Plasma: Trạng thái vật chất thứ tư thúc đẩy quá trình tái chế carbon bền vững
bởi Đại học Washington ở St. Louis
Các nhà nghiên cứu tại phòng thí nghiệm của Elijah Thimsen thuộc Trường Kỹ thuật McKelvey đã chỉ ra rằng carbon monoxide là nguồn khởi đầu đầy hứa hẹn hơn để sản xuất axit hữu cơ so với carbon dioxide. Nguồn: Alcina Johnson Sudagar
Chuyển đổi carbon dioxide từ khí thải nhà kính thành các sản phẩm hữu cơ có giá trị là một bước tiến tới việc giảm thiểu tác động có hại của khí thải đối với môi trường. Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Trường Kỹ thuật McKelvey thuộc Đại học Washington ở St. Louis đã chỉ ra rằng carbon monoxide là nguồn khởi đầu đầy hứa hẹn hơn để sản xuất axit hữu cơ so với carbon dioxide.
Trong nghiên cứu được công bố trực tuyến ngày 5 tháng 8 trên Tạp chí Hóa học Xanh, Elijah Thimsen, phó giáo sư về năng lượng, môi trường và kỹ thuật hóa học, và Alcina Johnson Sudagar, một nhà khoa học trong phòng thí nghiệm của ông, đã khám phá việc chuyển đổi carbon monoxide thành hai axit hữu cơ quan trọng trong công nghiệp bằng cách sử dụng plasma áp suất khí quyển phi nhiệt trong dung dịch nước.
Nghiên cứu của họ nhấn mạnh sự gia tăng đáng kể sản lượng axit oxalic và axit formic từ carbon monoxide so với carbon dioxide, khiến quá trình chuyển đổi hai bước từ carbon dioxide thành carbon monoxide và sau đó thành axit hữu cơ trở thành một đề xuất hấp dẫn.
"Hệ thống plasma-lỏng cải thiện các điều kiện phản ứng, tránh áp suất và nhiệt độ cao, đồng thời cung cấp một phương pháp thân thiện với môi trường hơn bằng cách loại bỏ nhu cầu sử dụng chất xúc tác hoặc chất hoạt hóa hóa học", Sudagar cho biết. "Những phát hiện của chúng tôi giúp thúc đẩy các con đường hiệu quả và tiết kiệm chi phí để cố định carbon dioxide và sản xuất axit hữu cơ bền vững."
Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng khi carbon monoxide phản ứng trong huyết tương bên trong dung dịch nước, nó trải qua phản ứng dịch chuyển nước-khí, tạo ra carbon dioxide hòa tan và khí hydro. Axit hữu cơ đóng vai trò trung gian trong phản ứng này.
"Các tính toán nhiệt động lực học cho thấy quá trình tổng hợp axit hữu cơ từ carbon monoxide là một quá trình tỏa nhiệt và thu nhiệt, trong khi quá trình phân hủy của chúng là thu nhiệt và giải phóng năng lượng", Sudagar cho biết. "Do đó, để tối đa hóa sản lượng của các axit hữu cơ này, điều cần thiết là phải giảm nhiệt độ phản ứng. Ngoài ra, việc sản xuất các chất trung gian axit hữu cơ được tăng cường đáng kể trong điều kiện kiềm, cho thấy cơ chế phản ứng phụ thuộc vào độ pH."
