Kể từ Cuộc cách mạng Công nghiệp, các mức CO2 – loại khí chủ yếu gây hiệu ứng nhà kính gia tăng, thúc đẩy các nhà khoa học tìm kiếm các biện pháp để chống lại xu hướng này. Một trong những chiến lược chính là loại bỏ CO2 từ các ống khói của các nhà máy điện bằng cách sử dụng vật liệu xốp giữ lại khí này khi nó di chuyển lên ống khói.
Một báo cáo đăng trên tạp chí của Hội Hoá chất Hoa Kỳ vào ngày 1/12/2005 cho biết: Loại vật liệu mới được Omar Yaghi thuộc Đại học Michigan sáng chế và phát triển có thể lưu giữ được khối lượng lớn CO2. Vật liệu này có được gọi là kết cấu kim loại hữu cơ (MOFs) và đôi khi giống vật liệu dạng tinh thể, trước đây đã chứng minh vật liệu này có nhiều khả năng trong việc lưu giữ hydro và mêtan. Ở dạng phân tử, MOFs là giàn giáo được cấu tạo bằng các trục bánh xe kim loại cùng liên kết với các thanh chống bằng hợp chất hữu cơ, kết cấu này được thiết kế nhằm tăng tối đa diện tích bề mặt.
Trong thực tế, chỉ 1 gram MOF-177, đã có diện tích bằng bề mặt bằng một sân bóng đá. Bằng cách thay đổi thanh kéo theo nhiều cách khác nhau, Yaghi và nhóm nghiên cứu của ông có thể tăng khả năng lưu giữ không khí của vật liệu, làm cho vật liệu có thể chứa nhiều phân tử khí hơn trên một diện tích nhỏ mà không cần tới áp suất cao hoặc nhiệt độ thấp.
Để so sánh nguyên lý lưu giữ CO2 của MOFs,Yaghi đã đặt một vật liệu rỗ tổ ong trong căn phòng chứa đầy ong. “Toàn bộ số ong này sẽ chui vào vật liệu tổ ong này, khả năng vật liệu tổ ong này đã chứa được một khối lượng lớn ong trên diện tích nhỏ. Những gì các nhà nghiên cứu tạo ra là vật liệu xốp đóng vai trò như vật liệu rỗ tổ ong để hấp thụ CO2”.
MOF-177 là một trong số các MOFs mà Yaghi đã tạo ra, có khả năng hấp thụ lượng CO2 lớn hơn trong lượng của nó 140% với nhiệt độ trong phòng và áp suất phù hợp (32 bar).
Yaghi cho rằng: “Một thùng đầy MOFs, có thể lưu giữ lượng cacbon dioxit tương đương với 9 thùng ”. Trong khi đó, 1 thùng chứa đầy cacbon xốp – một trong những nguyên liệu tiên tiến để thu giữ CO2 trong ống khói của nhà máy điện – chỉ lưu giữ được lượng CO2 tương đương với 4 thùng.
Có thể sản xuất MOFs với khối lượng lớn từ các nguyên liệu chi phí thấp như oxit kẽm – một thành phần phổ biến trong kem chống nắng. Việc tìm kiếm những biện pháp hiệu quả, chi phí thấp để giảm phát thải CO2 là yêu cầu cấp thiết hiện nay.
Theo Yaghi, hầu hết các khu vực trên thế giới đang sử dụng nhiều năng lượng hơn bất cứ thời điểm nào và dự đoán, nhu cầu sử dụng năng lượng sẽ tiếp tục tăng không chỉ đối với xăng, mà còn với than và khí thiên nhiên. Việc đốt nhiên liệu hoá thạch gây phát thải CO2 vào khí quyển ảnh hưởng xấu tới môi trường, gồm có băng tan ở các mỏm băng và sự thay đổi độ axít của đại dương. Chỉ riêng Hoa Kỳ, mỗi người phải chịu trách nhiệm phát thải hơn 15 tấn CO2/năm, chủ yếu là từ xe ô tô và nhà máy điện.
Hoahocngaynay.com/Hoahoc.info
Tài liệu tham khảo
1. http://pubs.acs.org/cen/coverstory/83/8334altenergy.html
2. Millward, A. R.; Yaghi, O. M., Metal-Organic Frameworks with Exceptionally High Capacity for Storage of Carbon Dioxide at Room Temperature. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, (51), 17998-17999.
3. Rowsell, J. L. C.; Millward, A. R.; Park, K. S.; Yaghi, O. M., Hydrogen Sorption in Functionalized Metal-Organic Frameworks. Journal of the American Chemical Society 2004, 126, (18), 5666-5667.
4. A. G. Wong-Foy, A. J. M., O. M. Yaghi, Exceptional H2 Saturation Uptake in Microporous Metal-Organic Frameworks. J. Am. Chem. Soc 2006, 128, 3494-3495.
