45 minutes ago
6
Hydrazine là hóa chất được sử dụng trong nhiều ngành, từ dược phẩm đến nhiên liệu tên lửa - Ảnh: NASA
Nhóm nghiên cứu tại Đại học Adelaide (Úc) vừa phát triển phương pháp điện hóa để chuyển urê vốn có nhiều trong nước tiểu thành hydrazine, công bố trên tạp chí Nature Synthesis.
Hydrazine là hóa chất được sử dụng trong nhiều ngành, từ dược phẩm đến nhiên liệu tên lửa. Hóa chất này cũng được quan tâm trong các hệ thống năng lượng mới như pin nhiên liệu và một số ứng dụng lưu trữ năng lượng.
Vấn đề là cách sản xuất hydrazine hiện nay thường tiêu tốn nhiều năng lượng và phải sử dụng những hóa chất nguy hiểm, làm tăng chi phí cũng như tác động môi trường.
Nhóm của tiến sĩ Pengtang Wang, Trường Kỹ thuật Hóa học thuộc Đại học Adelaide, đã tìm một con đường khác, lấy urê làm nguyên liệu rồi dùng điện và natri clorua - thành phần chính của muối ăn - để thúc đẩy phản ứng.
Trong hệ thống này, các dạng clo hoạt tính được tạo ra trên bề mặt điện cực. Chúng phản ứng với urê để hình thành một chất trung gian, sau đó tiếp tục được chuyển hóa thành hydrazine.
Điểm đặc biệt nằm ở nguồn urê. Đây là hợp chất rất phổ biến trong nước tiểu người và cũng xuất hiện nhiều trong một số dòng nước thải. Vì vậy, các nhà khoa học không dừng ở urê tinh khiết mà thử công nghệ với nước thải giàu urê và các mẫu mô phỏng nước tiểu.
Kết quả cho thấy hệ thống vẫn có thể tạo hydrazine với hiệu suất cao. Trong một số điều kiện tối ưu, hiệu suất chuyển urê thành hydrazine đạt hơn 70%, trong khi hệ thống điện phân có thể hoạt động ổn định hàng trăm giờ.
Nhóm nghiên cứu tại Đại học Adelaide phát triển phương pháp điện hóa để chuyển urê vốn có nhiều trong nước tiểu thành hydrazine - Ảnh: AU
Theo Wang, tận dụng urê từ những nguồn sẵn có như nước tiểu mở ra khả năng biến một dòng chất thải thành nguyên liệu cho sản xuất hóa chất và năng lượng.
Tuy nhiên, điều này không có nghĩa nước tiểu có thể được đổ trực tiếp vào ô tô điện hay biến ngay thành pin. Thứ được tạo ra là hydrazine - một hóa chất trung gian có thể được sử dụng trong một số hệ thống năng lượng, trong đó có pin nhiên liệu đang được nghiên cứu cho các phương tiện chạy điện.
Hydrazine từ lâu cũng nổi tiếng với vai trò nhiên liệu hoặc thành phần nhiên liệu trong lĩnh vực hàng không vũ trụ. Vì có khả năng lưu trữ năng lượng hóa học lớn, chất này từng được sử dụng để cung cấp năng lượng cho tên lửa và tàu vũ trụ.
Tiềm năng tận dụng nước tiểu thế nào?
Nhóm nghiên cứu cho rằng phương pháp mới còn có thể hữu ích trong những môi trường mà việc tái sử dụng tài nguyên đặc biệt quan trọng, chẳng hạn các nhiệm vụ không gian dài ngày, nơi chất thải của con người có thể được xem như một nguồn nguyên liệu thay vì chỉ là thứ cần loại bỏ.
Dẫu vậy, công nghệ vẫn còn cách khá xa thương mại hóa. Các nhà khoa học thừa nhận những bài toán như tích tụ muối, năng lượng cần cho quá trình tách hydrazine, chi phí và thiết kế hệ thống vận hành liên tục vẫn cần được giải quyết.
Nếu vượt qua được các rào cản này, thứ vốn bị xả bỏ mỗi ngày có thể trở thành một mắt xích trong quy trình sản xuất hóa chất sạch hơn, biến urê trong chất thải thành một nguồn nguyên liệu cho năng lượng tương lai.
