Vật liệu mới chuyển đổi chất ô nhiễm không khí độc hại thành hóa chất công nghiệp

Sản xuất bền vững

11/05/2020

Các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Manchester, Anh, đã tạo loại vật liệu mới, có khả năng thu giữ chất ô nhiễm độc hại sinh ra khi đốt nhiên liệu hóa thạch và chuyển đổi chúng thành hóa chất công nghiệp hữu ích, chỉ với nước và không khí.

Nghiên cứu mới đã phát triển được một vật liệu khung kim loại - hữu cơ (MOF), có khả năng thu hồi NO2, chất gây ô nhiễm không khí độc hại, được phát thải trong quá trình sử dụng diesel và nhiên liệu sinh học. Sau đó, NO2 dễ dàng được chuyển đổi thành axit nitric với nhiều ứng dụng như sản xuất phân bón và nhiên liệu tên lửa.

MFM-520

MOF là những cấu trúc ba chiều rất nhỏ, xốp và có thể bẫy khí bên trong. Không gian trống bên trong MOF có kích thước rộng so với kích thước của vật liệu, chỉ một gram vật liệu cũng có thể có diện tích bề mặt tương đương với một sân bóng.

Cơ chế của MOF được các nhà nghiên cứu tìm hiểu bằng cách sử dụng tán xạ neutron và nhiễu xạ tia X synchrotron tại Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge và Phòng thí nghiệm quốc gia Berkeley thuộc Bộ Năng lượng. Các nhà khoa học cũng sử dụng Phòng dịch vụ quốc gia về quang phổ cộng hưởng từ để nghiên cứu cơ chế hấp phụ NO2 trong MFM-520. Công nghệ có thể giúp kiểm soát ô nhiễm không khí và điều chỉnh tác động tiêu cực của NO2 đến môi trường.

Vật liệu Asin Nature Chemistry có tên là MFM-520, có khả năng thu NO2 tại áp suất và nhiệt độ môi trường xung quanh, ngay cả khi ở mức thấp, kèm theo độ ẩm, SO2 và CO2. Dù chất ô nhiễm có khả năng phản ứng cao, nhưng MFM-520 có thể tái tạo hoàn toàn nhiều lần bằng phương pháp khử khí hay xử lý bằng nước trong không khí. Quy trình này còn chuyển đổi NO2 thành axit nitric.

Tiến sĩ Sihai Yang, đồng tác giả nghiên cứu cho rằng: "Đây là MOF đầu tiên vừa thu giữ vừa chuyển đổi chất ô nhiễm không khí độc hại thành mặt hàng công nghiệp hữu ích. Điểm thú vị là tốc độ hấp thụ NO2 cao nhất của MOF xảy ra ở mức nhiệt khoảng 45 độ C, khoảng bằng nhiệt độ của khí thải ô tô".

Martin Schröder, trưởng nhóm nghiên cứu nói: "Thị trường toàn cầu của axit nitric năm 2016 đạt giá trị 2,5 tỷ USD, mở ra nhiều tiềm năng cho các nhà sản xuất công nghệ MOF thu hồi chi phí và tạo ra lợi nhuận từ việc sản xuất axit nitric. Hơn nữa, phụ gia duy nhất cần có là nước và không khí".

Ngọc Diệp (Theo https://phys.org/news/2019-11-air-toxic-pollutant-industrial-chemical.html)