Lá nhân tạo có thể quang hợp "như thật", vừa loại được CO2 lại vừa tạo ra cả oxy và nhiên liệu

Theo nghiên cứu của Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC), ngay cả khi mọi quốc gia dừng việc xả thái carbon tức thời, ta cũng không cứu vãn được tình hình hiện tại; Trái Đất vẫn đối mặt với tình hình biến đổi phức tạp và khó lường. Ta cần phải tìm ra cách xử lý lượng CO2 đang tồn tại trong bầu khí quyển.

Đó là lúc ta tìm tới những phương pháp lọc CO2 hiệu quả, một loạt phương pháp mới được nêu ra, trong đó có cách thức loại bỏ carbon này được truyền cảm hứng trực tiếp từ Mẹ Thiên nhiên: một loại “lá nhân tạo” có thể bắt chước được cả năng lọc CO2 như lá cây thật. Đây là kết quả nghiên cứu của đội ngũ nghiên cứu đa quốc gia tới từ Đại học Waterloo.

Đặc biệt hơn, thứ lá nhân tạo này còn biến CO2 thành nhiên liệu, một công đôi việc luôn. Báo cáo khoa học mới được đăng tải trên tạp chí Nature mở ra một khả năng xử lý CO2 mới.

Lá nhân tạo có thể quang hợp như thật, vừa loại được CO2 lại vừa tạo ra cả oxy và nhiên liệu
Loại lá nhân tạo này có thể biến CO2 thành nhiên liệu.

Loading...

Dẫn dắt đội ngũ nghiên cứu là Yimin A. Wu, công tác tại với Trung tâm Nghiên cứu Vật liệu Nano thuộc Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne (ANL) và cũng là giáo sư chuyên ngành kỹ thuật trực thuộc Viện Công nghệ Nano Waterloo (WIN). Hai đơn vị khác cùng tham gia nghiên cứu là Đại học Bang California và Đại học Hong Kong.

Trong tự nhiên, thông qua quá trình quang hợp, thực vật chuyển CO2 trong khí quyển thành glucose và oxy. Diệp lục trong lá cây chính là thành phần tối quan trọng trong phản ứng hóa học đặc biệt này. Cây lấy năng lượng từ glucose, và oxy sẽ là phụ phẩm thải lại ra môi trường.

Theo lời giáo sư Wu giải thích, ông và đội ngũ của mình cũng ứng dụng phương cách xử lý CO2 tương tự, quá trình quang hợp của lá nhân tạo cũng tương tự, chỉ khác ở sản phẩm đầu ra.

Chúng tôi gọi nó là lá nhân tạo bởi nó bắt chước được quá trình quang hợp của lá thật. Một chiếc lá tạo ra glucose và oxy, còn chúng tôi tạo ra methanol và oxy”, ông nói.

Lá nhân tạo có thể quang hợp như thật, vừa loại được CO2 lại vừa tạo ra cả oxy và nhiên liệu
Phản ứng hóa học diễn ra trong phòng thí nghiệm.

Ngoài sự kiên nhẫn của đội ngũ các nhà khoa học, cố gắng từ năm 2015 tới nay, một điểm mấu chốt nữa của quá trình quang hợp này là thứ bột màu đỏ đồng oxit. Bột đồng oxit sinh ra từ phản ứng hóa học, khi glucose, đồng axetat, natri hydroxite và natri dodecyl được hòa trong nước và hỗn hợp được đun nóng lên một nhiệt độ nhất định.

Sau khi có được thứ bột trên, các nhà khoa học sẽ đổ nó vào nước; bột sẽ đóng vai trò chất xúc tác khi hỗn hợp nhận thêm CO2 từ môi trường ngoài, và nhận một lượng ánh sáng nhân tạo từ một cỗ máy chiếu sáng chuyên dụng.

Thông qua quá trình quang hợp nhân tạo, phản ứng hóa học sẽ sản sinh oxy, trong khi đó CO2, nước và hỗn hợp bột xúc tác sẽ được chuyển hóa thành methanol. Bởi lẽ nhiệt độ sôi của methanol thấp hơn nước, khi toàn bộ hỗn hợp được đun nóng, các nhà khoa học sẽ thu thập được methanol khi nó bốc hơi trước.

Quá trình xử lý CO2 này tương tự phải một thử nghiệm do các nhà khoa học tại Đại học Cambridge thực hiện cách đây ít lâu; nhóm các nhà khoa học tại Anh cũng có một thiết bị tận dụng quá trình quang hợp để xử lý khí thải. Phụ phẩm sẽ được dùng trong sản xuất nhiên liệu, thuốc, nhựa và phân bón.

