Bột hút CO2 khỏi không khí có thể tái sử dụng 100 lần

Omar Yaghi, giáo sư hóa học tại Đại học California Berkeley, cùng đồng nghiệp phát minh một vật liệu dạng bột có khả năng hấp thụ CO2 với hiệu suất đáng kinh ngạc. Chỉ 200 g bột cũng có thể hút 20 kg CO2, tương đương khả năng của một cây xanh trong một năm, New Atlas hôm 27/10 đưa tin. Nghiên cứu mới xuất bản trên tạp chí Nature.

Vật liệu mới mang tên COF-999, trong đó COF là viết tắt của Covalent Organic Frameworks. Thuật ngữ này chỉ loại vật liệu tinh thể xốp có lỗ lớn, diện tích bề mặt rộng và mật độ thấp. Điều này khiến COF phù hợp để thu giữ không khí trực tiếp (DAC) - quá trình hút CO2 khỏi không khí.

COF-999 có những lỗ chứa hợp chất amin, có thể bám vào các phân tử CO2. Cấu trúc xốp giúp vật liệu có diện tích bề mặt lớn để thu giữ carbon, trong khi những liên kết cộng hóa trị của nó rất mạnh. Khi không khí đi qua COF-999, những polymer amin cơ bản trong loại bột này bám vào và "bắt giữ" CO2.

So với các vật liệu DAC cũ, COF-999 có nhiều ưu điểm. Đầu tiên là không cần nung nóng, vật liệu này có thể hấp thụ CO2 ngay ở nhiệt độ phòng. Nó cũng có thể được tái sử dụng ít nhất 100 lần mà không xuống cấp hoặc mất khả năng hoạt động, đồng thời có thể hấp thụ lượng lớn CO2 một cách chọn lọc. Theo Zihui Zhou, đồng tác giả nghiên cứu mới, COF-999 hấp thụ CO2 nhanh hơn ít nhất 10 lần so với những vật liệu DAC khác.

Sau khi hấp thụ CO2, bột có thể được làm nóng đến 60 độ C để giải phóng CO2. Lượng CO2 này sau đó sẽ được lưu trữ vĩnh viễn trong các cấu trúc địa chất dưới lòng đất để không gây ô nhiễm khí quyển, hoặc dùng để sản xuất những vật liệu như bêtông và nhựa.

Các nhà máy DAC đã hiện diện hoặc đang được xây tại nhiều nơi trên thế giới, nhưng chúng rất tốn kém và đòi hỏi nhiều năng lượng để vận hành. Theo Diễn đàn Kinh tế Thế giới (WEF), hiện chi phí để loại bỏ 1 tấn CO2 khỏi không khí là 600 - 1.000 USD. WEF năm ngoái cho biết, con số này cần giảm xuống dưới 200 USD để công nghệ này được áp dụng rộng rãi.

Trong khi đó, COF-999 cần được thử nghiệm và tinh chỉnh thêm trước khi phổ biến. Theo Yaghi, quá trình đó có thể mất khoảng hai năm. COF-999 có thể được tối ưu hóa để hấp thụ nhiều CO2 hơn và tăng số chu kỳ thu giữ. Yaghi cũng cho biết, việc sản xuất COF-999 không đòi hỏi những vật liệu đắt tiền.