Một nhóm các nhà khoa học tại Đại học Northwestern (Hoa Kỳ) vừa công bố một phương pháp thu giữ carbon dioxide (CO₂) hoàn toàn mới, sử dụng chính sự thay đổi độ ẩm trong môi trường để hấp thụ và giải phóng khí nhà kính này. Với chi phí thấp, vật liệu dễ tìm và hiệu suất ấn tượng, công nghệ này hứa hẹn sẽ mở ra một hướng đi khả thi và bền vững trong nỗ lực toàn cầu chống biến đổi khí hậu.

Công nghệ “đu đưa độ ẩm”: Giải pháp đơn giản mà hiệu quả

Trái ngược với các hệ thống thu giữ CO₂ hiện tại vốn yêu cầu nhiệt độ cao và sử dụng nhựa trao đổi ion đắt tiền, phương pháp mới – được gọi là moisture-swing – dựa vào sự thay đổi độ ẩm trong không khí để điều khiển quá trình hấp phụ và giải phóng CO₂. Ở môi trường khô, vật liệu sẽ giữ CO₂ lại, còn khi độ ẩm tăng lên, CO₂ được giải phóng.

Đây là một bước đột phá quan trọng, giúp loại bỏ nhu cầu sử dụng năng lượng lớn để “làm sạch” vật liệu hấp phụ, từ đó giảm chi phí vận hành và nâng cao hiệu quả năng lượng toàn hệ thống.

Vật liệu rẻ tiền, dễ tìm, thân thiện với môi trường

Một điểm nổi bật của nghiên cứu là việc sử dụng các vật liệu phổ biến và bền vững, có thể dễ dàng thu được từ rác thải hoặc phụ phẩm công nghiệp. Những cái tên quen thuộc như than hoạt tính, oxit sắt, oxit nhôm, than chì cấu trúc nano và ống nano carbon cho thấy khả năng thu giữ CO₂ vượt trội mà không cần phụ thuộc vào các hợp chất tổng hợp đắt đỏ.

Theo nhóm nghiên cứu, hai vật liệu thể hiện tốc độ phản ứng nhanh nhất là oxit nhôm và than hoạt tính, trong khi oxit sắt và than chì nano có khả năng hấp thụ CO₂ cao hơn. Điều này cho phép linh hoạt lựa chọn vật liệu tùy theo điều kiện sử dụng thực tế.

Vật liệu dùng để thử nghiệm công nghệ. Nguồn: Dravid Lab / Northwestern University.

Tối ưu hóa nhờ cấu trúc vi mô

Giáo sư Vinayak P. Dravid, người đứng đầu nghiên cứu, cho biết nhóm đã phát triển một hệ thống đánh giá hiệu quả vật liệu dựa trên kích thước lỗ xốp – yếu tố then chốt trong việc thu giữ CO₂. Theo kết quả, kích thước lỗ lý tưởng nằm trong khoảng 50–150 angstrom, giúp cân bằng giữa khả năng hấp phụ và tính khả thi trong sản xuất quy mô lớn.

Tương lai xanh từ giải pháp thu giữ carbon chi phí thấp

Khi lượng CO₂ trong khí quyển vẫn không ngừng tăng cao, đặc biệt trong các lĩnh vực khó chuyển đổi sang năng lượng tái tạo như hàng không, vận tải biển hay nông nghiệp, các giải pháp thu giữ carbon chi phí thấp trở nên cực kỳ quan trọng.

Tiến sĩ Benjamin Shindel – đồng tác giả nghiên cứu – chia sẻ: “Chúng tôi tin rằng công nghệ này sẽ ngày càng rẻ và hiệu quả hơn. Đây là một nền tảng mở cho các nhà khoa học toàn cầu cùng phát triển thêm nhiều giải pháp táo bạo, giúp làm chậm lại khủng hoảng khí hậu.”

Hướng tới ứng dụng thực tiễn

Hiện nhóm nghiên cứu đang tiến hành đánh giá vòng đời của các vật liệu – từ hiệu suất, khả năng tái sử dụng cho đến tác động môi trường toàn diện. Họ cũng kêu gọi cộng đồng khoa học và ngành công nghiệp cùng tham gia thử nghiệm quy mô lớn để đưa công nghệ này ra ngoài phòng thí nghiệm và bước vào ứng dụng thực tiễn.

Thu giữ carbon từ không khí không còn là giấc mơ xa vời. Nhờ vào sự kết hợp giữa vật liệu thông minh, cơ chế hoạt động đơn giản và định hướng phát triển bền vững, công nghệ mới từ Đại học Northwestern đã góp phần quan trọng vào bức tranh toàn cầu hóa giải “bài toán carbon” – một trong những thách thức lớn nhất của thế kỷ 21.

Nguồn: CESTI