Lá nhân tạo có thể quang hợp như thật, vừa loại được CO2 lại vừa tạo ra cả oxy và nhiên liệu
Thử nghiệm của các nhà nghiên cứu Cambridge.

Có hai lý do khiến cho quá trình xử lý CO2 này đáng chú ý

  • Đầu tiên, việc loại bỏ CO2 khỏi bầu không khí sẽ khiến Trái Đất (và cả chúng ta) dễ thở hơn.
  • Thứ hai, quá trình trên sản sinh ra cả nhiên liệu. Trước mắt, chúng có thể là thứ thay thế cho nhiên liệu hóa thạch, sử dụng trong giai đoạn chuyển đổi từ xe động cơ đốt sang phương tiện chạy điện.

Trong tương lai, các nhà khoa học sẽ tìm thêm cách thức tăng sản lượng methanol và thương mại hóa công nghệ mới, ứng dụng nó vào những ngành công nghiệp sản xuất nhiên liệu. Chưa hết, ta có thể áp dụng công nghệ lọc CO2 này vào các nhà máy điện, những nguồn thải CO2 lớn nhưng không thể thiếu trong xã hội hiện đại.

Tiềm năng của hệ thống mới khiến tôi hứng thú vô cùng, khám phá này có thể thay đổi tất cả”, giáo sư Wu vui mừng nói. “Vấn nạn biến đổi khí hậu đang trở nên cấp bách vô cùng, và cách thức mới của chúng tôi có thể làm giảm lượng CO2 phát tán ra môi trường, mà lại còn tạo ra được một thứ nhiên liệu thay thế mới”.

Loading...
TIN CŨ HƠN
Các nhà khoa học nghiên cứu thành công loại bê tông mới ít bị nứt hơn so với bê tông thông thường

Các nhà khoa học nghiên cứu thành công loại bê tông mới ít bị nứt hơn so với bê tông thông thường

Bí mật nằm ở cách pha trộn các thành phần tạo nên bê tông.

Đăng ngày: 15/11/2019
Thiết kế pin mới lưu trữ tốt hơn cho lưới năng lượng tái tạo

Thiết kế pin mới lưu trữ tốt hơn cho lưới năng lượng tái tạo

Các nhà khoa học mới đây đã tìm ra giải pháp lưu trữ năng lượng tái tạo ngay cả khi mặt trời không chiếu sáng hoặc gió không thổi.

Đăng ngày: 14/11/2019
Robot tự biết lắp ghép như trong phim viễn tưởng

Robot tự biết lắp ghép như trong phim viễn tưởng

Các khối robot được phát triển bởi các nhà nghiên cứu MIT có thể di chuyển độc lập, gắn kết với nhau trong các cấu trúc được xác định trước.

Đăng ngày: 13/11/2019
Đã có công nghệ nhận diện chính xác bạn đang vui hay buồn

Đã có công nghệ nhận diện chính xác bạn đang vui hay buồn

Fujitsu cho biết họ đã đưa ra một công nghệ dựa trên trí tuệ nhân tạo (AI) để theo dõi những thay đổi trong biểu hiện của người dùng như hồi hộp hoặc bối rối.

Đăng ngày: 12/11/2019
Các nhà vật lý tìm ra chất siêu dẫn ở nhiệt độ cao mới

Các nhà vật lý tìm ra chất siêu dẫn ở nhiệt độ cao mới

Một nhóm các nhà khoa học vật lý đã tìm ra một vật liệu siêu dẫn mới ở nhiệt độ rất cao, đạt kỷ lục từ trước tới nay.

Đăng ngày: 12/11/2019
NASA ra mắt máy bay điện đầu tiên

NASA ra mắt máy bay điện đầu tiên

NASA công bố phiên bản đầu tiên của máy bay chạy bằng điện có tên X-57 Maxwell, trước khi tiếp tục hoàn thiện với kế hoạch lần đầu bay thử trong năm 2020.

Đăng ngày: 12/11/2019
Kim loại mới không thể chìm trong nước, lấy ý tưởng từ kiến lửa

Kim loại mới không thể chìm trong nước, lấy ý tưởng từ kiến lửa

Loài kiến lửa và nhện chuông lặn đã truyền cảm hứng cho các nhà khoa học chế tạo ra chất kim loại kháng nước, có thể dùng để đóng những con tàu không thể chìm.

Đăng ngày: 11/11/2019
Tiêu điểm
Khoa Học News