Loại bột đặc biệt có khả năng hút CO2 từ không khí.

Trong tình hình khí CO2 đang ở mức báo động như hiện nay, bột có khả năng hút CO2 từ không khí được coi là một bước tiến quan trọng.

Nhóm nghiên cứu tại Đại học California, Berkeley (Mỹ) đã phát minh ra một loại vật liệu bột có khả năng hấp thụ carbon dioxide (CO2) với hiệu suất ấn tượng. Chỉ 200g bột này có thể hút được tới 20kg CO2, tương đương với lượng CO2 mà một cây xanh hấp thụ trong suốt một năm.

Vật liệu này, có tên gọi là COF-999 (viết tắt của Covalent Organic Frameworks – khung hữu cơ cộng hóa trị), là một loại vật liệu tinh thể xốp với các lỗ lớn, diện tích bề mặt rộng và mật độ thấp. Đặc điểm này giúp COF-999 trở nên lý tưởng cho công nghệ thu giữ CO2 trực tiếp từ không khí (DAC) qua quy trình hiện tại. Trong bối cảnh nồng độ CO2 trong khí quyển đang tăng cao, đây được xem là một phát minh quan trọng.

COF-999 được phát triển bởi nhóm nghiên cứu do giáo sư hóa học Omar Yaghi tại Đại học California, Berkeley dẫn dắt. Ông Yaghi, người cũng là người sáng tạo ra COF, đã nghiên cứu các vật liệu tương tự từ những năm 1990. Các lỗ xốp của COF-999 được bao phủ bởi các hợp chất amin có khả năng kết nối với CO2. Cấu trúc này cho phép tăng diện tích bề mặt để thu giữ carbon, trong khi các liên kết cộng hóa trị của nó cực kỳ vững chắc. Khi không khí đi qua lớp bột, các polyme amin trong COF-999 sẽ hấp thụ và giữ lại CO2.

So với các vật liệu DAC trước đây sử dụng dung dịch amin trong nước, COF-999 vượt trội về nhiều mặt. Vật liệu này có thể thu giữ CO2 ở nhiệt độ phòng mà không cần gia nhiệt. Ngoài ra, nó có thể được tái sử dụng ít nhất 100 lần mà không bị phân hủy hay giảm hiệu quả, đồng thời có khả năng hấp thụ chọn lọc một lượng lớn CO2. Trưởng nhóm nghiên cứu Zihui Zhou chia sẻ với tờ LA Times rằng COF-999 thu giữ CO2 'nhanh hơn ít nhất 10 lần' so với các vật liệu DAC khác.

Khi bột COF-999 đã hấp thụ CO2, nó có thể được làm nóng đến 60°C để giải phóng CO2. Lượng CO2 này sau đó có thể được lưu trữ vĩnh viễn trong các cấu trúc địa chất dưới lòng đất để ngăn ngừa ô nhiễm bầu khí quyển, hoặc được tái sử dụng để sản xuất các vật liệu như bê tông và nhựa. Dù một số nhà máy DAC đã hoạt động hoặc đang xây dựng trên thế giới, nhưng chi phí vận hành vẫn còn cao và tiêu tốn nhiều năng lượng.

Theo Diễn đàn Kinh tế Thế giới, chi phí để loại bỏ 1 tấn CO2 khỏi không khí hiện nay dao động từ 600 đến 1.000 USD. Cơ quan này cũng chỉ ra rằng chi phí này cần giảm xuống dưới 200 USD để công nghệ có thể được áp dụng rộng rãi.

Với COF-999, vật liệu này cần thêm các thử nghiệm và tinh chỉnh trước khi có thể đưa vào ứng dụng rộng rãi. Giáo sư Yaghi cho biết quá trình này có thể kéo dài khoảng hai năm. Vật liệu có thể được cải tiến để thu giữ CO2 hiệu quả hơn và có thể hoạt động qua nhiều chu kỳ trước khi mất tác dụng.

Chi phí sản xuất COF-999 hiện chưa được công khai, vì vậy vẫn chưa thể xác định rõ nó sẽ đóng góp như thế nào vào việc giảm chi phí trong công nghệ DAC. Tuy nhiên, giáo sư Yaghi cho biết quá trình sản xuất COF-999 không yêu cầu nguyên liệu đắt đỏ.

Cơ quan Năng lượng Quốc tế cho biết hiện nay chúng ta chỉ thu giữ được 0,01 megaton CO2 mỗi năm trên toàn cầu. Con số này rất nhỏ so với 85 megaton cần được loại bỏ hàng năm vào năm 2030. Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu ước tính cần loại bỏ tới 10 tỷ tấn CO2 mỗi năm vào năm 2050 để đạt được mục tiêu phát thải ròng bằng 0.

Rõ ràng, chúng ta còn rất nhiều việc phải làm, nhưng hy vọng rằng trong tương lai gần sẽ xuất hiện nhiều phát minh tương tự như loại bột kỳ diệu của giáo sư Yaghi.

Nghiên cứu về COF-999 đã được công bố trên tạp chí khoa học uy tín Nature.