หน้าหลัก ส่งบทความให้เพื่อน พิมพ์หน้านี้ แบ่งปันใน Facebook

จากแก๊สเรือนกระจกเป็นพลาสติก
2018-02-16

ได้มีการค้นพบตัวเร่งปฏิกิริยาใหม่สำหรับการรีไซเคิลคาร์บอนไดออกไซด์ Phil De Luna นักศึกษาปริญญาเอกได้ออกแบบ สังเคราะห์ และทดสอบตัวเร่งปฏิกิริยา ศึกษาการวิเคราะห์โดยวิธี X-ray และคิดค้นแบบจำลองคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ ส่วน Rafael Quintero-Bermudez นักศึกษาปริญญาเอก วิเคราะห์โดยวิธี X-ray และวิเคราะห์ข้อมูล

หากเราสามารถเปลี่ยน CO2  ซึ่งเป็นก๊าซเรือนกระจกที่ร้ายแรงที่สุด ให้เป็นประโยชน์ เช่น พลาสติก ผลลัพธ์เชิงบวกอาจมีความสำคัญมาก ทั้งการหันเห CO2 จากบรรยากาศและการลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลในการผลิตผลิตภัณฑ์

ทีมงานนักวิจัย นำโดยกลุ่มของ Ted Sargent จากมหาวิทยาลัย Toronto เพิ่งตีพิมพ์ผลการศึกษาที่จะทำให้เรื่องดังกล่าวมีความเป็นไปได้มากยิ่งขึ้น

จากการใช้โรงผลิตแสงของแคนาดา (Canadian Light Source หรือ CSL) และเทคนิคใหม่เฉพาะ ทำให้ทีมงานสามารถเปลี่ยนสภาพของ CO2 ให้เป็นเอธิลีนอย่างมีประสิทธิภาพได้ ซึ่งเอธิลีนก็จะใช้ผลิตโพลิเอธิลีน ซึ่งเป็นพลาสติกที่ใช้อย่างแพร่หลายที่สุดในปัจจุบัน โดยมีการผลิตทั่วโลกปีละประมาณ 80 ล้านตัน

Phil De Luna หัวหน้านักวิจัยของโครงการกล่าวว่า การทดลองดังกล่าวไม่สามารถทำได้ที่ใดในโลก และทีมงานยินดีกับผลการทดลอง โดยหัวใจของงาน คือ ปฏิกิริยาการลดคาร์บอนไดออกไซด์ ที่ซึ่ง CO2 เป็นสารเคมีอื่น ผ่านทางการใช้กระแสไฟฟ้า และปฏิกิริยาทางเคมี เพิ่มด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา และพื้นผิวของตัวเร่งปฏิกิริยาทองแดงที่มีโครงสร้างนาโน จะเปลี่ยน CO2 เป็นเอธิลีน ทั้งนี้ โลหะหลายชนิดใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในปฏิกิริยาดังกล่าว โดยทอง เงินและสังกะสี สามารถผลิตคาร์บอนมอนอกไซด์ ในขณะที่ดีบุกและพาลาเดียม สามารถผลิต formate แต่ทองแดงเท่านั้นที่สามารถผลิตเอธิลีนได้ ซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของพลาสติกโพลิเอธิลีน De Luna กล่าวว่า ทองแดงเป็นเหมือนโลหะวิเศษ เพราะสามารถผลิตเป็นสารเคมีชนิดต่างๆ ได้ เช่น มีเทน เอธิลีน และเอทานอล แต่ยากที่จะควบคุมมัน ซึ่งเป็นสิ่งที่ทีมงานพยายามแก้ไข โดยทีมงานสามารถออกแบบตัวเร่งปฏิกิริยาและปรับปรุงสภาพเพื่อผลิตเอธิลีนให้มีประสิทธิภาพสูงสุด ในขณะที่ลดผลผลิตมีเทนจนแทบจะไม่เหลือ จากการรวมเทคโนโลยีการดักคาร์บอน อาจนำไปสู่กลไกการผลิตสีเขียวอย่างไม่น่าเชื่อสำหรับพลาสติกในชีวิตประจำวัน ในขณะที่หยุดก๊าซเรือนกระจกที่เป็นอันตรายได้

De Luna คาดว่าในอนาคต จะเต็มไปด้วยเทคโนโลยีที่ใช้ประโยชน์จากของเสีย ซึ่งเป็นสิ่งที่ทีมงานกำลังศึกษาเพื่อพัฒนาวิธีใหม่ๆที่ยั่งยืน เพื่อตอบสนองต่อความต้องการพลังงานในอนาคต

อุปกรณ์ชิ้นพิเศษที่พัฒนาโดย Tom Regier นักวิทยาศาสตร์อาวุโส ของ CLS ทำให้นักวิจัยสามารถศึกษาทั้งรูปร่างหรือรูปทรง และสภาพเคมีของตัวเร่งปฏิกิริยาทองแดง ตลอดทั้งปฏิกิริยาการลด CO2  ในเวลาจริง

Rafael Quintero-Bermudez นักวิจัยร่วม กล่าวว่า สิ่งนี้ไม่เคยมีมาก่อน การวัดที่พิเศษดังกล่าว ทำให้ทีมงานสามารถศึกษาโจทย์วิจัยเป็นจำนวนมาก เกี่ยวกับการเกิดขึ้นของกระบวนการและแก้ไขทางวิศวกรรมเพื่อปรับปรุงให้ดีขึ้น

ในการระบุสภาพที่แม่นยำที่ทำให้การผลิตเอธิลีนมีประสิทธิภาพสูงสุด จึงทำให้เป็นไปได้ที่จะดำเนินการทางวิศวกรรมเพื่อให้ตัวเร่งปฏิกิริยารองรับสภาพดังกล่าว

Quintero-Bermudez และ De Luna กำลังทำการวิจัยใกล้จบตามเวลาที่กำหนด ที่ CLS เมื่อผลการทดลองออกมา หลังจากทำงานเป็นเวลาที่นับไม่ถ้วน และความพยายามที่ล้มเหลว แต่การทดลองก็ประสบความสำเร็จ Quintero-Bermudez กล่าวว่า ทีมงานเกือบยอมแพ้ แต่เมื่อผลการทดลองออกมา ทีมงานก็ตื่นเต้นดีใจมาก 

Regier เองก็พอใจกับผลงาน เขากล่าวว่า ทีมงานพัฒนาตลอดเวลาเพื่อพัฒนาเครื่องมือที่ดีมากขึ้นสำหรับให้วงการวิจัยนำไปใช้ และรู้สึกยินดีที่เครื่องมือได้นำไปใช้ในการแก้ไขปัญหาที่สำคัญ

อนึ่ง การวิจัยดังกล่าวได้รับการตีพิมพ์ในวารสารใหม่เอี่ยมเกี่ยวกับธรรมชาติ ชื่อ Nature Catalysis

ฃโครงการดังกล่าวเป็นความร่วมมือระหว่างนักวิทยาศาสตร์ของมหาวิทยาลัย Toronto มหาวิทยาลัย California ที่ Berkeley และ CLS

ที่มา: lightsource.ca
https://goo.gl/7kU8VU


Tag: #ต่างประเทศ #สิ่งแวดล้อม #Recycle