CÁCH MẠNG HYDRO Năng lượng sạch mà Trái đất và con người cùng đồng cảm

Nhà sáng lập & CEO: Morihide Tenpaku – ENE Inc. (ENE Co., Ltd.)

Hydro có thể được sản xuất theo hai cách chính: cải tạo khí, tách hydro từ khí, hoặc điện phân, tách hydro từ nước. Khi cháy, hydro không thải ra CO₂. Tuy nhiên, phương pháp công nghiệp phổ biến hiện nay là cải tạo hơi nước từ nhiên liệu hóa thạch, phát thải CO₂ trong quá trình sản xuất.

Điện phân nước không phát thải CO₂, nhưng so với nhiên liệu hóa thạch, cần gấp khoảng mười lần năng lượng để tạo ra cùng một lượng hydro, khiến hiệu suất thấp và khó thương mại hóa. Gần đây, một phương pháp đột phá đã cho phép tạo hydro an toàn với chi phí thấp. Hiện có hai loại thiết bị điện phân thương mại: điện phân kiềm, dùng dung dịch KOH, và điện phân PEM, dùng nước tinh khiết.

Để có năng lượng tương đương một lít xăng (750 g), cần một mét khối hydro (90 g). Hydro có thể được tách ra chỉ nhờ phản ứng giữa nước và một số kim loại hiếm. Một buồng điện phân có thể tạo ra 180 m³ hydro chỉ với 0,5 kWh điện. Quá trình này không sinh chất ô nhiễm, không cần kim loại hiếm độc hại, và từ sản xuất đến tiêu thụ hoàn toàn không phát thải CO₂. Một hệ thống sản xuất 180 m³ mỗi giờ chỉ cần diện tích 2 m² để vận hành.

Sản xuất hydro tại chỗ mang lại nhiều lợi ích: giảm chi phí vận chuyển, giúp hạ giá thành; không cần nén cao áp hay hóa lỏng; sản xuất và cung cấp ở áp suất thấp, bảo đảm an toàn; và vì hydro được tạo ngay tại nơi sử dụng nên loại bỏ rủi ro vận chuyển, bảo đảm cung ứng ổn định. Hydro sau đó có thể dùng để phát điện, ứng dụng trong xe pin nhiên liệu (FCV).

FCV tạo ra điện nhờ phản ứng giữa hydro và oxy, dùng để vận hành động cơ điện. Vì không dùng động cơ đốt trong nên phát thải CO₂ bằng không. Toyota gọi mẫu FCV MIRAI của mình là “xe sinh thái tối ưu.” Tuy nhiên, vẫn còn thách thức. Giá xe cao gấp hai đến ba lần so với các dòng ô tô xăng hoặc hybrid cùng loại, và hạ tầng trạm tiếp nhiên liệu hydro vẫn chưa đủ. Để FCV được phổ biến, cần mở rộng thêm hệ thống trạm hydro. Các mẫu FCV tiêu biểu gồm MIRAI của Toyota và Clarity Fuel Cell của Honda.

Hydro không chỉ là nguồn năng lượng mà còn rất quan trọng trong sản xuất bán dẫn, dược phẩm, lọc dầu, sản xuất kính, cũng như trong ngành ô tô, hàng không và tên lửa. Nhu cầu về hydro được dự báo sẽ tiếp tục gia tăng.

Liệu pháp hít hydro hoạt động bằng cách loại bỏ các gốc hydroxyl (OH·), vốn là loại oxy phản ứng mạnh gây stress oxy hóa và tổn thương tế bào. Khi hít hydro cùng oxy, các gốc có hại này được trung hòa thành nước vô hại rồi đào thải ra ngoài. Nghiên cứu cho thấy hydro hữu ích đối với nhiều bệnh nghiêm trọng như ung thư, tim mạch, đột quỵ, tiểu đường và cả chứng sa sút trí tuệ nhẹ. Hydro an toàn, lượng dư thừa sẽ thoát ra ngoài qua da hoặc tóc.

Năm 2020, Nhật Bản công nhận liệu pháp hít hydro như một phương pháp tiên tiến trong điều trị hội chứng sau ngừng tim. Liệu pháp hạ thân nhiệt truyền thống có hạn chế, nhưng việc bổ sung hydro giúp giảm tổn thương não và cơ quan. Từ năm 2007, khi tạp chí Nature Medicine công bố nghiên cứu của GS Ota Shigeo chứng minh hydro có thể khử chọn lọc các gốc oxy hóa độc hại, nghiên cứu về liệu pháp hydro đã phát triển nhanh chóng trên toàn cầu.

Có những trường hợp hydro cho thấy kết quả rõ rệt. Một kỹ sư từng tự chữa bỏng bằng hydro và đã hồi phục đáng kể. Các thí nghiệm cũng cho thấy hydro có khả năng cải thiện nếp nhăn trên da.

Truyền hình Nhật Bản đã đưa tin về việc điều trị viêm da cơ địa bằng tắm nước hydro tại Bệnh viện Đại học Juntendo. Bệnh nhân thấy cải thiện trong vòng hai đến ba ngày sau khi tắm. Khi ngừng tắm hydro một tuần, triệu chứng quay lại, chứng tỏ tác dụng tích cực của tắm hydro.

Công nghệ hydro đã được ứng dụng vào nhiều loại thiết bị: máy hít hydro y tế đã được cấp phép, thiết bị thẩm mỹ nhỏ gọn cho spa, hệ thống tắm hydro cho viện dưỡng lão và trung tâm chăm sóc sức khỏe, cùng các máy phát hydro gia đình cấp cho pin nhiên liệu như Ene-Farm.

