử dụng năng lượng từ mặt trời. Các nhà nghiên cứu từ Đại học Cambridge đã phát triển hệ thống có thể chuyển đổi hai dòng chất thải thành hai sản phẩm hóa học cùng một lúc—lần đầu tiên điều này đạt được trong một lò phản ứng chạy bằng năng lượng mặt trời. Tín dụng: Đại học Cambridge
Tiến sĩ Motiar Rahaman, đồng tác giả đầu tiên cho biết: “Chúng tôi cũng cần thứ gì đó có thể điều chỉnh được để bạn có thể dễ dàng thực hiện các thay đổi tùy thuộc vào sản phẩm cuối cùng mà bạn muốn”.
Các nhà nghiên cứu đã phát triển một lò phản ứng tích hợp với hai ngăn riêng biệt: một ngăn chứa nhựa và một ngăn chứa khí nhà kính. Lò phản ứng sử dụng một chất hấp thụ ánh sáng dựa trên perovskite—một giải pháp thay thế đầy hứa hẹn cho silicon cho pin mặt trời thế hệ tiếp theo.
Nhóm đã thiết kế các chất xúc tác khác nhau, được tích hợp vào bộ hấp thụ ánh sáng. Bằng cách thay đổi chất xúc tác, các nhà nghiên cứu có thể thay đổi sản phẩm cuối cùng. Các thử nghiệm của lò phản ứng trong điều kiện nhiệt độ và áp suất bình thường cho thấy lò phản ứng có thể chuyển đổi hiệu quả chai nhựa PET và CO2 thành các loại nhiên liệu dựa trên carbon khác nhau như CO, khí tổng hợp hoặc formate, ngoài axit glycolic. Lò phản ứng do Cambridge phát triển đã sản xuất các sản phẩm này với tốc độ cũng cao hơn nhiều so với các quy trình khử CO2 bằng quang xúc tác thông thường.
"Nói chung, quá trình chuyển đổi CO2 đòi hỏi rất nhiều năng lượng, nhưng với hệ thống của chúng tôi, về cơ bản, bạn chỉ cần chiếu sáng nó và nó bắt đầu chuyển đổi các sản phẩm có hại thành thứ gì đó hữu ích và bền vững", Rahaman nói. "Trước khi có hệ thống này, chúng tôi không có bất cứ thứ gì có thể tạo ra các sản phẩm có giá trị cao một cách chọn lọc và hiệu quả."
"Điều đặc biệt về hệ thống này là tính linh hoạt và khả năng điều chỉnh—hiện tại chúng tôi đang tạo ra các phân tử dựa trên carbon khá đơn giản, nhưng trong tương lai, chúng tôi có thể điều chỉnh hệ thống để tạo ra các sản phẩm phức tạp hơn nhiều, chỉ bằng cách thay đổi chất xúc tác ", Bhattacharjee nói.
Trong 5 năm tới, các nhà nghiên cứu hy vọng sẽ phát triển hơn nữa lò phản ứng để tạo ra các phân tử phức tạp hơn. Các nhà nghiên cứu nói rằng các kỹ thuật tương tự một ngày nào đó có thể được sử dụng để phát triển một nhà máy tái chế hoàn toàn chạy bằng năng lượng mặt trời.
Reisner cho biết: "Phát triển nền kinh tế tuần hoàn, trong đó chúng ta tạo ra những thứ hữu ích từ chất thải thay vì vứt chúng vào bãi rác, là rất quan trọng nếu chúng ta muốn giải quyết khủng hoảng khí hậu một cách có ý nghĩa và bảo vệ thế giới tự nhiên". "Và cung cấp năng lượng cho các giải pháp này bằng cách sử dụng mặt trời có nghĩa là chúng tôi đang làm việc đó một cách sạch sẽ và bền vững."
