Thiết bị chạy bằng năng lượng mặt trời thu giữ carbon dioxide từ không khí để tạo ra nhiên liệu bền vững
của Đại học Cambridge
Các nhà nghiên cứu đã phát triển một lò phản ứng có thể kéo carbon dioxide trực tiếp từ không khí và chuyển đổi thành nhiên liệu bền vững, sử dụng ánh sáng mặt trời làm nguồn năng lượng. Tín dụng: Đại học Cambridge
Các nhà nghiên cứu đã phát triển một lò phản ứng có thể kéo carbon dioxide trực tiếp từ không khí và chuyển đổi thành nhiên liệu bền vững, sử dụng ánh sáng mặt trời làm nguồn năng lượng.
Các nhà nghiên cứu từ Đại học Cambridge cho biết lò phản ứng chạy bằng năng lượng mặt trời của họ có thể được sử dụng để tạo ra nhiên liệu cung cấp năng lượng cho ô tô và máy bay, hoặc nhiều sản phẩm hóa học và dược phẩm mà chúng ta đang sử dụng. Nó cũng có thể được sử dụng để tạo ra nhiên liệu ở những nơi xa xôi hoặc không có lưới điện.
Không giống như hầu hết các công nghệ thu giữ carbon, lò phản ứng do các nhà nghiên cứu Cambridge phát triển không yêu cầu năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch hoặc vận chuyển và lưu trữ carbon dioxide, mà thay vào đó chuyển đổi CO2 trong khí quyển thành thứ gì đó hữu ích bằng cách sử dụng ánh sáng mặt trời. Kết quả được báo cáo trên tạp chí Nature Energy.
Thu giữ và lưu trữ carbon (CCS) được coi là giải pháp khả thi cho cuộc khủng hoảng khí hậu. Tuy nhiên, CCS tiêu tốn nhiều năng lượng và có những lo ngại về tính an toàn lâu dài của việc lưu trữ CO2 nén sâu dưới lòng đất, mặc dù các nghiên cứu về an toàn hiện đang được tiến hành.
"Ngoài chi phí và cường độ năng lượng, CCS còn là cái cớ để tiếp tục đốt nhiên liệu hóa thạch, nguyên nhân gây ra cuộc khủng hoảng khí hậu ngay từ đầu", Giáo sư Erwin Reisner, người đứng đầu nghiên cứu, cho biết. "CCS cũng là một quá trình không tuần hoàn, vì CO2 nén, tốt nhất là được lưu trữ dưới lòng đất vô thời hạn, nơi nó không có tác dụng gì với bất kỳ ai".
"Nếu thay vì bơm carbon dioxide xuống lòng đất, chúng ta tạo ra thứ gì đó hữu ích từ nó thì sao?", tác giả đầu tiên Tiến sĩ Sayan Kar từ Khoa Hóa học Yusuf Hamied của Cambridge cho biết. "CO2 là khí nhà kính có hại, nhưng nó cũng có thể được chuyển thành hóa chất hữu ích mà không góp phần gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu".
Trọng tâm của nhóm nghiên cứu của Reisner là phát triển các thiết bị chuyển đổi chất thải, nước và không khí thành nhiên liệu và hóa chất thực tế. Các thiết bị này lấy cảm hứng từ quá trình quang hợp: quá trình thực vật chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành thực phẩm. Các thiết bị không sử dụng bất kỳ nguồn điện bên ngoài nào: không có dây cáp, không có pin—tất cả những gì chúng cần là năng lượng từ mặt trời.
Hệ thống mới nhất của nhóm lấy CO2 trực tiếp từ không khí và chuyển đổi thành khí tổng hợp: một chất trung gian quan trọng trong quá trình sản xuất nhiều loại hóa chất và dược phẩm. Các nhà nghiên cứu cho biết phương pháp tiếp cận của họ, không yêu cầu bất kỳ phương tiện vận chuyển hoặc lưu trữ nào, dễ mở rộng quy mô hơn nhiều so với các thiết bị chạy bằng năng lượng mặt trời trước đây.
Thiết bị, một lò phản ứng dòng chảy chạy bằng năng lượng mặt trời, sử dụng các bộ lọc chuyên dụng để thu CO2 từ không khí vào ban đêm, giống như cách một miếng bọt biển thấm nước.
Khi mặt trời mọc, ánh sáng mặt trời làm nóng CO2 thu được, hấp thụ bức xạ hồng ngoại và bột bán dẫn hấp thụ bức xạ cực tím để bắt đầu phản ứng hóa học chuyển đổi CO2 thu được thành khí tổng hợp năng lượng mặt trời. Một tấm gương trên lò phản ứng tập trung ánh sáng mặt trời, giúp quá trình này hiệu quả hơn.
Các nhà nghiên cứu hiện đang nghiên cứu chuyển đổi khí tổng hợp mặt trời thành nhiên liệu lỏng, có thể dùng để cung cấp năng lượng cho ô tô, máy bay và nhiều loại khác mà không thải thêm CO2 vào khí quyển.
"Nếu chúng tôi sản xuất những thiết bị này ở quy mô lớn, chúng có thể giải quyết hai vấn đề cùng một lúc: loại bỏ CO2 khỏi khí quyển và tạo ra một giải pháp thay thế sạch cho nhiên liệu hóa thạch", Kar cho biết. "CO2 được coi là một sản phẩm thải có hại, nhưng nó cũng là một cơ hội".
Các nhà nghiên cứu cho biết một cơ hội đặc biệt hứa hẹn nằm ở lĩnh vực hóa chất và dược phẩm, nơi khí tổng hợp có thể được chuyển đổi thành nhiều sản phẩm mà chúng ta sử dụng hàng ngày mà không gây ra biến đổi khí hậu. Họ đang xây dựng một phiên bản lò phản ứng quy mô lớn hơn và hy vọng sẽ bắt đầu thử nghiệm vào mùa xuân.
Các nhà nghiên cứu cho biết nếu mở rộng quy mô, lò phản ứng của họ có thể được sử dụng theo cách phi tập trung, để về mặt lý thuyết, mọi người có thể tự tạo ra nhiên liệu, hữu ích ở những nơi xa xôi hoặc không có lưới điện.
"Thay vì tiếp tục đào bới và đốt nhiên liệu hóa thạch để sản xuất các sản phẩm mà chúng ta đã phụ thuộc, chúng ta có thể lấy tất cả CO2 cần thiết trực tiếp từ không khí và tái sử dụng nó", Reisner cho biết. "Chúng ta có thể xây dựng một nền kinh tế tuần hoàn, bền vững—nếu chúng ta có ý chí chính trị để thực hiện điều đó".
