Nghiên cứu thành công phương pháp giảm phát thải khí nhà kính thông qua quá trình xúc tác điện hóa

Một nhóm các nhà nghiên cứu Trung Quốc vừa phát triển thành công một chiến lược xúc tác điện hóa mới, giúp loại bỏ được lượng khí nhà kính nhiều hơn lượng phát thải ra, qua đó đạt được mức phát thải âm, theo một bài báo đăng trên tạp chí Science Advances.

Cơ chế cải cách khô điện hóa mê-tan để đạt mức phát thải khí nhà kính âm. Nguon: NIMTE.

Carbon dioxide (CO₂) và methane (CH₄) là hai loại khí nhà kính chủ yếu do hoạt động của con người gây ra. Việc giảm thiểu, thậm chí loại bỏ hoàn toàn các loại khí này khỏi khí quyển đã trở thành một ưu tiên hàng đầu trong nghiên cứu khoa học hiện nay.

Trước đây, phương pháp truyền thống để loại bỏ CO₂ và CH₄ là thông qua quy trình gọi là cải biến khô methane (dry reforming of methane – DRM), trong đó hai loại khí này được chuyển hóa ở nhiệt độ cao trên 800°C, thường sử dụng năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch.

Tuy nhiên, lượng carbon dioxide phát thải trong quá trình này thường vượt quá lượng được chuyển hóa, từ đó làm giảm hiệu quả của các nỗ lực giảm phát thải và ứng phó với biến đổi khí hậu.

Nhằm khắc phục hạn chế đó, một nhóm nghiên cứu thuộc Viện Công nghệ và Kỹ thuật Vật liệu Ninh Ba (NIMTE), trực thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, phối hợp cùng Đại học Tế Nam, đã phát triển một chiến lược xúc tác điện hóa mới cho quá trình DRM, được gọi là DRM điện hóa (electrified DRM – e-DRM).

Trong nghiên cứu, quá trình e-DRM đã chuyển đổi CO₂ và CH₄ thành khí tổng hợp (syngas) bao gồm hydro (H₂) và carbon monoxide (CO), với hiệu suất sử dụng năng lượng đạt tới 80%.

Bài báo nhấn mạnh rằng phương pháp này không chỉ đạt được mức chuyển hóa cân bằng nhiệt động lực học mà còn duy trì tính ổn định trong hơn 120 giờ hoạt động liên tục. Bằng cách sử dụng nguồn điện tái tạo như năng lượng gió, mặt trời, thủy điện và hạt nhân, quy trình này có khả năng chuyển hóa nhiều CO₂ hơn lượng khí thải được tạo ra trong quá trình sản xuất điện. Theo NIMTE, đột phá này có tiềm năng thúc đẩy việc chuyển giao công nghệ DRM từ nghiên cứu trong phòng thí nghiệm sang ứng dụng thương mại.

Nguyễn Thị Kiều Linh - Hcmbiotech, Nguồn: Chinese Academy of Sciences