ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN
Tiểu luận
GREEN CHEMISTRY
(HÓA HỌC XANH)
GVHD: PSG.TS. LÊ THANH HẢI
HỌC VIÊN: LÂM MINH TUẤN
VÕ THỊ BÍCH THUỲ
TRẦN KIM HỒNG GẤM
LỚP: QLMT 2012
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2013
MỤC LỤC
I. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN HÓA HỌC XANH 3
II. KHÁI NIỆM VỀ HÓA HỌC XANH 4
III. LỢI ÍCH CỦA HÓA HỌC XANH 5
III.1 Lợi ích môi trường: 5
III.2 Lợi ích về kinh tế: 5
IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC XANH 5
V. CÁC NGUYÊN TẮC CỦA HÓA HỌC XANH 7
V.1 Nguyên tắc 1 – Ngăn ngừa chất thải: 7
V.2 Nguyên tắc 2 : Thiết kế hóa chất và sản phẩm an toàn hơn (Design safer chemicals and
products) 10
V.3 Nguyên tắc 3 : Thiết kế những hóa chất tổng hợp ít nguy hại hơn 13
V.4 Nguyên tắc 4 : Sử dụng nguyên liệu có thể tái sinh 14
V.5 Nguyên tắc 5 : Sử dụng chất xúc tác thay vì chất phản ứng lượng pháp 16
V.6 Nguyên tắc 6 – Loại trừ dẫn xuất hóa học 30
V.7 Nguyên tắc 7 – Chuyển đổi tối đa lượng nguyên tử tham gia phản ứng vào sản phẩm.32
V.8 Nguyên tắc 8 – Sử dụng dung môi và điều kiện phản ứng an toàn hơn 33
V.9 Nguyên tắc 9 – Gia tăng hiệu suất năng lượng 34
V.10 Nguyên tắc 10 – Thiết kế hóa chất và sản phẩm để có thể phân rã sau sử dụng 35
V.11 Nguyên tắc 11 - Phân tích trong nội quy trình tức thời để ngăn ngừa ô nhiễm 41

mười hai nguyên tắc hóa học xanh do ông Anastas và GS. John C. Warner của Trường
đại học Massachusetts, Boston đề xuất. Mười hai nguyên tắc của hóa học xanh có thể
được tóm tắt như sau:
1. Ngăn ngừa: Tốt nhất là ngăn ngừa sự phát sinh của chất thải hơn là là xửlý hay
làm sạch chúng.
2. Tính kinh tế: Các phương pháp tổng hợp phải được thiết kế sao cho các nguyên
liệu tham gia vào quá trình tổnghợp có mặt tới mức tối đa trong sản phẩm cuối cùng.
3. Phương pháp tổng hợp ítnguy hại: Các phương pháp tổng hợp được thiết kế
nhằm sử dụng và tái sinh các chất ít hoặc không gây nguy hại tới sức khỏe con người
và cộng đồng.
4. Hóa chất an toànhơn: Sản phẩm hóa chất được thiết kế, tính toán sao cho có thể
đồng thời thực hiện được chức năng đòi hỏi của sản phẩm nhưng lại giảm thiểu được
tính độc hại.
5. Dung môi và các chất phụ trợ an toàn hơn: Trong mọi trường hợp có thể nên
dùng các dung môi, các chất tham gia vào quá trình tách và các chất phụ trợ khác
không có tính độc hại.
6. Thiết kế nhằm sử dụng hiệu quả năng lượng: Các phương pháp tổng hợp được
tính toán sao cho năng lượng sử dụng cho các quá trình hóa học ở mức thấp nhất. Nếu
như có thể, phương pháp tổng hợp nên được tiến hành ở nhiệt độ và áp suất bình
thường.
7. Sử dụng nguyên liệu có thể tái sinh: Nguyên liệu dùng cho các quá trình hóa học
có thể tái sử dụng thay cho việc loại bỏ.
8. Giảm thiểu dẫn xuất: Vì các quá trình tổng hợp dẫn xuất đòi hỏi thêm các hóa
chất khác và thường tạo thêm chất thải.
9. Xúc tác: Tác nhân xúc tác nên dùng ở mức cao hơn so với đương lượng các chất
phản ứng.
10. Tính toán, thiết kế để sản phẩm có thể phân hủy sau sử dụng: Các sản phẩm
hóa chất được tính toán và thiết kế sao cho khi thải bỏ chúng có thể bị phân huỷ trong
môi trường.
11. Phân tích thời gian hữu ích để ngăn ngừa ô nhiễm: Phát triển các phương pháp

