Công nghệ mới của các nhà khoa học đến từ Mỹ có thể giúp tạo ra một loại nhiên liệu mới cho ô tô được " quang hợp " từ khí CO 2 và năng lượng Mặt trời. Các phản ứng năng lượng Mặt trời có thể tạo ra khí carbon monoxide (CO) từ khí CO 2 . Những phản ứng tương tự như vậy cũng có thể được sử dụng để bi...
Công nghệ mới của các nhà khoa học đến từ Mỹ có thể giúp tạo ra một loại nhiên liệu mới cho ô tô được "quang hợp" từ khí CO2 và năng lượng Mặt trời.
Các phản ứng năng lượng Mặt trời có thể tạo ra khí carbon monoxide (CO) từ khí CO2. Những phản ứng tương tự như vậy cũng có thể được sử dụng để biến nước thành khí hydro và oxy. Những chất khi được tạo ra này sau đó có thể phản ứng với nhau cùng với chất xúc tác để tạo ra nhiên liệu hydrocarbon theo một công nghệ được gọi là Fischer-Tropsch.
Máy sản xuất "xăng" từ CO2 và năng lượng mặt trời ở bang New Mexico, Mỹ.
(Ảnh: Telegraph).
Loại nhiên liệu hỗn hợp này cũng tương tự với các loại nhiên liệu đang được sử dụng cho ô tô hiện nay. Nếu loại nhiên liệu mới này được tạo ra hoàn toàn từ CO2 trong bầu khí quyển, điều này sẽ giảm ô nhiễm không khí một cách đáng kể vì khí CO2 sẽ được quay vòng thành một vòng tuần hoàn.
Các nhà khoa học thuộc Phòng thí nghiệm quốc gia Sandia ở Albuquerque, bang New Mexico (Mỹ) đã tạo ra một hệ thống bao gồm một động cơ CR5, có khả năng lấy khí CO2 thải ra từ các nhà máy phát điện. Trong tương lai, các nhà khoa học hy vọng có thể lấy khí CO2 trực tiếp từ không khí.
Ngoài ra, hệ thống này cũng sử dụng một tấm gương cầu khổng lồ để thu năng lượng Mặt trời vào hai thùng chứa được phân cách bởi các vòng oxyt xeri.
Khi các vòng này quay chúng sẽ tạo nhiệt độ 1.500 độ C và giải phóng khí oxy vào một trong các thùng chứa. Sau đó các vòng oxyt xeri đã loại bỏ oxy được chuyển sang một thùng chứa khác có chứa khí CO2. Phản ứng giữa các vòng oxyt xeri và khí CO2 sẽ giúp tạo ra khí CO.
Từ những sản phẩm thu được các nhà khoa học sẽ kết hợp để tạo ra nhiên liệu hydrocarbon.
Trước đó, một nhóm nghiên cứu khác của Viện kỹ thuật liên bang Thụy Sỹ đã sử dụng một hệ thống tương tự như trên nhưng sử dụng oxyt canxi, oxyt kẽm và hơi nước để tạo ra khí hydro và CO. Ưu điểm hệ thống của các nhà khoa học Thụy Sỹ là có thể sử dụng khí CO2 trong không khí.
Tuy nhiên, hiện tại cả hai hệ thống trên đang gặp phải nhưng vấn đề khó khăn. Hệ thống của nhóm ở New Mexico chỉ hoạt động được khoảng vài giây trong một lần, trong khi đó phiên bản của nhóm khoa học đến từ Thuỵ Sỹ chỉ có công suất rất nhỏ khoảng 10 Kw. Vì thế, cả hai hệ thống này cần phải được nghiên cứu cải thiện nếu như muốn áp dụng vào thực tế.
“Tạo ra nhiện liệu sạch từ năng lượng mặt trời đang là một hướng đi hứa hẹn giúp đảm bảo nguồn năng lượng của thể giới và giảm thiểu CO2”, tiến sĩ Ken Caldeira thuộc Viện nghiên cứu Carnegie ở đại học Stanford (Mỹ) khẳng định.
Một công nghệ mới do các nhà khoa học Mỹ phát triển mở ra khả năng tạo nhiên liệu cho ô tô bằng cách kết hợp khí CO2 với năng lượng Mặt trời. Thay vì khai thác hoàn toàn nguồn nhiên liệu hóa thạch, hệ thống này tìm cách biến những chất vốn bị xem là chất thải thành nguyên liệu cho một chu trình sản xuất mới. Ý tưởng được ví như một dạng “quang hợp” nhân tạo, trong đó ánh sáng Mặt trời cung cấp năng lượng cho các phản ứng hóa học tạo nhiên liệu.
