Để thực hiện được công nghệ này, cần chất xúc tác đặc biệt. Nhưng có một thách thức là sự hình thành nhanh chóng một lớp cacbon trên các chất xúc tác này được gọi là "luyện cốc", làm chất xúc tác mất tác dụng.

Tại Đại học Công nghệ Vienna, các nhà khoa học đưa ra 1 phương pháp tiếp cận mới: các hạt nano kim loại nhỏ được hình thành trên các tinh thể perovskite thông qua quá trình tiền xử lý đặc biệt. Giải pháp này tạo ra sự tương tác giữa bề mặt tinh thể và các hạt nano, đảm bảo phản ứng hóa học mong muốn được thực hiện mà không xuất hiện hiệu ứng luyện cốc đáng sợ.

Chuyển hóa khí nhà kính trở thành khí tổng hợp

Các hoạt động sản xuất của con người tạo ra dioxít carbon (CO2) và methane, 2 khí nhà kính đóng góp nhiều nhất vào sự biến đổi khí hậu và 2 loại khí này thường kết hợp với nhau, ví dụ như trong các công trình khí sinh học.

GS Christoph Rameshan thuộc Viện Hóa học Vật liệu tại TU Wien cho biết, biến đổi khô methane là một phương pháp có thể được sử dụng để chuyển đổi đồng thời cả hai khí này thành khí tổng hợp hữu ích. Methane và carbon dioxide được chuyển hóa thành hydro và carbon monoxide, từ đó dễ dàng để sản xuất các hydrocacbon khác cho đến nhiên liệu sinh học."

Florian Schrenk, nhà khoa học thuộc nhóm nghiên cứu do GS Rameshan giải thích,  thách thức quan trọng trong quy trình này là tính ổn định của những chất xúc tác, những chất xúc tác kim loại, sử dụng cho quy trình này thường có xu hướng tạo ra những ống nano carbon nhỏ. Những ống nano này lắng đọng thành một lớp màng đen trên bề mặt của chất xúc tác và ngăn chặn kích hoạt phản ứng.

Tinh thể Perovskite - chìa khóa thành công

Nhóm nghiên cứu TU Wien phát triển một chất xúc tác có những đặc tính khác nhau về cơ bản, GS Christoph Rameshan nói: "Chúng tôi sử dụng perovskite, những tinh thể có chứa oxy, có thể được pha tạp với các nguyên tử kim loại khác nhau như chèn niken hoặc coban vào perovskite, những kim loại được sử dụng để làm chất xúc tác trước đây."

Quá trình tiền xử lý đặc biệt tinh thể với khí hydro ở nhiệt độ khoảng 600 ° C cho phép các nguyên tử niken hoặc coban di chuyển lên bề mặt và hình thành các hạt nano ở đó. Kích thước của những hạt nano rất quan trọng, các nhà khoa học đã thành công tạo ra các hạt nano có đường kính từ 30 đến 50 nanomet. Phản ứng hóa học mong muốn sẽ diễn ra trên những hạt nano này, đồng thời oxy trong perovskite ngăn chặn sự hình thành các ống nano carbon.

Ông Florian Schrenk cho biết, trong các thí nghiệm, nếu chọn đúng kích thước các hạt nano, không có màng carbon nào hình thành, hiệu ứng “luyện cốc” không còn là mối nguy hiểm nữa. Hơn nữa, những hạt nano này rất ổn định, cấu trúc của chất xúc tác không thay đổi và có thể sử dụng lâu dài.

Kỹ thuật quan trọng cho nhà máy lọc sinh học

Các chất xúc tác perovskite mới có thể được sử dụng ở bất cứ nơi nào có phát thải đồng khí methane và carbon dioxide, thường có trong quá trình xử lý các chất sinh học như trong các nhà máy khí sinh học. Tùy thuộc vào nhiệt độ phản ứng lựa chọn, nhà sản xuất có thể điều chỉnh thành phần của khí tổng hợp thu được. Phương pháp xử lý bổ sung những khí nhà kính thành các sản phẩm có giá trị cao sẽ là nền tảng quan trọng cho một nền kinh tế vòng tròn bền vững.