Các nhà khoa học Trung Quốc vừa công bố một phương pháp đột phá sử dụng năng lượng mặt trời để biến khí CO2 và nước thành các thành phần cơ bản của xăng, mô phỏng quá trình quang hợp tự nhiên của cây cối.
Đây là bước tiến quan trọng hướng tới sản xuất nhiên liệu bền vững, giúp giảm phát thải khí nhà kính và giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch, mà không cần thay đổi lớn hạ tầng hiện tại.
Phương pháp này lấy cảm hứng từ quang hợp – quá trình cây xanh dùng ánh sáng mặt trời, nước và CO2 để tạo ra năng lượng. Nhóm nghiên cứu từ Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc và Đại học Khoa học và Công nghệ Hồng Kông (Trung Quốc) đã phát minh một vật liệu đặc biệt có khả năng lưu trữ tạm thời một lượng nhỏ điện năng. Vật liệu này giúp tăng hiệu quả các phản ứng hóa học cần thiết để chuyển hóa CO2 thành các hợp chất hữu ích.
Cụ thể, họ kết hợp hệ thống này với các chất xúc tác để biến CO2 thành carbon monoxide (CO) bằng năng lượng mặt trời. Carbon monoxide là chất trung gian quan trọng, có thể được xử lý tiếp để tạo ra nhiên liệu lỏng như xăng hoặc các hydrocarbon (nền tảng của dầu mỏ) khác.
Điều này mở ra tiềm năng sản xuất nhiên liệu mặt trời – loại nhiên liệu tổng hợp giống hệt nhiên liệu hóa thạch truyền thống, có thể dùng ngay trong động cơ máy bay, tàu thủy và các ngành khó điện khí hóa.
Trong bài báo đăng trên tạp chí Nature Communications, các nhà nghiên cứu Trung Quốc nhấn mạnh rằng phương pháp này tạo ra một chiến lược lưu trữ điện tích lấy cảm hứng từ sinh học, giúp giảm CO2 hiệu quả hơn. Nó cung cấp con đường phổ quát để sản xuất nhiên liệu từ ánh sáng mặt trời, lấp đầy khoảng trống giữa năng lượng tái tạo và nhu cầu công nghiệp lớn.
Thông thường, để sản xuất nhiên liệu mặt trời, người ta phải dùng các chất hy sinh hữu cơ (sẽ bị oxy hóa) để hỗ trợ phản ứng, nhưng cách này không bền vững. Thiên nhiên thì làm rất hiệu quả nhờ cơ chế lưu trữ electron tạm thời. Nhóm nghiên cứu đã sao chép ý tưởng đó bằng cách chế tạo vật liệu oxit vonfram biến tính bằng bạc: Nó hấp thụ ánh sáng, lưu trữ electron, rồi giải phóng khi cần để thúc đẩy phản ứng.
Khi thử nghiệm dưới ánh nắng tự nhiên, hệ thống hoạt động tốt, không cần chất hy sinh, và có thể kết hợp linh hoạt với nhiều loại xúc tác khác nhau. Kết quả cho thấy đây là thiết kế phổ quát, có thể áp dụng rộng rãi để xây dựng hệ thống quang xúc tác độc lập, hiệu quả cao.
Phương pháp này đang thu hút sự chú ý lớn vì tiềm năng kép: Vừa giảm CO2 trong khí quyển, vừa tạo ra nhiên liệu sạch thay thế, góp phần xây dựng nền kinh tế ít phụ thuộc hóa thạch hơn.
