Hầu hết các phương pháp loại bỏ carbon dioxide trong không khí đòi hỏi nồng độ CO2 phải cao, chẳng hạn như những phương pháp được tìm thấy trong khí thải từ các nhà máy điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch. Một vài biến thể có thể hoạt động với không khí có CO2 nồng độ thấp nhưng chưa hiệu quả. Ở phương pháp mới tìm ra, việc loại bỏ carbon dioxide tốn ít ăng lượng và tiết kiệm kinh tế hơn.
Kỹ thuật này dựa trên việc truyền không khí qua một chồng các tấm điện hóa tích điện. Nghiên cứu mới đã được đăng tải trên tạp chí Khoa học Năng lượng và Môi trường, thực hiện bởi nhà nghiên cứu của MIT - Sahag Voskian, T. Alan Hatton - GS Kỹ thuật Hóa học Ralph Landau.
Thiết bị mới này thực chất là một cục pin lớn chuyên hấp thụ carbon dioxide từ không khí (hoặc dòng khí khác) đi qua điện cực khi nó được sạc và sau đó giải phóng khí sạch khi nó được xả pin. Nói một cách đơn giản, thiết bị có kích cỡ lớn này là một loại pin đặc biệt có thể hấp thụ CO2 từ không khí hoặc một dòng không khí chạy qua điện cực của nó, và thải không khí sạch ra ngoài khi nó xả điện. Khi thiết bị hoạt động, nó sẽ thay đổi luân phiên giữa sạc và xả điện – đồng nghĩa với quá trình hấp thụ không khí và thải ra CO2 khi xả điện.
Khi pin sạc, các phản ứng điện hóa sẽ diễn ra bên trên bề mặt các điện cực. Bề mặt được phủ một lớp polyanthraquinone, một hợp chất được chế tạo ra từ ống nano carbon. Các điện cực sẽ mang bản chất “đói” CO2, sẵn sàng hút CO2 trong dòng không khí đầu vào, ngay cả khi lượng CO2 rất thấp. Theo ông Voskian: “Các phản ứng khác thường được sử dụng để thu giữ carbon đòi hỏi các bước xử lý hóa học trung gian hoặc chênh lệch áp suất, trong khi công nghệ này khá đơn giản”.
Trong một số nhà máy đóng chai nước giải khát, nhiên liệu hóa thạch được đốt cháy để tạo ra carbon dioxide cần thiết cung cấp cho thức uống. Một số nông dân cũng đốt khí đốt tự nhiên để sản xuất carbon dioxide nuôi cây trong nhà kính. Hệ thống công nghệ mới hứa hẹn có thể loại bỏ nhu cầu nhiên liệu hóa thạch trong các ứng dụng này và trong quá trình thực sự lấy khí nhà kính ra khỏi không khí. Ngoài ra, dòng carbon dioxide tinh khiết có thể được nén và bơm dưới lòng đất để xử lý lâu dài, hoặc thậm chí được chế tạo thành nhiên liệu thông qua một loạt các quá trình hóa học và điện hóa. “Quá trình hệ thống này sử dụng để thu giữ và giải phóng carbon dioxide là một cuộc cách mạng”, Voskian nói.
“Trong các thí nghiệm, chúng tôi đã cố gắng phát triển các công nghệ mới để giải quyết một loạt các vấn đề môi trường nhằm tránh sử dụng các nguồn năng lượng nhiệt, thay đổi áp suất hệ thống hoặc thêm hóa chất để hoàn thành chu trình tách và giải phóng. Công nghệ thu khí carbon dioxide này là một minh chứng rõ ràng cho sức mạnh của các phương pháp điện hóa chỉ cần dao động nhỏ trong điện áp dẫn đến sự phân tách”, Hatton nói thêm.
Trong phòng thí nghiệm, nhóm nghiên cứu đã chứng minh hệ thống có thể chịu được ít nhất 7.000 chu kỳ xả sạc, với hiệu quả giảm 30% trong thời gian đó. Các nhà nghiên cứu ước tính rằng họ có thể dễ dàng cải thiện điều đó lên 20.000 đến 50.000 chu kỳ. Theo ước tính, chi phí 10 USD có thể mang lại 1 mét vuông điện cực.
