Một nhóm nhà khoa học từ Đại học quốc gia Yokohama, Công ty TNHH phát triển điện lực và Trung tâm nghiên cứu năng lượng tái tạo tại Viện khoa học và công nghệ công nghiệp tiên tiến Nhật Bản (AIST) chia sẻ nghiên cứu mới của họ về việc chuyển đổi CO₂ thành hợp chất có giá trị.

Các nhà nghiên cứu Nhật Bản tìm ra cách sử dụng tấm silicon thu hồi từ tấm pin mặt trời bỏ đi, để biến carbon dioxide (CO₂) thành các hợp chất hữu cơ có giá trị. Quá trình này không chỉ giúp giảm thiểu khí nhà kính độc hại mà còn mang lại công dụng cho các vật liệu thường bỏ đi.

Nghiên cứu của họ kết hợp việc tái chế các tấm silicon thải ra từ tấm pin mặt trời hết hạn sử dụng với việc chuyển đổi CO₂ trong khí thải từ một nhà máy nhiệt điện. Tấm silicon thải bỏ đóng vai trò như một vật liệu quan trọng trong quá trình chuyển đổi CO₂ thành các hợp chất hữu cơ.

CO₂ là loại khí nhà kính nổi tiếng, gây ra biến đổi khí hậu. Việc thu giữ và lưu trữ CO₂ từ lâu là mục tiêu của các nhà khoa học khí hậu. Nghiên cứu mới của các nhà khoa học Nhật Bản, tiến thêm một bước nữa trong hành động này bằng cách biến đổi CO₂ thành một thứ có giá trị.

Với công trình này, nhóm nghiên cứu sử dụng khí thải thực tế từ một nhà máy nhiệt điện, chứa khoảng 14% CO₂, kết hợp với nước, một chất xúc tác gọi là tetrabutylammonium fluoride, và bột silicon tái chế. Khám phá này được công bố trên tạp chí ACS Sustainable Resource Management.

Bột silicon tái chế được lấy từ các tấm pin mặt trời thải bỏ, nghiền nát, sau đó xử lý bằng axit clohydric (HCl) để tăng hiệu suất. Quá trình xử lý sơ bộ này loại bỏ nhôm khỏi bột silicon tái chế, giúp phản ứng hiệu quả hơn.

Kết quả của phản ứng này thật ấn tượng. Nhóm nghiên cứu sản xuất được axit formic với sản lượng lên tới 73%. Axit formic sử dụng rộng rãi từ nông nghiệp đến dệt may. Ngoài ra, quá trình này còn tạo ra formamide, hợp chất được sử dụng trong dược phẩm và sản xuất hóa chất.

Sự biến đổi hóa học này có được là nhờ khả năng tự nhiên của silicon trong việc cho đi các electron. Khi CO₂ tương tác với silicon được xử lý trước, các electron bổ sung sẽ giúp phân hủy và tái tạo các phân tử thành các dạng phức tạp và hữu ích hơn.

Đáng chú ý, phản ứng này có lợi về mặt năng lượng, nghĩa là nó không cần nhiệt độ hoặc áp suất cực cao để diễn ra. Phương pháp này cũng không cần CO₂ tinh khiết. Các nhà nghiên cứu sử dụng trực tiếp khí thải từ nhà máy điện, cho thấy kỹ thuật này có thể hoạt động mà không cần thiết bị tách khí đắt tiền.

Cơ quan năng lượng tái tạo quốc tế (IRENA) dự đoán, 60 - 78 triệu tấn tấm pin mặt trời sẽ đến giai đoạn cuối vòng đời vào năm 2050. Nếu không có hệ thống tái chế phù hợp, phần lớn vật liệu đó có thể đưa ra bãi chôn lấp. Đồng thời, khí thải CO₂ toàn cầu vẫn là mối quan tâm lớn về khí hậu.

Phương pháp mới này giải quyết cả hai vấn đề cùng một lúc. Nó biến hai dạng chất thải - khí thải CO₂ và tấm pin mặt trời cũ - thành nguồn hóa chất công nghiệp. Điều này có nghĩa là giảm lượng khí thải, giảm chất thải chôn lấp và thu hồi được nhiều giá trị hơn từ vật liệu bị thải bỏ.