Thu giữ Carbon giúp làm chậm biến đổi khí hậu

Thu giữ và lưu trữ carbon, hay CCS, là một trong những chiến lược giảm thiểu biến đổi khí hậu được IPCC ghi nhận từ lâu là có tiềm năng “đáng kể”. Một công nghệ tồn tại từ thập niên 1970, CCS giữ carbon dioxide (CO2) từ khói thuốc hoặc không khí xung quanh và bơm nó xuống lòng đất để hấp thụ vĩnh viễn.

Nghịch lý nhựa

Ngày nay, 27 cơ sở CCS hoạt động trên khắp thế giới (12 cơ sở ở Mỹ) lưu trữ ước tính 36 triệu tấn carbon mỗi năm - theo Viện CCS Toàn cầu. Nhưng thay vì chỉ lưu trữ, carbon thu được có thể được sử dụng để chế tạo đồ vật. Năm 2021, lần đầu tiên IPCC bổ sung thu giữ và sử dụng carbon, hay còn gọi là CCU, vào danh sách các lựa chọn để rút carbon trong khí quyển.

CCU thu giữ CO2 và kết hợp nó vào những sản phẩm chứa carbon như xi măng, nhiên liệu máy bay và nguyên liệu thô phục vụ sản xuất chất dẻo. Vẫn còn trong giai đoạn đầu của quá trình phát triển và thương mại hóa, CCU giúp giảm lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính hàng năm 20 tỷ tấn vào năm 2050 - hơn một nửa lượng khí thải toàn cầu của thế giới hiện nay - IPCC ước tính.

Thu giữ Carbon giúp làm chậm biến đổi khí hậu -0
Công ty quần áo Zara năm 2021 tung ra thị trường dòng váy được làm một phần từ CO2 phát thải.

Nhà hóa học và chuyên gia CCU toàn cầu Peter Styring, Đại học Sheffield (Anh) cho rằng sự công nhận như vậy là một thắng lợi lớn đối với phong trào đấu tranh thoát ra khỏi cái bóng của người anh em họ lâu đời hơn của nó là CCS.Styring nhận định nhiều công ty liên quan đến CCU đang hình thành và hợp tác với nhau cùng với các chính phủ trên thế giới. Nhựa được làm từ nhiên liệu hóa thạch, một hỗn hợp các hydrocacbon được hình thành từ tàn tích của các sinh vật cổ đại.

Hầu hết chất dẻo được sản xuất bằng cách tinh chế dầu thô, sau đó được chia nhỏ thành các phân tử nhỏ hơn. Những phân tử nhỏ hơn này, được gọi là monome, là khối cấu tạo của polyme. Các monome như ethylene, propylene, styrene và số chất khác liên kết với nhau tạo thành chất dẻo như polyethylene (chai chất tẩy rửa, đồ chơi, ống cứng), polypropylene (chai nước, hành lý, phụ tùng xe hơi) và polystyrene (dao kéo nhựa, hộp CD, xốp).

Nhưng sản xuất nhựa từ nhiên liệu hóa thạch là thảm họa carbon. Theo Trung tâm Luật Môi trường Quốc tế (công ty luật phi lợi nhuận có trụ sở tại Geneva và Washington DC), mỗi bước trong vòng đời của nhựa - khai thác, vận chuyển, sản xuất và thải bỏ - thải ra một lượng lớn khí nhà kính, chủ yếu là CO2 đủ để đe dọa khí hậu toàn cầu. Và những con số sắp trở nên tồi tệ hơn nhiều.

Cơ quan Năng lượng Quốc tế liên chính phủ có trụ sở tại Paris dự báo nhu cầu toàn cầu về nhựa sẽ tăng lên gần 600 triệu tấn vào năm 2050. Nhưng việc tạo ra chất dẻo từ không khí loãng không hề đơn giản. Ví dụ, CO2 cần được chiết xuất từ khí quyển hoặc khói thuốc bằng thiết bị chuyên dụng. Nó thường cần được nén thành dạng lỏng và vận chuyển, nói chung là thông qua các đường ống. Cuối cùng, nhằm đáp ứng mục tiêu chung là giảm lượng carbon trong không khí, phản ứng hóa học biến CO2 thành các khối cấu tạo của nhựa phải được thực hiện với càng ít năng lượng càng tốt. Giữ cho việc sử dụng năng lượng ở mức thấp là một thách thức đặc biệt khi xử lý phân tử CO2.

