Biến không khí thành năng lượng sạch
Các nhà nghiên cứu đang tìm cách mở rộng ứng dụng của methanol xanh. Ngoài việc được sử dụng trong công nghiệp, nhiên liệu này còn có thể sớm trở thành nguồn cung cấp năng lượng cho ôtô và tàu thủy. Nhưng liệu việc biến CO2 thành nhiên liệu sạch có thể thay thế xăng được không?
Trong một thế giới đang nỗ lực tìm kiếm các giải pháp cho vấn đề biến đổi khí hậu, đối với nhóm các nhà khoa học nói trên, giải pháp cho khả năng di chuyển bền vững có thể gần hơn chúng ta nghĩ.
Tại Lindau - một thành phố của Đức với nhiều thung lũng và hồ nước lớn như bước ra từ truyện cổ tích, một công ty đang nỗ lực biến không khí thành nhiên liệu xanh.
Nhà hóa học Johannes Prock - Giám đốc công nghệ tại Obrist Group, một công ty công nghệ của Áo với hơn 20 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực hệ thống ôtô - giải thích: “Chúng tôi tin rằng CO2 không chỉ là chất thải mà còn có thể là nguồn tài nguyên để sản xuất tất cả các loại sản phẩm”. Trong trường hợp được đề cập đến ở trên, các nhà khoa học sử dụng CO2 để sản xuất methanol xanh, một hợp chất hóa học được một số ngành công nghiệp coi là giải pháp thay thế bền vững cho nhiên liệu hóa thạch.
Để làm được điều này, Prock và nhóm của ông sử dụng kỹ thuật "thu khí trực tiếp" (DAC), một công nghệ lọc CO2 từ khí quyển và làm cho nó phù hợp với mục đích công nghiệp. Mặc dù nghe có vẻ giống như một cuốn tiểu thuyết khoa học viễn tưởng nhưng công nghệ này đã ra đời hơn 10 năm, tuy nhiên nó chưa bao giờ được áp dụng trên quy mô lớn và phục vụ cho những mục đích này. Prock nói với hãng tin DW của Đức: “Công nghệ này hoạt động tốt ở quy mô nhỏ, nhưng khó khăn kỹ thuật thực sự là xây dựng các cơ sở lớn và đảm bảo quy trình vẫn hiệu quả”.
Vấn đề chính ở đây là việc huy động đủ tiền. Kỹ sư sinh hóa Anna Mas Herrador, người đang nghiên cứu công nghệ này tại Đại học Rovira Virgili của Tây Ban Nha, cho rằng: “Trở ngại đáng kể nhất đối với việc triển khai DAC trên quy mô lớn là chi phí cao”.
Những nghiên cứu và hỗ trợ hiện tại có thể đẩy nhanh quá trình này. Kỹ sư Mas Herrador bày tỏ: “Các công nghệ carbon thấp khác, chẳng hạn như quang điện mặt trời hoặc pin, đã giúp giảm chi phí rất nhiều trong thời gian gần đây. Điều này cũng được dự đoán sẽ xảy ra trong tương lai gần với DAC”.
Hiện tại, Prock và nhóm của ông đang thử nghiệm những chiếc xe Tesla đã được cải tiến để hoạt động như xe hybrid. Họ đã kết hợp một loại pin điện nhỏ với động cơ dùng methanol và đang thử nghiệm các mẫu xe hybrid của mình trên đường phố Lindau. Frank Obrist, Giám đốc điều hành và người sáng lập của Obrist Group, cho biết: “Xe điện thường có pin nặng và đắt tiền. Với các mẫu xe hybrid của chúng tôi, chi phí sản xuất giảm khoảng một nửa. Ý tưởng là cung cấp loại xe này với giá 25.000 euro (26.984 USD) cho người dân bình thường".
