Phương pháp mới chuyển đổi carbon dioxide thành carbon monoxide bằng năng lượng mặt trời

Nghiên cứu đột phá này có thể là một mảnh ghép quan trọng trong định hướng giảm mức khí thải nhà kính trong khí quyển. Công trình nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Communications.

Năng lượng ánh sáng mặt trời chiếu vào Trái Đất trong 1 giờ tương đương với tổng mức tiêu thụ năng lượng của nhân loại trong cả năm. Sử dụng năng lượng mặt trời để thu giữ những khí nhà kính và chuyển hóa thành nhiên liệu hoặc chất hóa học hữu ích khác đang là trọng tâm nghiên cứu của nhiều nhà khoa học. Nhưng vẫn chưa có được một giải pháp thỏa đáng nhằm giảm hiệu quả carbon dioxide, đang liên tục gia tăng trong những năm gần đây.

GS hóa học Tönu Pullerits thuộc Đại học Lund cho biết, nghiên cứu sử dụng sự kết hợp các vật liệu hấp thụ ánh sáng mặt trời và dùng năng lượng mặt trời để chuyển đổi carbon dioxide. Với sự hỗ trợ của quang phổ laser cực nhanh, nhóm nghiên cứu đã thành công thực hiện phản ứng này.

TS Tönu Pullerits và nhà nghiên cưu Kaibo Zheng  thiết lập quang phổ laser, sử dụng trong nghiên cứu. Ảnh Pavel Chabera

Các nhà khoa học đã nghiên cứu một vật liệu hữu cơ xốp, được gọi là COF (khung hữu cơ cộng hóa trị). Vật liệu này có khả năng hấp thụ ánh sáng mặt trời rất hiệu quả và gia nhiệt bằng năng lượng mặt trời. Thêm một chất xúc tác phức hợp vào COF, sử dụng quang phổ laser cực nhanh màu xanh lam, nhóm nghiên cứu thành công chuyển đổi carbon dioxide thành carbon monoxide không cần năng lượng khác bổ sung.

Quá trình chuyển đổi carbon dioxide thành carbon monoxide cần thực hiện phản ứng chuyển 2 điện tử. Nhóm nghiên cứu phát hiện được, các photon với ánh sáng xanh có thể tách các điện tử tồn tại lâu dài với mức năng lượng cao, sau đó nhóm nghiên cứu sạc các điện tử này cho vật liệu COF, phản ứng chuyển đổi CO2 thành CO hoàn thành.

Kết quả của thử nghiệm khiến nhóm nghiên cứu hy vọng rằng trong tương lai, khám phá này có thể mở đường cho những phát minh tiếp theo có quy mô lớn hơn và hiệu quả lớn hơn, sử dụng năng lượng mặt trời, hấp thụ carbon dioxide từ khí quyển và chuyển hóa thành nhiên liệu hoặc hóa chất có giá trị.

Do carbon monoxide đã được sử dụng trong quy trình Fischer – Tropsch để sản xuất nhiên liệu cũng như được sử dụng để sản xuất nhiều loại hóa chất khác nhau, đây có thể là một trong nhiều giải pháp để vượt qua cuộc khủng hoảng khí hậu của thế giới.