Các nhà khoa học cho biết, chúng ta đang tiến gần đến một cuộc cách mạng tái chế khí carbon dioxide (CO2)
Mỗi năm, chúng ta phát thải hàng tỷ tấn khí thải carbon dioxide (CO2) vào bầu khí quyển, làm gia tăng các mối đe dọa của biến đổi khí hậu trên toàn cầu, theo Science. Nhưng sẽ thế nào nếu chúng ta có thể tái chế tất cả khí thải CO2 một cách dễ dàng, sau đó chuyển nó thành một thứ gì đó hữu ích?
Bằng cách thêm điện, nước và một loạt chất xúc tác, các nhà khoa học có thể biến đổi CO2 thành carbon monoxide (CO) và metan (CH4). Sau đó họ kết hợp những sản phẩm này thành nhiều loại nhiên liệu hydrocacbon phức tạp hơn như butan (C4H10). Hiện nay, các nhà nghiên cứu nghĩ rằng chúng ta có thể đang tiến gần đến một cuộc cách mạng tái chế CO2 – thu khí CO2 từ nhà máy điện và thậm chí có thể trực tiếp từ khí quyển, sau đó chuyển đổi thành nhiên liệu, theo bài báo đăng trên tạp chí Joule hôm 29/3.
Science đã nói chuyện với Phil De Luna, thành viên của nhóm nghiên cứu tại Đại học Toronto ở Canada, về cách thức tái chế CO2 và tương lai của những công nghệ này.
Hỏi: Tại sao phải tái chế CO2?
Đáp: Các nước phát triển đã và đang phát thải khí CO2 một cách vô tội vạ trong khoảng thời gian dài. Nhưng tôi có thể tưởng tượng một ngày nào đó, toàn bộ năng lượng con người sử dụng được cung cấp bởi các nguồn năng lượng tái tạo. Tất cả sản phẩm hydrocarbon – nhiên liệu dùng để tích trữ năng lượng dài hạn hoặc sưởi ấm ngôi nhà của bạn trong mùa đông – đều có thể bắt nguồn từ việc chuyển đổi CO2. Khi điều này xảy ra, CO2 trở thành một cách để lưu trữ năng lượng tái tạo ở dạng hóa học trong thời gian dài, thay vì chỉ là khí thải.
Hỏi: Ý tưởng bắt nguồn từ đâu?
Đáp: Ý tưởng bắt nguồn từ quang hợp nhân tạo. Chúng tôi đang tìm cách sử dụng các thiết bị kỹ thuật để thu khí CO2, năng lượng tái tạo và nước nhằm chuyển đổi loại khí này thành nhiều sản phẩm có giá trị hơn .
Hỏi: Công nghệ này biến đổi CO2 thành nhiên liệu như thế nào?
Đáp: Nó giống như một pin nhiên liệu có cực âm và cực dương. Tại cực dương, nước được tách thành proton và khí oxy. Tại cực âm, CO2 trải qua các quá trình điện hóa để tạo thành những hợp chất có giá trị hơn như carbon monoxide (CO), metan (CH4), ethylene (C2H4).
Hỏi. Dường như bạn tạo ra được rất nhiều phân tử từ quá trình này. Vậy bạn kiểm soát sản phẩm hình thành như thế nào?
Đáp: Chúng tôi đã có một cách tiếp cận kinh tế, xem xét tất cả các nhiên liệu hydrocarbon có thể tạo ra từ CO2. Phân tử càng có nhiều nguyên tử carbon thì càng cần nhiều năng lượng hơn để tạo ra chúng. Vì vậy, đối với công nghệ hiện tại, chúng tôi hướng tới việc tạo ra các phân tử có ít nguyên tử carbon hơn như ethylene (C2H4) hoặc carbon monoxide (CO). Sau đó biến đổi chúng thành những sản phẩm khác.
Hỏi: Những phương pháp nào khác có thể được sử dụng để tái chế CO2 trong tương lai?
Đáp: Một trong những phương pháp có thể áp dụng trong tương lai là quang xúc tác (photocatalysis). Ngoài ra, các hệ thống lai sinh học (biohybrid) kết hợp điện xúc tác (electrocatalysis) hoặc quang xúc tác với enzyme hoặc vi khuẩn để chuyển đổi CO2 thành những hóa chất tốt hơn.