Hiện có hai quá trình phục vụ cho việc tái chế carbon dioxide (CO2) thành nhiên liệu và hóa chất nhưng cả hai quá trình này đều tiêu tốn năng lượng, chưa thực sự hiệu quả hay thân thiện với môi trường do năng lượng bên trong phản ứng CO2 thấp.

Theo CNRS, CO2 được biết đến bởi tác động của nó đối với hiện tượng biến đổi khí hậu toàn cầu. Tuy nhiên nó ít được biết đến như các chất phế thải thông thường khác là có thể được tái chế thành nhiên liệu và hóa chất.

Phương pháp tái chế CO2 thân thiện với môi trường

Hiện nay, có hai quá trình phục vụ cho việc tái chế CO2 thành nhiên liệu và hóa chất nhưng cả hai quá trình này đều tiêu tốn năng lượng, chưa thực sự hiệu quả hay thân thiện với môi trường do năng lượng bên trong phản ứng CO2 thấp. Các nhà hóa học thuộc SIS2M1 tại Saclay đã tìm ra được phương pháp mới để tái chế CO2 một cách có hiệu quả nhất.

Đầu tiên là phương pháp xử lý “ngang” theo kiểu truyền thống, các nguyên tử cacbon được “chức năng hóa” , nghĩa là làm cho nó tạo được những liên kết mới với oxi, nitơ, và các nguyên tử cacbon còn lại để có thể dễ dàng kết hợp vào vật liệu, ví dụ như nhựa polyme phân hủy sinh học (polycacbonat).

Chúng ta đang tiến gần đến cuộc cách mạng tái chế CO2.

Tiếp theo là phương pháp xử lý “dọc” nhằm làm giảm lượng khí CO2, trong đó cung cấp năng lượng cho phản ứng CO2 bằng cách kết hợp các nguyên tử hyđro để tạo ra những phân tử mới như axit fomic, focmanđêhyt hay metanol.

Thibault Cantat, trưởng một nhóm nghiên cứu thuộc SIS2M, đã kết hợp hai phương pháp trên thành một phương pháp mới hay còn gọi là phương pháp “chéo”. Trong phương pháp mới này các phân tử cacbon được kết hợp thành những hóa chất trong khi vẫn đem lại năng lượng cho phản ứng CO2.

Ứng dụng phương pháp mới này, các nhà nghiên cứu có thể tái chế CO2 thành focmamit là chất được sử dụng nhiều trong dệt may, dược phẩm và vật liệu dính. Trong khi trước đây, focmamit chỉ có thể tách từ hyđrocacbon.

Ông Cantat cũng cho biết rằng: “Áp dụng phương pháp này thì lợi ích tăng gấp hai lần, không chỉ làm giảm sự phụ thuộc vào hyđrocacbon mà còn loại bỏ một quá trình gây ô nhiễm môi trường cao.”

Vì theo các phương pháp truyền thống, khi tổng hợp focmamit từ hyđrocacbon đòi hỏi các khí độc hại phải được xử lý ở nhiệt độ cao, trong khi sử dụng phương pháp “chéo”, các chất hóa học được sử dụng ở đây rẻ và không độc hại, phản ứng xảy ra ở áp suất và nhiệt độ thấp.

Bên cạnh đó, phương pháp này có thể áp dụng được với các chất hóa học khác, với việc sử dụng chất khử và các chất phản ứng chức năng khác. “Ví dụ khi thay thế amin bằng rượu, sẽ làm cho phản ứng có thể tổng hợp các dạng akyl và hóa dầu thường được sử dụng trong thuốc trừ sâu và dược phẩm”, Thibault Cantat kết luận.

Cuối cùng, để làm cho phương pháp này hoàn toàn bền vững, các nhà nghiên cứu đang tìm cách để tái chế các chất khử bằng nguồn năng lượng cacbon thấp như năng lượng mặt trời hay điện phân.

Cuộc cách mạng tái chế khí CO2

Theo báo Khoahocphattrien.vn mỗi năm, chúng ta phát thải hàng tỷ tấn khí thải carbon dioxide (CO2) vào bầu khí quyển, làm gia tăng các mối đe dọa của biến đổi khí hậu trên toàn cầu, theo Science. Nhưng sẽ thế nào nếu chúng ta có thể tái chế tất cả khí thải CO2 một cách dễ dàng, sau đó chuyển nó thành một thứ gì đó hữu ích?

