Quy trình một bước chuyển đổi CO2 và nước trực tiếp thành nhiên liệu hydrocarbon lỏng

Công nghệ chế tạo nhiên liệu bền vững mới đơn giản và không tốn kém này có thể có tiềm năng giúp giảm nóng lên toàn cầu do sử dụng carbon dioxide trong không khí để chế tạo nhiên liệu. Quy trình này có sản phẩm phụ là oxy do đó có tác động tích cực rõ rệt đối với môi trường.

“Quy trình của chúng tôi có một lợi thế quan trọng so với các công nghệ xe hơi chạy bằng hydro-khí hay ắc quy do nhiều sản phẩm hydrocarbon từ quy trình của chúng tôi chính xác là những gì chúng ta sử dụng trong xe hơi, xe tải và máy bay, vì vậy sẽ có thể không cần phải thay đổi hệ thống phân phối nhiên liệu hiện đang sử dụng”, Frederick MacDonnell đến từ UTA và là đồng nghiên cứu chính của dự án cho biết.

Trong bài báo được công bố trên Kỷ yếu của Viện Hàn lâm khoa học Hoa Kỳ, nhóm nghiên cứu chứng minh rằng quy trình chuyển đổi một bước carbon dioxide và nước thành hydrocacbon lỏng và oxy có thể đạt được trong một lò phản ứng quang nhiệt hóa theo dòng chảy hoạt động ở nhiệt độ 180-200oC và áp suất lên đến 6 atmosphere.

“Chúng tôi là những người đầu tiên sử dụng cả ánh sáng và nhiệt để tổng hợp hydrocarbon lỏng trong một lò phản ứng duy nhất một giai đoạn từ carbon dioxide và nước”, Brian Dennis, Giáo sư Kỹ thuật hàng không vũ trụ và Cơ khí của UTA và là đồng nghiên cứu chính của dự án cho biết. “Ánh sáng tập trung thúc đẩy phản ứng quang hóa, tạo ra nhiệt và các sản phẩm trung gian năng lượng cao để thúc đẩy các phản ứng nhiệt hóa hình thành chuỗi carbon, do đó sản xuất hydrocarbon trong một quy trình một bước duy nhất”.

Chất xúc tác hybrid quang hóa và nhiệt hóa sử dụng trong thí nghiệm này là titani dioxit, một chất bột màu trắng không thể hấp thụ toàn bộ quang phổ ánh sáng khả kiến.

“Bước tiếp theo của chúng tôi là phát triển một chất xúc tác quang tốt hơn phù hợp với quang phổ mặt trời”, MacDonnell nói. “Sau đó chúng tôi có thể sử dụng hiệu quả hơn toàn bộ quang phổ của ánh sáng tới để đạt được mục tiêu tổng thể là sản xuất nhiên liệu lỏng bền vững từ năng lượng mặt trời”.

Nhóm nghiên cứu cho rằng, có thể sử dụng các gương parabol để tập trung ánh sáng mặt trời trên tầng có chất xúc tác, cung cấp cả nhiệt và sự kích thích quang cho phản ứng. Lượng nhiệt dư thừa thậm chí có thể được sử dụng để vận hành các hoạt động liên quan cho một cơ sở sản xuất nhiên liệu mặt trời, bao gồm cả phân tách sản phẩm và lọc nước.

Nghiên cứu của MacDonnell và Dennis cũng tập trung vào việc chuyển đổi khí tự nhiên thành nhiên liệu phản lực và diesel cao cấp. Các nhà nghiên cứu phát triển công nghệ chuyển đổi khí-lỏng với sự hợp tác cùng đối tác công nghiệp tại Trung tâm Năng lượng tái tạo và khoa học công nghệ Utah (CREST) và hiện đang làm việc để thương mại hóa quy trình này.

MacDonnell cũng nghiên cứu phát triển chất xúc tác quang mới cho sản xuất hydro với mục tiêu tạo ra một hệ thống quang hợp nhân tạo sử dụng năng lượng mặt trời để tách nước thành hydro và oxy. Hydro sau đó có thể được sử dụng như một loại nhiên liệu sạch.

Theo Phys.org