ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์กำลังได้รับความสนใจในการนำไปผลิตเป็นสารไฮโดรคาร์บอน เพราะนอกจากช่วยส่งเสริมเทคโนโลยีการดักจับคาร์บอนไซด์ออกไซด์เพื่อการลดโลกร้อนแล้ว เป้าหมายหลักคือต้องการเปลี่ยนให้เป็นสารซึ่งมีราคาแพงขึ้นอย่างโอเลฟินส์เบา เช่น เอทิลีน โพรพิลีน และบิวทีน โดยนำไปสังเคราะห์ด้วยปฏิกิริยาไฮโดรจีเนชัน ทว่ากระบวนการนี้เกิดได้ยากโดยเฉพาะหากต้องการสารผลิตภัณฑ์ซึ่งมีจำนวนคาร์บอนในโมเลกุลมากกว่าสองอะตอมขึ้นไป

เนื่องจากคาร์บอนไดออกไซด์เป็นโมเลกุลที่เสถียรจึงต้องมีการใช้ตัวเร่งในการกระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยา ทั้งนี้การใช้เหล็กเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาบนตัวรองรับนับว่ามีประสิทธิภาพดี แต่ตัวรองรับประเภทโลหะอย่างอะลูมิเนียมออกไซด์ทำให้ตัวเร่งเกิดการรวมตัวกันและเกิดสารที่ไม่ต้องการอย่างเช่นถ่านโค้กหลังการใช้งานเป็นระยะเวลานาน ส่งผลให้เสถียรภาพของตัวเร่งลดต่ำลง ส่วนตัวรองรับประเภทท่อนาโนคาร์บอนแม้จะมีความเสถียรและพื้นที่ผิวจำเพาะมาก อีกทั้งสามารถยึดจับกับเหล็กได้ดี แต่พบว่าเหล็กบนตัวรองรับประเภทท่อนาโน-คาร์บอนก็ยังเร่งปฏิกิริยาได้น้อยกว่าเหล็กบนตัวรองรับประเภทโลหะออกไซด์อยู่ดี ซึ่งทั้งสองมีประสิทธิภาพไม่เพียงพอต่อการนำไปใช้ประโยชน์ในเชิงพาณิชย์

นักวิจัยจึงพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาคู่เหล็กกับโลหะอีกชนิด ได้แก่ ทองแดง นิกเกิล โคบอลต์ ซีเรียม หรือแลนทานัม บนตัวรองรับที่เรียกว่ามีโซพอรัสคาร์บอนซิลิกานาโนคอมโพสิต ซึ่งมีโครงสร้างและสมบัติทางเคมีอย่างเหมาะสม โดยคาร์บอนช่วยเพิ่มเสถียรภาพในการใช้งาน ขณะที่ซิลิกามีรูพรุนและพื้นที่ผิวจำเพาะในปริมาณมากจึงสนับสนุนให้ตัวเร่งโลหะและวัฏภาคคาร์บอนกระจายตัวบนพื้นผิวได้ดี นอกจากนี้ ตัวรองรับประเภทดังกล่าวมีขนาดรูพรุนในช่วง 2 – 50 นาโนเมตร ซึ่งส่งเสริมให้เกิดผลิตภัณฑ์ตามที่ต้องการ โดยคาดว่าตัวเร่งปฏิกิริยาในรูปแบบใหม่นี้จะมีประสิทธิภาพสูงในการสังเคราะห์คาร์บอนไดออกไซด์ให้เป็นเป็นสารโอเลฟินส์

ผลงานโดย คุณหาญณรงค์ พิทยชินโชติ ทีมวิจัยของศาสตราจารย์ ดร.ชวลิต งามจรัสศรีวิชัย ภาควิชาเคมีเทคนิค คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

สนใจติดต่อ ศูนย์ความเป็นเลิศด้านเทคโนโลยีปิโตรเคมีและวัสดุ โทร 02-218-4141 ถึง 2 เว็บไซต์ petromat.org และเฟซบุ๊ก petromat.coe