Thu giữ Carbon giúp làm chậm biến đổi khí hậu -0
Khi cố gắng cắt giảm lượng khí thải carbon, nhiều công ty thực hiện đánh giá vòng đời để định lượng toàn bộ chi phí carbon của sản phẩm.

Có một lý do mà CO2 là một khí nhà kính mạnh như vậy. Nó cực kỳ ổn định và có thể tồn tại trong khí quyển từ 300 đến 1.000 năm. Nhà hóa học Ian Tonks, Đại học Minnesota (Mỹ) cho biết: “Đây là vấn đề năng lượng cơ bản của CO2. Năng lượng là cần thiết để cố định CO2 thành nhựa. Chúng tôi đang cố gắng tìm kiếm năng lượng đó theo những cách sáng tạo”.

Các chất xúc tác đưa ra một câu trả lời khả thi. Những chất này có thể làm tăng tốc độ của phản ứng hóa học, và do đó làm giảm nhu cầu năng lượng. Các nhà khoa học trong lĩnh vực này đã dành hơn một thập kỷ tìm kiếm những chất xúc tác có thể hoạt động ở nhiệt độ và áp suất gần với nhiệt độ phòng và áp suất, đồng thời kết hợp CO2 để hình thành một đặc tính hóa học mới. Những nỗ lực này được chia thành hai loại lớn: chuyển đổi hóa học và sinh học.

Những lần thử đầu tiên

Loạt thí nghiệm ban đầu tập trung vào việc thêm CO2 vào các monome có phản ứng mạnh như epoxit để tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng. Epoxit bao gồm một nguyên tử oxy và hai nguyên tử carbon. Giống như lò xo bị căng, chúng có thể dễ dàng bung ra. Vào đầu thập niên 2000, nhà hóa học công nghiệp Christoph Gürtler và nhà hóa học Walter Leitner, Đại học Aachen (Đức) tìm ra chất xúc tác kẽm cho phép chúng phá vỡ vòng epoxit của oxit polypropylene và kết hợp nó với CO2. Sau phản ứng, CO2 được liên kết vĩnh viễn với phân tử polypropylene và không còn ở dạng khí. Công việc của hai nhà khoa học giúp tạo ra một trong những khí CO2 thương mại đầu tiên - một loại bọt polyurethane chứa 20% CO2 bị thu giữ.

Thu giữ Carbon giúp làm chậm biến đổi khí hậu -0
Nhà hóa học Ian Tonks, Đại học Minnesota (Mỹ).

Nhiều nghiên cứu gần đây tập trung vào các monome khác cho phép mở rộng sự đa dạng của chất dẻo dựa trên CO2. Butadien là một đơn phân hydrocarbon có thể được sử dụng để sản xuất polyester cho quần áo, thảm, chất kết dính và nhiều sản phẩm khác. Năm 2020, nhà hóa học James Eagan, Đại học Akron (Mỹ) trộn butadien và CO2 với một loạt chất xúc tác được phát triển tại Đại học Stanford. Eagan hy vọng tạo ra loại polyester âm tính carbon - nghĩa là có tác dụng loại bỏ CO2 khỏi khí quyển, thay vì thêm nó vào. Khi phân tích thành phần bên trong một lọ, Eagan phát hiện ra mình đã tạo ra một thứ thậm chí còn tốt hơn: một loại polyester được tạo ra với 29% CO2 có thể phân hủy trong nước có độ pH cao thành vật liệu hữu cơ.

