Trưởng nhóm nghiên cứu, GS Yoshikazu Ito cho biết: “Chúng tôi quan tâm đến việc kết hợp những khả năng này thành một hệ thống xúc tác duy nhất, cho phép lọc sạch CO2 từ môi trường xung quanh và tái chế thành formate. Nhưng rất khó để chỉ thu được sản phẩm mong muốn (formate) với tốc độ sản xuất cao và năng suất cao, do đó phải tinh chỉnh thiết kế chất xúc tác."

Tốc độ sản xuất formate của Sn phủ PEG cao hơn 24 lần so với điện cực tấm Sn thông thường và không có sản phẩm phụ nào (hiệu suất đạt 99% formate).

Để hiểu rõ phản ứng khử CO2 tăng cường này, các nhà khoa học chế tạo một chất xúc tác Sn, phủ bằng một polyme thu giữ CO2 khác (polyethyleneimine; PEI) có cấu trúc tương tác với CO2 khác PEG.

Sn phủ PEG hoạt động tốt hơn Sn phủ PEI. Khi xem xét những đặc tính hóa học của các polymer, các nhà khoa học nhận thấy, polymer  PEI giữ các phân tử CO2 quá chặt, còn PEG đạt được sự cân bằng quan trọng trong thu giữ và sau đó giải phóng CO2 cho chất xúc tác Sn để chuyển hóa.

Nghiên cứu sinh TS Samuel Jeong thuộc nhóm nghiên cứu giải thích: “Mô hình hóa phản ứng này bằng những tính toán lý thuyết xác nhận polymer PEG tạo thuận lợi chuyển CO2 đến chất xúc tác trung tâm Sn, nhờ đó làm tăng tốc quá trình sản xuất formate. Nhưng chúng tôi muốn làm rõ hơn mối quan hệ tương tác PEG-CO2”.

Những tính toán chi tiết hơn cho thấy, không sử dụng polymer hạn chế khả năng thu nhận CO2 của chất xúc tác Sn, nhưng một lớp PEG quá dày sẽ ngăn cản chuyển CO2 đến bề mặt kim loại, làm giảm hiệu quả sản xuất formate. Do đó, một lớp PEG hoàn chỉnh nhưng đủ mỏng sẽ tối ưu hóa quá trình chuyển CO2 đến Sn, giúp duy trì môi trường giàu CO2 và ngăn cản sự hình thình sản phẩm phụ.

Để bảo vệ môi trường, câu thần chú "giảm thiểu, tái sử dụng, tái chế" không chỉ đề cập đến nhựa sử dụng một lần. Kỹ thuật phủ chất xúc tác đơn giản của các nhà khoa học Nhật Bản có thể được sử dụng để phát triển những hệ thống tái chế hiệu quả CO2 thành các hợp chất hữu ích như formate, có thể cung cấp năng lượng cho các thiết bị pin nhiên liệu điện xanh.