Turbine điện gió đạt kỷ lục “khủng” về chuyển hóa năng lượng

/in /by

Một nguyên mẫu turbine gió của Siemens Gamesa đã thiết lập kỷ lục năng lượng là 359 Megawatt giờ (MWh) trong 24 giờ, đủ cung cấp năng lượng hàng ngày cho trung bình 12.414 ngôi nhà ở Mỹ.


SG 14-222 DD dự kiến được triển khai ngoài khơi tại các vùng biển có gió mạnh.

Turbine nói trên có tên gọi Siemens Gamesa SG 14-222 DD – là một trong những turbine gió lớn nhất thế giới, với công suất danh nghĩa là 14 MWh. Công suất này tương tự turbine Haliade-X lớn nhất của GE và chỉ xếp sau turbine Vestas (15 MWh) và nhà vô địch toàn cầu MingYang (16 MWh).

Siemens Gamesa SG 14-222 DD sử dụng 3 cánh quạt khổng lồ dài 108 mét, tạo ra một vòng tròn quét rộng 39.000 mét vuông. Và mặc dù được đánh giá trên danh nghĩa ở công suất 14 MWh, nhưng nó có thể khởi động chức năng “tăng sức mạnh” để có thể sản xuất mức năng lượng lên đến 15 MWh.

Turbine điện gió đạt kỷ lục

Theo Peter Esmann, Giám đốc Sản phẩm cấp cao của Siemens Gamesa, chức năng tăng cường công suất này sẽ theo dõi các điều kiện cụ thể của địa điểm và luôn hoạt động khoảng 98% thời gian. Tính năng chỉ tắt khi có gió bão hoặc nhiễu động quá mức, tại thời điểm đó công suất của turbine giảm trở lại là 14 MWh.

Mặc dù được thiết kế để triển khai ở ngoài biển, nhưng nguyên mẫu này được chế tạo trên đất liền vào cuối năm 2021 tại Østerild, Đan Mạch. Và đó cũng chính là nơi nó mà đạt được kỷ lục sản xuất năng lượng.


Nguyên mẫu được triển khai trên đất liền tại Østerild, Đan Mạch.

Con số được báo cáo chỉ thấp hơn 1 MWh so với lý thuyết tối đa là 360 MWh mà turbine này sẽ thu được nếu nó chạy ở công suất cao nhất trong 24 giờ liên tục. Và để so sánh, công suất 359 MWh mà turbine này tạo ra đủ cung cấp năng lượng hàng ngày cho trung bình 12.414 ngôi nhà ở Mỹ. Trong khi vòng đời sử dụng của mỗi turbine gió này có thể lên tới hàng chục năm nếu được bảo dưỡng tốt.

Theo Siemens Gamesa, mọi thế hệ mới của công nghệ turbine truyền động trực tiếp ngoài khơi của hãng sử dụng ít bộ phận chuyển động hơn turbine giảm tốc – những cải tiến về thành phần đã cho phép hiệu suất cao hơn trong khi vẫn duy trì độ tin cậy. Siemens Gamesa cũng cho biết, turbine này được lên kế hoạch sản xuất hàng loạt vào năm 2024.

Có thể thấy, những chiếc turbine được chế tạo ngày một lớn dần lên, bởi càng lớn chúng dường như càng hoạt động càng tốt và ít dự án lắp đặt tốn kém hơn cần được thực hiện để tạo ra cùng một lượng công suất.

Theo một báo cáo của Renew Economy, việc mở rộng quy mô ngành công nghiệp với những turbine khổng lồ này là lý do chính khiến các chuyên gia trong ngành dự đoán rằng chi phí điện gió ngoài khơi sẽ giảm từ 37 đến 49% vào năm 2050.

H.T

https://petrotimes.vn/turbine-dien-gio-dat-ky-luc-khung-ve-chuyen-hoa-nang-luong-668511.html

Cây năng lượng Mặt trời tạo ra điện ở khu dân cư

/in /by

Công ty Solar Botanic Trees ở London, Anh đã công bố sản phẩm cây năng lượng Mặt trời có thể tạo ra điện để sử dụng trên đường phố và trong các khu dân cư.

