Khử CO2 tạo ra Oxy và nhiên liệu bằng lá cây nhân tạo

Phản ứng hóa học diễn ra trong phòng thí nghiệm

Biến đổi khí hậu đang và sẽ tiếp tục trở nên trầm trọng hơn ngay cả khi tất cả các nước trên thế giới ngừng xả thải khí carbon ra ngoài không khí. Đó là báo cáo mới nhất của Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi khí hậu (IPCC). Và hành tinh xanh của chúng ta vẫn đang ngày càng phải gồng mình chống chọi lại với những biến đổi phức tạp khó lường của khí hậu ngày nay. Do đó, các nhà khoa học trên thế giới không ngừng tìm ra cách để xử lý lượng khí CO2 trong bầu khí quyển hiện nay cũng như đưa ra các giải pháp hiệu quả làm xanh lại môi trường. Trong đó mới đây nhất là giải pháp bằng lá cây nhân tạo của nhóm các nhà khoa học đa quốc gia đến từ Đại học Waterloo.

Truyền cảm hứng trực tiếp từ thiên nhiên

Giải pháp mà con người đang hướng tới để ngày càng làm cho bầu khí quyển trong lành hơn đó chính là phương pháp lọc khí CO2 hiệu quả. Cụ thể hơn đó là phương pháp loại bỏ carbon hoàn toàn giống như cách đào thải, lọc khí CO2 thông thường như những chiếc lá cây. Và nhóm các nhà khoa học đa quốc gia đến từ Đại học Waterloo đã nghiên cứu và phát triển thành công loại lá cây nhân tạo bắt chước được khả năng lọc khí CO2 như lá cây thật.

Đứng đầu nhóm nghiên cứu là Yimin A.Wu, một nhà nghiên cứu từ Trung tâm Nghiên cứu Vật liệu Nano thuộc Phòng Thí nghiệm quốc gia (ANL), Giáo sư chuyên ngành kỹ thuật thuộc Viện Công nghệ Nano Waterloo. Ngoài ra, một số nhà nghiên cứu khác từ Đại học bang California (Mỹ) và Đại học Hồng Kông (Trung Quốc) cũng tham gia nghiên cứu. Trong tự nhiên, thông qua quá trình quang hợp, cây xanh chuyển CO2 trong khí quyển thành glucose và oxy. Diệp lục trong lá cây chính là thành phần chính có vai trò quan trọng nhất trong phản ứng hóa học đặc biệt này. Cây xanh sẽ lấy năng lượng từ glucose, còn oxy sẽ là sản phẩm thừa thải ra môi trường từ cây cối.

Giáo sư Wu và đội ngũ các nhà khoa học của mình đã ứng dụng phương pháp xử lý CO2 tương tự, tuy nhiên điều khác biệt ở đây lại là sản phẩm đầu ra. “Chúng tôi gọi nó là lá cây nhân tạo bởi nó bắt chước được quá trình quang hợp của cây thật. Một chiếc lá cây bình thường sẽ tạo ra glucose và oxy, còn sản phẩm của chúng tôi tạo ra methanol và oxy”, Giáo sư Yimin A.Wu cho biết.

Theo Giáo sư Wu, lá cây nhân tạo của các nhà khoa học tại Đại học Waterloo có thể tạo ra nhiên liệu là methanol cũng là một trong những giải pháp làm xanh lại môi trường hiện nay, giảm hiệu ứng nhà kính và biến đổi khí hậu.

Sản phẩm đầu ra phong phú

Sau nỗ lực nhiều năm, các nhà khoa học đã chú ý rất nhiều đến thứ bột màu đỏ đồng oxide trong quá trình “quang hợp” của lá cây nhân tạo. Bột đồng oxide được tạo ra từ phản ứng hóa học khi glucose, đồng axetat, natri hydroxide và natri dodecyl hòa vào trong nước, đun sôi ở nhiệt độ nhất định.

Khi có được bột đồng oxide, các nhà khoa học sẽ đổ nó vào nước, bột này sẽ đóng vai trò xúc tác khi hỗn hợp nhận thêm CO2 từ môi trường bên ngoài, và nhận một lượng ánh sáng nhân tạo từ cỗ máy chiếu sáng chuyên dụng. Và khi lá nhân tạo quang hợp, phản ứng hóa học xảy ra sản sinh ra oxy, còn CO2, nước và hỗn hợp bột xúc tác sẽ biến thành methanol. Vì nhiệt độ sôi của methanol thấp hơn của nước nên khi đun nóng dung dịch ta có thể thu được methanol khi nước bốc hơi.

Triển vọng trong tương lai, các nhà khoa học sẽ tìm cách tăng sản lượng methanol và thương mại hóa công nghệ mới này trong ngành khai thác và chế biến nhiên liệu sinh học, thân thiện và bảo vệ môi trường. Ngoài ra, công nghệ này sẽ còn được áp dụng vào sản xuất điện năng, trong khi đó ngành này cũng đang nằm trong top dẫn đầu về xả thải khí CO2 và không khí.

“Tiềm năng về hệ thế mới này khiến chúng tôi hứng thú vô cùng. Khám phá này có thể thay đổi được rất nhiều điều. Trong đó, vấn đề chống biến đổi khí hậu đang trở nên cấp bách, nên giải pháp của chúng tôi có thể làm giảm lượng khí CO2 phát tán ra môi trường, đồng thời tạo ra nhiên liệu thay thế mới cho nhiên liệu hóa thạch”, Giáo sư Wu chia sẻ thêm.

Trần Biên (Theo Sciencealert/CBC)