Công nghệ biến khí thải nhà kính thành tài nguyên kinh tế

Nghiên cứu này được công bố trên tạp chí RSC Advances, được thực hiện bởi các nhà khoa học đến từ Viện Salk. Họ đã tìm cách chuyển đổi vỏ ngô thành SiC - một vật liệu cực kỳ linh hoạt được sử dụng trong gốm sứ, giấy nhám, chất bán dẫn và đèn LED, và công trình này cũng có khả năng giúp giảm thiểu tác động của mức CO2 tăng theo cấp số nhân trong giai đoạn hiện nay.

Biến khí thải nhà kính thành tài nguyên kinh tế

Thực tế cho thấy, ngoại trừ quá trình thực vật có khả năng hấp thụ CO2 từ không khí vô để tạo ra oxy, những lợi ích này chỉ là tạm thời thì phần lớn cây trồng sau khi chết đi cũng giải phóng CO2 trở lại bầu khí quyển, chủ yếu là thông qua quá trình phản ứng phân hủy.

Vì lẽ đó, các nhà nghiên cứu đã đề xuất một phương pháp lâu dài và thậm chí hữu ích hơn cho lượng cacbon bị thu giữ trong xác vỏ cây ngô, bằng cách biến thực vật này thành một vật liệu công nghiệp có giá trị gọi là silic cacbua (SiC) có giá trị kinh tế cao, đồng tác giả Giáo sư Joseph Noel của Salk cho biết.

SiC còn được gọi là carborundum, là một vật liệu siêu cứng được sử dụng trong gốm sứ, giấy nhám, chất bán dẫn và đèn LED. Nhóm nghiên cứu của Salk đã sử dụng một phương pháp được xử lý qua các bước độc lập: Đầu tiên, họ thu thập vỏ ngô, rồi nghiền chúng thành bột và xử lý nó bằng một số hóa chất trong đó có cả hợp chất chứa silicon. Cuối cùng, bột vỏ ngô được đem hóa đá (biến thành chất đá) để tạo ra SiC, và để thực hiện quy trình cuối cùng này, vật liệu phải được nung lên đến 1.600 độ C.

Tác giả chính của nghiên cứu này, ông Suzanne Thomas cho biết: "Điều quan trọng là chúng tôi đã chứng minh được lượng carbon có thể được cô lập từ các phế phẩm nông nghiệp như vỏ ngô trong quá trỉnh tạo ra một vật liệu xanh mới có giá trị lớn trong ngành công nghiệp, những xác ngô không còn có cơ hội bị phân hủy ngoài môi trường, và carbon không còn có cơ hội phản ứng trong quá trình phân hủy để tạo CO2 trở lại bầu khí quyển thêm lần nào nữa".

Theo ông Suzanne Thomas, khi nung đến nhiệt độ cao để hóa đá, vật liệu bột ngô mất đi một số lượng carbon nhất định. Ông tính toán rằng, quá trình tạo ra 1,8 g SiC cần khoảng 177 kW / h năng lượng, với phần lớn năng lượng (70%) được sử dụng cho lò ở bước hóa đá vật liệu.

"Đây là một bước hướng tới việc tạo ra SiC theo một cách tiếp cận có trách nhiệm hơn với môi trường", đồng tác giả Salk James La Clair cho biết.

Tiếp theo, nhóm nghiên cứu hy vọng sẽ khám phá quá trình này với nhiều loại thực vật khác nhau, đặc biệt là các loài thực vật như tre chẳng hạn.

Vào đầu năm nay, giới khoa học cũng xôn xao về đề án biến CO2 thành nhiên liệu máy bay. Trong đó, các nhà nghiên cứu đến từ Đại học Oxford đã khám phá ra cách chuyển đổi CO2 thành nhiên liệu sử dụng cho máy bay, giúp giảm thiểu lượng khí thải của vận tải hàng không ra môi trường.

Các nhà nghiên cứu này đã sử dụng kỹ thuật đảo ngược quá trình đốt nhiên liệu bằng phương pháp đốt hữu cơ. Nhóm đã thêm nhiệt năng (350°C) vào axit xitric, hydro và chất xúc tác tạo ra từ sắt, mangan và kali, rồi cho phản ứng với khí CO2 nguyên chất. Kết quả thu được là một nhiên liệu hóa lỏng dùng được cho động cơ phản lực máy bay.

Tiancun Xiao, nhà nghiên cứu cấp cao tại khoa Hóa học (Đại học Oxford), một trong những tác giả của công trình nghiên cứu này cho biết, phương pháp biến CO2 thành nhiên liệu máy bay này ít tốn kém, không phức tạp và sử dụng các nhiên liệu phổ biến. 

Tuy nhiên, hiện quy trình này mới chỉ được thực hiện trong phòng thí nghiệm. Vì thế, mỗi lần tạo ra phản ứng, các nhà khoa học mới chỉ thu được vài gram nhiên liệu. Nhưng để vận hành một chiếc máy bay cần lượng nhiên liệu khổng lồ hơn thế.

PGS Joshua Heyne tại Đại học Dayton cho rằng, đây là một giải pháp đầy tiềm năng. Song các nhà khoa học tại Đại học Oxford phải giải được bài toán là tạo ra quy trình sản xuất quy mô lớn trong công nghiệp; chưa kể đến việc làm thế nào để thu giữ một lượng cực lớn CO2 như thế.