Cây năng lượng Mặt trời được thiết kế phục vụ các khu vực như bãi đỗ xe tại sân bay, trung tâm mua sắm và trung tâm triển lãm… Tại đây, chúng có thể được sử dụng để sạc xe điện cũng như máy tính xách tay và điện thoại. Theo nhà phát triển, một cây năng lượng Mặt trời có thể tạo ra đủ điện để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ của một ngôi nhà 3 phòng. Nhiều cây cũng có thể được liên kết thành một “rừng” để tạo thành lưới điện nhỏ.

Giám đốc Điều hành Harry Corrigan, cũng là người sáng lập Solar Botanic Trees cho biết, công ty có một nguyên mẫu trong phòng thí nghiệm và đang được hoạt động thử nghiệm. Công ty hy vọng sẽ hoàn thành công việc này trong quý đầu tiên hoặc thứ hai của năm tới. Quá trình này cần thời gian, nhưng nhà sản xuất sẽ cho sản phẩm ra mắt thị trường vào khoảng giữa năm sau.

Theo ông Harry Corrigan, đến nay có khá nhiều sự quan tâm đối với cây năng lượng Mặt trời. Khi nảy ra ý tưởng trên, công ty đã nhắm mục tiêu vào những ngôi nhà riêng, nhưng sau đó, một trong những công ty năng lượng đề xuất sử dụng sản phẩm này như một trạm sạc cho xe điện.

Các nhà phát triển đang làm việc với Đại học Brunel London, Trung tâm Công nghệ Sản xuất và Trung tâm Nghiên cứu Sản xuất Tiên tiến của Đại học Sheffield để bắt đầu đưa thiết bị này vào sản xuất hàng loạt. Những cây năng lượng Mặt trời đầu tiên sẽ sớm ra mắt và nhắm vào sự bùng nổ về nhu cầu sạc nhanh của xe điện. Ông Corrigan đã nói chuyện với các chủ bãi đậu xe và các công ty ô tô để đánh giá mức độ quan tâm tới sản phẩm. Người sáng lập Solar Botanic cho biết muốn dồn sức lực của mình vào điều gì đó có lợi cho hành tinh. Theo ông, chúng ta phải làm gì đó để giải quyết cuộc khủng hoảng khí hậu, nếu không đây sẽ là di sản khủng khiếp cho thế hệ tương lai.


Cây năng lượng Mặt trời mới được Công ty Solar Botanic Trees ở London, Anh công bố.

Cây năng lượng Mặt trời có thể hỗ trợ hiệu quả ở những nơi như bãi đậu xe ô tô nhỏ, bãi đậu xe dân dụng. Cách dễ dàng hơn để làm điều này là tiếp cận các khu vực và đưa chúng vào bãi đỗ xe, ga tàu hỏa, bến xe buýt… nơi mọi người rời khỏi xe riêng của mình.

Ông Corrigan cũng muốn nhìn thấy những cây năng lượng Mặt trời được đặt trong các quảng trường thành phố. Tuy nhiên, việc triển khai chúng ở thủ đô London sẽ cần sự hợp tác từ các hội đồng, Tòa thị chính và Cơ quan Giao thông Vận tải London (TfL).

Người sáng lập trên cho biết, công ty vẫn chưa tiếp cận TfL và cần phải chuẩn bị mọi thứ, hoàn thành tất cả chứng nhận để đưa những cây năng lượng vào sử dụng hàng loạt. Ông hy vọng, vào cuối năm nay, khi các thử nghiệm hoàn thành việc chứng nhận sản phẩm trên sẽ được giải quyết.

Cây năng lượng Mặt trời sẽ có giá từ 10.000 – 12.000 bảng (272 triệu VND – 327 triệu VND) mỗi cây, cao hơn so với giá những tấm năng lượng Mặt trời trên mái nhà nhưng chúng sẽ được triển khai ở mức độ đường phố. Đã có sự quan tâm từ các nhà phát triển – những người muốn thể hiện thiết bị sản sinh ra năng lượng tái tạo một cách thẩm mỹ hơn, đồng thời tránh làm giá xăng dầu tăng lên.

