Phương pháp mới sản xuất olefin tăng gấp 3 lần từ than đá, giảm mạnh khí thải carbon dioxide

Các nhà nghiên cứu ở Trung Quốc vừa phát triển phương pháp mới sản xuất các hóa chất có nguồn gốc từ than đá, giúp giảm lượng khí thải carbon dioxide (CO₂), đồng thời tăng năng suất và hiệu quả. Họ phát hiện quy trình mới này, có thể tạo ra lượng sản phẩm hữu ích tăng gấp 3 lần so với phương pháp truyền thống.

Các nhà nghiên cứu cho biết, điều này đạt được bằng cách áp dụng một sự điều chỉnh tương đối đơn giản đối với quy trình hóa học cơ bản. Trung Quốc vẫn phụ thuộc rất nhiều vào các quy trình chuyển đổi than đá thành hóa chất, đặc biệt là để sản xuất olefin.

Nếu bạn chưa biết, đây là các hợp chất được tạo thành từ hydro và carbon, thường chứa một hoặc nhiều cặp nguyên tử carbon liên kết với nhau bằng liên kết đôi. Olefin còn được gọi là alkene, các ví dụ quan trọng nhất về sản phẩm này trong công nghiệp là ethylene và propylene.

Để sản xuất chúng, than đá thường được chuyển đổi thành khí tổng hợp (carbon monoxide và khí hydro). Sau đó, khí tổng hợp được chuyển đổi thành methanol, cuối cùng là olefin. Olefin là hóa chất có giá trị, được dùng để sản xuất các sản phẩm như nhựa (polyethylene, polypropylene), dược phẩm và các vật liệu tiên tiến khác.

Trung Quốc chủ yếu sử dụng than đá vì nguồn cung trong nước dồi dào và có xu hướng ít phụ thuộc vào nhập khẩu dầu khí. Thông thường, việc chuyển đổi than đá thành hóa chất, tạo ra rất nhiều khí thải CO₂ và có các tác dụng phụ khác làm giảm hiệu quả.

Trong các quy trình như vậy, bất kỳ sự thất thoát carbon nào dưới dạng CO₂ đều là dấu hiệu quan trọng cho thấy quy trình cơ bản không hiệu quả. Bất kỳ lượng carbon nào bị mất dưới dạng khí như vậy, có nghĩa là nó không còn là một phần của sản phẩm sau cùng, bất kể sản phẩm đó là gì.

Vấn đề thiếu hiệu quả này thường dẫn đến lượng sản phẩm hữu ích thu được ít hơn trên mỗi tấn than nguyên liệu. Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu thực hiện cái mà họ gọi là “công tắc phân tử”. Trong thực tiễn, điều này có nghĩa là họ thay đổi con đường tạo phản ứng. Họ cũng có thể ngăn các phản ứng phụ, thường tạo ra carbon dioxide, làm lãng phí carbon.

Nhờ đó, carbon quý giá không bị mất đi dưới dạng khí thải mà được giữ lại trong các phân tử của sản phẩm và các hóa chất sau cùng. Bằng cách giữ lại nhiều carbon hơn trong sản phẩm sau cùng, quy trình mới không chỉ cắt giảm lượng khí thải, mà còn tăng năng suất và cuối cùng cải thiện hiệu quả kinh tế.

Điều quan trọng lưu ý, quy trình mới này không phải đột nhiên biến nhiên liệu hóa thạch, như than đá, trở nên “thân thiện với môi trường”. Quy trình này chủ yếu tăng hiệu quả quá trình chuyển đổi than đá thành sản phẩm, nghĩa là nhiều nguyên liệu thô hơn thực sự được chuyển đổi thành sản phẩm cuối cùng.

Nhìn xa hơn việc sản xuất olefin từ than đá, vẫn còn phải xem liệu quy trình như vậy có thể dùng để sản xuất năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch hay không. Ví dụ, nó có thể giúp cải thiện quá trình chuyển đổi than đá, dầu mỏ hay khí đốt, thành nhiên liệu trung gian sạch hơn để đốt. Tuy nhiên, việc thiếu hiệu quả vốn có của quá trình đốt cháy có lẽ sẽ luôn là vấn đề.