Sáng chế của Eagan có ứng dụng ngay lập tức trong ngành công nghiệp tái chế, nơi máy móc thường có thể bị dính keo từ chất kết dính không thể phân hủy được sử dụng trong bao bì, nhãn chai nước ngọt và nhiều sản phẩm khác. Chất kết dính dễ vỡ có thể cải thiện hiệu quả của cơ sở tái chế. Ian Tonks đưa quy trình được cấp bằng sáng chế của Eagan tiến thêm một bước nữa. Bằng cách đưa sản phẩm của Eagan qua một phản ứng nữa, Tonks làm cho polyme có thể phân hủy hoàn toàn trở lại thành CO2 có thể tái sử dụng - một mục tiêu kinh tế carbon tròn. Năm 2022, Tonks thành lập công ty khởi nghiệp có tên là Loop CO2 để sản xuất nhiều loại nhựa phân hủy sinh học.

Thu giữ Carbon giúp làm chậm biến đổi khí hậu -0
Nhà hóa học James Eagan, Đại học Akron (Mỹ).

Sự giúp đỡ của vi sinh vật

Cộng đồng khoa học cũng khai thác vi khuẩn để giúp biến CO2 thành vật liệu hữu ích bao gồm cả vải may váy. Một số vi khuẩn sống lâu đời nhất trên hành tinh xuất hiện vào thời điểm bầu khí quyển của Trái đất chứa nhiều CO2. Được gọi là acetogens và methanogens, vi sinh vật đã phát triển các con đường trao đổi chất đơn giản sử dụng chất xúc tác enzyme để chuyển CO2 và CO (carbon monoxide) thành phân tử hữu cơ. Trong khí quyển, CO phản ứng với oxy tạo thành CO2. Trong thập kỷ qua, nhiều nhà nghiên cứu tiềm năng của vi sinh vật trong việc loại bỏ các khí này khỏi bầu khí quyển và biến chúng thành các sản phẩm hữu ích.

Năm 2021, công ty quần áo Zara bắt đầu sử dụng vải polyester của công ty tái chế carbon LanzaTech (Mỹ) cho một dòng váy. Etanol được sử dụng để tạo ra các sản phẩm này đến từ hai cơ sở thương mại của LanzaTech ở Trung Quốc, cơ sở đầu tiên chuyển hóa khí thải CO - một khí thải chính từ các nhà máy thép - thành etanol. Etanol trải qua hai bước nữa để trở thành polyester.

LanzaTech hợp tác với các nhà máy thép gần Bắc Kinh và ở trung tâm Trung Quốc, cung cấp carbon monoxide vào lò phản ứng sinh học chứa đầy vi khuẩn của LanzaTech. Sản xuất thép thải ra gần 2 tấn CO2 đối với mỗi tấn thép được sản xuất. Ngược lại, một nghiên cứu đánh giá quy trình sản xuất ethanol của LanzaTech cho phép giảm lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính khoảng 80% so với ethanol làm từ nhiên liệu hóa thạch.

Thu giữ Carbon giúp làm chậm biến đổi khí hậu -0
Nhà hóa học Charles Dismukes, Đại học Rutgers (Mỹ).

Tháng 2-2022, nhóm nhà nghiên cứu từ LanzaTech, Đại học Northwestern ở Evanston và những người khác báo cáo trên Nature Biotechnology rằng họ đã biến đổi gen vi khuẩn Clostridium tạo ra axeton và isopropanol - hai hóa chất công nghiệp dựa trên nhiên liệu hóa thạch khác. Giám đốc điều hành công ty Jennifer Holmgren cho biết chất thải duy nhất là vi khuẩn chết, có thể được sử dụng làm phân trộn hoặc thức ăn gia súc. Các nhà nghiên cứu khác đang bỏ qua các vi sinh vật sống và chỉ sử dụng các chất xúc tác của chúng.