Tuy nhiên, các nhà vận động sống xanh đã có một số hoài nghi về dự án cây năng lượng này. Người sáng lập và Giám đốc của Clean Air tại London Simon Birkett cho biết ông chưa nhìn thấy kế hoạch này nhưng “muốn nhìn thấy năng lượng Mặt trời trên các mái nhà để giảm thiểu sự lộn xộn trên đường phố ở khu vực công cộng”.

Một nhà vận động môi trường cho biết, thiết bị này sẽ đóng vai trò quan trọng nếu nhiều ô tô phải đậu trong một thời gian dài. Trong khi đó, có nghiên cứu chỉ ra rằng, việc ô tô đỗ 23 giờ một ngày là điều cực kỳ kém hiệu quả với lượng không gian mà chúng chiếm dụng trong các thành phố vốn chật hẹp của chúng ta. Bên cạnh đó, ô tô nên được sử dụng thường xuyên hơn và khi cần sẽ được sạc rất nhanh từ các nguồn năng lượng tái tạo.

Trả lời những lo ngại trên, ông Harry Corrigan cho biết, đó là những ý kiến rất hay nhưng chúng ta cần duy trì động lực phát triển xe điện vào lúc này. Ông nói rằng rất đồng tình với việc nên đi xe đạp và đi bộ, nhưng ông không nghĩ chúng ta làm được điều này nhanh như mong muốn của nhiều người. Hiện tại, hãy làm cho môi trường của chúng ta sạch hơn một chút.

Ông Corrigan nói thêm, mục đích của dự án là chống biến đổi khí hậu và cây là biểu tượng của hành động này. Công ty ông hy vọng cây năng lượng Mặt trời sẽ đẹp và mọi người sẽ thích bề ngoài của nó. Công ty hiện đang trong quá trình gây quỹ tương đương hơn 1 triệu bảng Anh (27 tỷ VND) để hoàn thành thử nghiệm và cần thêm 3 – 5 triệu bảng Anh (115 – 135 tỷ VND) nữa để bắt đầu sản xuất thương mại vào năm tới.

Bảo Lâm

https://vietq.vn/cay-nang-luong-mat-troi-tao-ra-dien-o-khu-dan-cu-d204754.html

Chế tạo thành công bảng mạch dễ phân huỷ, mỏng như tờ giấy

/in /by

Các nhà nghiên cứu Mỹ chế tạo thành công nguyên mẫu bảng mạch mỏng như một tờ giấy với đầy đủ thành phần điện tử tích hợp. Bảng mạch này dễ phân hủy, ít nguy cơ ô nhiễm.

Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Bang New York phát minh được bảng mạch, phát triển các thành phần điện tử dùng một lần, có thể in 3D trên một tờ giấy với mục đích giảm thiểu rác thải điện tử. Nhóm nghiên cứu thiết kế một mạch khuếch đại in trên giấy kết hợp điện trở, tụ điện và bóng bán dẫn, dễ dàng trong ứng dụng thực tế vừa dễ tiêu hủy, không gây ô nhiễm môi trường.

Đầu tiên, nhóm nghiên cứu sử dụng sáp để in các kênh lên một tờ giấy theo mẫu đơn giản. Sau khi gia nhiệt làm chảy sáp để ngấm vào giấy, các nhà nghiên cứu sử dụng công nghệ in 3D với loại mực bán dẫn và dẫn điện, những loại mực này khi được in sẽ thấm vào khu vực không bị chặn bởi sáp. Sau đó, các nhà khoa học sử dụng kỹ thuật in lụa in các thành phần kim loại dẫn điện bổ sung và đổ chất điện phân dạng gel lên giấy.

Bảng mạch thu được rất linh hoạt và mỏng, tương tự như giấy ngay cả sau khi đã thêm các thành phần điện tử. Để chứng minh khả năng phân hủy của bảng mạch điện, nhóm nghiên cứu đã chứng minh bằng cách châm lửa, toàn bộ bảng mạch nhanh chóng bị đốt cháy thành tro. Theo nhóm nghiên cứu, kết quả này thể hiện khả năng tiến tới việc sản xuất các thiết bị điện tử hoàn toàn chỉ dùng một lần và sau đó sẽ bị thiêu hủy hoặc phân hủy, không tạo rác thải điện tử gây ô nhiễm môi trường.


