Tel Aviv, Israel– Trong một bước quan trọng hướng tới việc chống lại biến đổi khí hậu, các nhà nghiên cứu từ Đại học Tel Aviv đã đạt được bước đột phá lớn trong việc sản xuất hydro “xanh”. Phương pháp của họ không chỉ giúp tránh ô nhiễm không khí mà còn mang lại hiệu quả cao.
Hydro là nguyên liệu thô thiết yếu cho cả nông nghiệp và công nghiệp, có khả năng cắt giảm đáng kể lượng khí thải carbon dioxide. Quá trình sản xuất và đốt cháy hydro không thải ra khí gây ô nhiễm và hydro cũng có thể chuyển hóa thành điện hoặc khí tổng hợp. Hydro “xanh” dùng để chỉ hydro thu được mà không tạo ra khí thải ô nhiễm.
Phương pháp mới được phát triển bởi nghiên cứu sinh tiến sĩ Itzhak Grinberg và Tiến sĩ Oren Ben-Zvi dưới sự hướng dẫn của Giáo sư Iftach Yacoby và Lihi Adler-Abramovich. Phát hiện của họ đã được công bố trước đó vào tháng 7 trên tạp chí bình duyệt, Năng lượng Carbon.
Hiện nay, hydro “xanh” chủ yếu được sản xuất bằng cách cho dòng điện chạy qua các phân tử nước để tách nguyên tử hydro và oxy. Theo Ben-Zvi, phương pháp điện phân này “yêu cầu các kim loại quý hiếm như bạch kim cùng với quá trình chưng cất nước”.
Con số này “đắt gấp 15 lần” so với “hydro xám”, tức hydro được chiết xuất từ khí tự nhiên, khí mê-tan hoặc các nhiên liệu hóa thạch khác. Những nỗ lực chống biến đổi khí hậu đang dần loại bỏ “hydro xám” vì việc sản xuất nó thải ra một lượng đáng kể khí carbon không thể thu giữ được.
Thay vì áp dụng phương pháp điện phân vào nước, các nhà nghiên cứu đã chuyển sang sử dụng enzyme.
Hydro “được tạo ra bởi các enzyme trong các sinh vật cực nhỏ, chúng nhận năng lượng từ quá trình quang hợp để thực hiện quá trình này”. Grinberg giải thích. “Trong phòng thí nghiệm, chúng tôi 'điện khí hóa' những enzyme đó. Nghĩa là, một điện cực cung cấp năng lượng thay vì mặt trời. Kết quả là tạo ra một quy trình đặc biệt hiệu quả, không yêu cầu điều kiện khắc nghiệt, có thể sử dụng điện từ các nguồn tái tạo như tấm pin mặt trời hoặc tua-bin gió.”
Grinberg lưu ý, một vấn đề mà các nhà nghiên cứu gặp phải là “enzim 'chạy trốn' khỏi điện tích, vì vậy nó cần được giữ cố định thông qua xử lý hóa học. Chúng tôi đã tìm ra một cách đơn giản và hiệu quả để gắn enzyme vào điện cực và sử dụng nó.”
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng gel gốc nước để gắn enzyme vào điện cực và có thể tạo ra hydro xanh bằng chất xúc tác sinh học. Phương pháp này cho thấy hiệu suất 90%, nghĩa là 90% electron đưa vào hệ thống được lắng đọng trong hydro mà không cần bất kỳ quá trình thứ cấp nào.
Sự đổi mới chỉ đơn giản là sử dụng gel để tạo ra hydro.
Yacoby cho biết: “Chúng tôi ngâm điện cực vào gel chứa enzyme sản xuất hydro, gọi là hydrogenase”. “Gel giữ enzyme trong thời gian dài, ngay cả dưới điện áp và có thể tạo ra hydro với hiệu suất cao và ở điều kiện môi trường thuận lợi cho enzyme - ví dụ, trong nước muối, trái ngược với điện phân, đòi hỏi phải có nước cất."
Adler-Abramovich cho biết, một ưu điểm khác của việc sử dụng gel là nó “tự lắp ráp”.
