Nhóm nghiên cứu tại Cambridge chế tạo thành công lò phản ứng đặc biệt, dùng ánh sáng để tái chế CO₂ thành nhiên liệu

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Cambridge đã chế tạo một lò phản ứng chạy bằng năng lượng Mặt Trời, có thể chuyển đổi carbon dioxide (CO₂) trong không khí thành một loại khí có tiềm năng trở thành nhiên liệu cho phương tiện, cung cấp năng lượng cho các khu vực ngoài lưới điện và thậm chí sản xuất dược phẩm.

Các nhà nghiên cứu cho biết họ lấy cảm hứng từ quá trình quang hợp và khẳng định rằng công nghệ này có thể được mở rộng quy mô dễ dàng hơn so với các thiết bị chạy bằng năng lượng Mặt Trời hiện hữu. Nghiên cứu của nhóm vừa được công bố trên tạp chí Nature Energy.

Đúng như tên gọi, công nghệ thu giữ và lưu trữ carbon là một phương pháp tiềm năng giúp giảm lượng khí thải nhà kính. Tuy nhiên, hầu hết các công nghệ thu giữ carbon hiện nay lại sử dụng năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch nên vẫn chưa hẳn xanh, bên cạnh đó bài toán lưu trữ vẫn chưa có lời giải tối ưu.

Một lò phản ứng mới có thể giải quyết tất cả những vấn đề này.

“Nếu thay vì bơm carbon dioxide xuống lòng đất, chúng ta biến nó thành thứ gì đó hữu ích thì sao?”, Sayan Kar, nhà hóa học tại Đại học Cambridge và là tác giả chính của nghiên cứu, cho hay. “CO₂ là một loại khí nhà kính có hại, nhưng nó cũng có thể được chuyển hóa thành các hóa chất hữu ích mà không góp phần gây ra hiện tượng ấm lên toàn cầu”.

Lò phản ứng mới của nhóm nghiên cứu hoàn toàn chạy bằng năng lượng Mặt Trời, không cần tới dây cáp hay pin. Vào ban đêm, thiết bị này lọc CO₂ từ không khí, một quá trình được các nhà nghiên cứu so sánh với một miếng bọt biển hút nước. Ban ngày, ánh sáng mặt trời làm nóng CO₂ đã thu thập được, khí hấp thụ bức xạ hồng ngoại từ Mặt Trời trong lúc một loại bột bán dẫn hấp thụ bức xạ cực tím. Bên trong lò phản ứng là một tấm gương giúp tập trung ánh sáng, để tăng hiệu suất của hệ thống.

Quá trình hấp thụ này kích hoạt một phản ứng hóa học trong lò phản ứng, chuyển đổi CO₂ thành khí tổng hợp (syngas), một hỗn hợp gồm carbon monoxide (CO) và hydro (H₂) – thành phần quan trọng trong sản xuất nhiều loại nhiên liệu và hóa chất.

Hiện nhóm nghiên cứu đang tìm cách chuyển hóa khí tổng hợp này thành nhiên liệu lỏng, có tiềm năng cung cấp năng lượng bền vững cho các phương tiện như ô tô và máy bay trong tương lai.

“Nếu sản xuất các thiết bị này trên quy mô lớn, chúng có thể giải quyết hai vấn đề cùng lúc: loại bỏ CO₂ khỏi bầu khí quyển và tạo ra một nguồn nhiên liệu sạch thay thế nhiên liệu hóa thạch”, Kar cho biết. “CO₂ thường bị coi là một loại chất thải có hại, nhưng nó cũng đem lại cơ hội mới”.

Các nhà nghiên cứu cho rằng lò phản ứng năng lượng Mặt Trời này thậm chí có thể được sử dụng ở quy mô nhỏ, giúp cung cấp năng lượng cho các gia đình vùng sâu vùng xa. Hơn nữa, do khí tổng hợp (syngas) là một thành phần quan trọng trong ngành công nghiệp hóa chất, việc sử dụng syngas từ năng lượng mặt trời cũng có thể giúp giảm lượng khí thải carbon của lĩnh vực này.

“Thay vì tiếp tục khai thác và đốt nhiên liệu hóa thạch để sản xuất, chúng ta có thể lấy CO₂ trực tiếp từ không khí và tái sử dụng nó”, Erwin Reisner, nhà hóa học tại Đại học Cambridge và là trưởng nhóm nghiên cứu, cho biết. “Chúng ta có thể xây dựng một nền kinh tế tuần hoàn, bền vững - miễn là chúng ta có đủ quyết tâm chính trị để thực hiện điều đó”.

Nhóm nghiên cứu hy vọng những chiếc ô tô chạy bằng lò phản ứng thu giữ carbon từ năng lượng Mặt Trời sẽ sớm tham gia giao thông.