Bảng mạch điện tử in trên giấy có thể đốt hoặc phân hủy. Ảnh: Interesting Engineering

Số lượng thiết bị điện tử được sản xuất theo từng năm tăng lên ngày càng lớn, sử dụng nguyên liệu thô trong lĩnh vực điện tử ứng dụng dự kiến sẽ tăng gấp đôi vào năm 2050. Rác thải điện tử cũng đã tăng gần gấp đôi trong 16 năm qua và chỉ có khoảng 20% được thu gom và phân hủy, tái chế hiệu quả.

Những thiết bị điện tử bỏ đi như TV, điện thoại di động, máy tính là nguồn chất thải phát triển rất nhanh chóng. Một nghiên cứu đã ước tính, khối lượng khổng lồ thiết bị điện tử đã bị loại bỏ trên thế giới mà chỉ tính riêng năm 2021, rác thải điện tử đã nặng tới 57 triệu tấn, nặng hơn cả toàn bộ Vạn Lý Trường Thành của Trung Quốc.

Những thiết bị điện tử nhỏ có bảng mạch được làm từ sợi thủy tinh, nhựa và dây kim loại. Những bảng mạch này rất khó khăn trong tái sử dụng và tái chế, tương đối cồng kềnh, không được thuận lợi khi sử dụng trong các thiết bị y tế linh hoạt hoặc sử dụng 1 lần tại điểm chăm sóc sức khỏe (chăm sóc tại gia), máy theo dõi môi trường hoặc thiết bị theo dõi, giám sát sức khỏe mang đeo cá nhân.

Loại vi mạch mới này sẽ được sản xuất đơn giản, tất cả thành phần điện tử được tích hợp hoàn toàn vào tấm giấy hoặc vật liệu dễ phân hủy, có thể bị đốt cháy hoặc phân hủy dễ dàng, giải quyết thách thức khó khăn về rác thải điện tử.

Bảo Lâm
https://vietq.vn/che-tao-thanh-cong-bang-mach-de-phan-huy-chi-mong-nhu-to-giay-d204585.html

Loại pin lithium-ion cho phép xe điện chạy 630 km một lần sạc

/in /by

Các nhà khoa học Hàn Quốc phát triển pin lithium-ion không cực dương anode hiệu suất cao, chống cháy nổ, cho phép xe ô tô điện chạy đến 630 km chỉ trong một lần sạc.

Nhóm nghiên cứu POSTECH do GS Soojin Park và nghiên cứu sinh TS Sungjin Cho (Khoa Hóa học) phối hợp với GS Dong-Hwa Seo và TS Dong Yeon Kim (Trường Kỹ thuật Năng lượng và Hóa học) tại Viện Khoa học và Công nghệ Ulsan (UNIST) phát triển một pin lithium không có cực dương anode với hiệu suất thời lượng sử dụng pin dài hơn trong một lần sạc.

Loại pin không có cực dương mới được phát triển có mật độ năng lượng/thể tích là 977 Wh /L, cao hơn 40% so với các loại pin thông thường (700 Wh/L). Kết quả này có nghĩa là pin có thể chạy được 630 km trong một lần sạc. Pin thường thay đổi cấu trúc của vật liệu anốt khi các ion lithium chảy đến và đi từ điện cực trong quá trình sạc và xả lặp đi lặp lại. Đây cũng là nguyên nhân vì sao dung lượng pin giảm dần theo thời gian.

Các nhà khoa học cho rằng, nếu có thể sạc và xả chỉ với một bộ thu dòng điện cực dương trần không có vật liệu cực dương thì mật độ năng lượng – yếu tố quyết định dung lượng pin sẽ tăng lên. Nhưng phương pháp này có điểm yếu nghiêm trọng là gây phồng đáng kể thể tích cực dương và làm giảm vòng đời của pin. Thể tích cực dương phồng lên vì không có nơi lưu trữ ổn định cho lithium trong cực dương.


