Công nghệ mới sản xuất ethanol không sử dụng ngô và cây trồng khác

Các nhà khoa học tại Đại học Stanford đã tìm ra một giải pháp mới sản xuất ethanol lỏng hiệu quả từ khí cacbon mônôxít (CO). Theo các nhà khoa học, khám phá đầy hứa hẹn này có thể đem lại một phương pháp sản xuất ethanol thân thiện với môi trường hơn, có thể thay thế cho phương pháp sản xuất ethanol truyền thống từ cây ngô và các loại cây trồng khác. Kết quả nghiên cứu được đăng trên tạp chí Nature.

“Chúng tôi đã tìm thấy chất xúc tác kim loại quan trọng có thể sản xuất số lượng lớn ethanol từ cacbon mônôxít ở áp suất và nhiệt độ phòng”, Matthew Kanan, giáo sư hóa học tại Đại học Stanford, cho biết.

Hầu hết ethanol hiện nay chủ yếu được sản xuất bằng phương pháp lên men hóa học ở nhiệt độ cao từ cây ngô, mía và các cây trồng khác thành nhiên liệu lỏng. Nhưng để phát triển các loại cây trồng này đòi hỏi sử dụng hàng nghìn hecta đất canh tác, khối lượng lớn phân bón và nguồn nước tưới.

Công nghệ sản xuất mới được phát triển bởi các giáo sư Kanan và Christina Li hoàn toàn không cần lên men đường từ cây ngô và các loại cây trồng khác, và nếu được nhân rộng, phương pháp này có thể giúp giải quyết nhiều vấn đề liên quan đến việc sử dụng diện tích đất và nguồn nước phục vụ cho sản xuất ethanol hiện nay.

Cách đây 2 năm, Kanan và Li đã tạo ra một điện cực mới được làm từ một loại vật liệu có tên là đồng gốc ôxít (oxide-derived copper). Họ gọi là “gốc ôxít” là do điện cực kim loại này được tạo ra từ ôxít đồng.

“Các điện cực đồng truyền thống là các hạt nano đơn lẻ bám lên điện cực,” Kanan cho biết. “Ngược lại, đồng gốc ôxít cấu tạo từ hạt tinh thể nano đồng liên kết với nhau trong một mạng lưới liên tục có các biên hạt được được xác định rõ ràng. Quá trình chuyển đổi ôxít đồng thành đồng kim loại tạo nên các mạng tinh thể nano này”.

Trong nghiên cứu này, Kanan và Li đã chế tạo một pin điện hóa - một thiết bị gồm hai điện cực đặt trong nước bão hòa khí cacbon mônôxít. Khi đưa điện áp vào các điện cực của một pin thông thường, một dòng điện sẽ chạy qua và nước sẽ bị biến thành khí oxy tại điện cực dương (anôt) và khí hydro tại điện cực âm (catôt). Thách thức chính là việc tìm ra một cực âm có thể khử cacbon mônôxít thành ethanol thay vì khử nước thành hydro.

“Hầu hết các loại vật liệu không thể khử cacbon mônôxít và chỉ phản ứng với nước. Đồng là ngoại lệ duy nhất, nhưng các loại đồng thông thường hoạt động lại rất không hiệu quả”, Kanan nói.

Ở thí nghiệm này, các giáo sư Kanan và Li đã sử dụng 1 cực âm được làm từ đồng gốc ôxít. Khi đưa vào một điện áp nhỏ, các kết quả thu được là vô cùng ấn tượng.

“Đồng gốc ôxít sản xuất ethanol và axetat đạt hiệu quả cảm ứng 57%. Chúng tôi vô cùng phấn khích bởi vì điều này tương ứng với hiệu quả tăng gấp hơn 10 lần so với các chất xúc tác bằng đồng thông thường. Các mô hình của chúng tôi đã cho thấy các mạng lưới tinh thể nano trong đồng gốc ôxít có tính quyết định sự thành công của các kết quả nghiên cứu này”, Kanan nhấn mạnh.

Theo Vista.vn