Láng giềng Việt Nam thử nghiệm thành công nhiên liệu máy bay từ CO₂, vận hành liên tục 800 giờ, mở lối thay thế dầu mỏ

Giá nhiên liệu máy bay toàn cầu đã tăng vọt lên 175 USD/thùng vào tháng 3, tăng 94,4% so với cùng kỳ năm trước, và vượt mốc 200 USD/thùng trong tháng 4, tức hơn gấp đôi so với một năm trước đó. Chi phí nhiên liệu tăng cao buộc nhiều hãng hàng không phải cắt giảm chuyến bay, đặc biệt khi giá năng lượng bị đẩy lên giữa xung đột liên quan Iran.

Trong bối cảnh này, nhóm nghiên cứu từ Viện Nghiên cứu Công nghệ Tiên tiến Thượng Hải, thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS), đã công bố một hướng đi công nghiệp nhằm chuyển đổi trực tiếp CO₂ thành nhiên liệu máy bay.

Nghiên cứu đăng ngày 15/4 trên tạp chí ACS Catalysis tập trung vào việc biến CO₂ thành các chuỗi hydrocarbon dài, nguyên liệu cốt lõi để sản xuất nhiên liệu hàng không.

Quy trình này về bản chất giống như “đảo ngược quá trình đốt cháy”: khí thải kết hợp với nước, sau đó tái cấu trúc thành nhiên liệu lỏng có mật độ năng lượng cao. Tuy nhiên, trong nhiều năm, công nghệ này bị cản trở bởi 2 vấn đề lớn: khó kéo dài chuỗi carbon và khó kiểm soát để tạo ra các sản phẩm có giá trị cao.

Để vượt qua rào cản, nhóm nghiên cứu đã phát triển một chất xúc tác nền sắt, được biến tính bằng kali và nhôm. Trong quá trình phản ứng, vật liệu này tự hình thành một “giao diện đặc biệt” giữa hai pha, giúp tăng tốc phản ứng và định hướng tạo ra các phân tử có kích thước phù hợp.

Kết quả cho thấy ở mức nhiệt 330°C và áp suất trung bình, hệ xúc tác có thể tạo ra 453,7 mg olefin nặng (thành phần nền của nhiên liệu lỏng) trên mỗi gram xúc tác mỗi giờ. Trong đó, phần có thể chuyển hóa trực tiếp thành nhiên liệu máy bay đạt 252,7 mg/g/giờ.

Đáng chú ý hơn, hiệu suất này được duy trì ổn định trong suốt 800 giờ vận hành liên tục, một tín hiệu quan trọng cho thấy công nghệ đã sẵn sàng rời phòng thí nghiệm để tiến tới ứng dụng công nghiệp.

CAS nhận định nghiên cứu đã mở ra một phương pháp đơn giản nhưng hiệu quả chưa từng có để sản xuất các hợp chất hydrocarbon chuỗi dài và nhiên liệu hàng không. Trên thực tế, quá trình thương mại hóa nhiên liệu từ CO₂ tại Trung Quốc đã bắt đầu.

Công ty khởi nghiệp Feynman Dynamics, một trong những đơn vị tiên phong, đã ký thỏa thuận với chính quyền Nội Mông vào tháng 10 nhằm xây dựng dự án sản xuất 3.000 tấn nhiên liệu hàng không bền vững mỗi năm bằng công nghệ điện tổng hợp.

Tuy vậy, nhà sáng lập Hu Shi cảnh báo việc biến thành tựu phòng thí nghiệm thành nhiên liệu đạt chuẩn hàng không là một chặng đường dài. Ngành hàng không yêu cầu chứng nhận nghiêm ngặt về an toàn và tính bền vững, trong khi nhiên liệu sản xuất từ quá trình hydro hóa CO₂ hiện vẫn chưa được công nhận rộng rãi.

Ông ví quá trình này giống như phát triển một loại thuốc mới: đã có kết quả trong phòng thí nghiệm và dây chuyền thử nghiệm, nhưng vẫn cần trải qua các “giai đoạn thử nghiệm lâm sàng” trước khi được chấp nhận hoàn toàn. Riêng sản phẩm của Feynman Dynamics đã vượt qua các bước chứng nhận bay.

Công nghệ của công ty kết hợp điện xúc tác và nhiệt xúc tác: điện tái tạo được dùng để tách CO₂ thành CO và oxy, sau đó CO được chuyển hóa thành hydrocarbon lỏng thông qua quy trình Fischer-Tropsch synthesis, nền tảng công nghiệp lâu đời trong sản xuất nhiên liệu.

Theo Hu, sử dụng điện để sản xuất nhiên liệu là hướng đi dài hạn hợp lý nhất, bởi ngành hàng không khó có thể điện hóa hoàn toàn do nhu cầu năng lượng quá lớn và hạn chế của pin. Trong khi đó, các giải pháp hiện tại như tái chế dầu ăn đã qua sử dụng tuy khả thi nhưng nguồn cung hạn chế.

Ông dự báo trong vòng 10 năm, nhiên liệu từ CO₂ có thể đạt mức chi phí cạnh tranh, biến khí nhà kính từ một vấn đề toàn cầu thành nguồn cung nhiên liệu ổn định cho ngành hàng không.

Theo SCMP