Sản xuất dầu từ cây nhân tạo

Một nhóm chuyên gia Anh đang phát triển công nghệ sản xuất nhiên liệu giống dầu mỏ bằng “lá nhân tạo”, mở ra hướng tiếp cận mới cho bài toán năng lượng trong tương lai. Thay vì để cây xanh tạo chất hữu cơ từ carbon dioxide thông qua quang hợp tự nhiên, hệ thống này tạo hydrocarbon, loại hợp chất có thể dùng thay thế dầu. Ý tưởng được kỳ vọng giúp biến ánh sáng mặt trời, điện năng và carbon dioxide thành nguồn nhiên liệu phục vụ giao thông, đồng thời giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch. Công nghệ lá nhân tạo không hoàn toàn mới, bởi các nhà khoa học từng thử mô phỏng hoạt động quang hợp để tạo nhiên liệu từ trước. Tuy nhiên, những thử nghiệm ban đầu chỉ đạt kết quả khiêm tốn, chưa đủ hiệu quả để tiến tới các ứng dụng quy mô lớn trong thực tế. Bước tiến gần đây đến từ nhóm nghiên cứu tại Đại học Glasgow, khi họ tìm ra quy trình sử dụng các tấm pin mặt trời để cung cấp lượng điện cần thiết cho quá trình quang hợp nhân tạo. Trong hệ thống này, điện do pin mặt trời tạo ra đóng vai trò hỗ trợ những phản ứng vốn được cây xanh thực hiện nhờ ánh sáng. Các nhà khoa học dựa trên nguyên lý quang hợp của thực vật, nhưng thay thế những bộ phận sinh học tự nhiên bằng thiết bị và quy trình được kiểm soát. Kết quả hướng tới là một loại hydrocarbon dạng dầu, có thể lưu trữ năng lượng rồi cung cấp nhiên liệu cho các phương tiện giao thông khi cần thiết. Cách tiếp cận này đáng chú ý vì nhiên liệu tạo ra không chỉ giữ năng lượng dưới dạng hóa chất, mà còn có khả năng phù hợp với hệ thống sử dụng nhiên liệu hiện nay. Năng lượng từ ánh sáng mặt trời thường phụ thuộc thời tiết và thời điểm trong ngày, trong khi nhiên liệu lỏng có thể được chứa lại để dùng vào thời gian khác. Nhờ vậy, “cây nhân tạo” có thể trở thành cầu nối giữa nguồn điện tái tạo và nhu cầu vận hành liên tục của xe cộ. Giáo sư Richard Cogdell, người đứng đầu nghiên cứu, cho rằng quy trình mới đạt hiệu quả cao hơn những nỗ lực trước đây. Theo ông, sự cải thiện này có thể đưa năng lượng thu được từ cây nhân tạo trở thành một nguồn năng lượng chính trong những thập kỷ tới. Nhận định ấy phản ánh kỳ vọng rằng công nghệ mô phỏng quang hợp sẽ không chỉ dừng ở phòng thí nghiệm, mà tiến tới các nhà máy sản xuất nhiên liệu lớn. Trong hình dung của Giáo sư Cogdell, những nhà máy tương lai sẽ sở hữu các bể chứa vi khuẩn rất lớn, đảm nhiệm việc chuyển hóa lượng nhiên liệu đáng kể. Các vi khuẩn này tham gia xử lý carbon dioxide trong một quy trình được mô tả là trung hòa carbon. Nếu vận hành hiệu quả, hệ thống có thể vừa tạo nhiên liệu, vừa góp phần giảm lượng khí gây hiệu ứng nhà kính phát thải ra môi trường. Điểm quan trọng của quy trình nằm ở cách carbon dioxide được đưa vào chu trình thay vì chỉ bị thải bỏ sau khi nhiên liệu bị đốt cháy. Vi khuẩn trong các bể chứa sẽ phá hủy carbon dioxide theo cơ chế mà nhóm nghiên cứu kỳ vọng có thể hạn chế tác động khí hậu. Dù vậy, bài toán công nghệ vẫn cần thêm thời gian hoàn thiện, bởi sản xuất nhiên liệu ở quy mô lớn đòi hỏi hệ thống ổn định, hiệu quả và có khả năng vận hành liên tục. Các nhà khoa học hy vọng hoàn thành công nghệ trong vòng hai năm tới, sau đó phát triển một hệ thống chạy mẫu quy mô nhỏ trong vòng năm năm tới. Dự án nhận được sự ủng hộ đáng kể từ chính phủ Anh, với khoản tài trợ khoảng 3 triệu bảng dành cho hoạt động nghiên cứu và phát triển. Nếu các mốc này đạt được, lá nhân tạo có thể tiến thêm một bước từ ý tưởng khoa học đầy hứa hẹn thành giải pháp nhiên liệu thực tế cho tương lai.