Chu trình mới dẫn đến sản lượng cao hơn, ít sản phẩm phụ và dòng thải hơn, và giảm
việc tiêu thụ nguyên liệu.
III.2 Lợi ích về kinh tế:
Vì lợi ích kinh tế nên thúc đẩy việc áp dụng những công nghệ xanh. Ví dụ như
áp dụng công cụ LCA nhằm nghiên cứu dòng vật chất và năng lượng trong những chu
trình và sản phẩm giúp tổ chức hóa chất dễ dàng hơn trong việc nhận rõ nguồn gốc
những chi phí ẩn liên quan đến sản xuất.
Khi phân tích thừa số những chi phí : thải bỏ và xử lý chất thải, mối quan hệ
công cộng và tra cứu luật lệ thì tác động mang tính dây chuyền của việc sử dụng tài
nguyên kém hiệu quả sẽ tang. Những chu trình mới có thể lại trừ vấn đề dòng thải
chính là những vấn đề kinh tế được quan tâm.
Tạo ra thế chủ động hợp tác: Công nghệ HHX có tính đa dạng trong cách thức
thực thi kỷ luật và khuyến khích những sự cộng tác chủ động, những công nghệ này
đại diện cho nhiều lĩnh vực bổ sung hóa học: nông nghiêp, công nghệ sinh học, sinh
học…
IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC XANH
Có nhiều phương pháp để “xanh hoá” những công nghệ hoá học, những phương
pháp này có thể thực hiện riêng lẻ hay phối hợp trong các quy trình của công nghệ hoá
học, nhằm mục tiêu làm tang hiệu suất và giảm lượng thải độc hại. Có 04 phương pháp
chính:
a. Phương pháp 1: Vi sóng, siêu âm: Hóa học xanh ứng dụng siêu âm-vi
sóng đóng vai trò quan trọng trong các quy trình hóa học. Chiếu xạ vi sóng-siêu âm
làm tăng hiệu suất phản ứng và rút ngắn thời gian, giảm sử dụng năng lượng tiêu tốn
và không thải các khí độc hại.
Thí dụ: Trích Polyphenol từ lá trà xanh sử dụng dung môi trích theo hai phương pháp
trích thông thường và phương pháp trích với sự hỗ trợ vi sóng .Một số yếu tố ảnh
hưởng như dung môi (rượu-nước), tỉ lệ nguyên liệu/dung môi (1/5-1/15), pH, nhiệt độ
trích, thời gian trích và ngâm của hai phương pháp được khảo sát. Ở cùng điều kiện
khảo sát, phương pháp trích với sự hỗ trợ vi sóng cho hiệu suất cao với thời gian
ngắn hơn (82,6 % trong 360 giây ) phương pháp trích ly thông thường, 62,1% trong

học và cho mùi dễ chịu. Tuy vậy, pinene có tính dễ cháy. Cả limonene và pinene thì có
điểm sôi cao nên có phần nào khó khăn trong việc tách bỏ khỏi sản phẩm.
d. Phương pháp 4: Xúc tác xanh: Các xúc tác hoá chất thường được biết
là có khả năng làm tăng tốc độ các phản ứng nhưng chúng cũng có thể ảnh hưởng tới
cấu trúc của hoá chất được sinh ra trong phản ứng đó. Vì thế, Xúc tác có vai trò rất
quan trọng trong công nghệ hóa học và thường được xem là “vũ khí bí mật” của các
công ty hóa chất. Trong hóa học xanh, xúc tác sinh học được xem là một xúc tác quan
trọng nhất vì tính chất tuyệt đối “xanh” của nó.
Thí dụ: Nhóm nghiên cứu từ trường ĐH Khoa học và công nghệ Pohang
(POSTECH), Hàn Quốc, đã nghiên cứu và sản xuất thành công enzyme Carbonic
anhydraza – một enzyme có tác dụng chuyển hoá Carbonic và nước thành bicarbonate
và các proton, từ đó có thể tạo ra các hợp chất được sử dụng rộng rãi trong các sản
phẩm công nghiệp như chất dẻo, cao su, sơn và xương nhân tạo.
V. CÁC NGUYÊN TẮC CỦA HÓA HỌC XANH
Hạt nhân quan trọng nhất của hóa học xanh là mười hai nguyên tắc hóa học xanh
do ông Anastas và GS. John C. Warner của Trường đại học Massachusetts, Boston đề
xuất. Mười hai nguyên tắc của hóa học xanh có thể được tóm tắt như sau:
 Nguyên tắc 1 – Ngăn ngừa chất thải;
 Nguyên tắc 2 – Thiết kế hóa chất và sản phẩm an toàn hơn;
 Nguyên tắc 3 – Thiết kế những hóa chất tổng hợp ít nguy hại hơn;
 Nguyên tắc 4 – Sử dụng nguyên liệu có thể tái sinh;
 Nguyên tắc 5 – Sử dụng chất xúc tác thay vì chất phản ứng lượng pháp;
 Nguyên tắc 6 – Loại trừ dẫn xuất hóa học;
 Nguyên tắc 7 – Chuyển đổi tối đa lượng nguyên tử tham gia phản ứng vào sản
phẩm;
 Nguyên tắc 8 – Sử dụng dung môi và điều kiện phản ứng an toàn hơn;
 Nguyên tắc 9 – Gia tăng hiệu suất năng lượng;
 Nguyên tắc 10 – Thiết kế hóa chất và sản phẩm để có thể phân rã sau sử dụng;
 Nguyên tắc 11 - Phân tích trong nội quy trình tức thời để ngăn ngừa ô nhiễm;
 Nguyên tắc 12 – Tối thiểu hóa tiềm năng xảy ra rủi ro.