Carlos Bravo Villa, nhà tư vấn môi trường độc lập, cho rằng việc cho phép sử dụng nhiên liệu điện tử (e-fuel), còn được gọi là nhiên liệu tổng hợp, trong vận tải đường bộ sẽ có nguy cơ khiến toàn bộ nỗ lực khử cacbon đi chệch hướng. Bravo Villa bày tỏ: “Việc khử cacbon trong giao thông vận tải là một thách thức lớn và không có chỗ cho việc sử dụng điện không hiệu quả”. Ông nói thêm: “Nếu bạn đưa điện tái tạo trực tiếp vào pin ôtô, bạn sẽ tiết kiệm năng lượng gấp 5 lần so với việc sử dụng điện đó để sản xuất nhiên liệu xanh”.
Theo một nghiên cứu được công bố năm 2023 của Tổ chức Vận tải và Môi trường cùng các tổ chức khí hậu khác của châu Âu, để tăng cường sử dụng nhiên liệu điện tử trong vận tải đường bộ, sẽ phải tạo ra một lượng lớn năng lượng tái tạo bổ sung. Điều đó sẽ đòi hỏi phải lắp đặt thêm một số lượng đáng kể các nhà máy năng lượng tái tạo.
Xe điện (EV) hiện chưa phải là phương tiện phổ biến. Obrist Group lập luận rằng chúng vẫn còn quá đắt và các mẫu xe hybrid loại này có thể đẩy nhanh quá trình chuyển đổi sang ôtô sạch hơn. Prock giải thích: “Chúng ta không thể chuyển đổi toàn bộ ngành công nghiệp ôtô sang ôtô điện. Vì vậy, chúng ta cần một giải pháp khác, thân thiện với môi trường để giải quyết vấn đề này”.
Mặc dù doanh số bán ôtô điện đã tăng đều đặn trong những năm gần đây nhưng thời điểm hiện tại có thể là một bước ngoặt lớn. Nhà cung cấp tư vấn kinh tế BloombergNEF nhận thấy dấu hiệu suy giảm vào năm 2024, mặc dù vậy họ vẫn kỳ vọng doanh số bán xe điện toàn cầu sẽ đạt 16,7 triệu chiếc trong năm nay. Vào tháng 4, Tesla cho biết công ty này sẽ đẩy nhanh việc ra mắt các mẫu xe rẻ hơn sau khi kết quả bán hàng gây thất vọng trong quý thứ ba liên tiếp.
Về phần mình, Bravo Villa tin rằng cần tiếp tục duy trì việc tập trung vào ôtô điện. Ông nói: “Những chiếc xe hybrid sẽ chẳng có ý nghĩa gì trong bối cảnh công nghệ pin phát triển nhanh chóng và sẽ ngày càng được cải tiến trong thời gian ngắn. Song song đó, việc xây dựng cơ sở hạ tầng phục vụ việc sạc điện cũng đang được tiến hành”.
Mặc dù trọng tâm hướng tới thường là lĩnh vực sản xuất ôtô, song methanol xanh cũng có vai trò đầy hứa hẹn trong các lĩnh vực khác. Theo Prock, loại nhiên liệu này “cũng có thể được sử dụng làm nguyên liệu thô cho ngành công nghiệp hóa chất và làm nhiên liệu cho tàu thuyền”. Về mặt này, Bravo Villa thậm chí còn đi xa hơn: "Đây sẽ là một lựa chọn tuyệt vời cho vận tải hàng hải, nơi mà khả năng sử dụng pin như pin trên ôtô vẫn còn rất hạn chế".
Công nghệ DAC có thể đóng một vai trò quan trọng trong toàn bộ quá trình đó. Kỹ sư sinh hóa Herrador cho biết: “Nhiên liệu này có tiềm năng đầy hứa hẹn vì nó mang lại khả năng thu giữ CO2 trực tiếp từ không khí, bất kể vị trí địa lý. Nó có thể giúp bổ sung cho các biện pháp giảm thiểu biến đổi khí hậu khác, chẳng hạn như giảm phát thải và sử dụng năng lượng tái tạo".
Một giải pháp triệt để cho vấn đề biến đổi khí hậu có thể vẫn đang nằm ngoài tầm với, nhưng một tương lai mà trong đó con người đạt được khả năng di chuyển bền vững trở thành hiện thực có thể đã gần kề, nhưng để đạt được điều đó đòi hỏi nhiều thứ hơn là chỉ cần có không khí.