Bằng cách thêm điện, nước và một loạt chất xúc tác, các nhà khoa học có thể biến đổi CO2 thành carbon monoxide (CO) và metan (CH4). Sau đó họ kết hợp những sản phẩm này thành nhiều loại nhiên liệu hydrocacbon phức tạp hơn như butan (C4H10). Hiện nay, các nhà nghiên cứu nghĩ rằng chúng ta có thể đang tiến gần đến một cuộc cách mạng tái chế CO2 – thu khí CO2 từ nhà máy điện và thậm chí có thể trực tiếp từ khí quyển, sau đó chuyển đổi thành nhiên liệu, theo bài báo đăng trên tạp chí Joule hôm 29/3.

Science đã nói chuyện với Phil De Luna, thành viên của nhóm nghiên cứu tại Đại học Toronto ở Canada, về cách thức tái chế CO2 và tương lai của những công nghệ này.

Hỏi: Tại sao phải tái chế CO2?

Đáp: Các nước phát triển đã và đang phát thải khí CO2 một cách “vô tội vạ” trong khoảng thời gian dài. Nhưng tôi có thể tưởng tượng một ngày nào đó, toàn bộ năng lượng con người sử dụng được cung cấp bởi các nguồn năng lượng tái tạo. Tất cả sản phẩm hydrocarbon – nhiên liệu dùng để tích trữ năng lượng dài hạn hoặc sưởi ấm ngôi nhà của bạn trong mùa đông – đều có thể bắt nguồn từ việc chuyển đổi CO2. Khi điều này xảy ra, CO2 trở thành một cách để lưu trữ năng lượng tái tạo ở dạng hóa học trong thời gian dài, thay vì chỉ là khí thải.

Hỏi: Ý tưởng bắt nguồn từ đâu?

Đáp: Ý tưởng bắt nguồn từ quang hợp nhân tạo. Chúng tôi đang tìm cách sử dụng các thiết bị kỹ thuật để thu khí CO2, năng lượng tái tạo và nước nhằm chuyển đổi loại khí này thành nhiều sản phẩm có giá trị hơn .

Hỏi: Công nghệ này biến đổi CO2 thành nhiên liệu như thế nào?

Đáp: Nó giống như một pin nhiên liệu có cực âm và cực dương. Tại cực dương, nước được tách thành proton và khí oxy. Tại cực âm, CO2 trải qua các quá trình điện hóa để tạo thành những hợp chất có giá trị hơn như carbon monoxide (CO), metan (CH4), ethylene (C2H4).

Hỏi. Dường như các ông tạo ra được rất nhiều phân tử từ quá trình này. Vậy kiểm soát sản phẩm hình thành như thế nào?

Đáp: Chúng tôi đã có một cách tiếp cận kinh tế, xem xét tất cả các nhiên liệu hydrocarbon có thể tạo ra từ CO2. Phân tử càng có nhiều nguyên tử carbon thì càng cần nhiều năng lượng hơn để tạo ra chúng. Vì vậy, đối với công nghệ hiện tại, chúng tôi hướng tới việc tạo ra các phân tử có ít nguyên tử carbon hơn như ethylene (C2H4) hoặc carbon monoxide (CO). Sau đó biến đổi chúng thành những sản phẩm khác.

Hỏi: Những phương pháp nào khác có thể được sử dụng để tái chế CO2 trong tương lai?

Đáp: Một trong những phương pháp có thể áp dụng trong tương lai là quang xúc tác (photocatalysis). Ngoài ra, các hệ thống lai sinh học (biohybrid) kết hợp điện xúc tác (electrocatalysis) hoặc quang xúc tác với enzyme hoặc vi khuẩn để chuyển đổi CO2 thành những hóa chất tốt hơn.

Theo moitruong.com.vn

Thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời có khả năng tạo ra nước uống từ hầu hết nguồn nước ô nhiễm hoặc nước biển, ngay cả nước từ biển Chết. Nghiên cứu do các nhà khoa học Mỹ phát triển đã được công bố trong tạp chí Nature Nanotechnology.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Texas (Mỹ) đang phát triển hệ thống sử dụng năng lượng mặt trời kết hợp với vật liệu hydrogel hấp thụ ánh sáng để lọc nước bằng phương pháp chưng cất.

Kỹ thuật chưng cất nước, khử muối được sử dụng phổ biến trong sản xuất nước ngọt. Tuy nhiên, các công nghệ chưng cất nước hiện tại như chưng cất đa giai đoạn và chưng cất đa tác động rất tốn kém, vì tiêu tốn nhiều năng lượng và cần có cơ sở hạ tầng hiện đại.

Kỹ thuật chưng cất nước, khử muối được sử dụng phổ biến trong sản xuất nước ngọt.

