Perovskite

การผลิตสารเคมีมูลค่าเพิ่มจากแก๊สเรือนกระจกด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา “เพอรอฟสไกต์ (perovskite)”

ในปัจจุบันแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) และมีเทน (CH4) เป็นแก๊สเรือนกระจกที่ถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศมากที่สุดและเป็นตัวการหลักที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ บ่อยครั้งที่แก๊สทั้งสองชนิดนี้เกิดขึ้นพร้อมกันและรวมตัวอยู่ด้วยกัน การจัดการกับแก๊สทั้งสองอย่างมีประสิทธิภาพจึงเป็นสิ่งสำคัญในการช่วยแก้ไขปัญหาสภาพภูมิอากาศที่กำลังเปลี่ยนแปลงอยู่ ณ ขณะนี้ ตามปกติแล้ววิธีการทั่วไปที่ใช้จัดการกับแก๊สเหล่านี้คือการเปลี่ยนมันให้กลายเป็นสารเคมีประเภทอื่น อย่างไรก็ตามกระบวนเหล่านี้จำเป็นต้องใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดพิเศษในการดำเนินการ

กระบวนหลักที่ใช้ในการจัดการคาร์บอนไดออกไซด์และมีเทนเรียกว่า “Dry reforming.” เป็นการเปลี่ยนแก๊สทั้งสองชนิดให้กลายเป็นแก๊สไฮโดรเจน (H2) และแก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) หรือที่เรียกกันว่า “แก๊สสังเคราะห์ หรือ ซินแก๊ส (syngas)” จากนั้นแก๊สสังเคราะห์จะถูกเปลี่ยนไปเป็นสารไฮโดรคาร์บอนประเภทอื่นหรือเชื้อเพลิงชีวภาพ (biofuels) และสารเคมีที่มีมูลค่าเพิ่มในภายหลัง อย่างไรก็ตามปัญหาที่มักพบจากกระบวนการนี้คือการสะสมของคาร์บอน (coking) บนพื้นผิวของตัวเร่งปฏิกิริยา ทำให้ตัวเร่งปฏิกิริยาเสื่อมสภาพและทำงานได้ไม่เต็มที่

เมื่อไม่นานมานี้ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีเวียนนา (Vienna University of Technology :TU Wien) ได้พัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยา “เพอรอฟสไกต์ (perovskite)” ที่มีโครงสร้างเป็นผลึกและออกซิเจนเป็นองค์ประกอบเพื่อนำมาใช้ในกระบวนการนี้และสามารถโหลดโลหะชนิดต่างๆลงบนตัวเร่งปฏิกิริยาได้ อย่างไรก็ตามตัวเร่งปฏิกิริยานี้จำเป็นต้องผ่านกระบวนการกระตุ้น (activation) ด้วยไฮโดรเจนที่อุณหภูมิ 600 °C องศาเซลเซียส เพื่อทำให้โลหะเหล่านี้สามารถกระจายตัวเข้าไปบนพื้นผิวของตัวเร่งปฏิกิริยาได้ดีและทำให้เกิดอนุภาคนาโนของโลหะ (metallic nanoparticles) ขึ้นภายใน ขนาดของอนุภาคนาโนที่มีส่วนสำคัญในกระบวนการต้องมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางในช่วง 30 ถึง 50 นาโนเมตร จึงจะสามารถเร่งปฏิกิริยาได้ดี ขณะที่ออกซิเจนที่อยู่ภายในโครงสร้างของเพอรอฟสไกต์จะช่วยป้องกันการสะสมตัวของอนุภาคคาร์บอน ทำให้ตัวเร่งปฏิกิริยามีเสถียรภาพมากขึ้น การเลือกใช้ชนิดและขนาดอนุภาคนาโนของโลหะให้เหมาะสมจึงเป็นสิ่งสำคัญสำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาในกระบวนการนี้

Source: https://www.chemeurope.com/…/recycling-greenhouse-gases…