Đột phá mới trong việc biến ánh sáng mặt trời thành nhiên liệu

 Phương pháp này được đánh giá là hiệu quả hơn so với quang hợp tự nhiên trong việc hấp thụ ánh sáng mặt trời.

Sứ mệnh tìm ra các nguồn năng lượng tái tạo thay thế nguyên liệu hóa thạch đã có bước tiến lớn. Cụ thể, các nhà nghiên cứu đã thành công trong việc phân tách phân tử nước ra thành hai nguyên tố, hydrogen và oxygen bằng cách thay đổi bộ máy quang hợp ở thực vật.

Quang hợp là quá trình thực vật sử dụng ánh nắng mặt trời tạo thành năng lượng. Sau khi cây hấp thụ nước, oxygen được tạo ra. Đây là một phản ứng rất quan trọng đối với hành tinh chúng ta, tạo ra hầu hết lượng oxygen trên Trái Đất.

Đột phá mới trong việc biến ánh sáng mặt trời thành nhiên liệu ảnh 1

Nghiên cứu này có thể tạo ra cuộc cách mạng trong việc xây dựng hệ thống sản xuất nguồn năng lượng tái tạo. Ảnh: Clicklancashire.

Một nghiên cứu bởi trường Đại học St John ở Anh đã sử dụng quang hợp bán nhân tạo để sản xuất và lưu trữ năng lượng mặt trời. Bằng các sản phẩm sinh học và công nghệ máy móc, họ đã thành công trong việc sử dụng ánh sáng tự nhiên để biến nước thành hydrogen và oxygen.

Nghiên cứu này có thể tạo ra cuộc cách mạng trong việc xây dựng hệ thống sản xuất nguồn năng lượng tái tạo mới. Trong một bài báo xuất bản trên Nature Energy, phòng thí nghiệm Reisner của trường ĐH Cambridge cũng đã phát triển một nền tảng tách nước mà không cần đến năng lượng mặt trời.

Phương pháp này được đánh giá là hiệu quả hơn trong việc hấp thụ ánh sáng mặt trời so với quang hợp tự nhiên.

“Quang hợp tự nhiên không thật sự hiệu quả bởi nó phát triển chỉ để tồn tại. Ngoài ra, nó chỉ cần một lượng năng lượng tối thiểu cần thiết, tầm khoảng 1-2% so với tiềm năng chuyển hóa và lưu trữ của nó”, Katarzyna Sokół, nghiên cứu sinh trường Đại học St John cho biết.

Đột phá mới trong việc biến ánh sáng mặt trời thành nhiên liệu ảnh 2

Katarzyna Sokół tại phòng thí nghiệm Reisner, Đại học Cambridge. Ảnh: Andreas Wagner.

Quang hợp nhân tạo đã xuất hiện cả thập kỉ nay, nhưng chưa thực sự thành công trong việc tạo ra nguồn năng lượng tái tạo bởi còn phụ thuộc vào các chất xúc tác, hầu hết lại thường đắt đỏ và độc hại. Vì thế nó chỉ mới có thể thực hiện trong phòng thí nghiệm chứ chưa thể công nghiệp hóa.

Nghiên cứu từ Cambridge là phần nổi của tảng băng chìm trong lĩnh vực quang hợp bán nhân tạo. Nghiên cứu đặt mục tiêu phá vỡ giới hạn của quang hợp nhân tạo toàn phần bằng cách sử dụng enzym để tạo ra những phản ứng mong muốn.

Sokól và cộng sự không chỉ cải thiện được năng lượng sinh ra và giữ lại, mà còn kích hoạt lại quá trình quang hợp đó trong tảo biển đã ngủ yên cả thiên niên kỉ.

“Hydrogenase là một enzym có trong loại rong này. Nó có khả năng giảm proton xâm nhập vào Hidro. Xuyên suốt lịch sử tiến hóa, quá trình này đã ngừng hoạt động bởi không thật sự cần thiết cho việc sinh tồn. Nhưng chúng tôi đã thành công trong việc bỏ qua những phần không hoạt động để đạt được các phản ứng mong muốn, như việc tách nước thành hydrogen và oxygen”, Sokól giải thích.

Sokól hi vọng thành tựu này có thể phát triển những hệ thống mô hình đổi mới trong việc chuyển đổi năng lượng mặt trời.

“Thật thú vị khi chúng ta có thể lọc chọn quá trình cùng những phản ứng mong muốn nhưng tự nhiên lại không làm được. Đây là nền tảng tuyệt vời để phát triển công nghệ năng lượng mặt trời. Hướng tiếp cận này có thể kết hợp nhiều phản ứng với nhau, sau đó xây dựng các công nghệ năng lượng mặt trời tổng hợp một cách mạnh mẽ hơn", Sokól cho biết.

