"Lá nhân tạo" sản xuất ra nhiên liệu sạch từ nước và ánh sáng
Bảo Ngọc
23/08/2022
Các nhà khoa học đã phát triển “lá nhân tạo” nổi trên mặt nước, có khả năng sản xuất nhiên liệu sạch từ ánh sáng mặt trời và nước. Nghiên cứu này có thể hoạt động quy mô lớn trên biển…
Chiếc lá có hình dạng siêu mỏng, linh hoạt, được các nhà nghiên cứu Đại học Cambridge lấy cảm hứng từ quá trình quang hợp (quá trình thực vật chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành thức ăn). Thiết bị tự động, chi phí thấp và có trọng lượng nhẹ, dễ dàng nổi lên trên bề mặt nước. Đây được coi là một giải pháp thay thế bền vững cho xăng mà không tốn diện tích trên đất liền.
Đây là lần đầu tiên nhiên liệu sạch được tạo ra trên mặt nước. Nếu mở rộng quy mô, lá nhân tạo có thể được sử dụng trên các tuyến đường thủy bị ô nhiễm, trong các cảng hoặc thậm chí trên biển, và giúp ngành vận tải biển toàn cầu giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch.
Các công nghệ năng lượng tái tạo như gió và mặt trời đã trở nên rẻ hơn đáng kể và dễ tiếp cận hơn trong những năm gần đây. Tuy nhiên, đối với các ngành công nghiệp vận chuyển, hậu cần hay khử cacbon, nhu cầu về năng lượng vô cùng lớn. Khoảng 80% hàng hóa thương mại toàn cầu được vận chuyển bằng các tàu chở hàng chạy bằng nhiên liệu hóa thạch. Lĩnh vực này luôn nhận được rất ít sự quan tâm trong các cuộc thảo luận liên quan đến khủng hoảng khí hậu.
Trong nhiều năm, nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Cambridge đã cố gắng giải quyết vấn đề nhức nhối này bằng cách phát triển các giải pháp bền vững thay thế xăng dầu dựa trên nguyên tắc quang hợp. Vào năm 2019, nhóm đã phát minh một chiếc “lá nhân tạo” sản xuất ra khí tổng hợp từ ánh sáng mặt trời, carbon dioxide và nước mang tên Syngas. Syngas là một chất trung gian quan trọng trong sản xuất hóa phẩm và dược phẩm.
Nguyên mẫu trước đó của “lá” là kết hợp hai chất hấp thụ ánh sáng với các chất xúc tác phù hợp tạo ra nhiên liệu. Tuy nhiên, với chất nền thủy tinh dày và lớp phủ chống ẩm, thiết bị phiên bản đời đầu có trọng lượng khá cồng kềnh.
"Lá nhân tạo nguyên mẫu có thể làm giảm đáng kể chi phí sản xuất nhiên liệu bền vững, nhưng vì vừa nặng vừa dễ vỡ, chúng rất khó vận chuyển và sản xuất ở quy mô lớn". Tiến sĩ Virgil Andrei, thuộc Khoa Hóa học Yusuf Hamied của Đại học Cambridge, cho biết.
Thách thức đối với nhóm nghiên cứu Cambridge là làm thế nào để “ép” các chất hấp thụ ánh sáng vào “chiếc lá” có chất nền nhẹ nhưng vẫn chống nước. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng tới oxit kim loại màng mỏng và một vật liệu gọi là perovskites (thường dùng để phủ lên lá nhựa dẻo và kim loại). Các hợp chất bên trong được bảo vệ bởi lớp carbon mỏng chỉ vài micromet, không thấm nước và ngăn chặn độ ẩm.
Tiến sĩ Andrei chia sẻ: "Nghiên cứu này có thể trở thành bước đệm tiên phong hướng tới việc tự động hóa và mở rộng quy mô sản xuất nhiên liệu năng lượng mặt trời. Chiếc lá này là sự kết hợp của hầu hết các công nghệ nhiên liệu năng lượng mặt trời thế hệ mới, chúng đạt trọng lượng thấp nhưng hiệu suất vô cùng cao".
Các thử nghiệm của lá nhân tạo phiên bản nâng cấp đã chứng minh rằng chúng có thể tách nước thành hydro và oxy, hoặc giảm CO2 thành khí tổng hợp. Các cải tiến bổ sung sẽ được tiếp tục nghiên cứu trước khi sản phẩm sẵn sàng cho các ứng dụng thương mại.
"Các trang trại năng lượng mặt trời đã trở nên phổ biến trong lĩnh vực sản xuất điện; chúng tôi đang hình dung về các trang trại tương tự trong lĩnh vực tổng hợp nhiên liệu", tiến sĩ Andrei nói thêm, "Những chiếc lá này có thể cung cấp cho các khu dân cư ven biển, các đảo xa xôi, che phủ các ao công nghiệp hoặc tránh bốc hơi nước từ các kênh tưới tiêu".
Sự bùng nổ của trí tuệ nhân tạo (AI) và máy tính lượng tử đang đẩy nhanh tốc độ tấn công mạng mà còn làm dấy lên mối đe dọa “thu thập hôm nay, giải mã tương lai”, đặt dữ liệu nhạy cảm trước nguy cơ bị đánh cắp ngay từ bây giờ để chờ giải mã sau này.
Khoảng cách lớn giữa kỳ vọng chiến lược và nguồn lực đầu tư đang buộc các doanh nghiệp phải tái định hình chiến lược công nghệ.
Mỹ đã đưa helium vào danh mục vật liệu trọng yếu nhằm củng cố nguồn cung cho ngành bán dẫn và công nghệ tiên tiến, trong bối cảnh nhu cầu toàn cầu tăng nhanh hơn sản lượng và những gián đoạn địa chính trị làm gia tăng rủi ro chuỗi cung ứng…
OpenAI cho biết các mô hình trí tuệ nhân tạo (AI) của công ty đã đạt ba kết quả nghiên cứu quan trọng trong toán học, khoa học máy tính và vật lý. Các công trình sẽ được chuyển cho những nhóm chuyên gia độc lập thẩm định...
ChatGPT và Claude nằm trong danh sách các công cụ AI không được Chính phủ Thụy Điển phê duyệt, cùng với DeepSeek của Trung Quốc, do những lo ngại về an toàn dữ liệu...
Theo GS. Thalappil Pradeep, người từng nhận Giải Đặc biệt VinFuture 2022, giá trị của khoa học không chỉ nằm ở việc một công trình được vinh danh hay một nhà nghiên cứu được ghi nhận. Điều quan trọng hơn là tri thức được chuyển hóa thành những giải pháp hữu ích cho cộng đồng…
Nhu cầu dinh dưỡng của chó, mèo thay đổi theo từng giai đoạn sống. Cảm biến đeo và trí tuệ nhân tạo đang mở ra khả năng theo dõi hoạt động, hỗ trợ điều chỉnh khẩu phần ăn sát hơn với thể trạng của từng vật nuôi…
Từ một nguồn thông tin, các sản phẩm cần được tổ chức, phân phối theo nguyên tắc “đúng nội dung, đúng nền tảng, đúng thời điểm”, đồng thời có thể đo lường hiệu quả tiếp cận công chúng...
Hà Nội sẽ hỗ trợ chi phí đầu tư, nâng cấp hạ tầng khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số, đồng thời hỗ trợ doanh nghiệp kết nối hệ sinh thái, đào tạo và xúc tiến thương mại công nghệ...
Các nhà khoa học vừa công bố lần đầu tiên sử dụng virus được thiết kế bằng trí tuệ nhân tạo (AI) để điều trị cho một bệnh nhân...