gen gọi là chất xúc tác sinh học, người ta đã thay thế benzen bằng đường glucô đơn
giản. Việc bắt đầu bằng một chất an toàn như đường glucô để chế tạo ra acid adipic có
nghĩa là chúng ta có thể tránh được việc sử dụng một số lượng lớn hóa chất độc hại
nếu như những qui trình mới như vậy được sử dụng một cách rộng rãi
Ví dụ 3:
Pfizer là một trong những hãng dược phẩm hàng đầu thế giới hưởng ứng trong
trào hóa học xanh. Hãng đã đạt giải thưởng cho công nghệ hóa học xanh của Anh năm
2003 về cải tiến qui trình sản xuất sildenafil citrat (được biết đến dưới tên thương mại
Viagra) theo tiêu chí hóa học xanh. Hiệu suất của quy trình tăng gần 10 lần, từ hiệu
suất ban đầu khoảng 9,8% (năm 1990) đạt đến hiệu suất 82% (năm 2004). Lượng dung
môi thải ra để tạo ra 1kg sildenafil citrat giảm gần 200 lần, từ 1.300 lít chỉ còn 7 lít
dung môi. Chỉ số môi trường E của qui trình xanh trong sản xuất Viagra là 6 (6kg chất
thải/1kg sản phẩm), so với E bình thường của kỹ nghệ hóa dược là từ 25-100. Những
tiêu chí của hóa học xanh cũng được áp dụng vào công nghệ sinh học. Các phương
pháp công nghệ sinh học chiếm 5% thị trường công nghiệp hóa học năm 2003 và dự
báo chiếm 10-20% năm 2010. Năm 1990, hãng BASF bắt đầu sản xuất vitamin B2
bằng cách sử dụng nấm Ashbya gossypii. Qui trình này áp dụng chất nền xanh không
độc hại có nguồn gốc thực vật giúp sản xuất B2 chỉ còn một giai đoạn, chứ không phải
tám giai đoạn như trước. Với hơn 1.000 tấn vitamin B2 mỗi năm, phương pháp xanh
đã tiết kiệm được 40% chi phí sản xuất, giảm được 30% khí CO2 thoát ra và giảm
được 96% chất cặn bã
Ví dụ 4:
Công ty Cargill Dow thuộc nhóm Nature Works là đã thành công trong việc sản
xuất chất dẻo (plastic) từ trái bắp. Có thể nói đây là một cuộc cách mạng xanh lớn nhất
vào đầu thế kỷ 21 này. Polylactic acid hay PLA là một loại chất dẽo thực vật có được
từ việc tổng hợp đường dextrose trong trái bắp. Loại plastic “bắp” này có thể áp dụng
trong các kỹ nghệ như quần áo, khăn, thảm, bao bì cho thực phẩm và nhiều ứng dụng
khác trong nông nghiệp. Cũng theo Cargill Dow thì việc sản xuất chất dẽo trong điều
kiện trên sẽ giảm thiểu được 20 đến 50% năng lượng sử dụng so với việc sản xuất theo
quy trình chất dẽo hiện tại. Công ty này hiện ở Blair, Nebraska đã bắt đầu sản xuất

