Cập nhật vào: Chủ nhật - 28/03/2021 23:37 Cỡ chữ
Tạo ra các phân tử có thể dùng làm nguyên liệu để tổng hợp thuốc, chất tẩy rửa, phân bón... Ánh sáng nhìn thấy có thể thúc đẩy các quá trình chuyển đổi carbon dioxide thành các vật liệu phổ biến. Việc sản xuất nhiều hóa chất quan trọng đối với sức khỏe và sự tiêu thụ quá mức nhiên liệu hóa thạch, đã góp phần phát thải carbon dioxide và biến đổi khí hậu. Một cách tiếp cận mới sử dụng ánh sáng mặt trời để chuyển đổi carbon dioxide thải thành các hóa chất cần thiết này, có khả năng giảm lượng khí thải.
Quy trình này ngày càng trở nên khả thi nhờ những tiến bộ trong chất xúc tác hoạt hóa bằng ánh sáng mặt trời hay còn gọi là chất xúc tác quang. Trong những năm gần đây, các nhà nghiên cứu đã phát triển chất xúc tác quang phá vỡ liên kết đôi bền giữa carbon và oxy trong carbon dioxide. Đây là bước đầu tiên quan trọng trong việc tạo ra các nhà máy lọc “năng lượng mặt trời” sản xuất các hợp chất hữu ích từ khí thải - bao gồm các phân tử “nền tảng” có thể dùng làm nguyên liệu để tổng hợp các sản phẩm đa dạng như thuốc, chất tẩy rửa, phân bón.
Chất xúc tác quang thường là chất bán dẫn, đòi hỏi ánh sáng cực tím năng lượng cao để tạo ra các điện tử tham gia vào quá trình biến đổi carbon dioxide. Tuy nhiên, tia cực tím vừa khan hiếm [chỉ chiếm 5% ánh sáng mặt trời] vừa có hại. Do đó, việc phát triển các chất xúc tác mới hoạt động dưới ánh sáng nhìn thấy dồi dào và lành tính hơn là một mục tiêu chính. Nhu cầu đó đang được giải quyết bằng cách nghiên cứu kỹ lưỡng thành phần, cấu trúc và hình thái của các chất xúc tác hiện có, chẳng hạn như titan điôxít. Chất xúc tác giờ đây chỉ cần ánh sáng nhìn thấy để tạo ra các hóa chất được sử dụng rộng rãi như metanol, fomanđehit và axit fomic - nói chung là quan trọng trong sản xuất chất kết dính, bọt, ván ép, tủ, sàn và chất khử trùng hóa chất.
Hiện tại, nghiên cứu hóa học về năng lượng mặt trời chủ yếu diễn ra trong các phòng thí nghiệm hàn lâm, trong đó có: Trung tâm về quang hợp nhân tạo, do Viện Công nghệ California hợp tác với Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley điều hành; Sunrise consortium - liên minh giữa các trường đại học, ngành công nghiệp và các tổ chức nghiên cứu và công nghệ có trụ sở tại Hà Lan; và Khoa phản ứng dị thể tại Viện chuyển đổi năng lượng hóa học Max Planck ở Mülheim, Đức. Một số công ty khởi nghiệp đang nghiên cứu một cách tiếp cận khác để biến carbon dioxide thành các chất hữu ích; cụ thể là, sử dụng điện để thúc đẩy các phản ứng hóa học. Sử dụng điện để cung cấp năng lượng cho các phản ứng rõ ràng sẽ kém thân thiện với môi trường hơn so với sử dụng ánh sáng mặt trời nếu điện được tạo ra từ quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch, nhưng sự phụ thuộc vào quang điện có thể khắc phục nhược điểm đó.
Những tiến bộ xảy ra trong quá trình chuyển đổi carbon dioxide thành hóa chất nhờ ánh sáng mặt trời chắc chắn sẽ được thương mại hóa và phát triển hơn nữa bởi các công ty khởi nghiệp hoặc các công ty khác trong những năm tới. Sau đó, ngành công nghiệp hóa chất - bằng cách biến những gì ngày nay là khí thải carbon dioxide thành các sản phẩm có giá trị - sẽ tiến một bước gần hơn để trở thành một phần của nền kinh tế tuần hoàn, không chất thải thực sự, cũng như giúp biến mục tiêu tạo ra phát thải âm thành hiện thực.
