Phương pháp thu khí CO2 mới sạch và hiệu quả hơn

E-mail | Bản in | Lưu xem sau

Tách khí đi-ô-xit cac-bon khỏi nguồn ô nhiễm như khí từ ống khói nhà máy nhiệt điện sẽ sớm trở nên triệt để và hiệu quả hơn.

Một nhà nghiên cứu tại phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore vừa phát triển một phương pháp mới sử dụng chất lỏng i-ông hóa – một dạng muối nóng chảy đặc biệt trở thành dạng lỏng dưới nhiệt độ nóng chảy của nước (100oC) – để tách đi-ô-xit cac-bon ra khỏi nguồn khí thải chứa nó, được đánh giá là phương pháp sạch, bền vững và khả thi hơn những phương pháp hiện có.

Đã có nhiều nỗ lực lớn nhằm giảm khái thải CO2 từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch nhưng trước khi làm cho nó khuất bóng, chúng ta cần tách nó khỏi nguồn thải, một bước mà người ta gọi là bước “thu giữ”. Kỹ thuật mới này có thể tăng đáng kể hiệu suất của quá trình thu khí CO2.

Hiện nay, rất ít nhà máy chạy bằng than đá có năng suất thu khí CO2 thương mại, tất cả đều sử dụng các qui trình dựa trên tính hấp thu hóa học của chất monoethanolamine (MEA), một loại dung môi đa năng do các nhà hóa học phát triển cách đây gần 75 năm. Không may là nó là chất không có lựa chọn và bị ăn mòn, đòi hỏi sử dụng thiết bị lớn và chỉ có hiệu quả dưới lực nén từ thấp đến vừa phải lên khí CO2.

Nhưng phương pháp  mới đã khắc phục được những hạn chế đó. Các nhà hóa học gần đây quan tâm đến các chất lỏng i-ông vì chúng là chất có khả năng hòa tan hầu như không cần áp suất hơi nước và cũng không bay hơi, thậm chí ở điều kiện nhiệt độ cao.

Theo Amitesh Maiti, nhà khoa học có bài nghiên cứu đăng trên trang bìa số gần đây của tạp chí ChemSusChem, một tạp chí mới về hóa học và tính bền vững, sử dụng chất lỏng i-ông như là một dung môi phân tách có những điều lợi đặc biệt so với các dung môi truyền thống.

Những điều lợi ở đây bao gồm tính ổn định hóa tính cao; độ ăn mòn thấp; áp lực hơi nước hầu như bằng không; có thể hoạt động trên màng; có sự chọn lựa i-ông phong phú; đó là những điều có tiềm năng đầy lạc quan để hòa tan khí CO2.

Công trình nghiên cứu của Maiti liên quan đến việc thiết lập ra một phương pháp điện toán đáng tin cậy để che chắn bất kỳ chất hòa tan nào, gồm cả chất lỏng i-ông cho hiệu suất thu CO2 cao.
“Thuận lớn của phương pháp  này là có thể tính toán nhanh chóng và chính xác CO2 hòa tan trong bất kỳ dung môi nào, đặc biệt dưới mức áp suất và nhiệt độ tại các nhà máy nhiệt điện than đá,” Mailti nói. “Với chất lỏng i-ông đóng vai trò là dung môi, qui trình này có thể sạch hơn nhiều và có thể tiếp cận tốt hơn các chất mà chúng ta dùng hiện nay.”

Trong vài năm qua, các chất lỏng i-ông đã được kiểm nghiệm cho thấy chúng là dung môi rất hiệu quả để hòa tan CO2, cũng cố thêm niềm lạc quan về sự lựa chọn chất lỏng i-ông để thu khí CO2.

“Nhưng mỗi thử nghiệm mới đều tốn nhiều thời gian và tiền bạc và thường bị cản trở vì một chất lỏng i-ông nào đó không phải sẵn có,” Maiti nói. “Bằng việc tạo ra 1 công cụ điện toán để giải mã được thời gian nào là tối ưu cho chất lỏng i-ông tách khí CO2, tiến trình sẽ có thể hiệu quả hơn nhiều nếu thực nghiệm được tiến hành.”

Maiti đã phát triển 1 phương pháp nhiệt động lực trên nền hóa lượng tử để tính toán tiềm năng hóa học của một chất tan (trong trường hợp này là CO2) trong 1 một loại dung môi bất kì với độ pha loãng tùy ý. Ông phát hiện ra rằng kết hợp với dữ liệu thử nghiệm trạng thái cân bằng của CO2 có thể cho ra các giá trị độ tan chính xác trong nhiều loại chất tan bao gồm chất tan lỏng i-ông.

Tiếp theo, ông dùng phương pháp  này để dự đoán các loại dung môi mới có thể xử lý độ tan của CO2 lên gấp đôi so với các dung môi hiệu quả nhất được mô phỏng trong thử nghiệm.

“Với sự lựa chọn i-ông phong phú, chúng ta sẽ có rất nhiều khả năng xử lý,” Maiti nói.

Ông hi vọng tính chính xác của phương pháp  điện toán sẽ cho phép các nhà khoa học thấy các xu hướng hữu ích có thể giúp ích cho việc phát hiện các dung môi thu khí CO2 hiệu quả cao hơn.

(Theo L.H (PhysOrg) // Sở KHCN Đồng Nai )