Thiết bị lọc nước bằng năng lượng mặt trời được làm từ vật liệu hydrogel với đặc tính hấp thụ ánh sáng. Cấu trúc nano của hydrogel giúp tận dụng được nhiều năng lượng Mặt Trời hơn mà không cần sử dụng thiết bị quang học hỗ trợ tập trung ánh sáng, qua đó đẩy nhanh quá trình bay hơi. Hơi nước sau đó được xử lý, ngưng tụ thành nước sạch và được đựng trong trong bình chứa.

Nhóm nghiên cứu đã tiến hành thử nghiệm với mẫu nước lấy từ biển Chết có độ mặn khoảng 34% (gấp 10 lần độ mặn của nước biển thông thường). Nước sau khi lọc đáp ứng được các tiêu chuẩn nước uống của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) và Cơ quan Bảo vệ Môi sinh Mỹ (EPA).

Kết quả thử nghiệm cho thấy nước sau khi lọc đáp ứng được tiêu chuẩn nước uống của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO).

Theo Fei Zhao, thành viên trong nhóm nghiên cứu, công nghệ mới chỉ sử dụng năng lượng Mặt Trời để làm bay hơi nước và loại bỏ tạp chất. Phương pháp này đơn giản hơn và tiết kiệm chi phí hơn.

“Năng lượng Mặt Trời là nguồn nhiệt tiềm năng và bền vững nhất, đây là giải pháp tuyệt vời để chưng cất nước và khử muối”, Zhao cho biết.

Theo moitruong.com.vn

Ngày 06/04/2018, tại Hà Nội, Chương trình Phát triển Liên Hợp Quốc (UNDP) và Cục Hóa chất, Bộ Công Thương tổ chức Hội thảo khởi động dự án “Áp dụng hóa học xanh tại Việt Nam, nhằm hỗ trợ tăng trưởng xanh, giảm thiểu việc sử dụng, phát thải các hóa chất POPs và hóa chất nguy hại”.

“Đây là dự án đầu tiên về hóa học xanh được triển khai ở Việt Nam và Đông Nam Á với mục tiêu giảm thiểu việc sử dụng và phát thải những hóa chất cần lưu tâm khác không nằm trong danh mục kiểm soát của các thỏa thuận môi trường đa phương. Dự án có 3 mục tiêu từ việc tạo môi trường pháp lý, nâng cao nhận thức và thử nghiệm thực tế sẽ giúp giảm được phát thải và sử dụng POPs,” Ông Đào Xuân Lai, Trợ lý Giám đốc Quốc gia UNDP, Trưởng phòng Môi trường và Biến đổi khí hậu, cho biết.

Ông nói thêm rằng “Việt Nam là 1 trong những nước đi tiên phong về các vấn đề POPs và có nhiều kinh nghiệm xử lý các chất POPs tồn dư từ thời chiến tranh cho đến bây giờ. Chính vì thế UNDP và GEF rất kỳ vọng Việt Nam đi tiên phong và đặt nền móng, đưa ra các bài học và thử nghiệm đầu tiên trong lĩnh vực này.”

Bà Christine Wellington Moore – Cố vấn khu vực của UNDP – đã giới thiệu tổng thể các hoạt động, khung kết quả của dự án cũng như các hợp phần sẽ được triển khai ở Việt Nam. “Hóa học xanh không phải mới nhưng đây là vấn đề không dễ thực hiện, nên chúng tôi mong muốn nhận được ý kiến của các bên liên quan trong hội thảo ngày hôm nay”.

Ở Việt Nam, trong khi ngành hoá chất và sản xuất đóng một vai trò rất quan trọng trong sự phát triển của nền kinh tế và trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa, một số hoá chất độc hại và quá trình sản xuất chúng cũng như các sản phẩm có chứa hoá chất đó ngày càng trở thành mối quan tâm của Chính phủ do các tác động của chúng đối với sức khoẻ con người, môi trường và các hệ sinh thái.

Mục tiêu chính của dự án là nhằm kiến tạo môi trường thuận lợi cho việc giới thiệu hóa học xanh và những ứng dụng hóa học xanh cho các ngành sản xuất tại Việt Nam.

Dự án này tuân thủ theo 12 nguyên tắc của hóa học xanh. Đó là: Ngăn ngừa [phát sinh] chất thải, tối đa hóa việc tiết kiệm nguyên tử, phát triển các quá trình tổng hợp hóa học ít độc hại hơn, phát triển các sản phẩm và hóa chất an toàn hơn, sử dụng các dung môi và điều kiện phản ứng an toàn hơn, tăng cường hiệu quả sử dụng năng lượng, sử dụng các nguyên liệu có thể tái sinh, tránh làm phát sinh phụ phẩm, sử dụng chất xúc tác để tăng hiệu suất phản ứng, phát triển các hóa chất và sản phẩm có thể phân hủy sau khi sử dụng, quan trắc và phân tích theo thời gian thực tế để ngăn ngừa ô nhiễm và giảm thiểu tối đa khả năng xảy ra tai nạn.

