Các nhà khoa học đại học Oxford biến được khí thải CO2 thành nhiên liệu máy bay

Ngành công nghiệp hàng không đang tìm mọi cách để giảm thiểu tác động của họ đối với môi trường, đặc biệt là lượng khí thải nhà kính mỗi chiếc động cơ phản lực trong từng chiếc máy bay chuyên chở hành khách.

Một trong những giải pháp của ngành hàng không để giải quyết vấn đề khí thải carbon là đầu tư những dự án “bù đắp” để “cân bằng” tốc độ xả thải của những chiếc máy bay, ví dụ như trồng cây gây rừng hoặc đầu tư cho những nhà máy điện gió quy mô lớn. Cùng lúc, các sân bay ở San Francisco, Chicago, Los Angeles, cùng hàng chục sân bay tại châu Âu bắt đầu sử dụng những loại nhiên liệu xanh để đạt mục tiêu cắt giảm khí thải nhà kính.

Động cơ phản lực của máy bay.

Nhưng cùng lúc, một nhóm các nhà nghiên cứu tại đại học Oxford, vương quốc Anh đã tìm ra được một phương pháp thử nghiệm để biến khí carbon dioxide trở thành nhiên liệu cho động cơ phản lực của máy bay. Quy trình này, nếu thành công ở quy mô công nghiệp, sẽ giúp ngành công nghiệp hàng không tạo ra tỉ suất xả thải carbon bằng 0, khi xả bao nhiêu cũng được bù đắp bằng việc tái chế lượng khí thải nhà kính ngược thành nhiên liệu để sử dụng tiếp. Hiện tại, quy trình biến CO₂ thành nhiên liệu động cơ máy bay mới chỉ thực hiện được trong quy mô phòng thí nghiệm.

Khi nhiên liệu hóa thạch như dầu hay khí tự nhiên cháy, kết cấu chuỗi hữu cơ hydrocarbon bị bẻ gãy thành CO₂, tạo ra hơi nước và năng lượng nhiệt. Thử nghiệm của các chuyên gia đại học Oxford đảo ngược quá chình ấy, biến CO₂ thành nhiên liệu sử dụng phương pháp đốt hữu cơ (organic combustion method – OCM). Họ làm được điều này nhờ vào việc thêm nhiệt năng (350 độ C) vào acid citric, hydrogen và chất xúc tác tạo ra từ sắt, mangan và kali, rồi cho phản ứng với khí CO₂ nguyên chất, kết quả thu được là một nhiên liệu hóa lỏng dùng được cho động cơ phản lực máy bay. Nhưng vì đang là quy trình trong phòng thí nghiệm, nên mỗi lần tạo ra phản ứng trong lò phản ứng bằng thép không gỉ, các nhà khoa học mới chỉ tạo ra được vài gram nhiên liệu mà thôi.

Trong phòng thí nghiệm, CO₂ được lưu giữ trong bình khí nén. Ý tưởng phát triển sau này là làm cách nào để thu hồi lượng rất lớn khí thải nhà kính trong bầu khí quyển trái đất, qua đó giúp giảm lượng CO₂ đang tồn tại trong môi trường. Bầu khí quyển càng ít CO₂, thì trên lý thuyết tốc độ trái đất ấm lên sẽ chậm lại. Trong vài thập kỷ vừa rồi, khí thải carbon đã tăng chóng mặt, và dự báo đến cuối thế kỷ XXI, trái đất sẽ có nhiệt độ trung bình cao hơn 2 độ C.

Tiancun Xiao, nhà nghiên cứu cấp cao tại khoa hóa học đại học Oxford, một trong những tác giả của công trình nghiên cứu này cho biết, phương pháp biến CO₂ thành nhiên liệu máy bay rẻ hơn phương pháp biến nước và hydrogen thành nhiên liệu, vì quy trình vừa khám phá ra dùng ít điện năng hơn. Ông Xiao hình dung một tương lai nơi những nhà máy sản xuất nhiên liệu máy bay nằm ngay cạnh những nhà máy luyện thép, sản xuất xi măng hoặc những nhà máy điện than, thu hồi trực tiếp lượng carbon dioxide từ các nhà máy lân cận để tạo ra nhiên liệu. Bản thân chất xúc tác cũng rất dễ tạo ra, nhờ những nguồn trữ lượng kim loại giàu có trên trái đất. Thêm nữa, giải pháp tạo nhiên liệu từ CO₂ cũng đòi hỏi ít bước hơn, so với những giải pháp tạo ra các chất hóa học nhân tạo phức tạp trước đó đã được con người nghĩ ra.

Joshua Heyne, phó giáo sư ngành kỹ nghệ hóa học và cơ khí tại đại học Dayton cho rằng, đây là một giải pháp đầy tiềm năng, miễn là các nhà khoa học ở Oxford nghĩ được ra cách chuyển hóa thí nghiệm trong phòng lab thành quy trình sản xuất quy mô lớn trong công nghiệp. Theo ông Heyne, phát kiến này tạo ra một khả năng cho một nền kinh tế “carbon quay vòng”, nơi lượng khí thải nhà kính vừa là sản phẩm thừa xả ra môi trường, vừa là nguồn nguyên liệu đầu vào cho ngành công nghiệp nhiên liệu. Khi ấy, con người sẽ kiểm soát được hiệu quả lượng khí nhà kính chúng ta xả ra môi trường hơn. Kết hợp những giải pháp ấy với thực tiễn điện sản xuất bằng năng lượng tái tạo như điện mặt trời hay điện gió, cùng lúc biến nhiên liệu sản xuất từ khí CO₂ đem lại tỉ suất lợi nhuận cao hơn cho các hãng hàng không, tương lai có thể rất sáng sủa.

Cập nhật: 04/01/2021 Theo Tinh tế