Ảnh minh hoạ

Để khắc phục vấn đề này, nhóm nghiên cứu thành công trong việc phát triển pin không có cực dương trong chất điện phân lỏng trên cơ sở cacbonat thường sử dụng bằng cách thêm một chất nền dẫn điện ion. Chất nền không chỉ tạo thành lớp bảo vệ anode mà còn giảm thiểu đến mức tối thiểu sự giãn nở của cực dương.

Các nhà khoa học đã chế tạo một điện cực bằng cách phủ lớp dẫn ion bao gồm polyme polyetylenimine, bạc, muối liti và muội than lên bề mặt của bộ thu dòng điện bằng đồng. Chất nền dẫn điện ion được chế tạo theo phương pháp này có thể vận hành pin, nhận và giải phóng các ion lithium hiệu quả trong quá trình sạc và xả.

Thử nghiệm cho thấy pin duy trì dung lượng cao 4,2 mAh/cm2, mật độ dòng điện cao 2,1 mA/cm2 trong thời gian dài trong chất điện phân lỏng trên cơ sở cacbonat. Các nhà khoa học cũng chứng minh được cả trên lý thuyết và trong các thí nghiệm, chất nền có thể lưu trữ lithium.

Một đặc điểm thu hút sự quan tâm của giới khoa học là nhóm nghiên cứu đã chứng minh thành công sử dụng các bán tế bào pin (half-cells) trạng thái rắn (solid- state) bằng phương pháp sử dụng chất điện phân rắn gốc sulfua trên cơ sở khoáng chất Argyrodite. Các nhà khoa học dự đoán rằng, loại pin có thiết kế này sẽ đẩy nhanh quá trình thương mại hóa pin không nổ do khả năng duy trì dung lượng cao trong thời gian dài.

Bảo Lâm
https://vietq.vn/loai-pin-lithium-ion-cho-phep-xe-dien-chay-630-km-mot-lan-sac-d204580.html

Phát triển thành công “lá nhân tạo” có khả năng tạo ra năng lượng sạch

/in /by

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Cambridge đã phát triển thành công “lá nhân tạo” có khả năng tạo ra nhiên liệu sạch từ ánh sáng mặt trời và nước.

Nhờ các thiết bị có chi phí thấp, tự vận hành và đủ nhẹ để nổi trên mặt nước, những chiếc lá nhân tạo có thể được sử dụng để tạo ra giải pháp thay thế bền vững cho xăng mà không chiếm không gian trên đất liền. Các cuộc thử nghiệm ngoài trời đối với những chiếc lá nhẹ trên sông Cambridge cho thấy chúng có thể chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành nhiên liệu hiệu quả như cách lá cây thực hiện. Sông Cambridge là con sông chính chảy qua Cambridge ở miền Đông nước Anh.

Đây là lần đầu tiên nhiên liệu sạch được tạo ra trên mặt nước. Nếu được mở rộng quy mô, lá cây nhân tạo có thể được sử dụng trên các tuyến đường thủy bị ô nhiễm, tại các cảng, thậm chí trên biển và có thể giúp giảm sự phụ thuộc của ngành vận tải biển toàn cầu vào nhiên liệu hóa thạch.

Các công nghệ năng lượng tái tạo, chẳng hạn như khai thác gió và mặt trời đã trở nên rẻ hơn đáng kể và sẵn có hơn trong những năm gần đây. Tuy nhiên, đối với các ngành công nghiệp như vận chuyển, việc khử carbon có chi phí lớn hơn nhiều.

Khoảng 80% thương mại toàn cầu được vận chuyển bằng các tàu chở hàng chạy bằng nhiên liệu hóa thạch, tuy nhiên lĩnh vực này lại ít được chú ý trong các cuộc thảo luận liên quan đến khủng hoảng khí hậu.

Vài năm gần đây, nhóm nghiên cứu của Giáo sư Erwin Reisner ở Cambridge đã làm việc để giải quyết vấn đề này bằng cách phát triển các giải pháp bền vững tạo ra xăng dầu dựa trên nguyên tắc quang hợp. Năm 2019, họ đã phát triển loại lá nhân tạo, có thể tạo ra khí tổng hợp (syngas) từ ánh sáng mặt trời, carbon dioxide và nước. Khí tổng hợp là chất trung gian quan trọng trong sản xuất nhiều hóa chất và dược phẩm.

