SOHA NEWS
Cuộc chiến thoát khỏi sự phụ thuộc vào nguyên liệu hóa thạch vừa tiến thêm một bước mới. Syngass – hay khí tổng hợp – giờ đây đã có thể được sản xuất trực tiếp từ lá nhân tạo và ánh sáng mặt trời, khí CO2 và nước, thay vì phải chiết xuất từ nguyên liệu hóa thạch như trước đây.
Bạn có thể chưa từng nghe về khí tổng hợp, nhưng đây là một nguyên liệu đầu vào quan trọng cho rất nhiều sản phẩm thiết yếu đối với cuộc sống hàng ngày, như nhiên liệu, dược phẩm, nhựa, hay phân bón. Việc tạo ra được hỗn hợp khí với Hydro và CO2 này mà không phải chiết xuất từ các loại nguyên liệu hóa thạch nghĩa là thế giới đã đạt một bước tiến quan trọng trong việc giảm dần phụ thuộc vào chúng.
Một chiếc "lá nhân tạo" đầy hứa hẹn
Tất cả là nhờ công của một nghiên cứu mới về một loại lá nhân tạo mới do các nhà khoa học, đứng đầu là Giáo sư Erwin Reisner đến từ Khoa Hóa Đại Học Cambridge, Anh nghiên cứu trong 7 năm nay.
Chiếc "lá nhân tạo" trên tay Virgil Andrei, đồng nghiên cứu của dự án.
Thực chất nó không hẳn là một chiếc lá. Nó là một thiết bị trung hòa Carbon lấy cảm hứng từ quá trình quang hợp của lá cây, nghĩa là nó chỉ cần năng lượng từ ánh sáng mặt trời, CO2 và nước để tạo ra loại khí tổng hợp quý giá trên.
Trên thiết bị lá nhân tạo này, có hai bộ hấp thụ ánh sáng – tương tự như các phân tử trong lá cây – và chúng được kết hợp với một chất xúc tác được chế tạo từ Cobalt. Khi được nhúng vào nước, một bộ hấp thụ ánh sáng sẽ sử dụng chất xúc tác để sản xuất Oxy, bộ hấp thụ ánh sáng còn lại sẽ thực hiện phản ứng giữa CO2 và nước để chuyển chúng thành khí CO và Hydro, hình thành nên khí tổng hợp.
Hoạt động bằng ánh sáng mặt trời nhưng ngay cả khi cường độ nắng xuống mức thấp hoặc vào ngày mưa, thiết bị này vẫn hoạt động. Như vậy là nó có thể hoạt động ở bất kỳ đâu trên thế giới, ngay cả ở các quốc gia ôn đới, cũng như bất kỳ thời điểm nào trong năm, thay vì chỉ giới hạn trong các tháng mùa hè nhiều nắng.
"Lá nhân tạo" sản sinh ra nguồn nguyên liệu sạch.
Ngoài sản phẩm chính là khí tổng hợp quan trọng trên, một lợi ích tất yếu đi kèm với loại thiết bị này chính là nó không phát thải ra CO2. Trong khi đó, các quy trình sản xuất công nghiệp hiện nay đối với loại khí tổng hợp này đều dẫn đến việc phát thải CO2, do chiết xuất từ các loại nguyên liệu hóa thạch.
Hai nhà nghiên cứu chính của dự án: (trái) Virgil Andrei và (phải) giáo sư Erwin Reisner của Đại học Cambridge.
"Công thức bí mật" cho thiết bị này là chất hấp thụ ánh sáng được làm từ vật liệu perovskite tiên tiến. Nó mang lại điện áp ánh sáng và cường độ dòng điện đủ cao, so với các vật liệu làm từ silicon hoặc nhạy sáng, để thực hiện phản ứng hóa học chuyển CO2 thành CO. Ngoài ra nghiên cứu cũng sử dụng Cobalt làm chất xúc tác, thay vì Bạc hay Platinum như thường lệ. Cobalt không chỉ rẻ hơn hẳn, mà còn làm hiệu suất phản ứng chuyển từ CO2 thành CO tốt hơn so với các chất xúc tác khác.
Không chỉ nhắm đến giảm phụ thuộc vào nguyên liệu hóa thạch, các nhà nghiên cứu còn muốn sử dụng công nghệ này để sản xuất một loại nhiên liệu lỏng bền vững thay thế cho xăng, dầu hiện nay.
"Chúng tôi đang nhắm đến việc tạo ra các sản phẩm bền vững như Ethanol, vốn đã được sử dụng như nhiên liệu." Virgil Andrei, nghiên cứu sinh và là người được đứng tên đầu tiên trên nghiên cứu này cho biết. "Việc sản xuất ra nó trực tiếp chỉ từ ánh sáng mặt trời và phản ứng với CO2 là một thách thức lớn. Nhưng chúng tôi tự tin rằng mình đang đi đúng hướng, và chúng tôi đã có đúng các loại xúc tác, vì vậy chúng tôi tin rằng chúng tôi sẽ có thể sản xuất ra thiết bị thực hiện được quá trình trên trong tương lai gần."
Các nhà khoa học kỳ vọng trong tương lai, việc sản xuất, tiêu thụ nhiên liệu và phát thải CO2 có thể trở thành một chu trình khép kín.
Tham khảo TechXplore