Lò phản ứng biến rác nhựa và khí nhà kính thành nhiên liệu bền vững và các chất hữu ích

Nghiên cứu mới về việc sử dụng năng lượng mặt trời để chuyển đổi rác thải và khí nhà kính thành các sản phẩm hóa học có thể là một bước tiến tiến trong việc tìm kiếm các cách sản xuất bền vững và tái sử dụng nguồn tài nguyên.

Lò phản ứng thử nghiệm. (Ảnh: Đại học Cambridge)

Nhóm nghiên cứu tại Đại học Cambridge phát triển hệ thống đầu tiên có thể chuyển đổi đồng thời rác thải nhựa và khí nhà kính thành các sản phẩm hóa học nhờ năng lượng mặt trời, Interesting Engineering hôm 10/1 đưa tin. Cụ thể, trong lò phản ứng, CO₂ và nhựa được chuyển đổi thành nhiên liệu bền vững và các chất hữu ích dùng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Nghiên cứu mới xuất bản trên tạp chí Nature Synthesis.

"Dùng năng lượng mặt trời để chuyển đổi chất thải thành sản phẩm hữu ích là mục tiêu chính trong nghiên cứu của chúng tôi. Ô nhiễm nhựa là một vấn đề lớn trên toàn thế giới, nhiều đồ nhựa mà chúng ta cho vào thùng tái chế vẫn bị đem đốt hoặc mang đến bãi rác", giáo sư Erwin Reisner tại Khoa Hóa học Yusuf Hamied thuộc Đại học Cambridge, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết.

Hệ thống chuyển đổi CO₂ thành khí tổng hợp - yếu tố tạo nên nhiên liệu lỏng bền vững - và chuyển đổi chai nhựa thành axit glycolic - chất thường dùng trong ngành mỹ phẩm. Ngoài ra, nó cũng có thể tạo ra các sản phẩm khác tùy vào loại chất xúc tác trong lò phản ứng.

"Điều đặc biệt về hệ thống này là tính linh hoạt và khả năng điều chỉnh. Chúng tôi đang tạo ra các phân tử chứa carbon khá đơn giản, nhưng trong tương lai, chúng tôi có thể điều chỉnh để tạo ra những sản phẩm phức tạp hơn nhiều chỉ bằng cách thay đổi chất xúc tác", Subhajit Bhattacharjee, đồng tác giả nghiên cứu, nói.

Lò phản ứng tích hợp có hai ngăn riêng biệt, một ngăn dành cho nhựa và ngăn còn lại cho khí nhà kính. Lò cũng chứa một bộ hấp thụ ánh sáng có nguồn gốc từ perovskite. Nhóm chuyên gia phát triển các chất xúc tác khác nhau, sau đó tích hợp vào bộ hấp thụ ánh sáng.

Khi thử nghiệm trong điều kiện nhiệt độ và áp suất bình thường, nhóm chuyên gia nhận thấy lò phản ứng có thể chuyển đổi hiệu quả chai nhựa PET và CO₂ thành nhiều loại nhiên liệu gốc carbon như CO, khí tổng hợp, axit glycolic. Nó tạo ra các sản phẩm ở tốc độ cao hơn so với quá trình khử CO₂ bằng quang xúc tác truyền thống.

"Nhìn chung, chuyển đổi CO₂ cần nhiều năng lượng, nhưng với hệ thống của chúng tôi, về cơ bản, bạn chỉ cần chiếu ánh sáng vào và nó sẽ chuyển đổi các sản phẩm có hại thành sản phẩm hữu ích và bền vững", Motiar Rahaman, đồng tác giả nghiên cứu, giải thích.

Nhóm nghiên cứu hy vọng tiếp tục cải tiến lò phản ứng để tạo ra các phân tử phức tạp hơn. Trong tương lai, hệ thống có thể giúp phát triển một nhà máy tái chế vận hành bằng năng lượng mặt trời.