Các nhà khoa học tại Đại học Rutgers, Mỹ, vừa phát triển thành công một chất xúc tác có thể biến CO₂ carbon dioxide - tác nhân chính gây nên biến đổi khí hậu toàn cầu - thành nhựa, chất dẻo nhân tạo và nhiều sản phẩm khác.

Bằng việc sử dụng điện hóa học, ta có thể biến CO2 thành các sản phẩm có giá trị và nguyên liệu thô dùng trong hóa học và dược phẩm. Ảnh: Getty

Bên cạnh enzyme, các chất xúc tác có thể biến CO₂ và nước thành các khối carbon gồm một, hai, ba hoặc bốn nguyên tử carbon, với hiệu suất lên tới 99%. Hai trong số các sản phẩm được tạo ra là methylglyoxal (C₃) và 2,3-furandiol (C₄). Hai chất này có thể làm tiền chất để sản xuất nhựa, keo dính và dược phẩm.

Ngoài ra, methylglyoxal còn có thể thay thế hoàn chất formaldehyde độc hại (thường được dùng trong chất tẩy mạnh, chất bảo quản) với độ an toàn hơn gấp nhiều lần.

"Đây là một bước đột phá mới. Bằng việc sử dụng điện hóa học, ta có thể biến CO₂ thành các sản phẩm có giá trị và nguyên liệu thô dùng trong hóa học và dược phẩm", giáo sư Charles Dismukes, chuyên ngành hóa học và sinh học - Đại học Rutgers, thành viên nhóm nghiên cứu, cho biết.

Trước đây, các nhà khoa học đã thành công trong việc sử dụng điện hóa học biến đổi CO₂ thành methanol, ethanol, methane và ethylene với số lượng lớn. Tuy nhiên theo Karin Calvinho, nghiên cứu sinh ngành Hóa học, thành viên nhóm nghiên cứu, cho rằng quá trình biến đổi này rất tốn kém, không thể tăng quy mô lên thành sản xuất đại trà.

"Sử dụng 5 chất xúc tác làm bằng niken và phốt pho, có giá rẻ và dễ tìm, chúng tôi đã chuyển đổi khí CO₂ và nước thành các sản phẩm gốc carbon", Karin cho hay.

Cách thức biến đổi CO2 thành nhựa, chất dẻo tổng hợp, và dược phẩm. Ảnh: Karin Calvinho/Rutgers University

Việc lựa chọn chất xúc tác và các điều kiện khác sẽ xác định cách các nguyên tử cacbon liên kết với nhau để tạo ra các phân tử hoặc thậm chí tạo ra các polyme dài hơn và phức tạp hơn. Chuỗi carbon càng dài, sản phẩm tạo ra sẽ càng có giá trị.

Các nhà nghiên cứu đã xin cấp bằng sáng chế cho các chất điện xúc tác mình tạo ra, rồi lập nên một startup có tên RenewCO₂. Bước tiếp theo, họ sẽ nghiên cứu về phản ứng hóa học có trong quá trình biến đổi CO₂ để tìm ra cách thức chế tạo thêm nhiều chất có ích và có lợi với môi trường.

Ảnh: Zee News

Một khi phương pháp đầy đột phá này được thương mại hóa, đây sẽ là bước tiến lớn trong ngành khoa học vật chất, ngành sản xuất vật liệu cũng như bảo vệ môi trường.

 Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Energy & Environmental Science.