Nguyên mẫu trước đó sản xuất nhiên liệu bằng cách kết hợp 2 chất hấp thụ ánh sáng với chất xúc tác thích hợp để tạo ra nhiên liệu. Tuy nhiên, do nó kết hợp đế thủy tinh dày và lớp phủ chống ẩm, khiến thiết bị này trở nên cồng kềnh. Đồng tác giả – Tiến sĩ Virgil Andrei từ Khoa Hóa học Yusuf Hamied của Đại học Cambridge cho biết, lá nhân tạo có thể hạ thấp đáng kể chi phí sản xuất nhiên liệu bền vững, nhưng vì chúng vừa nặng nề vừa dễ vỡ, nên rất khó sản xuất ở quy mô lớn và vận chuyển.


Tiến sĩ Virgil Andrei và công trình nghiên cứu.

Theo người đứng đầu nghiên cứu, Giáo sư Reisner, các nhà khoa học muốn xem có thể cắt giảm vật liệu sử dụng trong các thiết bị này đến mức nào để không ảnh hưởng hiệu suất của chúng. Nếu có thể cắt giảm đến mức giúp chúng đủ nhẹ để trôi trên mặt nước, họ sẽ mở ra những cách hoàn toàn mới bằng cách sử dụng những chiếc lá nhân tạo này.

Đối với phiên bản mới của lá nhân tạo, các nhà khoa học lấy cảm hứng từ ngành công nghiệp điện tử. Các kỹ thuật thu nhỏ dẫn đến việc tạo ra điện thoại thông minh và màn hình linh hoạt – mang lại sự cách mạng hóa trong lĩnh vực này.

Thách thức đối với nhóm nghiên cứu của Đại học Cambridge là làm thế nào để đặt các chất hấp thụ ánh sáng vào chất nền nhẹ và bảo vệ chúng khỏi sự xâm nhập của nước. Để vượt qua thách thức này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng oxit kim loại màng mỏng và vật liệu được gọi là perovskites, có thể được phủ lên nhựa dẻo và lá kim loại. Các thiết bị được bao phủ bởi các lớp carbon không thấm nước, mỏng cỡ micromet để ngăn chặn sự suy giảm độ ẩm. Kết quả cho ra một thiết bị không chỉ hoạt động được, mà còn trông giống như chiếc lá thật.

Tiến sĩ Andrei cho biết, nghiên cứu này chứng minh rằng, lá nhân tạo tương thích với các kỹ thuật chế tạo hiện đại, đại diện cho một bước khởi đầu hướng tới tự động hóa và mở rộng quy mô sản xuất nhiên liệu từ năng lượng mặt trời. Theo ông Andrei, những chiếc lá này kết hợp những ưu điểm của hầu hết công nghệ nhiên liệu năng lượng mặt trời vì chúng có trọng lượng thấp và hiệu suất cao.

Các thử nghiệm về lá nhân tạo mới đã chứng minh chúng có thể tách nước thành hydro và oxy, hoặc giảm CO2 thành khí tổng hợp. Mặc dù cần có những cải tiến bổ sung trước khi chúng sẵn sàng cho ứng dụng thương mại, các nhà khoa học tin rằng, sự phát triển này mở ra con đường hoàn toàn mới trong công việc của họ.

Tiến sĩ Andrei nhận định, trang trại năng lượng mặt trời đã trở nên phổ biến để sản xuất điện. Các nhà khoa học đang xem xét để có được những trang trại tương tự để tạo ra nhiên liệu. Chúng có thể cung cấp năng lượng cho các khu định cư ven biển, các hòn đảo xa xôi, che phủ ao nuôi công nghiệp hoặc tránh sự bốc hơi nước từ các kênh tưới tiêu.

Bảo Lâm
https://vietq.vn/phat-trien-thanh-cong-la-nhan-tao-co-kha-nang-tao-ra-nang-luong-sach-d204395.html

Tìm ra vật liệu mới có thể hấp thụ chất độc hại từ không khí- “sát thủ” benzen

/in /by

Các nhà nghiên cứu từ Ireland đã tìm ra vật liệu mới có khả năng hấp thụ độc hại từ không khí, cụ thể là benzen-một chất có khả năng gây ung thư cho con người.