Hơn một thập kỷ trước, nhà hóa học Charles Dismukes, Đại học Rutgers (Mỹ) bắt đầu xem xét acetogens và methanogens như một cách để sử dụng carbon trong khí quyển. Dismukes bị hấp dẫn bởi khả năng giải phóng năng lượng của chúng khi tạo ra các khối xây dựng carbon từ CO2, một phản ứng thường cần năng lượng. Dismukes và nhóm của mình tập trung vào chất xúc tác niken phosphide của vi khuẩn, chịu trách nhiệm cho phản ứng carbon giải phóng năng lượng.

Dismukes và đồng nghiệp phát triển 6 chất xúc tác điện có thể tạo ra monome ở nhiệt độ và áp suất phòng chỉ sử dụng CO2, nước và điện. Karin Calvinho, một cựu sinh viên của Dismukes, hiện là giám đốc kỹ thuật, cho biết con đường giải phóng năng lượng của chất xúc tác niken phosphide “cho phép giảm điện áp cần thiết để chạy phản ứng, giúp giảm mức tiêu thụ năng lượng của quá trình đồng thời cải thiện lượng khí thải carbon”.

Thu giữ Carbon giúp làm chậm biến đổi khí hậu -0
Nhà hóa học James Eagan và đồng nghiệp tạo ra loại polyester có thể phân hủy được làm một phần bằng khí thải CO2.

RenewCO2 (nhóm khởi nghiệp của Dismukes thành lập năm 2018) có kế hoạch bán các monome của mình, bao gồm cả monoetylen glycol, cho những công ty nào muốn giảm lượng khí thải carbon của họ. Trong tương lai, công ty dự định thu được CO2 từ sinh khối hoặc khí thải công nghiệp.

IPCC (Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi khí hậu) là cơ quan khoa học chịu trách nhiệm đánh giá rủi ro về biến đổi khí hậu do hoạt động con người gây ra. IPCC được thành lập năm 1988 bởi Tổ chức Khí tượng Thế giới và Chương trình Môi trường Liên hợp quốc.

Duy Minh (Tổng hợp)

Các tin khác

Koral - Tên lửa đất đối không của Ukraine

Koral - Tên lửa đất đối không của Ukraine

Tên lửa đất đối không Koral (đôi khi cũng được viết là Coral) dường như đã ra mắt công chúng như một phần trong loạt hệ thống vũ khí nội địa mới của Ukraine được giới thiệu gần đây.

Những thử nghiệm độc đáo của NASA trong không gian

Những thử nghiệm độc đáo của NASA trong không gian

Các thí nghiệm trên tàu con thoi vũ trụ đã chỉ ra rằng vi khuẩn Salmonella, một nguồn gây ngộ độc thực phẩm phổ biến và đôi khi gây tử vong, trở nên độc hại hơn trong không gian. Đó là nghiên cứu được thực hiện trên chuyến bay STS-115 của tàu Atlantis năm 2006 và STS-123 của tàu Endeavour hai năm sau đó...

Báo động tình trạng ma túy xâm nhập học đường

Báo động tình trạng ma túy xâm nhập học đường

Những lọ tinh dầu nhỏ gọn, mang vẻ ngoài vô hại như dung dịch thuốc nhỏ mắt hay tinh dầu thuốc lá điện tử đang trở thành lớp vỏ ngụy trang tinh vi cho các chất ma túy thế hệ mới. Không chỉ dừng lại ở việc sử dụng, mà đau lòng hơn, nhiều em học sinh còn mua bán, tàng trữ ngay trong môi trường học đường, gióng lên hồi chuông cảnh báo về tình trạng mua bán ma túy ngày càng trẻ hóa.

Hiệu quả chuyển đổi số trong công tác tuyển sinh đầu cấp

Hiệu quả chuyển đổi số trong công tác tuyển sinh đầu cấp

Những ngày gần đây, các địa phương trên cả nước đang tất bật triển khai công tác tuyển sinh đầu cấp. Với thành phố đông dân, tập trung nhiều trường học như Thủ đô Hà Nội, công tác tuyển sinh càng được chú trọng thay đổi; từ khâu đăng ký dự thi, tra cứu thông tin đến công bố kết quả triển khai đồng bộ các nền tảng trực tuyến, mang lại sự thuận tiện và minh bạch hơn cho phụ huynh, học sinh.

