Một nhóm nhà khoa học quốc tế đã phát triển thành công hệ dung môi hữu cơ có khả năng chuyển trực tiếp khí CO₂ trong khí thải công nghiệp thành carbon monoxide (CO) - nguyên liệu quan trọng để sản xuất nhiên liệu tổng hợp và nhiều loại hóa chất - mà không cần tách và tinh lọc CO₂ trước như các công nghệ hiện nay.

Nghiên cứu do các nhà khoa học thuộc Đại học Montpellier (Pháp) và Đại học Adelaide (Úc) thực hiện, vừa được công bố trên tạp chí Nature Communications.

Thành tựu này được kỳ vọng sẽ giúp giảm đáng kể chi phí và năng lượng cần thiết cho quá trình thu giữ, tái sử dụng carbon trong các ngành công nghiệp phát thải lớn.

Một trong những trở ngại lớn nhất của công nghệ thu giữ carbon là khí thải từ các nhà máy không chỉ chứa CO₂ mà còn có hàm lượng lớn nitơ và oxy.

Những khí này làm phát sinh các phản ứng hóa học không mong muốn, khiến hiệu suất chuyển đổi CO₂ giảm mạnh. Vì vậy, hầu hết công nghệ hiện nay đều phải trải qua bước tinh lọc CO₂ trước khi đưa vào sử dụng, làm tăng chi phí vận hành.

Để khắc phục vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã tạo ra một hỗn hợp dung môi hữu cơ đặc biệt có khả năng điều chỉnh các liên kết hydro trong môi trường phản ứng.

Nhờ đó, các phản ứng phụ bị hạn chế trong khi phản ứng chuyển đổi CO₂ thành CO diễn ra hiệu quả hơn ngay cả khi sử dụng trực tiếp khí thải công nghiệp.

Trong các thử nghiệm với khí thải mô phỏng chứa 15% CO₂ và 8% oxy, hiệu suất chuyển đổi gần 100% thành CO. Đồng thời thiết bị hoạt động liên tục hơn 100 giờ mà vẫn duy trì hiệu suất ổn định.

Nhóm nghiên cứu cũng kết hợp hệ thống với pin mặt trời hiệu suất cao nhằm đánh giá khả năng vận hành bằng năng lượng tái tạo.

Kết quả cho thấy hiệu suất chuyển đổi từ năng lượng mặt trời sang nhiên liệu đạt khoảng 5,5%, tương đương nhiều công nghệ hiện nay vốn phải sử dụng nguồn CO₂ đã được tinh sạch.

Theo các tác giả, phương pháp mới có thể giúp những ngành phát thải nhiều khí nhà kính như sản xuất thép, xi măng, luyện nhôm, hóa chất và năng lượng tái sử dụng trực tiếp CO₂ ngay tại nguồn phát thải.

Nếu tiếp tục được hoàn thiện và thương mại hóa, công nghệ này không chỉ góp phần giảm lượng khí nhà kính phát thải ra môi trường, mà còn biến chất thải carbon thành nguồn nguyên liệu có giá trị, thúc đẩy phát triển nền công nghiệp tuần hoàn và sản xuất nhiên liệu bền vững.

Cảnh báo toàn cầu: Trái đất sắp hết chỗ chôn CO₂

Theo một nghiên cứu đăng trên tạp chí Nature, khả năng lưu trữ an toàn khí CO₂ của Trái đất thấp hơn nhiều so với dự đoán trước đây và có thể đạt giới hạn ngay từ năm 2200.