Sản xuất ethanol lỏng từ carbon monoxide (CO)

Ethanol hay cồn được xem là một nhiên liệu thay thế thân thiện với môi trường hơn so với nhiên liệu hóa thạch ngoại trừ những hạn chế của nó. Phương pháp sản xuất ethanol phổ biến là lên men đường hay ngũ cốc với men rượu. Tuy nhiên, các loại cây trồng làm nguyên liệu như bắp (ngô) thường phải mất thời gian thu hoạch, chiếm nhiều diện tích trồng trọt và cần đến nhiều nước và phân bón. Hôm nay, các nhà khoa học tại đại học Stanford đã nghĩ ra một phương pháp sản xuất ethanol lỏng từ khí carbon monoxide (CO).

Công nghệ này được phát triển bởi phó giáo sư hóa học Matthew Kanan và sinh viên tốt nghiệp Christana Li. Trong khi ethanol được chiết xuất từ quá trình lên men thì kỹ thuật của họ lại sử dụng nước bão hòa với khí CO và đặt dung dịch này trong một pin điện hóa ở nhiệt độ phòng.

Cũng giống như các loại pin nhiên liệu khác, pin nước-CO có 2 điện cực âm và dương để luân chuyển dòng điện. Trong trường hợp của pin nhiên liệu hydro, dòng điện có thể chuyển đổi nước chứa bên trong pin thành khí oxy và hydro. Bằng việc sử dụng cực âm làm từ một oxide đồng, Kanan và Li đã có thể khử CO trong nước thành ehtanol và acetate.

Với các cực âm bằng đồng thông thường, hiệu suất chuyển đổi chỉ đạt khoảng 1/10. Kanan giải thích rằng: "Các điện cực đồng thông thường chứa các hạt nano xếp chồng lên nhau. Oxit đồng ngược lại có cấu tạo từ các tinh thể nano đồng và tất cả đều được liên kết với nhau trong một mạng lưới liền mạch với các ranh giới được xác định rõ". Cấu trúc này cho phép đồng sử dụng đến 57% dòng điện để tạo ra ethanol và acetate theo Stanford và đây là một con số khá ấn tượng.

Tuy nhiên, sẽ còn tuyệt vời hơn nếu dòng điện sử dụng trong quá trình có thể được lấy từ các nguồn năng lượng tái tạo và nếu CO có thể được dẫn xuất từ một nguồn xanh hơn so nhiên liệu hóa thạch. Đây cũng là điều các nhà nghiên cứu đang hướng đến cùng với việc tăng hiệu suất quy trình. Họ cũng đang tìm cách sử dụng công nghệ để sản xuất các nhiên liệu khác ngoài ethanol.

Từ khóa liên quan:

ethanol lỏng

sản xuất ethanol lỏng

khí carbon monoxide

nhiên liệu thay thế

pin nước-CO

Matthew Kanan

Christana Li