Một quyết định tháo gỡ

Một quyết định tháo gỡ

Chiều 5/12/2025, với 439/443 đại biểu biểu quyết tán thành, Quốc hội đã thông qua thông Luật Giám định tư pháp sửa đổi, sẽ có hiệu lực từ ngày 1/5/2026. Luật này đã khôi phục “quyền” giám định pháp y thương tích trên người sống của các bác sĩ pháp y CAND…

Một vụ mạo danh và sự ra đời của pháp lý về danh tính

Một vụ mạo danh và sự ra đời của pháp lý về danh tính

Giữa thế kỷ XVI, tại một ngôi làng nhỏ miền Nam nước Pháp, một người đàn ông trở về sau nhiều năm mất tích và được cả cộng đồng thừa nhận là Martin Guerre. Ông được vợ chấp nhận, được gia đình đón nhận, thậm chí tham gia các tranh chấp tài sản như một chủ hộ thực sự. Chỉ có một sự thật mà không ai nhận ra trong nhiều năm: ông không phải Martin Guerre. Vụ án sau đó không chỉ là câu chuyện về một kẻ mạo danh, mà còn trở thành một trong những hồ sơ đầu tiên đặt nền móng cho tư duy pháp lý về danh tính con người - một vấn đề mà hơn 4 thế kỷ sau vẫn còn nguyên tính thời sự.

Chúng ta quá dễ bị tổn thương khi dữ liệu trở thành vũ khí

Chúng ta quá dễ bị tổn thương khi dữ liệu trở thành vũ khí

Cuộc tấn công bằng máy bay không người lái của Iran mới đây nhắm vào trung tâm dữ liệu của các hãng công nghệ lớn tại Trung Đông bất ngờ gióng lên hồi chuông cảnh báo đối với thế giới: cơ sở hạ tầng dữ liệu đã chuyển từ tài sản thương mại thành mục tiêu chiến lược.

Cuộc chạy đua tên lửa dẫn đường chính xác

Cuộc chạy đua tên lửa dẫn đường chính xác

Các cường quốc hàng đầu hiện đang bắt đầu hiểu được những thay đổi mang tính cách mạng do tiềm năng sử dụng rộng rãi các loại vũ khí chính xác tầm xa mang lại. Ở quy mô mà tên lửa chiến thuật có thể được sản xuất và triển khai hàng nghìn chiếc, tên lửa hành trình hàng chục nghìn chiếc và máy bay không người lái cảm tử tầm xa hàng triệu chiếc mỗi năm, tác động của chúng sẽ tương đương với vũ khí hạt nhân, ít nhất là ở cấp độ chiến thuật. Tất nhiên, giải pháp tối ưu sẽ luôn là sự kết hợp của cả hai, nhưng hoàn toàn có thể trong vòng 5 đến 10 năm tới, chính các loại vũ khí tầm xa, độ chính xác cao sẽ có khả năng giải quyết nhiệm vụ chính là đánh bại kẻ thù từ xa mà không cần sử dụng máy bay có người lái.

Những vũ khí mới Mỹ tấn công Iran được nâng cấp từ chính vũ khí nổi tiếng của Tehran

Những vũ khí mới Mỹ tấn công Iran được nâng cấp từ chính vũ khí nổi tiếng của Tehran

Cuộc chiến với Iran đang trở thành nơi thử nghiệm cho các loại vũ khí mới nhất của Mỹ. Quân đội Hoa Kỳ đã sử dụng một số loại vũ khí mới để thực hiện các cuộc tấn công chống lại Tehran. Chúng bao gồm tên lửa đạn đạo tầm ngắn và máy bay không người lái (UAV) tấn công giá rẻ. Loại này được Mỹ cải biên từ công nghệ UAV của Iran. Các nhà quan sát cũng phát hiện ra một biến thể mới của tên lửa hành trình phóng từ tàu chiến.

