Bước đột phá tại Cambridge - Lò phản ứng mặt trời biến không khí thành nhiên liệu sạch

CaliToday - Các nhà khoa học tại Đại học Cambridge đã công bố một phát minh mang tính cách mạng: một lò phản ứng năng lượng mặt trời có khả năng trực tiếp thu giữ khí carbon dioxide (CO2) từ khí quyển và chuyển hóa nó thành nguồn năng lượng bền vững, hoàn toàn không cần đến nhiên liệu hóa thạch.

Thiết bị tiên tiến này hoạt động dựa trên cơ chế lấy cảm hứng từ quá trình quang hợp tự nhiên. Sử dụng các chất xúc tác quang (photocatalyst) được thiết kế đặc biệt, lò phản ứng hấp thụ ánh sáng mặt trời để kích hoạt một phản ứng hóa học. Phản ứng này biến đổi CO2 và hơi nước thành khí tổng hợp (syngas) – một hỗn hợp của hydro và carbon monoxide. Syngas sau đó có thể được tinh chế thành các loại nhiên liệu tổng hợp giá trị như methanol hoặc dầu hỏa, mở ra tiềm năng thay thế nhiên liệu hóa thạch trong ngành vận tải và công nghiệp bằng các nguồn tái tạo.

Điểm độc đáo của công nghệ này nằm ở khả năng vận hành hoàn toàn độc lập, chỉ cần ánh sáng mặt trời và không khí. Nó không đòi hỏi nguồn điện bên ngoài, không tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch. Hơn nữa, khác với các phương pháp thu giữ carbon truyền thống thường chôn CO2 dưới lòng đất, hệ thống này biến khí thải carbon thành năng lượng hữu ích.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Energy đã chỉ ra rằng lò phản ứng này có tiềm năng mở rộng quy mô để sản xuất nhiên liệu một cách phi tập trung, đặc biệt hữu ích ở các vùng sâu vùng xa, các quốc gia đang phát triển hoặc trong các ứng dụng di động như máy bay và phương tiện vận tải. Nó có thể mở đường cho các trạm tiếp nhiên liệu năng lượng mặt trời, nơi ánh sáng mặt trời dồi dào nhưng cơ sở hạ tầng lại hạn chế.

Những ưu điểm vượt trội trong việc bảo vệ môi trường, bao gồm:

• Giảm phát thải khí nhà kính: Thay vì sử dụng nhiên liệu hóa thạch, vốn là nguồn phát thải CO2 chính gây ra biến đổi khí hậu, công nghệ này trực tiếp hấp thụ CO2 từ khí quyển làm nguyên liệu đầu vào.
• Quá trình này giúp giảm lượng khí nhà kính tích tụ, góp phần làm chậm quá trình nóng lên toàn cầu.
• Tạo ra nhiên liệu bền vững: Sản phẩm đầu ra là syngas, có thể được chuyển hóa thành các loại nhiên liệu tổng hợp như methanol và dầu hỏa. Việc sử dụng các nhiên liệu này thay thế cho nhiên liệu hóa thạch sẽ tạo ra một chu trình năng lượng sạch hơn, giảm sự phụ thuộc vào các nguồn tài nguyên không tái tạo và ô nhiễm.
• Không phát thải phụ phẩm độc hại: Quá trình chuyển hóa CO2 và hơi nước thành syngas bằng xúc tác quang dưới ánh sáng mặt trời là một quá trình sạch, không tạo ra các phụ phẩm độc hại hoặc chất thải gây ô nhiễm môi trường.
• Vận hành độc lập, giảm áp lực lên cơ sở hạ tầng: Khả năng vận hành ngoài lưới điện, chỉ dựa vào ánh sáng mặt trời và không khí, giúp công nghệ này có thể được triển khai ở nhiều địa điểm khác nhau, đặc biệt là các khu vực xa xôi hoặc đang phát triển. Điều này giảm áp lực lên hệ thống cơ sở hạ tầng năng lượng hiện có và tránh được các vấn đề liên quan đến truyền tải điện năng.
• Biến khí thải thành tài nguyên: Thay vì chỉ đơn thuần thu giữ và lưu trữ CO2 (vốn có thể gây ra những lo ngại về an toàn và chi phí lâu dài), công nghệ này biến khí thải carbon thành một nguồn tài nguyên có giá trị, tạo ra một chu trình carbon tuần hoàn tiềm năng.
• Giảm thiểu ô nhiễm không khí: Bằng cách thay thế nhiên liệu hóa thạch trong các ngành như vận tải và công nghiệp, công nghệ này có thể góp phần giảm thiểu đáng kể lượng khí thải độc hại khác như oxit nitơ, oxit lưu huỳnh và các hạt vật chất, cải thiện chất lượng không khí và sức khỏe cộng đồng.