Phương pháp mới biến khí thải carbon thành nguyên liệu xi măng rắn

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Michigan, do nhà hóa học Charles McCrory dẫn đầu, đã phát triển một phương pháp mới để thu giữ khí carbon dioxide (CO₂) từ không khí và chuyển đổi nó thành oxalat kim loại, các hợp chất rắn ổn định có thể làm tiền chất cho sản xuất xi măng. Phương pháp này nhằm biến CO₂, thường được xem là sản phẩm thải, thành vật liệu xây dựng có giá trị, có tiềm năng giảm lượng khí thải carbon trong ngành xây dựng. Công trình này là một phần trong nỗ lực của Trung tâm Đóng vòng tuần hoàn Carbon (4C), được Bộ Năng lượng Hoa Kỳ tài trợ, tập trung vào việc chuyển đổi carbon thu giữ thành nhiên liệu và sản phẩm công nghiệp hữu ích. Sự đổi mới của nhóm nghiên cứu tập trung vào việc sử dụng một lượng nhỏ chì làm chất xúc tác để chuyển đổi CO₂ thành oxalat kim loại thông qua các phản ứng điện hóa. Bằng cách sử dụng các polymer được thiết kế đặc biệt, họ đã giảm lượng chất xúc tác chì xuống mức phần tỷ—mức tương đương với tạp chất tự nhiên—giải quyết các mối lo ngại về môi trường và sức khỏe trước đây liên quan đến việc sử dụng chì ở mức cao hơn. Trong quá trình này, CO₂ được chuyển hóa điện hóa thành các ion oxalat, sau đó kết hợp với các ion kim loại được giải phóng từ điện cực để tạo thành oxalat kim loại rắn. Các hợp chất rắn này ổn định và không tái phát thành CO₂ dưới điều kiện bình thường, làm cho chúng trở nên hứa hẹn trong sản xuất xi măng sạch hơn. Mặc dù quá trình điện phân CO₂ đã được mở rộng quy mô công nghiệp, các nhà nghiên cứu lưu ý rằng cần thêm công việc để mở rộng quy mô sản xuất oxalat kim loại, nhưng họ vẫn lạc quan về tính khả thi của nó. Đột phá này mở ra một con đường tiềm năng để giảm tác động môi trường của việc sản xuất xi măng Portland truyền thống, vốn tiêu tốn nhiều năng lượng và là nguồn phát thải carbon lớn trên toàn cầu. Bằng cách biến ô nhiễm thành vật liệu xây dựng, nghiên cứu này mở ra những hướng đi mới cho vật liệu xây dựng bền vững và sử dụng hiệu quả việc thu giữ carbon. Nghiên cứu chi tiết các phát hiện này đã được công bố trên tạp chí Advanced Energy.