Không có nghi ngờ rằng biến đổi khí hậu là một vấn đề rất nghiêm trọng (và tồi tệ hơn). Theo một báo cáo gần đây của Hội đồng liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC), ngay cả khi tất cả các quốc gia công nghiệp hóa trên thế giới trở thành trung tính carbon chỉ sau một đêm, vấn đề sẽ tiếp tục tồi tệ hơn. Nói tóm lại, nó không đủ để ngừng bơm megatons CO2 vào bầu khí quyển; chúng ta cũng phải bắt đầu loại bỏ những gì chúng ta đã đặt ở đó.
Đây là nơi mà kỹ thuật được gọi là thu hồi carbon (hoặc loại bỏ carbon) phát huy tác dụng. Lấy gợi ý từ thiên nhiên, một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế đến từ Đại học Waterloo, Ontario, đã tạo ra một chiếc lá nhân tạo, mô phỏng các khả năng cọ rửa carbon của vật thật. Nhưng thay vì biến CO trong khí quyển2 thành nguồn nhiên liệu cho chính nó, chiếc lá biến nó thành nhiên liệu thay thế hữu ích.
Nghiên cứu của đội ngũ được mô tả trong một bài báo xuất hiện gần đây trên tạp chí Năng lượng tự nhiên. Nhóm nghiên cứu được dẫn dắt bởi Yimin A. Wu, một nhà nghiên cứu của Trung tâm Vật liệu nano tại Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne (ANL) ở Illinois và là giáo sư kỹ thuật của Viện Công nghệ nano Waterloo (WIN). Ông được tham gia bởi các nhà nghiên cứu từ cả hai tổ chức, cũng như Đại học bang California (Northridge) và Đại học Thành phố Hồng Kông.
Trong tự nhiên, cây xanh chuyển đổi khí quyển CO2 và nước thành glucose và oxy thông qua quá trình quang hợp. Điều này được thực hiện nhờ vào chất diệp lục sắc tố, hấp thụ ánh sáng từ Mặt trời theo nhiều bước sóng (xanh tím và đỏ cam) để cung cấp năng lượng cho các phản ứng hóa học. Glucose sau đó được các nhà máy sử dụng làm nguồn nhiên liệu, trong khi khí oxy được giải phóng.
Như Wu giải thích, anh và nhóm của mình đã sử dụng cùng một ý tưởng để thiết kế chiếc lá nhân tạo của họ, dựa trên một quy trình rất giống nhau nhưng tạo ra các sản phẩm cuối khác nhau. Ông nói chúng tôi gọi nó là lá nhân tạo vì nó bắt chước lá thật và quá trình quang hợp, ông nói. Lá Một lá tạo ra glucose và oxy. Chúng tôi sản xuất methanol và oxy.
Chìa khóa của quá trình (mà Wu và các đồng nghiệp đã làm việc từ năm 2015) là oxit dạng bọt, một loại bột màu đỏ rẻ tiền được chế tạo hóa học để có càng nhiều hạt tám mặt càng tốt. Bột này được tạo ra bởi một phản ứng hóa học khi glucose, đồng acetate, natri hydroxit và natri dodecyl sulfate được thêm vào nước đã được đun nóng đến nhiệt độ quy định.
Bột này sau đó được thêm vào nước, nơi nó đóng vai trò là chất xúc tác khi carbon dioxide được bơm vào và một mô phỏng mặt trời chiếu một chùm ánh sáng trắng vào dung dịch. Phản ứng hóa học tạo ra khí oxy (thông qua quá trình quang hợp) trong khi CO2, nước và dung dịch bột được chuyển thành metanol. Vì metanol có điểm sôi thấp hơn nước, dung dịch được đun nóng và metanol được thu thập khi nó bay hơi.
Quá trình này phản ánh nghiên cứu tương tự đang được tiến hành tại Đại học Cambridge ở Anh, nơi các nhà nghiên cứu đã phát triển một thiết bị sử dụng quang hợp được tạo ra bởi ánh sáng mặt trời và chất hấp thụ ánh sáng coban để biến nước và CO2 khí thành khí tổng hợp. Chất này được làm từ hỗn hợp hydro và carbon monoxide và được sử dụng trong sản xuất nhiên liệu thay thế, dược phẩm, nhựa và phân bón.
Nó cũng tương tự như khái niệm cây nhân tạo của người Hồi giáo được phát triển bởi Klaus Lackner, giám đốc Trung tâm Lenfest về năng lượng bền vững tại Đại học Columbia. Nhiều năm trở lại đây, Lackner đã đề xuất một phương pháp trong đó cây cối mà cây lá nhựa bọc nhựa có thể loại bỏ gấp 100 lần CO2 từ không khí như cây tự nhiên. Một khi những chiếc lá đã ngấm càng nhiều carbon dioxide càng tốt, chúng được đặt trong nước để tạo ra nhiên liệu sinh học.
Một quá trình như thế này là thú vị vì hai lý do. Trước hết, loại bỏ carbon dioxide (đóng góp chính cho sự nóng lên toàn cầu) khỏi khí quyển sẽ giúp làm chậm sự thay đổi khí hậu. Thứ hai, nhiên liệu thay thế kết quả sẽ cho phép mọi người tiếp tục dựa vào ô tô không dùng điện, do đó cho chúng ta nhiều thời gian hơn để chuyển sang cuộc sống trung hòa carbon. Hoặc như Wu nói với Tạp chí Không gian qua email:
Công nghệ này dự kiến sẽ giảm CO2 khí thải từ các công ty dầu, công ty ô tô và các công ty thép. Nó cũng có thể cung cấp nhiên liệu sạch và bền vững, methanol, cho phương tiện và máy bay. Methanol cũng là nguyên liệu trong ngành hóa chất để sản xuất nhựa và sợi. Điều này cung cấp giải pháp giảm phát thải CO2 và sản xuất nhiên liệu bền vững cho nền kinh tế xanh.
Trong tương lai, các bước bổ sung sẽ được thực hiện để tăng sản lượng methanol và thương mại hóa quy trình được cấp bằng sáng chế để có thể sử dụng cho mục đích công nghiệp. Wu tôi cực kỳ phấn khích về tiềm năng của phát hiện này để thay đổi trò chơi, Wu nói thêm. Thay đổi khí hậu là một vấn đề cấp bách và chúng tôi có thể giúp giảm CO2 khí thải đồng thời tạo ra một loại nhiên liệu thay thế.