P.A.T [NASATI], theo Top 10 Emerging Technologies of 2020, WEF
Hóa chất đã xuất hiện từ nhiều thế kỷ trước cho đến bây giờ. Từ thực phẩm, quần áo, thuốc con người sử dụng đến nhiều thứ khác. Hóa chất có một vai trò quan trọng đối với cuộc sống của con người. Vì vậy, ngành công nghiệp hóa chất luôn không ngừng phát triển để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng.
Giới thiệu về Hóa Học
Hóa Học là gì?
Hóa học là một khoa học liên quan đến cuộc sống của con người hoặc các hiện tượng tự nhiên. Hóa học được bắt đầu từ các nhu yếu phẩm cơ bản của con người. Như thực phẩm, vải vóc, nhiên liệu, thuốc men, vật liệu xây dựng, vật liệu điện tử, mỹ phẩm và nhiều thứ khác. Điều làm cho hóa chất khác biệt với khoa học khác là chuyên môn tập trung vào cấu trúc, sự hình thành, đặc tính, sự thay đổi vật liệu và năng lượng làm thay đổi vật liệu.
Trong cuộc sống, những gì con người có thể nếm, cảm nhận và chạm vào được là các chất của hóa chất. Các quá trình trao đổi của vạn vật trên trái đất đều do sự tham gia của hóa chất. Ngay cả trong cơ thể con người cũng có hàng ngàn loại hóa chất khác nhau. Thật tuyệt vời phải không? Chỉ bằng cách tìm hiểu khoa học hóa học, có thể tìm thấy nhiều điều thú vị liên quan đến cuộc sống.
Vai trò của Hóa Học?
Hóa học cũng có vai trò quan trọng trong khoa học và kiến thức. Hóa học có thể là một nền tảng để nghiên cứu các ngành khoa học khác. Đầu tiên phải hiểu chất nguyên tử trong hóa học trước khi nghiên cứu từ trường trong vật lý. Chúng ta không thể học sinh học với sự hiểu biết về quang hợp khi không hiểu về các yếu tố liên quan.
Hầu hết nhiều người nghĩ rằng hóa chất chỉ tồn tại trong phòng thí nghiệm. Không hề biết rằng hóa chất có thể tồn tại trong cuộc sống hàng ngày. Hầu hết các nhà khoa học tin rằng mọi thứ trên thế giới này là hóa học. Dưới đây là những công dụng của hóa chất trong cuộc sống hàng ngày và tầm quan trọng của hóa học trong môi trường.
Vai trò của Hóa Chất Công Nghiệp
Lĩnh vực nông nghiệp
Trong lĩnh vực này, hóa chất được sản xuất phục vụ cho nhu cầu của đối tượng cụ thể. Đó là những người nông dân hoặc một số sử dụng trong vườn ngay tại gia đình. Hóa chất công nghiệp sử dụng dưới dạng các sản phẩm bảo vệ thực vật như thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ và phân bón. Con người sử dụng các chất hóa học này cho cây trồng để có thể đạt được kết quả tốt nhất vào ngày thu hoạch. Có thể phân loại các sản phẩm bảo vệ thực vật được sử dụng như sau:
- Thuốc trừ sâu: Sử dụng để diệt côn trùng như; châu chấu, sâu bướm, bọ,…
- Thuốc diệt nấm: Sử dụng để diệt trừ và ngăn chặn sự phát triển của nấm
- Thuốc diệt vi khuẩn: Sử dụng để tiêu diệt vi khuẩn và virus trên cây
- Thuốc diệt chuột: Sử dụng để chống lại tất cả các loài động vật gặm nhấm như chuột nhắt, chuột đồng,…
- Thuốc diệt cỏ: Sử dụng để tiêu diệt tất cả các loại thực vật không mong muốn xung quanh cây trồng như bụi cây, cỏ dại,…
Vì vậy, vai trò của hóa chất công nghiệp đối với lĩnh vực nông nghiệp vô cùng quan trọng.