Đột phá mới trong việc biến ánh sáng mặt trời thành nhiên liệu ảnh 3

Thí nghiệm với cấu hình 2 điện cực cho thấy các tế bào quang điện có phản ứng với ánh sáng mặt trời nhân tạo. Ảnh: Katarzyna Sokół.

Đây là mô hình đầu tiên thành công trong việc sử dụng hydrogenase (Hidro enzym) và Photosystem II để tạo ra hệ thống quang hợp bán nhân tạo sử dụng năng lượng mặt trời thuần túy.

Tiến sĩ Erwin Reisner, trưởng phòng thí nghiệm Reisner, thành viên trường St John thuộc Đại học Cambridge, một trong những tác giả của bài báo mô tả nghiên cứu này là một “cột mốc” quan trọng.

Thành tựu này vượt qua nhiều thử thách, đặc biệt trong việc kết hợp những sản phẩm sinh học, organic thành các vật liệu không còn vô cơ. Từ đó tổ hợp lại thành những thiết bị bán nhân tạo, mở ra công cụ phát triển cho hệ thống chuyển đổi năng lượng mặt trời trong tương lai.

Theo Zing
OpenAI phát hiện thêm vụ xâm nhập hệ thống Chính phủ Australia
OpenAI phát hiện thêm vụ xâm nhập hệ thống Chính phủ Australia
(Ngày Nay) - Công ty công nghệ OpenAI của Mỹ vừa thông báo phát hiện thêm một vụ xâm nhập trái phép vào hệ thống của một cơ quan chính phủ tại Australia, đánh dấu lỗ hổng an ninh mạng nghiêm trọng thứ hai được xác nhận chỉ trong vòng vài tuần qua.
Nghệ thuật năm châu hội tụ tại Hoàng thành Thăng Long
Nghệ thuật năm châu hội tụ tại Hoàng thành Thăng Long
(Ngày Nay) - Trong không gian di sản Hoàng thành Thăng Long, tối 2/10 những làn điệu cải lương, chèo, dân ca cùng âm nhạc đến từ nhiều quốc gia đã tạo nên một bức tranh nghệ thuật đa sắc màu. Qua chuỗi chương trình “Hòa nhạc Năm Châu”, nghệ thuật hiện diện gần gũi với cộng đồng, để người dân và du khách trực tiếp thưởng thức, giao lưu và cảm nhận những giá trị văn hóa của Việt Nam và thế giới.
Xác định các điểm nguy cơ, phòng chống sốt xuất huyết trong mùa mưa
Xác định các điểm nguy cơ, phòng chống sốt xuất huyết trong mùa mưa
(Ngày Nay) - Chiều 2/10, Trung tâm Kiểm soát bệnh tật thành phố Đà Nẵng cho biết, đến ngày 1/10/2026, toàn thành phố ghi nhận 4.251 trường hợp mắc sốt xuất huyết Dengue (tăng 2,4 lần so với cùng kỳ năm 2025); 283 ổ dịch (tăng 3,9 lần). Ngành Y tế cảnh báo nguy cơ dịch tiếp tục gia tăng trong mùa mưa nếu các biện pháp phòng, chống không được triển khai quyết liệt.
Chính thức khởi động Festival Piano Talent mùa thứ Tư
Chính thức khởi động Festival Piano Talent mùa thứ Tư
(Ngày Nay) - Sáng ngày 2/10, tại Hà Nội, cuộc thi Vietnam International Piano Talent Competition 2027 - Tài năng Piano Quốc tế Việt Nam 2027 đã chính thức được khởi động. Cuộc thi do Viện Phát triển Giáo dục và Văn hóa Việt Nam tổ chức, dưới sự bảo trợ của Liên hiệp các Hội UNESCO Việt Nam cùng sự phối hợp của PIARA Nhật Bản. 
Ban Chủ trì họp báo giới thiệu Tuần Sân khấu Việt Nam tại Pháp 2026.
Sân khấu mở lối đưa văn hóa Việt đến công chúng quốc tế
(Ngày Nay) - Tuần Sân khấu Việt Nam tại Pháp lần đầu tiên được tổ chức tại Paris, quy tụ nhiều loại hình nghệ thuật từ rối nước, kịch nói, múa đương đại đến tuồng, chèo, cải lương. Không chỉ giới thiệu di sản, chương trình hướng tới tạo không gian để nghệ sĩ Việt Nam và Pháp gặp gỡ, đối thoại và đồng sáng tạo.