Loại vật liệu mới hứa hẹn loại bỏ một số chất độc hại trong không khí được một nhóm nhà khoa học Đại học Limerick (UL) ở Ireland tạo ra. Theo nhóm nhà nghiên cứu, chất này sử dụng ít năng lượng hơn nhiều so với các vật liệu hiện tại và có thể ghi lại mức độ vi lượng của chất ô nhiễm có hại như benzen từ không khí.

Nhóm nghiên cứu tin rằng vật liệu xốp giống như bọt biển được đặt tên là BUT-55 – có thể cách mạng hóa việc thanh lọc không khí độc hại và đóng góp đáng kể vào cuộc chiến chống biến đổi khí hậu trên toàn cầu. Giáo sư Michael Zaworotko – Chủ tịch Quỹ Khoa học và Kỹ thuật Tinh thể của Ireland và nhà nghiên cứu tại Viện Bernal Đại học Limerick và đồng nghiệp đã phát triển vật liệu mới này. Phát hiện đã được báo cáo trên tạp chí uy tín Nature Materials năm 2022.


Các nhà khoa học Ireland đã tìm ra chất có khả năng hấp thụ độc hại từ không khí, cụ thể là chất benzen. Ảnh: CAND

Những hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) – bao gồm benzen là loại chất ô nhiễm độc hại gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng về môi trường và sức khỏe con người. Phát triển công nghệ để loại bỏ benzen khỏi không khí ở nồng độ vết và thực hiện sứ mệnh đó với một dấu vết năng lượng thấp là cả hai thách thức chưa thể vượt qua cho đến nay.

Giáo sư Zaworotko giải thích: “Một họ vật liệu xốp như bọt biển được phát triển để thu giữ hơi benzen từ không khí ô nhiễm và tạo ra luồng không khí sạch trong thời gian dài. Những vật liệu này có thể được tái sinh dễ dàng dưới nhiệt độ nhẹ, khiến chúng trở thành ứng viên cho việc lọc không khí và xử lý môi trường. Vật liệu của chúng tôi có thể làm tốt hơn nhiều về độ nhạy và thời gian làm việc so với vật liệu truyền thống”.

Vật liệu thực tế có đầy lỗ và gần giống pho mát Thụy Sĩ. Các lỗ cho phép thu hút phân tử benzen – một chất ô nhiễm độc hại. Giáo sư Zaworotko và Tiến sĩ Xiang-Jing Kong từ Khoa Khoa học Hóa học tại UL, cùng nhóm đồng nghiệp từ một số trường đại học hàng đầu ở Trung Quốc, đã phát triển vật liệu xốp mới có ái lực mạnh với benzen đến mức nó bắt giữ hóa chất độc hại ngay cả khi có mặt ở chỉ 1 phần trong 100.000.

Benzen là một hợp chất hữu cơ thơm, trong điều kiện bình thường là một chất lỏng không màu, mùi dịu ngọt dễ chịu, dễ cháy. Benzen không tan trong nước, tan trong rượu.

Benzen rất độc, có khả năng gây ung thư ở người rất cao. Mối nguy hại nhất của benzen là khả năng gây bệnh bạch cầu của những người thường xuyên bị phơi nhiễm loại chất độc hại này.

Theo nhóm nghiên cứu, vật liệu này giống với pho mát Thụy Sĩ vì nó có nhiều lỗ và chính những lỗ này có “nhiệm vụ” thu hút các phân tử độc hại benzen. Về mặt năng lượng, vì quá trình thu nhận dựa trên liên kết vật lý chứ không phải hóa học, nên dấu ấn năng lượng của quá trình thu nhận và giải phóng thấp hơn nhiều so với các thế hệ vật liệu trước đây.

Giáo sư Zaworotko báo cáo: “Nhiệm vụ phá vỡ hỗn hợp khí rất khó thực hiện hiệu quả. Điều này đặc biệt đúng đối với các thành phần phụ bao gồm không khí, carbon dioxide và nước. Những đặc tính của loại vật liệu mới của chúng tôi cho thấy hoạt động phân hủy benzen không còn là điều khó khăn nữa”.

