Mới đây, nhóm nghiên cứu quốc tế do các nhà nghiên cứu Trường Đại học RMIT, Melbourne, Úc dẫn đầu đã phát triển thành công một kỹ thuật mới có thể chuyển đổi hiệu quả CO₂ từ khí thành các hạt carbon rắn. Họ đã sử dụng kim loại lỏng để biến carbon dioxide trở lại thành than rắn, một bước đột phá đầu tiên trên thế giới có thể thay đổi cách tiếp cận của chúng ta đối với việc thu và lưu trữ carbon. Nghiên cứu cũng đưa ra một lộ trình thay thế để loại bỏ khí thải nhà kính một cách an toàn và vĩnh viễn khỏi bầu khí quyển của chúng ta. Những kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature Communications gần đây.
 Ảnh minh họa sơ đồ cho thấy kim loại lỏng được sử dụng như một chất xúc tác để chuyển đổi carbon dioxide thành than rắn. Nguồn: Đại học RMIT
 
Các công nghệ hiện tại để thu hồi và lưu trữ carbon tập trung vào việc nén CO₂ thành dạng lỏng, vận chuyển nó đến một địa điểm phù hợp và bơm vào lòng đất. Nhưng việc thực hiện đã gặp nhiều cản trở bởi những thách thức về kỹ thuật, các vấn đề xung quanh đến khả năng kinh tế và mối lo ngại đối với môi trường về các rò rỉ có thể có thể xảy ra từ các khu vực lưu trữ.
 
Tiến sĩ Torben Daeneke, Đại học RMIT cho biết việc chuyển đổi CO₂ thành chất rắn có thể là một cách tiếp cận bền vững hơn.
 
"Trong khi chúng ta không thể quay ngược thời gian theo nghĩa đen, biến carbon dioxide trở lại thành than và chôn nó trở lại mặt đất cũng giống như tua lại đồng hồ khí thải. Cho đến nay, CO₂ chỉ được chuyển đổi thành chất rắn ở nhiệt độ cực cao, khiến nó không thể hoạt động được”,  Daeneke, thành viên của Hội đồng nghiên cứu Úc, cho biết.
 
“Bằng cách sử dụng kim loại lỏng làm chất xúc tác, chúng tôi đã cho thấy có thể biến khí này trở lại thành carbon ở nhiệt độ phòng, trong một quy trình hiệu quả và có thể mở rộng. Mặc dù cần phải nghiên cứu thêm, nhưng đây là bước đầu tiên quan trọng để cung cấp lưu trữ carbon rắn”, Daeneke nhấn mạnh.
 
Tiến sĩ Dorna Esrafilzadeh, tác giả chính của nghiên cứu, cùng nhóm nghiên cứu đã phát triển thành công kỹ thuật điện hóa để thu và chuyển CO₂ trong khí quyển thành carbon rắn.
 
Để chuyển đổi CO₂, các nhà nghiên cứu đã thiết kế một chất xúc tác kim loại lỏng với các tính chất bề mặt cụ thể giúp nó cực kỳ hiệu quả trong việc dẫn điện trong khi kích hoạt hóa học bề mặt. Carbon dioxide được hòa tan trong một cốc chứa đầy chất lỏng điện phân và một lượng nhỏ kim loại lỏng, sau đó được tích điện bằng một dòng điện. Khí CO2 từ từ chuyển thành các mảnh carbon rắn, được tách ra một cách tự nhiên khỏi bề mặt kim loại lỏng, cho phép sản xuất liên tục chất rắn carbonate. Esrafilzadeh cho biết carbon sản xuất cũng có thể được sử dụng làm điện cực.
 
Một lợi ích phụ của quá trình này là carbon có thể giữ điện tích, trở thành siêu tụ điện, do đó nó có khả năng được sử dụng như một thành phần trong các phương tiện giao thông trong tương lai. Quá trình này cũng tạo ra nhiên liệu tổng hợp dưới dạng sản phẩm phụ, cũng có thể có các ứng dụng công nghiệp.
 
Nghiên cứu được thực hiện tại Cơ sở nghiên cứu MicroNano của RMIT và Cơ sở kính hiển vi và phân tích vi mô của RMIT và được hỗ trợ bởi Hội đồng nghiên cứu về công nghệ điện tử năng lượng thấp tương lai  của Úc (FLEET) và Trung tâm khoa học vật liệu điện tử (ACES). Ngoài ra, còn có sự hợp tác của các nhà nghiên cứu đến từ Đức (Đại học Munster), Trung Quốc (Đại học Hàng không và Vũ trụ Nam Kinh), Hoa Kỳ (Đại học Bang Bắc Carolina) và Úc (UNSW, Đại học Wollongong, Đại học Monash, QUT).