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

Cảm biến lượng tử truy tìm tín hiệu vô tuyến

Cảm biến lượng tử truy tìm tín hiệu vô tuyến

Giữa môi trường tác chiến điện từ ngày càng phức tạp, nơi hàng trăm nguồn phát tín hiệu có thể xuất hiện đồng thời trên chiến trường, quân đội Mỹ đang tìm kiếm những công cụ mới để nâng cao năng lực nhận thức tình huống. Trong nỗ lực đó, các nhà khoa học thuộc Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Lục quân Mỹ (ARL) vừa trình diễn một cảm biến lượng tử thế hệ mới có khả năng xác định hướng của trường điện từ tần số vô tuyến trong không gian ba chiều.

UAV cải tiến có thể tự “săn mồi” trong vùng gây nhiễu

UAV cải tiến có thể tự “săn mồi” trong vùng gây nhiễu

Chiến trường tương lai có thể không còn được quyết định bởi số lượng UAV, mà bởi khả năng chúng tiếp tục chiến đấu khi bị "làm mù" và "cắt đứt liên lạc". Một công bố mới từ Trung Quốc về thuật toán AI HG-STR đang thu hút sự chú ý của giới quân sự khi tuyên bố giúp bầy UAV tự phối hợp truy tìm mục tiêu trong môi trường tác chiến điện tử phức tạp.

Bóng đen sau cánh cửa 37 quốc gia

Bóng đen sau cánh cửa 37 quốc gia

Tháng 2/2026, khi Palo Alto Networks công bố báo cáo về một chiến dịch gián điệp mạng quy mô toàn cầu, Pete Renals, Giám đốc Chương trình An ninh quốc gia của Unit 42, đã dùng một so sánh rất nặng. Ông nói với Recorded Future News rằng đây có thể là vụ xâm phạm hạ tầng chính phủ toàn cầu nghiêm trọng nhất do một nhóm được nhà nước hậu thuẫn thực hiện kể từ SolarWinds. So sánh ấy không ồn ào. Nhưng ai từng theo dõi SolarWinds năm 2020 đều hiểu nó nặng đến mức nào.

EU sẽ gia nhập “mặt trận” chip AI

EU sẽ gia nhập “mặt trận” chip AI

EU dự kiến tham gia sáng kiến chip AI do Mỹ khởi xướng, đánh dấu bước dịch chuyển đáng chú ý trong nỗ lực của phương Tây nhằm kiểm soát chuỗi cung ứng công nghệ chiến lược và kiềm chế tham vọng công nghệ của Trung Quốc.

Gián rít Madagascar - trinh sát toàn năng trong tương lai?

Gián rít Madagascar - trinh sát toàn năng trong tương lai?

Công nghệ điện tử - tự động hóa và trí tuệ nhân tạo phát triển, nhiều sản phẩm viễn tưởng bước ra khỏi phim ảnh để vào đời thực. Tiên phong có gián rít Madagascar “côn trùng người máy” đầu tiên của các nhà khoa học Đức.

Số phận của chiếc MQ1-Predator

Số phận của chiếc MQ1-Predator

Nhiệm vụ chính của máy bay không người lái MQ-1 Predator là ngăn chặn và tiến hành trinh sát vũ trang chống lại mục tiêu quan trọng, dễ bị phá hủy. Khi không thực hiện nhiệm vụ chính, MQ-1 sẽ cung cấp hoạt động trinh sát, giám sát và xác định mục tiêu để hỗ trợ chỉ huy Lực lượng Liên hợp.

Thế giới không thể lơ là trước cuộc chiến chống Ebola

Thế giới không thể lơ là trước cuộc chiến chống Ebola

Một “con bệnh” từ những cánh rừng châu Phi lại trỗi dậy, gióng lên hồi chuông cảnh báo về sự mong manh của an ninh y tế toàn cầu. Virus Ebola, với tỷ lệ tử vong cao và khả năng gieo rắc nỗi kinh hoàng đang bùng phát trở lại. Một cuộc chiến mới với ngành y tế thế giới lại bắt đầu.

