Các nhà nghiên cứu từ Đại học Cambridge đã phát triển một lò phản ứng năng lượng mặt trời có thể thu giữ carbon dioxide (khí CO2) từ công nghiệp hoặc trực tiếp từ không khí và chuyển đổi nó thành nhiên liệu sạch, bền vững sử dụng năng lượng mặt trời.
Xem thêm:
Năng lượng sạch: Bước đột phá về hydro xanh rẻ hơn.
Năng lượng hạt nhân sắp thương mại hóa nhờ công cụ này
Trong các thí nghiệm của họ, CO2 được biến đổi thành khí tổng hợp, một thành phần quan trọng của nhiên liệu lỏng bền vững, trong khi chai nhựa được biến đổi thành axit glycolic, thường được sử dụng trong ngành mỹ phẩm.
Không giống như các thử nghiệm trước đây, các nhà nghiên cứu đã lấy CO2 từ khí thải trong thế giới thực, chẳng hạn như khí thải công nghiệp và không khí xung quanh. Họ đã thu giữ và cô đặc thành công CO2, chứng minh tiềm năng chuyển đổi nó thành nhiên liệu bền vững.
Mặc dù cần có những cải tiến hơn nữa trước khi công nghệ này có thể được triển khai ở quy mô công nghiệp, nhưng kết quả được công bố trên tạp chí Joule cho thấy một bước tiến đáng kể trong việc sản xuất nhiên liệu sạch mà không cần dựa vào khai thác dầu khí gây hại cho môi trường.
Nhóm nghiên cứu, do Giáo sư Erwin Reisner đứng đầu, đã và đang phát triển các loại nhiên liệu carbon ròng, bền vững lấy cảm hứng từ quá trình quang hợp. Họ sử dụng lá nhân tạo sử dụng năng lượng mặt trời để chuyển CO2 và nước thành nhiên liệu.
Trong khi các thí nghiệm trước đây của họ sử dụng CO2 đậm đặc từ một xi lanh, nhóm nghiên cứu nhằm mục đích phát triển một phương pháp thực tế để chủ động thu giữ CO2 từ các quy trình công nghiệp hoặc trực tiếp từ không khí, đây là một thách thức kỹ thuật đáng kể do nồng độ CO2 trong không khí xung quanh thấp.
Mục tiêu của nghiên cứu không chỉ là khử cacbon mà còn là khử băng, nhằm loại bỏ hoàn toàn nhiên liệu hóa thạch để thiết lập nền kinh tế tuần hoàn. Các nhà nghiên cứu đề xuất rằng thu hồi và sử dụng carbon (CCU) có thể thay thế thu hồi và lưu trữ carbon (CCS), một kỹ thuật được ngành công nghiệp nhiên liệu hóa thạch sử dụng để giảm lượng khí thải carbon trong khi tiếp tục thăm dò dầu khí.
CCU liên quan đến việc biến CO2 thành các sản phẩm hữu ích thay vì chôn nó dưới lòng đất. Nhóm đã điều chỉnh công nghệ chạy bằng năng lượng mặt trời của họ để hoạt động với khí thải hoặc không khí xung quanh, chuyển đổi CO2 và nhựa thu được thành nhiên liệu và hóa chất sử dụng năng lượng mặt trời.
Để bẫy CO2 từ không khí một cách chọn lọc, các nhà nghiên cứu đã tạo bọt khí thông qua một hệ thống chứa dung dịch kiềm, cho phép cô đặc CO2 trong khi các loại khí khác như nitơ và oxy thoát ra ngoài một cách an toàn. Hệ thống tích hợp bao gồm một cực âm quang và một cực dương, với hai ngăn.
Một ngăn chứa dung dịch CO2 thu được, được chuyển đổi thành khí tổng hợp, một loại nhiên liệu đơn giản. Trong ngăn còn lại, nhựa được chuyển đổi thành các hóa chất có giá trị chỉ bằng cách sử dụng ánh sáng mặt trời.
Việc bổ sung chất thải nhựa vào hệ thống là một khía cạnh quan trọng. Nhựa khử electron cho CO2, cho phép phân hủy nhựa thành axit glycolic, một thành phần quan trọng trong ngành mỹ phẩm, trong khi CO2 được chuyển thành khí tổng hợp. Hệ thống chạy bằng năng lượng mặt trời này chuyển đổi hiệu quả hai chất thải có hại là nhựa và khí thải carbon thành các nguồn tài nguyên hữu ích, loại bỏ nhu cầu sử dụng nhiên liệu hóa thạch và đưa ra giải pháp cho biến đổi khí hậu.
Các nhà nghiên cứu hiện đang làm việc trên một thiết bị trình diễn để bàn với hiệu quả và tính thực tế được cải thiện để giới thiệu những lợi thế của việc kết hợp việc thu không khí trực tiếp với việc sử dụng CO2, mở đường cho một tương lai không carbon.