Biến CO2 thành đồ dùng gia dụng

Dioxidcarbon gây hại đối với khí hậu nhưng nhờ những công nghệ mới, người ta có thể biến khí thải CO2 thành chất xốp, xăng và thậm chí cả đĩa DVD.

Nếu không có Polyurethan thì cuộc sống của chúng ta sẽ không được tiện nghi như ngày nay. Các nhà khoa học gọi nguyên liệu này ngắn gọn là PU, từ nhựa PU người ta làm vô lăng, những tấm nhựa cứng, đệm xốp, ghế bành, ghế sô-pha v.v… Tùy theo tùy theo cách pha trộn, chế tác PU có thể mềm như những miếng bọt xốp nhưng cũng có thể vững chắc để sản xuất ghế trên các toa tầu. Tuy nhiên dù ở bất cứ dạng nào, nguyên liệu để sản xuất ra PU cho đến nay đều là dầu mỏ.

Gần đây tập đoàn công nghiệp hóa chất Bayer (Đức) đã có một xưởng thực nghiệm đầu tiên để sản xuất PU trên cơ sở sử dụng một phần khí thải độc hại CO2 thay thế cho dầu mỏ. Khí CO2 từ khí thải ở nhà máy nhiệt điện ở Koeln được khí hóa lỏng và đưa về Leverkusen. Tại đây CO2 sẽ được chế biến thành chất xốp. Hãng Bayer dự kiến đến năm 2015 sẽ tiến hành sản xuất lớn sản phẩm bọt-PU để từ đó làm ra các loại chất dẻo tổng hợp.

Nguồn nguyên liệu vô tận

Trong khi nhiều chuyên gia còn đang tranh cãi về việc chôn khí thải độc hại CO2 vào trong lòng đất thì nhiều doanh nghiệp lại mạnh dạn nghiên cứu để biến khí thải này thành nguyên liệu phục vụ sản xuất. Thí dụ từ CO2 có thể sản xuất nước đá khô để làm lạnh. Ở dạng viên nhỏ, người ta có thể dùng chúng để làm sạch bề mặt và ở các sân khấu, sàn diễn người ta dùng chúng để tạo sương mù. Chất ure, một tiền chất để chế tạo nhiều loại phân bón cũng dựa vào khí CO2 và ngay cả trong nhà kính loại khí này cũng được hoan nghênh: nó có tác dụng kích thích sự phát triển của cây trồng như dưa chuột, củ cải, rau xà lách vv. Cho đến nay người nông dân phải đốt khí đốt để tạo ra chất này.

Tuy nhiên hiện nay mỗi năm cả thế giới mới sử dụng khoảng một tỷ tấn CO2, chỉ đạt khoảng 5% lượng khí thải do con người tạo ra. Dựa vào những công nghệ hiện có mỗi năm thế giới sử dụng khoảng 180 triệu tấn CO2 làm nguyên liệu trong ngành công nghiệp hóa chất.

Chất xúc tác là khâu then chốt

Theo GS Georg Menges thuộc Viện chế biến nguyên liệu tổng hợp thuộc RWTH Aachen, thì dioxidcarbon gần như là một nguồn nguyên liệu carbon vô tận để thay thế than, dầu mỏ và khí đốt. Đức là nước đi đầu về sự phát triển này.

Các nhà nghiên cứu đã thành công trong việc phát triển chất xúc tác làm cho dioxidcarbon vốn có sức ì lớn khi phản ứng, liên kết được với các phân tử khác mà không đòi hỏi phải có một lượng năng lượng lớn, từ đó tạo ra những chất liệu mới. Vì vậy có thể nói các chất xúc tác thích hợp là chìa khóa cho việc sử dụng CO2 như một nguyên liệu hóa chất và cung cấp năng lượng.

Đây là một vấn đề mà hầu hết các tập đoàn công nghiệp hóa chất đang nghiên cứu. Hiện có nhiều nghiên cứu để sản xuất các hóa chất cơ bản như khí tổng hợp (synthesegas), methanol, axit formic và axit succinic từ CO2. Từ các hóa chất cơ bản này sản xuất ra nhựa tổng hợp, phân bón và phần lớn sản phẩm cuối cùng của ngành công nghiệp hóa chất. Với sự hỗ trợ của bộ Nghiên cứu Liên bang Đức cùng với tập đoàn Bayer còn có các tập đoàn như RWE và Siemens đang nghiên cứu, phát triển kỹ thuật tận dụng điện năng dư thừa phát sinh không thường xuyên, thí dụ từ các cơ sở điện gió để sản xuất hydro. Trộn Hydro với CO2 đề sản xuất khí tổng hợp (Synthesegas), một nguyên liệu hóa chất cơ bản.

Trong khi đó tập đoàn hóa chất BASF và các nhà nghiên cứu thuộc ĐH Tổng hợp Kỹ thuật München lại đi theo một hướng khác. Họ chủ trưởng sản xuất chất nhựa tổng hợp Polycarbonat, từ đây sản xuất đĩa CD và DVD để nén nhạc và phim.

Miếng xốp hút khí thải có hại cho khí hậu

Trong khi các nhà chế tạo và vận hành nhà máy nhiệt điện tìm cách tách CO2 từ khí thải thì Climeworks, một bộ phận của trường Cao đẳng Kỹ thuật Zürich (Thụy Sỹ) lại thiên về việc khai thác riêng CO2 thí dụ từ các cơ sở lọc dầu để tiếp tục chế biến.

Tại đây thường xuyên có loại khí thải độc hại này trong khi ở các nhà máy nhiệt điện CO2 chỉ hình thành khi nhà máy hoạt động.

Để lấy CO2 chuyên gia Thụy Sỹ sử dụng năng lượng mặt trời đốt nóng không khí ở nhiệt độ 100 độ C từ đó dẫn vào lò phản ứng. Trong lò phản ứng có chất liệu hấp thụ CO2 như một miếng xốp. Khi tấm xốp hút no CO2 thì ép tấm mút đó, CO2 được tự do và sử dụng làm nguyên liệu.

Than và nước thành nhiên liệu lỏng

Chuyên gia hãng điều chế chất xúc tác Emitec ở Lohmar đã thực hiện quy trình mang tên Coal & Water to liquid Fuel (điều chế từ than & nước thành nhiên liệu lỏng). Với chất xúc tác phổ biến trên thị trường người ta có thể điều chế từ CO2 và hydro để lấy methan từ đó điều chế tiếp theo thành xăng. Wolfgang Maus, giám đốc Emitec cho hay, giá một lít xăng này là 61 Cent cao hơn giá xăng từ các nhà máy lọc dầu khoảng 20 Cent.

Tuy nhiên quá trình điều chế này không sản sinh CO2 nên ông Maus cho rằng mức phí tổn cao hơn này là có thể chấp nhận được. Cũng theo vị giám đốc này thì nếu như tận dụng toàn bộ khí thải CO2 từ các nhà máy nhiện điện của Đức thì có thể đáp ứng 70% nhu cầu hiện nay của nước Đức đối với loại nhiên liệu này.

Tác giả