chứng. Nhựa phân hủy thường được chia làm bốn loại: nhựa phân hủy quang học,
nhựa phân hủy sinh học, nhựa phân hủy quang học và sinh học; nhựa phân hủy sinh
học - oxy hóa. Với ba loại nhựa đầu, chỉ có thể làm các mạch cao phân tử của polymer
bị đứt gãy và không được phân hủy hoàn toàn thành CO
2
và nước. Còn nếu được phân
hủy sinh học hoàn toàn thì giá thành rất cao, phải thay đổi máy móc, sản phẩm đã qua
sử dụng không thể tái chế. Việc sử dụng chất MD - 6060 sẽ không làm ảnh hưởng đến
tính năng của các sản phẩm nhựa, có thể tái chế sử dụng nhiều lần và thân thiện với
môi trường.
Ví dụ 2:
Một nhóm nhà khoa học ở thành phố Khabarovsk ở vùng Viễn Đông Nga của Nga
đã tổng hợp được một loại nhựa độc đáo, khiến đất chứa trong các thùng làm bằng loại
nhựa này trở nên màu mỡ hơn, giúp ích cho người làm vườn và các chủ trang trại.
Nhìn bề ngoài, các chậu, máng, thùng làm bằng loại nhựa mới "y trang" các công cụ
thông dụng của nông dân hay người làm vườn. Trên thực tế, chúng có thuộc tính rất
độc đáo do đã được đưa các vi sinh vật có ích vào bên trong. Các vi sinh này có thể
thúc đẩy thực vật lớn nhanh, tăng năng suất và chất lượng cây trồng. Quá trình tổng
hợp loại nhựa chứa vi sinh vật có ích này không có gì phức tạp. Người ta chỉ cấy vào
nhựa các vi khuẩn acid lactic, nấm men, nấm vi sinh và nhiều vi sinh vật hữu ích khác.
Tiếp đến, nhà sản xuất dùng loại nhựa này để tạo ra những chiếc chậu, máng và
thùng đựng đất phục vụ việc cây trồng. Khi các vi sinh vật từ nhựa thâm nhập vào đất,
chúng thoát khỏi trạng thái “tĩnh” và bắt đầu sinh sản, lấn chỗ các vi sinh có hại trong
đất. Như vậy, đất trở nên màu mỡ và an toàn hơn cho cây trồng. Thực vật sẽ lớn
nhanh, cho thu hoạch tốt. Các thí nghiệm cho thấy loại nhựa mới có thể tác động tốt
đến lớp đất dày đến 30-35cm, đồng thời vô hại đối với con người. Ngoài mục đích
gieo trồng, loại nhựa mới có thể được sử dụng để xử lý chất thải hữu cơ. Một doanh
nghiệp tại thành phố Khabarovsk đã triển khai sản xuất các máng đựng từ loại nhựa
này để phục vụ việc trồng cây quanh năm.
Ví dụ 3:

phương thức sản xuất nhựa truyền thống.”
Mỗi năm, người Mỹ tiêu thụ khoảng 110 tỷ cốc nhựa. Các sản phẩm nhựa này chủ yếu
được sản xuất từ các nguồn nguyên liệu hóa thạch như dầu mỏ, nhưng các nguồn
nguyên liệu này mất khoảng 70 triệu đến 100 triệu năm để hình thành và chúng đang
dần cạn kiện. Trong khi đó, sản xuất nhựa sinh học từ khoai tây và ngô sẽ là một giải
pháp bền vững hơn.
Trong tương lai nhựa sẽ được sản xuất chủ yếu từ tảo biển? - Ảnh: Wordpress
Tuy nhiên, một số nhà khoa học lo ngại rằng việc sản xuất nguyên nhiên liệu sinh học
có thể khiến thế giới lâm vào một cuộc khủng hoảng thiếu lương thực. Để giải quyết
mối lo ngại này, ông Scheer đang lên kế hoạch sản xuất nhựa sinh học từ tảo biển thay
vì từ các sản phẩm nông nghiệp.
"Tảo biển cũng rất giàu tinh bột như trong các sản phẩm nông ngiệp. Chúng ta có thể
nuôi tảo trên quy mô lớn để giúp giảm giá thành các sản phẩm nhựa”, ông Scheer nói.
Công ty Cereplast hy vọng sẽ đưa ra thị trường sản phẩm nhựa sinh học được sản xuất
từ tảo vào cuối năm 2010. Đây sẽ là một bước đột phá lớn trong cuộc “cách mạng
xanh” mà thế giới đang hướng tới để đối phó với hiện tượng biến đổi khí hậu.
V.3 Nguyên tắc 3 : Thiết kế những hóa chất tổng hợp ít nguy hại hơn
“Bất cứ khi nào khả thi, phương pháp tổng hợp nên được thiết kế để sử dụng và tạo
ra các hợp chất mang ít độc tính hay không có độc tính đối với sức khoẻ con người và
môi trường. Cơ sở nền tảng của HHX là sự hợp nhất giữa sự tối thiểu hóa nguy cơ hay
loại trừ trên tất cả các khía cạnh thiết kế hóa học.”
HHX nhìn nhận việc sử dụng hóa chất như là một giải pháp hơn là một vấn đề. Cần
xem xét nguy cơ rủi ro đối với môi trường khi thiết kế hóa học, hai phương cách để
giảm thiểu rủi ro: Tối thiểu hóa nguy cơ và Tối thiểu hóa sự tiếp xúc.
Ví dụ 1:
Mequinol có tác dụng ức chế tia cực tím, hỗn hợp 2% mequinol và 0,01%
tretinoin được dùng để điều trị các vấn đề về da gây ra bởi bức xạ mặt trời. Nhóm
nghiên cứu Lê Ngọc Thạch, Nguyễn Thị Hoài, Nguyễn Minh Dương, Trường đại học
khoa học tự nhiên TP.HCM đã thành công trong việc tổng hợp Mequinol từ tinh dầu
quả đại hồi trong điều kiện hóa học xanh. Đại hồi là đặc sản của tỉnh Lạng Sơn, được