Data “nóng” lên sàn “chợ đen”

Data “nóng” lên sàn “chợ đen”

Bỗng một ngày nào đó, người ta bàng hoàng khi phát hiện hình ảnh của mình bị rao bán trên mạng với cảnh nhạy cảm, bị cắt ghép, chắp vá thành những món hàng “nóng” và bị trao đổi, mua bán như mớ rau, cân cá trên “chợ đen”. Đây là thực trạng đáng báo động, ảnh hưởng nghiêm trọng đến danh dự và nhân phẩm con người, gây ra nhiều hệ lụy xấu cho cộng đồng và xã hội...

DNA và vụ án “giết người chưa từng gặp”

DNA và vụ án “giết người chưa từng gặp”

DNA của một người vô gia cư Mỹ được tìm thấy dưới móng tay một nạn nhân bị giết, nhưng anh chưa từng gặp người đó trong đời, và từ nghịch lý này, một sự thật lộ ra: thứ được coi là bằng chứng chắc chắn nhất lại có thể đẩy một người vô tội đến sát bờ vực bị kết án.

Công nghệ kỹ thuật số tham chiến tại Trung Đông

Công nghệ kỹ thuật số tham chiến tại Trung Đông

Khi công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI) và các công cụ kỹ thuật số ngày càng được sử dụng nhiều trong hoạt động quân sự, chiến sự giữa Mỹ, Israel và Iran cho thấy cách thức tiến hành chiến tranh đang thay đổi nhanh chóng. Khi dữ liệu trở thành mục tiêu và AI trở thành công cụ ra quyết định, ranh giới giữa chiến tranh truyền thống và chiến tranh công nghệ cao gần như bị xóa nhòa.

AI tái định nghĩa ưu thế quân sự?

AI tái định nghĩa ưu thế quân sự?

Mới đây, một công ty công nghệ quốc phòng Trung Quốc tuyên bố hệ thống AI của họ đã phát hiện tín hiệu từ máy bay ném bom tàng hình B-2 của Mỹ và dấu hiệu huy động quân sự nhiều tuần trước khi cuộc xung đột với Iran leo thang.

Tên lửa bí ẩn từ vũ trụ của Israel

Tên lửa bí ẩn từ vũ trụ của Israel

Việc Israel sử dụng tên lửa Blue Sparrow đã thu hút sự chú ý toàn cầu vì quỹ đạo bay bất thường, tốc độ cao và khả năng tấn công các vị trí được phòng thủ kiên cố mà không cần nhiều cảnh báo.

Vụ rò rỉ hơn 16 tỷ mật khẩu lớn nhất lịch sử

Vụ rò rỉ hơn 16 tỷ mật khẩu lớn nhất lịch sử

Hơn 16 tỷ mật khẩu và thông tin đăng nhập bị phơi bày trên không gian mạng đã tạo ra cú sốc lớn đối với giới an ninh toàn cầu. Vượt ra ngoài con số kỷ lục, vụ rò rỉ đã phơi lộ một thực tế đáng lo ngại: các lỗ hổng an ninh đang âm thầm kết nối, và chuyển hóa thành mối đe dọa có tính hệ thống.

Cuộc chiến quyền lực kỹ thuật số

Cuộc chiến quyền lực kỹ thuật số

Việc kiểm soát các tuyến cáp quang ngầm dưới biển, huyết mạch của mạng Internet toàn cầu, đã trở thành chiến tuyến mới trong cuộc chiến giành quyền lực kỹ thuật số. Trong các vùng biển tranh chấp, sức mạnh thường được coi là một màn trình diễn.

ChatGPT - vũ khí của nữ sát thủ

ChatGPT - vũ khí của nữ sát thủ

Một phụ nữ 21 tuổi ở Hàn Quốc vừa bị cáo buộc đã sử dụng phần mềm ChatGPT để giúp trả lời các câu hỏi khi cô ta lên kế hoạch cho một loạt vụ giết người khiến hai người đàn ông thiệt mạng và một người khác bất tỉnh trong giây lát.