Mục tiêu chính của dự án là nhằm kiến tạo môi trường thuận lợi cho việc giới thiệu hóa học xanh và những ứng dụng hóa học xanh cho các ngành sản xuất tại Việt Nam nhằm giảm thiểu việc sử dụng, phát thải các hóa chất thuộc danh mục kiểm soát của Công ước Stockholm và Công ước Mianmata.

Dự án sẽ giúp giảm thiểu việc sử dụng chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy (POPs) và giúp giảm phát thải không chủ định chất POPs (U-POPs), thông qua những hoạt động giới thiệu về các cách tiếp cận hóa học xanh trong sáu nghành công nghiệp tại Việt Nam: Mạ crôm, sản xuất giấy và bột giấy, sản xuất nhựa, dệt, hóa chất bảo vệ thực vật và dung môi – sơn. Những hướng dẫn cụ thể cho từng ngành sản xuất sẽ được xây dựng, đồng thời lồng ghép những cách tiếp cận hóa học xanh vào các văn bản quy phạm pháp luật có liên quan. Với sự hỗ trợ của Quỹ Môi trường toàn cầu (GEF) và UNDP, dự án được thực hiện trong vòng 3 năm tại Việt Nam.

Theo moitruong.com.vn

Các nhà nghiên cứu đến từ Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) và Đại học California (Mỹ) đã chế tạo thành công thiết bị vắt nước từ không khí chạy bằng năng lượng Mặt trời.

Máy có kích thước chỉ bằng cốc nước, hoạt động trong môi trường độ ẩm chỉ khoảng từ 20 – 30%, sử dụng vật liệu khung hữu cơ (MOF) – vật liệu do GS. hóa học tại Đại học California Berkeley, Omar Yaghi phát minh cách đây hơn 20 năm – nó được kết hợp cùng các kim loại khác như magiê hoặc nhôm với các phân tử hữu cơ để tạo ra những cấu trúc cứng, nhưng có độ xốp có thể chứa được chất lỏng và khí tương tự như bọt biển.

Không chỉ tiết kiệm điện, thiết bị này còn có thể đáp ứng được nhu cầu sử dụng nước của hàng tỷ người trên thế giới.

Đã có khoảng hơn 20.000 MOF khác nhau được các nhà khoa học tìm ra, trong đó một số chất có thể thu các chất hóa học từ không khí như hydro hoặc metan, CO2, thậm chí tách các sản phẩm hóa dầu trong các nhà máy. Năm 2014, nhóm của Yaghi đã tổng hợp một loại MOF mới, kết hợp với Ziriconi và axit adipic, tạo ra một chất có thể ngưng tụ hơi nước. Sau đó, Yaghi hợp tác với Evelyn Wang, một kỹ sư hóa để biến MOF thành một hệ thống có thể thu nước sạch từ không khí.

Tiếp theo đó, Evelyn cùng các đồng nghiệp tích hợp những tinh thể MOF có kích thước chỉ bằng hạt bụi, nén trong một máy thu năng lượng Mặt trời và một tấm bảng ngưng tụ nước, được đặt bên trong một căn phòng có mái che. Khi không khí xung quanh khuếch tán qua tấm xốp MOF, các phân tử nước sẽ được hút vào các bề mặt bên trong. Ánh sáng mặt trời chiếu vào qua một khe nhỏ giúp làm nóng MOF, đồng thời giúp nước chảy xuống tấm bảng ngưng tụ. Hơi nước ngưng tụ thành dạng lỏng rồi chảy vào bộ phận chứa cho ra thành phẩm là nước sạch.

Tuy chỉ đạt công suất 2,8 lít nước/ngày khi sử dụng 1kg MOF, nhưng tiềm năng của thiết bị này rất lớn vì chi phí sản xuất không cao. Không chỉ tiết kiệm điện, thiết bị này còn có thể đáp ứng được nhu cầu sử dụng nước của hàng tỷ người trên thế giới, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng khó lường.

Theo tapchimoitruong.vn

Thụy Điển đã và đang là quốc gia phải nhập khẩu… rác để có đủ nguyên liệu cho các nhà máy tái chế của nước này hoạt động.