mỏ. Vatansever và các cộng sự đã chế tạo ra một loại nhựa sử dụng MBM làm nguyên
liệu thô thay cho các hợp chất hóa học thường sử dụng được chiết suất từ dầu mỏ hoặc
khí thiên nhiên. Sau đó, họ trộn nhựa đó với polyetylen có khối lượng phân tử cực cao
(UHMWPE), một loại nhựa dai dùng làm các đồ vật như ván trượt tuyết và tấm chắn
tuyết. Kết quả là composit MBM/UHMWPE ra đời có độ bền gần như UHMWPE mà
lại thêm các ưu điểm là phân hủy sinh học một phần và cần ít dầu mỏ để sản xuất.
Các kết quả nghiên cứu mới được trình bày tại Hội nghị và Triển lãm quốc gia
lần thứ 241 của Hội Hóa học Hoa Kỳ.
V.4 Nguyên tắc 4 : Sử dụng nguyên liệu có thể tái sinh
Sử dụng nguyên liệu có thể tái sinh hơn là các nguyên liệu có thể cạn kiệt khi đạt
được tính khả thi về kỹ thuật và kinh tế. Nguyên liệu có khả năng tái sinh thường có
nguồn gốc từ các sản phẩm nông nghiệp hay là chất thải của những quy trình khác.
Nguyên liệu có thể cạn kiệt là nguyên liệu dược khai khoáng từ nhiên liệu hóa thạch
(dầu mỏ, khí tự nhiên, than…)”
 Sử dụng tài nguyên không tái sinh được=> cạn kiệt tài nguyên: ngược với quan
điểm phát triển bền vững.
 Về phương diện môi trường, tác động của sử dụng nhiên liệu hóa thạch đối với
sức khoẻ con người và môi trường đã được cảnh báo vì nhiên liệu hóa thạch
muốn sử dụng phải sử dụng những hóa chất oxi hóa để kích hoạt chức năng và
điều chế dẫn xuất.
 Về phương diện kinh tế, nguồn cung cấp hạn chế tạo ra áp lực kinh tế, quy luật
cung và cầu chỉ rõ chi phí của nguyên liệu này sẽ tăng.
Ví dụ 1:
Trong một thế giới mà mối lo lắng về rác thải ngày càng gia tăng, các nhà máy
thông minh đang tìm những phương pháp tận dụng các sản phẩm phụ của quá trình sản
xuất và tạo ra 2 sản phẩm từ một quy trình. Một sinh viên tốt nghiệp về nông nghiệp
tại Đại học Hebrew ở Jerusalem, Israel, đã nghiên cứu một phương thức tạo ra bọt xốp
từ rác thải của nhà máy giấy giúp giảm thiểu triệt để rác thải từ sản xuất giấy và tạo ra
hai sản phẩm có giá trị và nhu cầu cao.
Trong sản xuất giấy, gỗ được bào mỏng và nghiền nát (nghiền cơ học) hay

