VINACHEM

Các nhà hóa học tại Đại học Tổng hợp Illinois (Mỹ) đã sử dụng nước, CO₂và ánh sáng để sản xuất thành công một loại nhiên liệu lỏng nhờ phản ứng quang hợp nhân tạo.

Với việc chuyển đổi CO₂ thành các phân tử phức tạp hơn như propan, công nghệ năng lượng xanh đã tiến một bước gần hơn về hướng sử dụng CO₂ dư thừa để lưu trữ năng lượng Mặt Trời ở dạng các liên kết hóa học và sử dụng năng lượng này khi không có ánh nắng Mặt Trời hoặc vào các thời gian tiêu thụ điện lên đến đỉnh điểm.

Trong thiên nhiên, cây trồng sử dụng ánh sáng Mặt Trời để thúc đẩy các phản ứng hóa học giữa nước và CO₂, qua đó tạo ra và lưu trữ năng lượng Mặt Trời ở dạng glucoza giàu năng lượng.

Trong nghiên cứu của mình, các nhà khoa học Illinois đã phát triển quá trình nhân tạo, sử dụng phần ánh sáng màu xanh lá cây trong quang phổ ánh sáng hữu hình của năng lượng Mặt Trời để chuyển hóa CO₂ và nước thành nhiên liệu, tương tự như cây trồng trong quá trình quang hợp tự nhiên.

Theo nhà nghiên cứu Prasshant Jain, đồng tác giả của nghiên cứu nói trên, mục đích của họ là tạo ra các hydrocacbon phức tạp, có thể hóa lỏng, từ CO₂ và nguồn năng lượng dư thừa là ánh sáng Mặt Trời. Nhiên liệu dạng lỏng là dạng nhiên liệu lý tưởng, vì chúng có thể được vận chuyển dễ dàng hơn, an toàn hơn và có hiệu quả kinh tế cao hơn so với nguyên liệu dạng khí. Hơn nữa, chúng được cấu tạo từ các phân tử mạch dài với nhiều liên kết, tức là có mật độ năng lượng cao hơn.

Trong nghiên cứu của mình, các nhà khoa học Illinois đã sử dụng các chất xúc tác kim loại để hấp thụ phần ánh sáng màu xanh lá cây và chuyển đổi điện tử cũng như proton cần thiết cho các phản ứng hóa học giữa CO₂ và nước. Các chất xúc tác này đóng vai trò tương tự như chất diệp lục trong quá trình quang hợp tự nhiên. Theo các nhà khoa học, các hạt nano vàng là những chất xúc tác đặc biệt thích hợp cho quá trình quang hợp nhân tạo nói trên, vì bề mặt của chúng tương tác ưu tiên với các phân tử CO₂, chúng có hiệu quả hấp thụ ánh sáng cao và không bị phân hủy hoặc thoái hóa như các kim loại khác.

Sau khi tạo ra, năng lượng lưu trữ trong các liên kết của nguyên liệu hydrocacbon có thể được giải phóng bằng một số cách khác nhau. Tuy nhiên, phương pháp đốt truyền thống thường sinh ra nhiều CO₂ hơn, gây ra phản tác dụng đối với mục đích thu giữ CO2. Theo các nhà khoa học Illinois, có những phương pháp khác để sử dụng hydrocacbon thu được từ quá trình quang hợp nhân tạo nói trên. Các hydrocacbon này có thể được sử dụng để cấp năng lượng cho pin nhiên liệu và sản xuất dòng điện. Hiện nay, nhiều phòng thí nghiệm trên khắp thế giới cũng đang tích cực nghiên cứu quá trình chuyển đổi hydrocacbon thành điện năng một cách hiệu quả.

Mặc dù đã đạt được những thành công nhất định, các nhà khoa học Illinois cũng công nhận rằng quá trình chuyển đổi CO₂ thành nhiên liệu lỏng của họ còn lâu mới đạt được hiệu quả như các quá trình tương tự ở cây trồng trong thiên nhiên.

HV

Theo ScienceDaily, 5/2019