Tương lai mỗi tòa nhà là một bể chứa carbon

Trước đây, việc thu hồi Carbon trực tiếp từ không khí (DAC) phải đối mặt với nhiều rào cản kỹ thuật và kinh tế đáng kể. Về cơ bản, DAC là quá trình hút không khí xung quanh và dùng các phản ứng hóa học để tách CO₂ ra. Dù ý tưởng này đã xuất hiện từ lâu, việc triển khai trên quy mô lớn gặp không ít thách thức, chủ yếu vì nồng độ CO₂ trong khí quyển quá thấp (chỉ khoảng 0,04%). Điều này đòi hỏi phải xử lý một lượng không khí khổng lồ để thu được một lượng CO₂ đáng kể.

Các phương pháp DAC đời đầu thường sử dụng chất hấp thụ rắn hoặc chất lỏng. Tuy nhiên, những loại chất hấp thụ này lại cực kỳ ngốn năng lượng, đặc biệt là trong khâu tái tạo (làm nóng chất hấp thụ để giải phóng CO₂). Một số hệ thống yêu cầu nhiệt độ lên tới 300°C hoặc thậm chí 600°C. Chi phí đầu tư ban đầu cho các nhà máy DAC quy mô công nghiệp cũng rất cao. Chi phí vận hành, bao gồm cả nhu cầu năng lượng và vật liệu, thường dẫn đến giá thành thu hồi một tấn CO₂ vượt xa mức khả thi về mặt thương mại.

Bộ lọc thế hệ mới được thiết kế nhỏ gọn, dễ dàng gắn trực tiếp vào các hệ thống thông gió sẵn có của tòa nhà và có có khả năng hấp thụ khí CO₂ trực tiếp từ khí quyển với hiệu suất rất ấn tượng.

Bên cạnh đó, các hệ thống này thường là những công trình kiến trúc khổng lồ, cần một lượng lớn đất đai và vật liệu xây dựng. Chính những yếu tố này đã khiến công nghệ DAC dù đầy hứa hẹn vẫn chủ yếu nằm ở các dự án thử nghiệm, hoặc chỉ giới hạn ở quy mô nhỏ.

May mắn là các nhà khoa học đã nghiên cứu thành công một hệ thống lọc không khí thế hệ mới có khả năng hấp thụ khí CO₂ trực tiếp từ khí quyển với hiệu suất rất ấn tượng. Hệ thống lọc dạng mô-đun này, được thiết kế để có thể dễ dàng tích hợp vào các hệ thống thông gió và điều hòa không khí (HVAC) hiện có trong các tòa nhà, hứa hẹn biến mỗi cao ốc thành một "bể chứa" CO2 thay vì phải cần đến những nhà máy thu hồi carbon quy mô lớn phức tạp.

Điểm mấu chốt của bộ lọc CO₂ thế hệ mới nằm ở cấu trúc vật liệu và cách tích hợp linh hoạt. Vật liệu chính của bộ lọc là sợi carbon phủ polyethylenimine. Khi tiếp xúc với không khí, bộ lọc polymer này có khả năng cố định các phân tử CO₂ và giải phóng khi được làm nóng nhẹ sau đó. Đáng chú ý là bộ lọc có thể được tái sử dụng liên tục mà không cần thay thế thường xuyên. Loại vật liệu tiên tiến này được thiết kế đặc biệt để chọn lọc và liên kết với các phân tử CO₂ ngay cả khi chúng chỉ chiếm một nồng độ rất thấp (khoảng 0,04%) trong không khí.

Nhờ thiết kế mô-đun và cấu trúc vật liệu tối ưu, bộ lọc thế hệ mới có thể đạt được hiệu suất thu giữ carbon cao mà vẫn duy trì lưu lượng không khí tối đa, biến các hệ thống thông gió thông thường thành những bể chứa CO₂ hiệu suất cao một cách liền mạch.

Một khi tích tụ đủ lượng CO₂, bộ lọc sẽ được lấy ra khỏi các hệ thống thông gió và làm nóng nhẹ (khoảng 70-100 °C). Nhiệt độ này đủ để phá vỡ liên kết tạm thời, giải phóng CO₂ nguyên chất để thu hồi, lưu trữ hoặc tái sử dụng. Sau đó, lõi lọc được làm nguội và đưa vào sử dụng lại. Chu kỳ này có thể lặp hàng trăm lần mà không suy giảm hiệu suất đáng kể.

Nhờ khả năng lắp đặt linh hoạt, bộ lọc carbon thế hệ mới có thể được áp dụng rộng rãi, từ các trung tâm dữ liệu tiêu thụ năng lượng lớn, các tòa nhà thương mại cho đến các cao ốc văn phòng.

Sự ra đời của bộ lọc không khí hấp thụ CO2 hiệu suất cao này đánh dấu sự chuyển đổi quan trọng từ các giải pháp đối phó với biến đổi khí hậu sang chủ động loại bỏ carbon khỏi khí quyển. Khi các nguyên mẫu đang bước vào giai đoạn thử nghiệm thương mại quy mô lớn, giới chuyên môn kỳ vọng công nghệ này sẽ là một trong những công cụ then chốt, giúp nhân loại không chỉ kiềm chế mà còn đảo ngược những tác động nghiêm trọng nhất của biến đổi khí hậu trong những thập kỷ tới.

Quỳnh Lâm

Theo Tin dịch tổng hợp