hấp dẫn đối với người dùng do ethanol chỉ chứa 2 nguyên tử carbon, không tạo ra năng
lượng mạnh mẽ như xăng.
Năm ngoái khi giá lương thực thế giới tăng cao, các tổ chức nhân đạo đã lên
tiếng phản đối việc sử dụng lương thực để sản xuất ethanol khiến lương thực trở nên
khan hiếm, những quốc gia bị nạn đói đe dọa, phải nhập khẩu lương thực càng chịu
nhiều khó khăn hơn. Mới đây, nhóm nghiên cứu của khoa sinh học phân tử Trường
đại học Tulane dẫn đầu bởi giáo sư David Mullin đã tìm ra được dòng vi khuẩn mới và
đặt tên là TU-103, dùng tên viết tắt của trường làm chữ đầu. Vi khuẩn này có thể biến
trực tiếp cellulose là thành phần chủ yếu của giấy báo cũ, rơm rạ thành butanol. Khác
với những dòng vi khuẩn có khả năng biến cellulose thành butanol được khám phá
trước đây, dòng TU-103 chịu được sự hiện diện của oxy, điều này cho phép TU-103
dễ dàng ứng dụng trong sản xuất.
Butanol (C
4
H
9
OH) có 4 nguyên tử carbon, trọng lượng phân tử tương tự như
xăng, có thể dùng nguyên chất để chạy xe không phải pha thêm xăng, không cần
chuyển đổi bất cứ bộ phận nào của xe. Hơn nữa được sản xuất từ giấy cũ, rơm rạ, phế
liệu nông phẩm nên không đe dọa đến nguồn cung lương thực cho con người.
V.5 Nguyên tắc 5 : Sử dụng chất xúc tác thay vì chất phản ứng lượng pháp
“Chất xúc tác được sử dụng với một lượng nhỏ và có thể thực hiện một phản ứng
riêng lẻ nhiều lần. Chúng thích hợp hơn và tạo ra ít chất thải hơn so với chất phản ứng
lượng pháp (stoichiometric) là chất thường phải được dùng với lượng nhiều hơn và chỉ
sử dụng được một lần.”
 Vai trò chất xúc tác: Chất xúc tác tạo điều kiện thuận lợi cho sự chuyển đổi
mong muốn mà không ảnh hưởng đến phản ứng cũng như không tham gia vào
sản phẩm cuối cùng.
 Quy trình lượng pháp: tác nhân lượng pháp sẽ tạo ra 1 mol sản phẩm cho mỗi
mol chất phản ứng sử dụng, thường thì 1 phản ứng có thể thực hiện hàng ngàn,

nghĩ đến nước, thành phần có mặt khắp mọi nơi trên Trái Đất và có chứa trong mình
nguyên tố hydro. Nước chính là nguồn cung cấp khí hydro khổng lồ, rẻ tiền và không
cho các sản phẩm khí nhà kính phụ trong quá trình sản xuất khí hydro. Tuy nhiên, như
đã nói ở trên, việc tách lấy khí hydro lại đòi hỏi kỹ thuật cũng như nguồn kinh phí cực
lớn.

Một chất được coi là có thể điện phân, tách hydro và oxy từ nước tốt nhất phải bảo
đảm là chất hoạt động mạnh và có độ bền cao. Chất xúc tác hiệu quả nhất cho việc
điện phân nước để lấy hydro nguyên chất hiện nay là platinum.

Với mức giá 50.000 USD/kg, việc sử dụng rộng rãi năng lượng hydro thực sự không
phải là điều những đất nước nghèo như Việt Nam có thể ngay lập tức thực hiện được.

Platinum đắt đỏ và khan hiếm không phải là sự lựa chọn số 1 cho ngành năng
lượng sạch.

Hơn nữa, ngay cả khi chấp nhận bỏ ra cả một khoản chi phí khổng lồ, sở hữu platinum
cũng không phải là việc quốc gia nào cũng có thể thực hiện được. Sự hiếm có của
nguyên tố platinum cũng là một nguyên nhân khiến cho việc sử dụng nguồn năng
lượng từ khí hydro trên toàn cầu hiện nay tạm thời chưa thực hiện được, chúng ta
không có đủ platinum để phục vụ cho ngành năng lượng mới này trên toàn cầu.

Chất xúc tác mới được tạo ra từ nickel và chất kim loại molybdenum. Mặc dù được
tạo ra để thay thể platinum trong việc tạo ra hydro nguyên chất, thứ chất xúc tác mới
này vẫn không thể so sánh với platinum trong việc xúc tác điện phân tách hydro
nguyên chất. Để giải quyết vấn đề này, nitro được thẩm thấu vào thông qua quá trình
tăng nhiệt trong môi trường amoniac nhiệt độ cao. Quá trình này thẩm thấu khí nitro
vào sâu trong hỗn hợp nikel – molybdenum và tạo ra sản phẩm có thể thực sự thay thể
platinum.


