Biến rác thải điện tử thành chất xúc tác sản xuất hydro

MLCC có trong nhiều thiết bị điện tử quen thuộc như tivi hay điện thoại thông minh, được làm từ hợp chất barium titanate (BaTiO₃ hay BTO) với các lớp điện cực gồm thiếc (Sn), nickel (Ni), đồng (Cu). Thay vì tách số kim loại này bằng kỹ thuật tiền xử lý phức tạp, nhóm dùng phương pháp nghiền bằng bi đơn giản nhằm tạo ra chất xúc tác BTO/Ni-Sn-Cu pha tạp từ tính, trong đó hạt BTO kích thước nano được phủ lớp kim loại Ni-Sn-Cu mỏng.

Cấu tạo MLCC - Ảnh: Passive Components

Thiếc đóng vai trò trung tâm: ở dạng hợp kim với Ni và Cu, Sn tăng cường khả năng hấp thụ ánh sáng và tách điện tích, cải thiện hiệu quả xúc tác. Trong thử nghiệm quang xúc tác áp điện, vật liệu tái chế đạt tỷ lệ sản xuất hydro 345,8 μmol/gam/giờ – hơn BTO thương mại đến 4 lần. Không những vậy so với quá trình tổng hợp chất xúc tác thông thường, quá trình này cắt giảm 78% lượng khí thải CO₂ và giảm 70% chi phí sản xuất. Đặc biệt tất cả nguyên liệu đầu vào đều là chất thải điện tử.

Bằng cách chuyển đổi MLCC bỏ đi thành chất xúc tác sản xuất hydro thế hệ mới, nghiên cứu làm nổi bật tầm quan trọng của thiếc trong nền kinh tế tuần hoàn cũn như trong quá trình chuyển đổi sang năng lượng tái tạo.

Cùng với tốc độ phát triển như vũ bão của khoa học công nghệ và nhu cầu hưởng thụ của con người ngày càng tăng cao, rác thải điện tử từ thiết bị gia dụng, thiết bị viễn thông, thiết bị y tế, thiết bị công nghiệp... tăng lên nhanh chóng, tác động xấu đến môi trường lẫn sức khỏe con người. Thu hồi kim loại quý từ rác thải điện tử để tái sử dụng là một trong số biện pháp cần thiết để giảm thiểu tác động xấu, bên cạnh quản lý chặt chẽ việc xử lý và giáo dục nâng cao nhận thức.

Hydro được xem như nhiên liệu sạch do không trực tiếp thải ra chất gây ô nhiễm hay khí làm nóng hành tinh mà chỉ giải phóng năng lượng cùng nước. Loại nhiên liệu này được sản xuất bằng cách điện phân nước, nếu dùng điện từ nguồn năng lượng tái tạo thì hydro thành phẩm mới thực sự thân thiện với môi trường.

Cẩm Bình