Chính sách thuế áp dụng nặng tay đối với năng lượng hóa thạch, kết hợp với công nghệ xử lý rác thải hiện đại nhất luôn được Thụy Điển, một quốc gia Bắc Âu chú trọng, ưu tiên hàng đầu trong định hướng phát triển kinh tế. Nhưng bên cạnh đó, một điều được đánh giá cao nhất chính là người dân của quốc gia này, họ ý thức được BVMT là bảo vệ chính mình…

Chính sách tái chế đồng nhất toàn quốc

Trong những năm trở lại đây, Thụy Điển đã triển khai các hoạt động tái chế rác thải rất tốt và mang lại hiệu quả rất cao, thậm chí quốc gia này còn phải nhập khẩu rác từ nước ngoài mới cung ứng đủ nguồn nguyên liệu cho các nhà máy tái chế và xử lý rác hoạt động.

Thụy Điển được đánh giá là quốc gia gần như hoàn toàn không có rác thải, bởi tính từ năm 2011 đến nay các hộ gia đình ở Thụy Điển chỉ phải bỏ rác ra ngoài các bãi rác chiếm khoảng 1% trong tổng khối lượng rác thải mà họ đã thải ra. Để có được kết quả trên chính là nhờ ý thức bảo vệ môi trường của người dân Thụy Điển.

Trong khi cả thế giới lo xử lý rác thải, thì Thụy Điển sẵn sàng nhập khẩu cả rác để dùng.

Năm 1991, Chính phủ Thụy Điển là một trong những quốc gia đầu tiên trên thế giới đi đầu trong việc áp thuế cao đối với hoạt động sử dụng nhiên liệu hóa thạch, trong khi đó phải kể đến điện năng tiêu thụ ở Thụy Điển có tới khoảng 50% là từ năng lượng tái tạo. Thậm chí, nếu trong trường hợp xấu nhất có thể xảy ra khi nguồn nguyên liệu rác không được nhập khẩu để cung ứng cho các nhà máy hoạt động thì Thụy Điển sẽ không hề bị tê liệt bởi họ đã có nguồn nhiên liệu sinh học sẵn sàng thay thế khó khăn trên.

“Người dân Thụy Điển rất thích sống hòa mình vào thiên nhiên nên chúng tôi nhận thức được rằng cần phải làm điều gì đó để bảo vệ thiên nhiên cũng như môi trường xung quanh. Chúng tôi nỗ lực tuyên truyền trong một thời gian dài để giúp mọi người nhận thức được rằng không nên ném mọi thứ không dùng nữa một cách tùy tiện ra môi trường vì chúng ta có thể tái sử dụng và tái chế chúng”, Anna Carin Gripwall, Giám đốc truyền thông của Hiệp hội Quản lý rác thải Thụy Điển Avfall Sverige cho biết.

Và qua từng năm, Thụy Điển liên tục áp dụng chính sách tái chế rác thải đồng nhất trên phạm vi toàn quốc, thậm chí cả những công ty tư nhân cũng có thể tự chủ trong việc nhập khẩu và xử lý rác.

Thiết lập mạng lưới đốt rác sưởi ấm

Từ thành quả của việc áp dụng chính sách tái chế rác thải đồng nhất nên năng lượng nhiệt từ việc đốt rác, xử lý rác sẽ được khai thác và hòa vào điện lưới quốc gia để sưởi ấm cho từng căn nhà mỗi khi mùa đông đến. Điều này mang lại lợi ích to lớn đối với an sinh xã hội bởi Thụy Điển là một trong những quốc gia Bắc Âu có nền nhiệt rất lạnh khi mùa đông đến.

“Đây là lý do chính khiến chúng tôi thiết lập mạng lưới theo từng quận, cũng chính là để tận dụng nhiệt lượng từ các nhà máy rác. Trong khi, ở các quốc gia Nam Âu, họ chỉ đốt rác để tiêu hủy, chứ không lợi dụng để sưởi ấm. Ở đây, chúng tôi sử dụng nó để thay cho các nhiên liệu hóa thạch”, bà Gripwell cho biết thêm. Theo bà Gripwell, mục tiêu của chính sách này là khuyến khích mọi người tự tái chế, tái sử dụng toàn bộ rác thải nhà mình trước khi bỏ nó ra bãi rác.

Ngoài ra, “hiện nay có lệnh cấm chôn bãi rác ở các nước thuộc Liên minh châu Âu (EU), và nếu không muốn phải trả tiền phạt quá cao, các quốc gia này nên gửi rác đến đây cho chúng tôi để xử lý như một loại hình dịch vụ. Họ nên áp dụng mô hình như chúng tôi đang triển khai để chúng ta luôn có bầu không khí trong lành, và hiệu quả kinh tế mang lại cũng không hề nhỏ”, bà Gripwell khẳng định.

Theo Anninhthudo.vn