Sản xuất nhiên liệu từ ánh sáng mặt trời và không khí để giảm thiểu khí thải gây hiệu ứng nhà kính

MTXD - Một nghiên mới đây của ETH Zurich đã giúp sản xuất nhiên liệu từ ánh sáng mặt trời và không khí, thông qua việc thu nhận carbon dioxide và nước từ khí quyển sẽ mang lại hiệu quả cao trong việc giảm thiểu khí thải gây hiệu ứng nhà kính.

Theo đó, các kỹ sư tại Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ (ETH Zurich) đã phát minh một hệ thống thí điểm có thể sản xuất nhiên liệu từ ánh sáng mặt trời và không khí. Thiết bị này thu nhận carbon dioxide và nước từ khí quyển.

Nhiên liệu mới được tạo ra thông qua quá trình khai thác nhiệt từ ánh sáng mặt trời tập trung để chuyển hóa carbon dioxide và nước thành khí tổng hợp. (Ảnh: ETH Zurich)

Thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời để chuyển hợp chất thu được thành khí tổng hợp, sau đó được chuyển đổi thành nhiên liệu lỏng ở trạng thái carbon trung tính.  Với sự hiểu biết rõ ràng hơn về những hậu quả và thiệt hại do các hoạt động con người phát thải carbon dioxide, có rất nhiều giải pháp đang được thực hiện để chuyển đổi sang xe điện, năng lượng hydro, pin nhiên liệu và các dạng năng lượng bền vững khác. Tuy nhiên, những tiến bộ này sẽ đòi hỏi những thay đổi lớn đối với cơ sở hạ tầng hiện có.

Nhiên liệu tổng hợp có thể là một giải pháp tốt. Chúng được tạo ra để "bắt chước" các nhiên liệu hydrocacbon lỏng hiện tại, nhưng được sản xuất từ các nguồn có thể tái tạo, chẳng hạn như sinh khối, sản phẩm chất thải hoặc carbon đã có trong khí quyển.

Trong nghiên cứu, các nhà khoa học tại ETH Zurich đã phát triển và thử nghiệm một hệ thống mới có thể tạo ra những nhiên liệu mới bằng ánh sáng mặt trời và không khí. Nhiên liệu tạo thành ở trạng thái carbon trung tính, chỉ giải phóng nhiều carbon dioxide khi bị đốt cháy.

Hệ thống bao gồm thiết bị có chức năng thu nhận không khí trực tiếp, oxy hóa khử bằng năng lượng mặt trời và biến khí thành chất lỏng. Thiết bị đầu tiên hút không khí xung quanh và sử dụng sự hấp phụ để kéo carbon dioxide và nước ra khỏi nó. Sau đó, ở thiết bị thứ 2, năng lượng mặt trời được khai thác để kích hoạt các phản ứng hóa học.

Thiết bị cuối sẽ là lò phản ứng Mặt trời, tạo ra nhiệt độ 1.500 độ C. Bên trong lò phản ứng là một cấu trúc làm bằng xeri oxit, hấp thụ oxy từ carbon dioxide và nước đi vào. Từ đó, tạo ra hydro và carbon monoxide - khí tổng hợp. Khí tổng hợp có thể được thu thập để sử dụng. Hoặc, nó có thể được chuyển đổi thành nhiên liệu hydrocarbon lỏng như dầu hỏa hay metanol.

Để kiểm tra hiệu quả của phương pháp này, các nhà nghiên cứu đã thiết lập một hệ thống thí điểm nhỏ 5 kW trên mái của một tòa nhà. Theo đó, hệ thống chạy liên tục 7 giờ mỗi ngày dưới ánh sáng mặt trời và có thể sản xuất 32 ml metanol mỗi ngày.

“Kết quả đã chứng minh rằng, phương pháp này hiệu quả và có thể được mở rộng sang sản xuất thương mại. Nhóm nghiên cứu ước tính rằng một nhà máy sử dụng 10 cánh đồng năng lượng mặt trời, mỗi cánh đồng thu 100 MW điện bức xạ mặt trời, có thể sản xuất 95.000 lít dầu hỏa mỗi ngày”, nhóm nghiên cứu cho biết.

Để đáp ứng toàn bộ nhu cầu dầu hỏa trong ngành hàng không, nhóm nghiên cứu tính toán rằng sẽ cần khoảng 45.000 km2 các nhà máy năng lượng mặt trời. Tuy nhiên, chi phí trả trước cao để thiết lập các nhà máy này sẽ làm cho các loại nhiên liệu có giá cao hơn nhiều so với nhiên liệu hóa thạch mà chúng đang thay thế.

AN MINH (T/h)