Một chất xúc tác để loại bỏ khí mêtan, một loại khí nhà kính mạnh mẽ
Mẫu bên trong buồng phân tích của hệ thống quang phổ quang điện tử tia X tại Trung tâm Nghiên cứu Khoa học và Kỹ thuật Đa cấp độ Barcelona. Ảnh: Universitat Politècnica de Catalunya
Các nhà nghiên cứu từ UPC, Đại học Udine (Ý) và ALBA Synchrotron đã phát hiện ra một chất xúc tác palladium và bạch kim, là chất đầu tiên loại bỏ khí thải mêtan từ giao thông vận tải và các hoạt động khác của con người để giảm sự nóng lên toàn cầu. Nghiên cứu gần đây đã được công bố trên tạp chí Nature Communications.
Mêtan là một thành phần chính của khí tự nhiên, đã được quảng bá là một chất thay thế sạch hơn cho than đá và nhiên liệu từ dầu mỏ và việc sử dụng chúng đã tăng vọt trong những năm gần đây. Kết quả là, nồng độ mêtan trong khí quyển đã tăng hơn gấp đôi kể từ thời tiền công nghiệp.
Khí mêtan có sức nóng gấp 34 lần CO2 trong vòng 100 năm và 86 lần trong 20 năm. Nó là nguyên nhân đóng góp lớn thứ hai vào sự nóng lên toàn cầu. Việc duy trì sự nóng lên toàn cầu dưới 2 ° C theo quy định của Thỏa thuận Paris đòi hỏi phải cắt giảm không chỉ lượng khí thải CO2 mà còn cả khí thải mê-tan. Các hoạt động của con người chiếm 2/3 lượng khí methane thải ra. Phần còn lại đến từ các nguồn tự nhiên.
Theo báo cáo của Liên hợp quốc, phần lớn khí thải mêtan do con người gây ra đến từ nhiên liệu hóa thạch, chất thải và chăn nuôi. Việc hạn chế phát thải khí mê-tan có thể hạn chế sự nóng lên toàn cầu trong ngắn hạn, giúp chúng ta có thời gian để chấm dứt sự ấm lên do CO2 một cách tốt đẹp.
Một trong những cách hiệu quả nhất để loại bỏ mêtan là sử dụng chất xúc tác làm tăng tốc độ ôxy hóa của nó bằng không khí. Trong một số thời điểm, các chất xúc tác tốt nhất để loại bỏ mêtan được sử dụng các hạt nano palladium được hỗ trợ trên các ôxít gốm. Tuy nhiên, chúng ngừng hoạt động khi có hơi nước, thứ luôn có trong quá trình đốt cháy khí tự nhiên. Giải pháp là gì? Thêm các nguyên tử bạch kim vào các hạt nano paladi.
Điều này đã được nghiên cứu bởi các nhà nghiên cứu từ Đại học Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC), Đại học Udine (Ý) và ALBA Synchrotron. Được công bố trên tạp chí Nature Communications, nghiên cứu được dẫn đầu bởi nhà nghiên cứu sau tiến sĩ Núria Jiménez Divins của Marie Curie và phó hiệu trưởng hiện tại của Nghiên cứu Jordi Llorca Piqué. Cả hai đều thuộc Khoa Kỹ thuật Hóa học của UPC và Viện Công nghệ Năng lượng, liên kết với Trường Kỹ thuật Đông Barcelona (EEBE) tại Cơ sở Diagonal-Besòs.
Các nhà nghiên cứu đã đối chiếu dữ liệu thu được trong các thí nghiệm được thực hiện ở ba đường tia khác nhau của ALBA Synchrotron để nghiên cứu các vị trí hoạt động của chất xúc tác trong khi hoạt động: quang phổ quang điện tử tia X, nhiễu xạ tia X và hấp thụ tia X. Bằng cách sử dụng ánh sáng synctron, họ phát hiện ra rằng trạng thái oxy hóa của palađi và bạch kim đóng vai trò quan trọng trong việc loại bỏ mêtan, và các chất xúc tác được điều chế bằng phương pháp cơ học hoạt động hơn và có khả năng chống nước hoàn hảo.
Loại chất xúc tác này - đã được cấp bằng sáng chế - cho đến nay là loại chất xúc tác hiệu quả nhất trên thế giới để loại bỏ khí mêtan và có thể được áp dụng cho các bộ chuyển đổi xúc tác trên các phương tiện động cơ đốt cháy và cho các lò hơi và tua bin khí tự nhiên trong nước.
