Loại bỏ CO2 bằng phương pháp nạp và xả pin
Ảnh minh họa pin có khả năng hấp thụ CO2
Hầu hết các phương pháp loại bỏ CO2 hiện nay đều cần một lượng CO2 đậm đặc, như khí thải ra từ những nhà máy năng lượng sử dụng nhiên liệu hóa thạch. Một vài nghiên cứu được đưa ra với phương án cải tiến mới nhưng khó bì kịp với dự án của trường đại học MIT, có cường độ sử dụng năng lượng và chi phí thấp hơn nhiều.
Trên tạp chí Energy and Environmental Science (tạp chí khoa học năng lượng và môi trường), tiến sĩ MIT Sahag Voskian- người phát triển dự án khi học chương trình thạc sĩ và T. Alan Hatton- giáo sư khoa kỹ sư hóa học của Ralph Landau cho rằng kỹ thuật này dựa vào nguyên lý trao đổi điện cực. Nói một cách đơn giản, thiết bị có kích cỡ lớn này là một loại pin đặc biệt có thể hấp thụ CO2 từ không khí hoặc một dòng không khí chạy qua điện cực của nó, và thải không khí ra ngoài khi nó xả điện. Khi thiết bị hoạt động, nó sẽ thay đổi luân phiên giữa sạc và xả điện (hấp thụ không khí và thải ra CO2 khi xả điện).
Khi sạc điện, các phản ứng điện hóa sẽ xảy ra trên bề mặt điện cực. Những bộ phận này được bao phủ bởi một hỗn hợp nano carbon (Polyanthranuinone). Điện cực mang đặc tính “đói” CO2 và sẵn sàng tương tác với CO2 tồn tại trong khí nạp vào, ngay cả khi lượng CO2 rất thấp. Khi xả pin, nó vừa cung cấp một phần năng lượng cần thiết cho toàn hệ thống và thải ra CO2 cô đặc. Hệ thống hoạt động trong điều kiện nhiệt độ và khí áp bình thường.
Theo giáo sư Voskian: “Ưu điểm nổi bật của công nghệ này vượt trội hơn các sản phẩm trước đây là bản chất “đói” CO2 (bởi vì CO2 khá trơ về mặt hóa học, nên nhóm nghiên cứu sử dụng CO2 ở thể rắn, kết hợp nó trong một dung dịch Amin làm tăng hiệu điện thế dòng xả và cho phép chuyển đổi liên tục CO2) của chúng”. Việc chúng có hấp thụ CO2 không hoàn toàn phụ thuộc vào trạng thái nạp hay xả pin, trong khi các hệ thống khác cần nạp thêm năng lượng bên ngoài.
Ở các nhà máy sản xuất nước ngọt, người ta vẫn dùng nhiên liệu hóa thạch để có được CO2- thứ khiến thức uống nổi bọt. Tương tự, những người nông dân tạo CO2 từ chất đốt tự nhiên bón cho cây trồng. Nếu ứng dụng được hệ thống mới vào những nhà máy nêu trên, ta sẽ không cần đốt nhiên liệu theo kiểu “nguyên thủy” nữa.
Theo Voskian: “Hệ thống sử dụng việc nạp và thải CO2 là một thử nghiệm mang tính cách mạng không cần đến nhiệt, áp suất hay hóa chất. Chỉ cần những tấm vật liệu siêu mỏng, có thể đặt vào hộp rồi nối với nguồn điện là xong.”
Hatton cho rằng: “Họ đang nỗ lực phát triển kỹ thuật mới giải quyết vấn đề môi trường, giảm bớt nhu cầu sử dụng các nguồn nhiệt, thay đổi áp suất hay dùng hóa chất trong quá trình nạp và thải pin”.
Phương pháp có thật sự cải thiện chất lượng không khí và tiết kiệm năng lượng?
Những điện cực này có thể được sản xuất thông qua quy trình xử lý hóa học quy chuẩn. Hiện tại, nó cần được tổng hợp trong phòng thí nghiệm nhằm phục vụ mục đích nghiên cứu nhưng khi sản xuất với quy mô lớn , thì quá trình sản xuất điện cực đơn giản như làm giấy trắng. Những hệ thống khác cần trong khoảng từ 1-10 gigajoule năng lượng, phụ thuộc cả vào lượng CO2 có trong không khí đầu vào thì hệ thống này tận dụng năng lượng hiệu quả hơn, chỉ cần 1 gigajoule năng lượng với mỗi tấn CO2 thu được.
Các nhà nghiên cứu thậm chí còn mở một công ty riêng mang tên Verdox để thương mại hóa công nghệ mới, và mong muốn sẽ xây dựng nhà máy thử nghiệm quy mô nhỏ trong vài năm tới.
Nguồn ảnh: Internet