Trước hết, năng lượng Mặt trời có thể thúc đẩy phản ứng biến khí CO2 thành khí carbon monoxide, thường được viết tắt là CO. Những phản ứng tương tự cũng có khả năng tách nước thành khí hydro và khí oxy, tạo ra các thành phần cần thiết cho nhiều quy trình năng lượng. Sau đó, CO và hydro được đưa vào phản ứng cùng chất xúc tác, tạo thành nhiên liệu hydrocarbon theo công nghệ Fischer-Tropsch.
Một hệ thống thử nghiệm sản xuất “xăng” từ CO2 và ánh sáng Mặt trời đã được xây dựng tại bang New Mexico, Mỹ. Sản phẩm thu được là loại nhiên liệu hỗn hợp có đặc tính tương tự những nhiên liệu đang được sử dụng cho ô tô hiện nay. Nếu nguyên liệu CO2 được lấy hoàn toàn từ khí quyển, quá trình này có thể giúp giảm ô nhiễm đáng kể bằng cách đưa CO2 vào một vòng tuần hoàn nhiên liệu.
Các nhà khoa học thuộc Phòng thí nghiệm quốc gia Sandia ở Albuquerque, bang New Mexico, đã phát triển hệ thống gồm một động cơ CR5 chuyên xử lý khí CO2. Thiết bị này có khả năng tiếp nhận CO2 thải ra từ các nhà máy phát điện, nơi lượng khí phát sinh thường rất lớn. Trong tương lai, nhóm nghiên cứu kỳ vọng hệ thống có thể thu CO2 trực tiếp từ không khí thay vì chỉ tiếp nhận khí thải tập trung.
Bộ phận quan trọng khác là một tấm gương cầu khổng lồ, có nhiệm vụ tập trung năng lượng Mặt trời vào hai thùng chứa riêng biệt. Hai thùng được ngăn cách bằng những vòng oxyt xeri, vật liệu có thể tham gia vào các phản ứng tách và kết hợp oxy. Khi quay trong vùng nhiệt tập trung, các vòng này đạt nhiệt độ khoảng 1.500 độ C và giải phóng khí oxy vào một thùng chứa.
Sau khi mất oxy, những vòng oxyt xeri được chuyển sang thùng chứa còn lại, nơi có khí CO2 đang chờ phản ứng. Tại đây, vật liệu phản ứng với CO2, giúp tạo ra khí CO và chuẩn bị cho vòng vận hành tiếp theo của hệ thống. Các sản phẩm thu được sau đó được kết hợp bằng quy trình hóa học thích hợp, tạo thành nhiên liệu hydrocarbon có thể sử dụng theo hướng tương tự nhiên liệu truyền thống.
Trước đó, một nhóm nghiên cứu thuộc Viện Kỹ thuật Liên bang Thụy Sỹ cũng phát triển hệ thống gần tương tự, nhưng sử dụng oxyt canxi, oxyt kẽm và hơi nước. Công nghệ này tạo ra khí hydro cùng khí CO, đồng thời có ưu điểm là có thể sử dụng CO2 trực tiếp trong không khí. Tuy vậy, cả hệ thống tại New Mexico lẫn hệ thống của nhóm Thụy Sỹ vẫn đối mặt nhiều hạn chế trước khi có thể triển khai rộng rãi.
Hệ thống của nhóm New Mexico hiện chỉ hoạt động trong khoảng vài giây cho mỗi lần vận hành, khiến khả năng sản xuất liên tục còn rất thấp. Phiên bản do các nhà khoa học Thụy Sỹ phát triển cũng mới đạt công suất khoảng 10 kW, chưa đáp ứng quy mô nhiên liệu thương mại. Vì thế, hai hướng công nghệ cần tiếp tục được nghiên cứu và cải thiện, dù tiến sĩ Ken Caldeira thuộc Viện Nghiên cứu Carnegie ở Đại học Stanford nhận định nhiên liệu sạch từ năng lượng Mặt trời vẫn là hướng đi hứa hẹn để bảo đảm năng lượng thế giới và giảm CO2.
