Ông Yuxuan Chen (bên trái) cầm một số vật liệu lưu giữ CO2 cùng GS Matthew Kanan (phải) trong phòng thí nghiệm. Ảnh: Bill Rivard/ Học Viện Năng lượng Precourt/Stanford ( Bill Rivard / Precourt Institute for Energy)

Theo nghiên cứu từ đại học Stanford, công nghệ thu giữ khí carbon vốn đắt đỏ, nay có thể thay bằng những phiến đá vôi với công nghệ kế thừa từ phương thức sản xuất xi-măng.

Theo nghiên cứu của các chuyên gia hóa học từ đại học Stanford (Mỹ), nung đá vôi ở nhiệt độ cao cùng một vài khoáng chất có thể biến chúng thành hỗn hợp "hút" CO2 nhanh chóng từ khí quyển và lưu trữ vĩnh viễn.

CO2 là tác nhân chính gây nóng toàn cầu và biến đổi khí hậu. Theo giáo sư Matthew Kanan, tác giả chính của nghiên cứu nói trên tạp chí khoa học Nature ngày 19/2, thì trên thực tế, Trái Đất có nguồn khoáng chất vô tận thu giữ được CO2 khỏi bầu khí quyển, nhưng quá trình phản ứng tự nhiên giữa các chất không đủ nhanh so với tốc độ phát thải từ con người.

Trong tự nhiên, các khoáng chất silicate phản ứng với nước và CO2 trong khí quyển tạo thành hợp chất bicarbonate ổn định và khoáng chất carbonate thể rắn, một quá trình được gọi là phong hóa. Tuy nhiên, phản ứng này có thể mất hàng trăm đến hàng ngàn năm.

Kanan và cộng sự của ông, nghiên cứu sinh hậu tiến sĩ Yuxuan Chen, học hỏi công nghệ từ quy trình sản xuất xi-măng từ nhiều thế kỷ trước, phát triển một quy trình mới đẩy mạnh quá trình hấp thụ CO2 từ các khoáng chất tự nhiên

Với quy trình sản xuất xi-măng truyền thống, đá vôi được nung ở 1.400 độ C, chuyển hóa thành calcium oxide (CaO), rồi trộn với cát để tạo ra thành phần chính trong xi-măng.

Thay vì dùng cát, hai chuyên gia hóa học của Stanford kết hợp CaO với một loại khoáng chất khác chứa magie (Mg) và silicate. Khi được nung nóng, hai loại khoáng chất này phản ứng và chuyển thành MgO và canxi silicate (Ca2O4Si), hai loại kiềm phản ứng mạnh với CO2 có tính axit trong không khí.

Ở nhiệt độ phòng, khi để MgO và Ca2O4Si tiếp xúc với nước và CO2 tinh khiết, chúng chuyển hóa hoàn toàn trong vòng hai giờ. Sau phản ứng, carbon từ CO2 bị giữ lại trong hợp chất mới.

Nhóm chuyên gia hóa học này cũng thử nghiệm đặt hai khoáng chất kiềm nói trên ở dạng ướt, tiếp xúc trực tiếp với không khí tự nhiên, môi trường có nồng độ CO2 thấp hơn nhiều so với CO2 tinh khiết từ bể chứa thí nghiệm. Trong thử nghiệm này, phản ứng hóa học mất nhiều tuần và nhiều tháng, vẫn nhanh hơn hàng ngàn lần so với quá trình tự nhiên.

Sau khi bù trừ lượng khí thải từ việc đốt lò nung, họ ước tính mỗi tấn vật liệu có thể thu giữ một tấn CO2 khỏi khí quyển. Kanan đang hợp tác với một khoa học gia khác để phát triển lò nung chạy điện thay vì đốt nhiên liệu hóa thạch. Nghiên cứu này đang được tài trợ từ bộ phận thúc đẩy phát triển bền vững của đại học Stanford để đưa vào thực tiễn.

Chen nói, mỗi năm, hơn 400 triệu tấn chất thải mỏ có silicate phù hợp được tạo ra trên toàn thế giới, cung cấp nguồn nguyên liệu thô tiềm năng để thu giữ CO2. Chuyên gia khoa học này tính toán trữ lượng hiện tại đủ để thu giữ vĩnh viễn CO2 nhiều hơn lượng con người từng thải ra.

Nhóm khoa học gia này cũng đang thử nghiệm rải hai hợp chất này trên đất nông nghiệp. Kết thúc phản ứng, các khoáng chất chuyển hóa thành bicarbonate, có thể đi vào lòng đất và chôn vĩnh viễn trong đại dương. Phương pháp này hữu ích cho nông dân khi cần tăng kiềm cho đất (tương tự bón vôi).

Những giải pháp nhằm kiểm soát bầu khí quyển thường gây tranh cãi. Theo Washington Post, nhưng những năm gần đây, các chuyên gia khoa học từ Liên Hợp Quốc cho rằng giải pháp này là không thể tránh khỏi để ngăn tình trạng nóng lên toàn cầu ở mức độ nguy hiểm. Bên cạnh các công nghệ thu giữ vĩnh viễn CO2 khỏi bầu khí quyển, giới chuyên gia cho rằng cần cắt giảm hơn nữa tình trạng sử dụng nhiên liệu hóa thạch để ngăn tình trạng nóng lên toàn cầu.