của chất xúc tác.
Nói đến chất xúc tác thì hầu hết mọi người sẽ nghĩ đến một thiết bị kiểm soát lượng
khí thải trong hệ thống ống xả của xe ô tô nhằm cắt giảm ô nhiễm.
Hình ảnh của một vị trí xúc tác kép gây kích hoạt xúc tác của một phân tử oxy (xanh
đậm) ở chu vi của một hạt nano vàng được tổ chức trên chất nền điôxít titan. Một phân
tử carbon dioxide được sản xuất bởi quá trình oxy hóa của khí carbon monoxide hấp
thụ được giải phóng.
Nhưng chất xúc tác cũng được sử dụng cho hàng loạt mục đích khác, bao gồm cả việc
chuyển đổi dầu khí và các nguồn tài nguyên tái tạo thành nhiên liệu, cũng như trong
quá trình sản xuất nhựa, phân bón, sơn, dung môi, dược phẩm Khoảng 20% tổng sản
phẩm quốc nội ở Hoa Kỳ phụ thuộc vào chất xúc tác để tạo điều kiện thuận lợi cho các
phản ứng hóa học cần thiết xảy ra, nhằm tạo ra nhiều sản phẩm cho cuộc sống hàng
ngày.
Chất xúc tác là nguyên vật liệu, kích hoạt phản ứng hóa học mong muốn mà
không tự biến đổi trong toàn bộ quá trình. Điều này cho phép các chúng được sử
dụng liên tục bởi vì chúng không dễ dàng bị hư hỏng và không bị tiêu hao trong các
phản ứng hóa học này.
Lâu nay, các nhà hóa học đã phát hiện và tinh chế nhiều chất xúc tác và tiếp tục làm
như vậy, mặc dù các chi tiết của các cơ chế mà họ làm việc thường không được hiểu
rõ.
Trong quá trình hợp tác nghiên cứu khoa học tại Đại học Virginia, Hoa Kỳ, lần đầu
tiên các nhà khoa học xác định được vị trí cụ thể gây ra sự kích hoạt các phân tử oxy
để tạo ra một phản ứng oxy hóa trên bề mặt của chất xúc tác, đã làm sáng tỏ các hoạt
động bên trong của quá trình xúc tác. Nghiên cứu trên được thực hiện bởi John Yates,
giáo sư hóa học tại trường Cao đẳng và Trường đại học Nghệ thuật & Khoa học và
Matthew Neurock, giáo sư kỹ thuật hóa học tại Trường Kỹ thuật và Khoa học ứng
dụng.
Kết quả của nghiên cứu trên đã được đăng tải trên tạp chí Science, số ra ngày 5 tháng 8
năm 2011.
Yates nói rằng khám phá này có ý nghĩa to lớn đối với sự hiểu biết về chất xúc tác

oxy hóa trên bề mặt của chất xúc tác", Yates nói. Nghiên cứu này nhận được tài trợ từ
bộ phận nghiên cứu năng lượng cơ bản thuộc Bộ Năng lượng Hoa Kỳ.
Ví Dụ 3:
Điều chế xúc tác cho quá trình chuyển hóa hỗn hợp CO và CO2 thành nhiên liệu lỏng
ở áp suất thấp có hiệu suất cao và bền với điều kiện phản ứng.
- Lựa chọn được dạng lò phản ứng phù hợp và điều kiện phản ứng tối ưu.
Về khoa học:
Ngày nay với giá dầu thô trên 100$/thùng quá trình FTS chuyển hóa khí tổng
hợp thành nhiên liệu được đặc biệt quan tâm. Tổng hợp kết quả nghiên cứu về thành
phần, tính chất lý – hóa và họat tính xúc tác cho phép xác định bản chất tâm họat động
là Co khử từ tinh thể Co3O4 dễ khử, trên chất mang có tính axit yếu. Trên cơ sở hiểu
biết sâu sắc về bản chất tâm họat động trong nghiên cứu bằng cách xử lý chất mang
Al2O3, sử dụng vật liệu mesopore mới SBA-15, sử dụng các tiền chất cobalt khác
nhau và sử dụng các phụ gia kim loại quí như Pt, Ru, Pd và oxit kim loại như La2O3
và MnO2 đã điều chế được xúc tác có hoạt độ cao ở nhiệt độ thấp và áp suất tương đối
thấp cho quá trình chuyển hóa CO thành nhiên liệu lỏng. Đề tài đã chế tạo được các
xúc tác trên cơ sở cobalt có hiệu suất tạo nhiên liệu lỏng đạt đến 53% ở điều kiện
thuận lợi: 7 atm và 200oC. Thành công của đề tài là đã giảm được hàm lượng phụ gia
kim loại quí xuống đến 0,05-0,1% và chế tạo thành công xúc tác biến tính bằng oxit
kim loại rẻ tiền như La2O3 hoặc MnO2 có hiệu suất tạo hydrocarbon lỏng cao, góp
phần hạ giá thành xúc tác
Về ứng dụng:
Quá trình tổng hợp Fischer–Tropsch (FT) chuyển hóa hỗn hợp CO và H2
(syngas) thành các hydrocarbon. Mục tiêu của quá trình là sử dụng hỗn hợp các oxit
carbon (CO, CO2) và hydro để điều chế distillate trung bình/nhiên liệu “sạch” (ít lưu
huỳnh, H/C thơm thấp). Đây là quá trình được coi là thay thế dầu thô trong sản xuất
nhiên liệu lỏng (xăng và nhiên liệu diedel) và hóa chất (đặc biệt là 1-alkenes). Kết quả
thu được trong đề tài cho phép xác định qui trình điều chế xúc tác từ các nhiên liệu rẻ
tiền và xác định điều kiện phản ứng tối ưu. Các sản phẩm phản ứng có thể chế biến
tiếp thành xăng sạch. Phân tích kinh tế cho thấy với giá dầu thô hiện nay thì quá trình

