Vật liệu mới tái chế nhựa và hấp phụ khí carbon dioxide
Các nhà hóa học Ấn Độ, cùng với các đồng nghiệp Anh, đã tạo ra một vật liệu nano mà họ gọi là zeolite vô định hình có thể biến carbon dioxide thành nhiên liệu và chất thải nhựa thành hóa chất.
Sự nóng lên toàn cầu do khí thải nhà kính và ô nhiễm môi trường với chất thải không thể phân hủy là hai vấn đề mang tính toàn cầu nghiêm trọng nhất mà các nhà khoa học từ các quốc gia khác nhau đang cố gắng giải quyết.
Các nhà hóa học từ Viện nghiên cứu cơ bản Tata (TIFR) ở Mumbai, dẫn đầu bởi Giáo sư Vivek Polshettiwar, cùng với các đồng nghiệp từ Đại học Nottingham ở Anh, đã phát triển một chất thuộc nhóm axit rắn có thể giải quyết cả hai vấn đề này.
Axit rắn là chất xúc tác mạnh mẽ có thể thay thế axit lỏng có hại cho môi trường trong một số quy trình công nghiệp như cracking dầu mỏ, kiềm hóa, cũng như phân hủy chất thải nhựa và chuyển đổi carbon dioxide thành nhiên liệu.
Hầu hết các axit rắn là các hợp chất hữu cơ, nhưng cũng có những khoáng chất tự nhiên. Nổi tiếng nhất trong số đó là zeolit tinh thể và aluminosilic vô định hình.
Zeolit là axit rắn mạnh. Khoáng chất này có thể loại bỏ và hấp thụ nước tùy thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm, có thể làm xúc tác cho phản ứng hóa học và có khả năng trao đổi ion. Tuy nhiên, độ xốp quá nhỏ của zeolit hạn chế khả năng sử dụng nó trong các quy trình công nghệ dựa trên sự khuếch tán. Còn aluminosilicat vô định hình có độ axit thấp nhưng độ xốp cao.
Video đang HOT
Các nhà nghiên cứu đã đặt ra mục tiêu phát triển và tổng hợp một chất có tính axit mạnh như zeolit và độ xốp cao như aluminosilicat.
Có sử dụng các giọt vi nhũ làm mẫu mềm, các nhà nghiên cứu đã tổng hợp aluminosilicat vô định hình axit (AAS) dưới dạng bọt xốp nano và gọi nó là “zeolit vô định hình”.
Nhờ tính axit và tính thấm mạnh, AAS đã cho thấy hiệu suất tốt hơn so với zeolit và aluminosilicat vô định hình trong một số quy trình và phản ứng xúc tác – tạo ra oxit styren, tổng hợp Vesidryl, kiềm hóa trong phản ứng Friedel-Crafts, tổng hợp Jasminaldehyd, đồng phân hóa m-Xylen, Cumene cracking, trong đó yêu cầu tính axit mạnh và độ xốp cao.
Kết quả phân tích bằng phương pháp Cộng hưởng từ hạt nhân (NMR-Nuclear Magnetic Resonance) cho thấy rằng, vật liệu mới có các trung tâm silanol giống như zeolit mặc dù đây là loại vật liệu vô định hình và không kết tinh.
Các tác giả đề xuất coi AAS là đại diện của một lớp vật liệu mới nằm giữa zeolit tinh thể và aluminosilic vô định hình.
Các nhà nghiên cứu tin rằng, với sự giúp đỡ của zeolit vô định hình có thể tạo ra công nghệ xúc tác axit rắn để phân hủy đồng thời chất thải nhựa và carbon dioxide, và sản xuất hydrocarbon làm nguyên liệu cho ngành hóa chất và nguồn nhiên liệu.
Phát hiện hiểm họa ở đáy biển Nam Cực
Các nhà khoa học tại Đại học bang Oregon ở Hoa Kỳ phát hiện lỗ hổng khí methane đầu tiên ở đáy biển Nam Cực, được hình thành trong quá trình phân hủy tảo chôn vùi dưới đá trầm tích.
Vị trí rò rỉ khí mê-tan được được mô phỏng qua hình ảnh.
Khí methane đặt ra mối đe dọa như một loại khí nhà kính mạnh. Với sự nóng lên toàn cầu, một lớp nước phía dưới đáy nóng lên, góp phần giải phóng khí. Các nhà nghiên cứu lo ngại rằng rất nhiều khí methane sẽ đi vào bầu khí quyển mà hành tinh sẽ nóng lên đến nhiệt độ không tương thích với cuộc sống của nền văn minh hiện đại, điều khiến các nhà nghiên cứu "rất đáng lo ngại".