Hydro mang lại tiềm năng rộng lớn. Trong phòng ngừa, hydro giúp làm chậm lão hóa, giảm viêm và dị ứng, ngăn ngừa ung thư, tiểu đường, xơ vữa động mạch, béo phì và hội chứng chuyển hóa, đồng thời hỗ trợ hồi phục mệt mỏi. Trong điều trị, hydro giúp ngăn ngừa tái phát ung thư, giảm tác dụng phụ của hóa trị và xạ trị, thu nhỏ khối u và tăng cường miễn dịch. Những lợi ích này đã được trình bày tại Hội nghị Y học Tích hợp Nhật Bản lần thứ 25 năm 2021.

Sơ đồ phản ứng gốc oxy hóa và hydro

• Superoxide (O₂⁻) → chuyển hóa bởi superoxide dismutase → hydrogen peroxide (H₂O₂).

• Hydrogen peroxide (H₂O₂) → phân hủy bởi catalase → nước (H₂O) + oxy (O₂).

• Hydroxyl radical (·OH) + Hydro (H₂) → nước (H₂O).

• Quá trình này nhờ các enzyme như glutathione peroxidase.

Kết quả lâm sàng chính của nước hydro
Các điểm nổi bật từ thử nghiệm hiệu quả trên người (chỉ các nghiên cứu ngẫu nhiên có đối chứng giả dược được chọn):

• Mệt mỏi và chất lượng giấc ngủ: cải thiện chỉ số Pittsburgh Sleep Quality Index (PSQI), giảm mức độ mệt mỏi.

• Mệt mỏi cơ bắp: giảm stress oxy hóa sau khi tập luyện, cải thiện sức bền cơ.

• Xơ cứng động mạch: cải thiện chức năng nội mô mạch máu (FMD).

• Rối loạn lipid máu: giảm cholesterol LDL, tăng cholesterol HDL, cải thiện stress oxy hóa.

• Đái tháo đường tuýp 2: giảm LDL cholesterol, cải thiện kháng insulin, giảm stress oxy hóa, cải thiện chức năng gan.

• Bệnh Parkinson: cải thiện chỉ số UPDRS (thang điểm đánh giá triệu chứng Parkinson).

• Viêm khớp dạng thấp: cải thiện triệu chứng lâm sàng, giảm stress oxy hóa trong máu

Tác dụng của hydro đối với nhiều loại bệnh

(Chữ xanh là những bệnh đã có kết quả thử nghiệm lâm sàng công bố)

Nguồn: Hiệp hội Nghiên cứu Y học Hydro Nhật Bản (JSCSF)

Hydrogen Treatments – Liệu pháp hydro

• Viêm, bệnh tự miễn (viêm khớp dạng thấp)

• Béo phì

• Bệnh về máu: nhồi máu não, đột quỵ

• Bệnh thận: suy thận

• Bệnh tim mạch: tăng huyết áp, bệnh tim thiếu máu cục bộ, suy tim, phì đại cơ tim

• Bệnh phổi: tăng áp động mạch phổi

• Bệnh do bức xạ

• Bệnh thần kinh thoái hóa: Parkinson, sa sút trí tuệ

• Ung thư, khối u ác tính

• Nhiễm trùng, sốc nhiễm khuẩn

• Bệnh chuyển hóa: hội chứng chuyển hóa, tiểu đường

• Bệnh da: viêm da dị ứng (atopic dermatitis)

• Bệnh thần kinh – cơ: bệnh ty thể

Sức mạnh kỳ diệu của hydro (H₂)

水素と美容

Hydrogen and Beauty
Các gốc oxy hóa hoạt động được cho là nguyên nhân gây ra nám, nếp nhăn, lão hóa. Hydro, với khả năng chống oxy hóa mạnh mẽ, được xem là chất chống lão hóa quý giá và đang thu hút sự chú ý trong lĩnh vực làm đẹp.

水素とダイエット

Hydrogen and Diet
Một chế độ ăn kiêng khắt khe có thể làm rối loạn hệ thần kinh tự chủ và cân bằng hormone. Hydro hỗ trợ điều hòa hoạt động của dạ dày, ruột và cải thiện lưu thông máu, nhờ đó có thể giúp ích cho việc ăn kiêng lành mạnh.

水素と健康

Hydrogen and Health
Được gọi là “cuộc cách mạng sức khỏe lớn nhất thế kỷ này,” hydro có tác dụng làm giảm quá trình oxy hóa trong cơ thể và mang lại hiệu quả chống lão hóa. Nước hydro thậm chí còn được báo cáo là một loại thực phẩm bổ sung tuyệt vời giúp duy trì sức khỏe.

水素とスポーツ

Hydrogen and Sports
Tập luyện tạo ra rất nhiều gốc oxy hóa có hại. Hydro có thể trung hòa chúng, giúp giảm mệt mỏi trong thể thao và không gây ra tác dụng phụ khi bổ sung nước cho cơ thể. Nhờ đó, thể thao trở nên an toàn và thú vị hơn.

Tính chất đặc biệt của Hydro (H₂)

• Không màu, không mùi

• Khó cháy trong điều kiện tự nhiên (nhiệt độ bốc cháy 570°C, trong khi xăng là 500°C)

• Ngọn lửa không nhìn thấy được

• Khi cháy không thải CO₂ hay SOx → năng lượng sạch

• Là khí nhẹ nhất

• Lan tỏa nhanh

• Nhiệt độ ngọn lửa cao: 2000°C

• Hydro lỏng có nhiệt độ cực thấp: -253°C