DAA cũng có thể được sử dụng làm dung môi tốt cho nitrocellulose, cellulose axetat
và các nhựa tự nhiên và trong các tổng hợp khác. DAA là hợp chất đầu trong tổng hợp
metylisobutyl xeton (MIBX) và isobutyl cacbinol (MIBC).
Nguyên liệu để sản xuất các sản phẩm trên là axeton. Axeton được sản xuất lớn
trong công nghiệp bằng quá trình cumen. Theo sơ đồ 1, từ axeton tiến hành phản ứng
ngưng tụ thành điaxeton ancol (I), rồi đehyđrat hoá (I) thành mesityl oxit (II), sau đó
hyđro hoá (II) thành MIBX (III) và MIBC. Phản ứng mấu chốt là ngưng tụ axeton.
Phản ứng này được thực hiện trên các xúc tác bazơ rắn, như nhựa anionit, magie oxit
hay hyđrotanxit. Quá trình trên có thể xảy ra theo nhiều giai đoạn, nhưng cũng có thể
thực hiện trên chất xúc tác đa chức, trên đó nhiều phản ứng cùng được hoạt động hoá.
Khi kết hợp xúc tác bazơ rắn, như hyđrotanxit với xúc tác hyđro hoá, như Pd trên sợi
cacbon nano met có thể dễ dàng tiến hành quá trình tổng hợp MIBX trong một giai
đoạn.
b.Ngưng tụ butyralđehit
Như có thể thấy từ sơ đồ 2, n-Butyralđehit (I) được ngưng tụ trên xúc tác bazơ
rắn, như hyđrotanxit, thành 2-etyl-3-hydroxy-hexanal (II), rồi đehyđrat hoá thành 2-
etyl-2-hexenal (III) và hyđro hoá thành 2-etyl-hexanol-1 (IV). Có thể tiến hành phản
ứng ngưng tụ và hyđro hoá liên tiếp [3]. Phản ứng ngưng tụ butyraldehit được thực
hiện trên xúc tác bazơ rắn Na/SiO2, còn phản ứng hyđro hoá được thực hiện trên xúc
tác hyđro hoá thông thường CuO/ZnO. Sản phẩm (IV) là một ancol nhiều cacbon được
sản xuất lượng lớn hơn tất cả các ancol có số cacbon lớn hơn 4. Ancol này được dùng
rộng rãi để sản xuất các este làm chất hoá dẻo cho PVC. Nó còn được dùng làm hợp
chất trung gian trong sản xuất sơn acrylic, dầu diesel, phụ gia dầu bôi trơn. Giai đoạn
quan trọng nhất là ngưng tụ butyraldehit được xúc tác bằng hydrotanxit, một bazơ rắn
có hoạt tính xúc tác cao. Tỉ lệ Mg/Al trong hydrotanxit nhỏ hơn 3.
c.Tổng hợp pseudoionon từ geranial
Geranial từ trong tinh dầu sả có thể được dùng để tổng hợp pseudoionon, một
sản phẩm trung gian quan trọng để tổng hợp chất thơm ionon và vitamin A. Từ
geranial qua ngưng tụ với axeton bằng xúc tác bazơ rắn thu được sản phẩm hyđroxy
xeton, tiếp theo, đehyđrat hoá tách nước thu được pseudoionon (sơ đồ 3). Xúc tác bazơ