Nhưng vì sao có lỗ rò rỉ khí methane này vẫn còn là bí ẩn, và nguyên nhân có thể không phải do nóng lên toàn cầu vì chưa có dấu hiệu nóng lên tại vùng biển này. Đặc biệt, các nhà nghiên cứu cũng phát hiện rằng các vi sinh vật mà bình thường vẫn "tiêu thụ" khí nhà kính, không cho khí nhà kính vào khí quyển, lại chưa phát triển nhiều tại đây sau 5 năm. Vì không có đủ các vi sinh vật, khí methane có thể "thoát" ra và vào khí quyển.
Việc các vi sinh vật phát triển chậm "là phát hiện quan trọng nhất", theo Andrew Thurber, từ Đại học Bang Oregon, Mỹ, người dẫn đầu nghiên cứu.
"Đây không phải là tin tốt. Mất hơn 5 năm vi sinh vật mới xuất hiện, mà ngay cả khi ấy, vẫn có nhiều khí methane thoát khỏi đáy biển".
Khí methane là sản phẩm phụ từ các vật chất cổ xưa đang phân hủy được chôn dưới đáy biển hoặc bị mắc kẹt trong băng vĩnh cửu. Biến đổi khí hậu đã khiến một phần băng vĩnh cửu đó tan chảy, từ từ giải phóng các kho khí nhà kính khổng lồ dưới lòng đất. Đa phần, ở các đại dương, khí methane rò rỉ từ đáy biển bị phân hủy bởi vi sinh vật ở lớp trầm tích hoặc ở trong nước.
Vụ rò rỉ gần đây, nằm khoảng 10 mét bên dưới biển Ross, gần thềm băng Ross của Nam Cực - được phát hiện tình cờ bởi các thợ lặn địa phương vào năm 2011. Khi Thurber và các đồng nghiệp của ông đến thăm địa điểm này vào cuối năm đó, đáy biển cho thấy dấu hiệu rò rỉ khí methane.
Các "thảm" vi sinh vật màu trắng tồn tại trong mối quan hệ cộng sinh với các vi khuẩn tiêu thụ methane trải dài 70 m dọc theo đáy biển. Một phân tích trầm tích đã xác nhận là khí methane đang thoát ra từ dưới đáy biển. Khi nhóm nghiên cứu quay trở lại địa điểm 5 năm sau đó, số lượng vi khuẩn đã tăng lên, nhưng khí methane vẫn tiếp tục thoát ra.
Giáo sư Jemma Wadham, từ Đại học Bristol, Anh, không tham gia nghiên cứu, cho biết Nam Cực là "lỗ hổng" trong kiến thức mà chúng ta đã có về vòng tuần hoàn methane của Trái Đất, và Nam Cực cũng là nơi khó nghiên cứu.
"Chúng tôi nghĩ khả năng là có lượng methane lớn dưới lớp băng", bà nói với Guardian. "Câu hỏi lớn là: Vi sinh vật phát triển chậm là chậm bao lâu, so với tốc độ mà các lỗ methane sẽ hình thành, khi mà lớp băng đang mỏng đi".
Nếu nhìn vấn đề ở quy mô lớn và toàn diện hơn, đây chỉ là một vụ rò rỉ nhỏ và có lẽ nó sẽ không làm lệch dự đoán quy mô khí hậu một cách đáng kể. Nhưng các vùng nước xung quanh lục địa phía nam có thể chứa tới 25% lượng khí methane đại dương trên trái đất và nhiều vụ rò rỉ tương tự có thể vẫn đang xảy ra ngay ở thời điểm hiện tại mà không ai biết.
Việc hiểu cách các kho khí nhà kính dưới biển Nam Cực tương tác với đại dương và bầu khí quyển ở trên có thể có ý nghĩa rất lớn đối với tính chính xác của các mô hình khí hậu.
Mặc dù vậy, tin xấu là các nhà nghiên cứu sẽ còn lâu nữa mới quay lại Nam Cực. Dịch Covid-19 khiến các chuyến nghiên cứu bị gián đoạn.
Bí ẩn xác chết 50 năm không phân hủy ở An Giang Mặc dù đã qua đời cách đây hơn 50 năm nhưng một xác chết ở An Giang đến nay vẫn không phân hủy mà không hề được bảo quản bởi bất kì loại hóa chất hay phương pháp nào. Câu chuyện kì bí này đã thu hút sự hiếu kì của nhiều người từ các nơi đổ về tận mục sở thị. Trong...