Việc phát triển thành công lá nhân tạo có khả năng quang hợp 'giống thật', không chỉ loại bỏ CO2 mà còn sản sinh ra oxy và nhiên liệu, mang lại hy vọng cho việc giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu.

“Tiềm năng của hệ thống mới đã kích thích sự hứng thú sâu sắc của tôi, khám phá này có thể thay đổi mọi thứ”.

Theo nghiên cứu của Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC), dù mọi quốc gia dừng việc xả thải carbon ngay lập tức, thì tình hình hiện tại của Trái Đất vẫn phức tạp và khó lường. Vì vậy, cần tìm cách xử lý lượng CO2 trong khí quyển.

Đến nay, các phương pháp mới loại bỏ CO2 ngày càng được đề xuất, trong đó có việc sử dụng 'lá nhân tạo' mô phỏng khả năng lọc CO2 như lá cây thật. Điều này là kết quả của nghiên cứu tại Đại học Waterloo.

Đặc biệt, 'lá nhân tạo' này cũng có khả năng chuyển CO2 thành nhiên liệu, mở ra một hướng tiếp cận mới trong xử lý CO2. (Xem chi tiết tại báo cáo khoa học trên tạp chí Nature).

Dẫn dắt nhóm nghiên cứu là Yimin A. Wu từ Trung tâm Nghiên cứu Vật liệu Nano thuộc Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne (ANL) và là giáo sư tại Viện Công nghệ Nano Waterloo (WIN). Các đơn vị khác tham gia nghiên cứu bao gồm Đại học 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 quan trọng trong quá trình hóa học này. Cây sử dụng glucose như nguồn năng lượng, và oxy được thải ra môi trường.

Theo giáo sư Wu, đội ngũ của ông đã áp dụng phương pháp xử lý CO2 tương tự, sử dụng quá trình quang hợp giống như lá cây thật, nhưng sản phẩm cuối cùng lại khác biệt.

“

Ngoài sự kiên nhẫn của đội ngũ các nhà khoa học, cố gắng từ năm 2015 đến nay, một phần quan trọng của quá trình quang hợp là sự xuất hiện của bột màu đỏ đồng ôxít. Bột này được tạo ra khi glucose, đồng axetat, natri hydroxit và natri dodecyl được pha trong nước và đun nóng ở một nhiệt độ nhất định.

Sau khi có bột này, các nhà khoa học sẽ kết hợp nó với nước; bột sẽ hoạt động như chất xúc tác khi hỗn hợp tiếp nhận CO2 từ bên ngoài và ánh sáng nhân tạo từ một máy chiếu chuyên dụng.

Qua quá trình quang hợp nhân tạo, phản ứng hóa học sẽ tạo ra oxy, trong khi CO2, nước và bột xúc tác sẽ được chuyển hóa thành methanol. Vì nhiệt độ sôi của methanol thấp hơn nước, khi hỗn hợp được đun nóng, các nhà khoa học sẽ thu thập methanol khi nó bay hơi trước.

Quá trình xử lý CO2 này giống với một thử nghiệm được thực hiện tại Đại học Cambridge cách đây không lâu; nhóm các nhà khoa học tại Anh cũng sử dụng một thiết bị tận dụng quá trình quang hợp để xử lý khí thải. Sản phẩm phụ sẽ được sử dụng trong sản xuất nhiên liệu, thuốc, nhựa và phân bón.

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

Trước hết, việc loại bỏ CO2 khỏi không khí sẽ làm cho Trái Đất (và chúng ta) dễ thở hơn.

Thứ hai, quá trình này còn sản xuất ra nhiên liệu. Ban đầu, chúng có thể thay thế nhiên liệu hóa thạch, được sử dụng trong giai đoạn chuyển đổi từ xe động cơ đốt chạy sang phương tiện điện.

Trong tương lai, các nhà khoa học sẽ nghiên cứu cách tăng sản lượng methanol và thương mại hóa công nghệ mới, áp dụng nó vào ngành sản xuất nhiên liệu. Hơn nữa, có thể áp dụng công nghệ lọc CO2 này vào các nhà máy điện và các nguồn thải CO2 lớn trong xã hội hiện đại.

“Tiềm năng của hệ thống mới này khiến tôi rất hứng thú, khám phá này có thể thay đổi mọi thứ”, giáo sư Wu hân hoan chia sẻ. “Vấn đề biến đổi khí hậu đang trở nên cấp bách, và cách tiếp cận mới của chúng tôi có thể giảm lượng CO2 thải ra môi trường, đồng thời tạo ra một nguồn nhiên liệu thay thế mới”.

Xem thêm tại Universe Today