Lĩnh vực y học
Hóa chất có thể giúp bác sĩ chẩn đoán nhiều phản ứng hóa học trên bệnh nhân như trong quá trình tiêu hóa, hô hấp, bài tiết,… Hóa chất công nghiệp cũng có vai trò thiết yếu trong việc sản xuất và phát triển các loại thuốc. Các lại thuốc này được sản xuất dựa trên nghiên cứu về các phản ứng hóa học đối với các bệnh, đây được gọi là hóa dược.
Vai trò của Hóa Chất trong lĩnh vực y học là xét nghiệm máu
Hóa học dược phẩm được tìm thấy trong nhiều khía cạnh trong lĩnh vực y học. Kiến thức khoa học được sử dụng để nghiên cứu nhiều trường hợp về mặt y học. Chẳng hạn trong xét nghiệm sử dụng khoa học hóa học, máy phân tích máu, quá trình lọc máu, tạo chất khử trùng. Đặc biệt chế tạo vật liệu tổng hợp để thay thế xương và răng.
Phân tích hóa học tại phòng thí nghiệm bệnh viện sử dụng các hóa chất kiểm tra nhiễm trùng trong mẫu máu. Virus HIV có thể được kiểm tra bằng cách sử dụng các chất hóa học cụ thể. Tất cả đều sử dụng các chất hóa học hoặc phản ứng liên quan.
Lĩnh vực công nghiệp
Hóa chất tồn tại trong tất cả các ngành công nghiệp trong nhiều thập kỷ. Hóa chất là một trong những yếu tố quan trọng có trong các sản phẩm mà con người sử dụng. Hầu như mọi sản phẩm mà nhà máy tạo ra từ phản ứng hóa học, các hóa chất hoặc vật liệu hóa học.
Các phản ứng hóa học luôn xảy ra trong quá trình sản xuất sản phẩm tại các hệ thống nhà máy. Các sản phẩm này được đưa đi cung cấp cho nhu cầu của con người. Chẳng hạn như sản xuất xi măng, sơn, các sản phẩm gia dụng, tẩy rửa và làm sạch,…
Lĩnh vực địa chất
Các nghiên cứu khoa học địa chất về nghiên cứu đá [khoáng sản], khai thác khí và dầu. Quá trình xác định các yếu tố khoáng sản và giai đoạn đầu tiên để khám phá sử dụng cơ bản của khoa học hóa học. Tất cả đều cần tới hóa chất tham gia.
Lợi ích của hóa chất trong lĩnh vực này là giúp đỡ và hiểu về nghiên cứu tìm kiếm khoáng sản, đá và những thứ tự nhiên để tìm kiếm vị trí có thể khám phá sau này. Do đó, có nhiều tầm quan trọng của hóa chất trong môi trường đối với các lĩnh vực địa chất.
Lĩnh vực nghiên cứu
Các nhà khảo cổ học sử dụng các phản ứng hóa học để đo tuổi hóa thạch bằng carbon đồng vị phóng xạ 14. Họ sử dụng hóa chất này vì hóa chất này có thể làm sạch và loại bỏ bụi bẩn mà không làm hỏng hóa thạch. Trong phòng thí nghiệm, hóa chất được các nhà khoa học sử dụng cho nhiều mục đích nghiên cứu. Bên cạnh đó cũng có nhiều ứng dụng của hóa chất cho các lĩnh vực nghiên cứ.
Hóa Chất có vai trò chính trong lĩnh vực nghiên cứu
Sản phẩm gia dụng
Phản ứng hóa học tồn tại trong các hoạt động sinh hoạt của con người. Xà phòng và chất tẩy rửa có chứa các hóa chất thành phần. Xà phòng nhũ hóa bụi bẩn làm các vết bẩn liên kết với xà phòng. Sau đó các vết bẩn này có thể được rửa sạch bằng nước. Cũng có các sản phẩm chứa thành phần là chất hóa học có thể loại bỏ vi khuẩn. Khi sử dụng các sản phẩm tẩy rửa, các hóa chất có chức năng như chất hoạt động bề mặt. Các hóa chất giúp cô lập dầu mỡ và các vết bẩn này dễ làm sạch hơn.