Nhân tố con người trong kỷ nguyên AI quân sự

Nhân tố con người trong kỷ nguyên AI quân sự

Xu hướng đưa trí tuệ nhân tạo (AI) vào lĩnh vực quân sự ngày càng tăng, nhưng cơ chế quản lý vẫn chưa rõ ràng. Dù mang lại nhiều lợi ích cho ngành tình báo và hậu cần, việc quá phóng đại năng lực AI dễ đẩy cao căng thẳng toàn cầu và gây ra những sai sót hệ thống. Trước thực trạng đó, bà Jacquelyn Schneider, Giám đốc Sáng kiến Mô phỏng Chiến tranh và Khủng hoảng tại Viện Hoover (Đại học Stanford), nhận định rằng kiểm soát an toàn từ khâu phát triển và nâng cao tư duy phản biện cho quân nhân là giải pháp cốt lõi.

Khi AI bước vào chiến trường

Khi AI bước vào chiến trường

Quân đội Mỹ đang phát triển các mô hình AI được huấn luyện dựa trên dữ liệu từ nhiệm vụ thực tế, với mục tiêu triển khai một chatbot AI (trí tuệ nhân tạo) dành riêng cho binh sĩ, cho thấy tham vọng đẩy nhanh ứng dụng AI trong quân sự.

Những bí mật không thể xóa trong dữ liệu ADN

Những bí mật không thể xóa trong dữ liệu ADN

Ngày 23/3/2025, công ty xét nghiệm gen 23andMe nộp đơn xin bảo hộ phá sản theo Chương 11 tại Tòa Phá sản Mỹ khu vực Đông Missouri. Trong vòng 24 giờ, lượng truy cập vào trang web của công ty tăng 526%. Không phải vì khách hàng muốn đọc thông báo phá sản, mà vì hàng triệu người đổ xô vào trang hỗ trợ với một mục đích duy nhất: xóa dữ liệu ADN của mình trước khi chúng bị chuyển giao trong một thương vụ phá sản. Nhưng câu hỏi mà không ai trong số họ có thể trả lời được là: liệu xóa có còn kịp không?

Bộ xương giả và 41 năm tự đánh lừa của khoa học Anh

Bộ xương giả và 41 năm tự đánh lừa của khoa học Anh

Suốt 41 năm, giới khoa học và công chúng đã đặt niềm tin vào một “sự thật” mang tên “Người Piltdown”. Vụ lừa đảo kinh điển này không chỉ phơi bày sự xảo quyệt của một cá nhân, mà còn là lời cảnh báo sâu sắc về những điểm mù của tri thức khi bị dẫn dắt bởi thiên kiến xác nhận và lòng tự tôn dân tộc thái quá.

Bom không nổ hủy diệt hệ thống điện

Bom không nổ hủy diệt hệ thống điện

Lực lượng Nga tại các khu vực tạm chiếm thuộc vùng Donetsk tuyên bố rằng, lực lượng Ukraine đã sử dụng máy bay không người lái (UAV) trang bị bom graphite (than chì) trong các cuộc tấn công ban đêm. Điều này làm dấy lên nhiều câu hỏi về loại vũ khí này, lý do tại sao chúng có thể hiệu quả, và loại máy bay không người lái nào của Ukraine có khả năng mang loại vũ khí này?

Vũ khí “Made in Japan” mở đường tiến ra thị trường toàn cầu

Vũ khí “Made in Japan” mở đường tiến ra thị trường toàn cầu

Sau nhiều thập kỷ tự ràng buộc bởi các chính sách hạn chế nghiêm ngặt, Nhật Bản đã chính thức dỡ bỏ rào cản xuất khẩu vũ khí sát thương. Bước ngoặt này mở ra vận hội mới cho ngành công nghiệp quốc phòng Nhật Bản và đưa các sản phẩm "Made in Japan" vào thị trường vũ khí toàn cầu - một thị trường mà Tokyo chưa từng thực sự đặt chân vào kể từ sau Thế chiến II.

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.