Một số công trình trước đó từ phòng thí nghiệm của Giáo sư Zaworotko đã tạo ra những vật liệu hàng đầu để thu giữ carbon và thu hoạch nước. Vật liệu thu hoạch nước có các đặc tính thuận lợi như vậy để giữ và giải phóng nước từ khí quyển vốn đã được sử dụng trong các hệ thống hút ẩm.

Tiến sĩ Xiang-Jing Kong giải thích: “Dựa trên thiết kế thông minh, vật liệu của chúng tôi giải quyết nhiều thách thức về cả kỹ thuật và xã hội, chẳng hạn như loại bỏ dấu vết benzen khỏi không khí. Điều này là khó đối với các vật liệu thông thường, do đó làm nổi bật sự quyến rũ của vật liệu xốp”.

Nhìn chung, những kết quả này cho thấy một thế hệ vật liệu xốp độc đáo mới thuộc loại được phát minh tại UL hứa hẹn cho phép cách tiếp cận chung để thu giữ những hóa chất độc hại từ không khí. Tiến sĩ Xiang-Jing Kong giải thích: “Các đồng phân thơm rất khó tách ra trong hỗn hợp của chúng bằng phương pháp truyền thống, vốn luôn tiêu tốn nhiều năng lượng. Nghiên cứu này giúp mở ra khả năng thiết kế vật liệu xốp để phân tách hiệu quả các hóa chất này với năng lượng đầu vào thấp cũng như loại bỏ nhiều chất ô nhiễm dạng vết khác khỏi không khí”.

Nghiên cứu được tài trợ bởi Hội đồng Nghiên cứu Châu Âu (ERC) và Quỹ Khoa học Ireland (SFI).

Liên quan tới chất benzen độc hại trong không khí, trước đó các nhà nghiên cứu tại Việt Nam cũng phát hiện ra nó phát tán trong không khí với nồng độ vượt ngưỡng cho phép rất cao ở TP.HCM. Về lý thuyết, nguồn gốc chất benzen có thể “sản sinh” từ các hoạt động công nghiệp, khói thuốc lá, khói thải phương tiện giao thông sử dụng nhiên liệu hóa thạch… Nhưng các nhà khoa học cho rằng nguồn gốc chính của benzen có trong không khí ở TP.HCM là từ xăng “tươi” có chứa thành phần benzen bị bốc hơi và từ khói thải của các phương tiện giao thông, trước cổng trường học, bệnh viện…, những nơi tập trung đông đúc xe cộ.

Cũng theo các nhà khoa học, chính công suất của xe quá lớn so với nhu cầu sử dụng là một trong những nguyên nhân chủ yếu gây ô nhiễm môi trường rất đáng kể vì xăng cháy không hết.

Một trong những giải pháp tốt nhất là làm sao giảm được nhiều hơn hàm lượng benzen trong xăng. Nhiều ý kiến nhận định tỉ lệ benzen trong xăng ở mức 2,5% thể tích vẫn còn là mức cao, do đó phải tiến hành các giải pháp đồng bộ: giảm ùn tắc giao thông đô thị, kiểm soát khí thải…

Cũng theo một nghiên cứu, bảng điều khiển xe hơi, ghế sofa, bộ phận làm mát không khí cũng thải ra benzen. Ngoài việc gây ung thư, benzen còn đầu độc xương, gây thiếu máu và làm giảm các tế bào bạch cầu. Phơi nhiễm kéo dài sẽ gây ra bệnh bạch cầu, làm tăng nguy cơ ung thư cũng như có thể gây sẩy thai. Mức độ benzen chấp nhận được trong nhà là 50 mg.

Một chiếc ô tô đậu trong nhà có cửa sổ đóng sẽ chứa 400-800 mg benzen. Nếu đỗ ngoài trời dưới ánh mặt trời ở nhiệt độ trên 16 độ C, mức độ Benzen lên tới 2000-4000 mg, gấp 40 lần mức cho phép. Những người vào xe và đóng cửa sổ chắc chắn sẽ hít vào một lượng độc tố quá mức.

An Dương (T/h)

https://vietq.vn/tim-ra-chat-hap-thu-doc-hai-tu-khong-khi-sat-thu-benzen-d204319.html