Các nhà nghiên cứu tại Đại học kỹ thuật Munich (Đức) đã và đang nghiên cứu cũng như phát triển công nghệ sản xuất sợi carbon mà không thải ra môi trường CO2 và giảm được chi phí vận hành. Nếu công nghệ này trở nên phổ biến, có thể trong tương lai những chiếc ô tô sẽ được sản xuất với chất liệu tuyệt vời này.
Sợi carbon từ lâu vốn đã là vật liệu khá quen thuộc với ngành công nghệ ô tô, hàng không máy bay và hàng không vũ trụ. Tuy nhiên từ năm 1860 tới nay, việc sản xuất ra sợi carbon tuy đã được cải tiến rất nhiều song vẫn còn hạn chế về mặt môi trường. Đó là quy trình sản xuất này thải ra hàm lượng CO2 không nhỏ vào bầu khí quyển, góp phần gia tăng hiệu ứng nhà kính.
Sợi carbon nhìn chung có vẻ khá thân thiện với môi trường. Chúng giúp cho ô tô và máy bay nhẹ hơn rất nhiều nhờ vậy có thể tiết kiệm nhiên liệu hơn. Nghe thì có vẻ khá thuyết phục, nhưng phân tích đơn giản này đã bỏ qua một thực tế rằng quy trình hóa cứng cấu trúc sợi carbon cực kỳ tốn năng lượng. Đó là lý do tại sao BMW cung cấp cho các dòng xe i3 và i8 của mình sợi carbon được sản xuất từ Hồ Moses ở Washington, nơi năng lượng thủy điện làm giảm đáng kể lượng carbon cần hóa cứng.
Hiện tại, các nhà nghiên cứu tại Đại học kỹ thuật Munich (TUM) đã và đang nghiên cứu một quy trình sản xuất sợi carbon sẽ thay đổi và khắc phục hoàn toàn vấn đề môi trường đang mắc phải. Quy trình này sẽ tổng hợp nên chất Polyacrylonitril (còn được gọi là Creslan 61)- hợp chất chính để sản xuất sợi carbon…. từ TẢO.
Các sợi này sau đó sẽ được xử lý nhiệt ( hóa cứng ) bằng năng lượng từ các tấm phản xạ ánh nắng mặt trời, cho ra sản phẩm là các sợi carbon có tính chất tương tự các sợi được sản xuất theo quy trình thông thường song lại thải ra hàm lượng CO2 thấp nhất tính đến hiện nay.
Loại tảo mà Đại học kỹ thuật Munich đang nghiên cứu, chứa CO2 trong chính đường và dầu của chúng, một loại men tạo dầu đặc biệt sẽ sản sinh ra dầu từ đường và thành tế bào của tảo. Các enzym tiếp đó sẽ phản ứng với lượng dầu này cho ra các axit béo và hợp chất glycerin. Hợp chất glycerin tiếp tục được sản xuất để cho ra sợi carbon trong khi đó các axit béo được sử dụng để chế tạo phụ gia bôi trơn trong kỹ thuật.
Cơ sở nghiên cứu của Đại học kỹ thuật Munich được tài trợ bởi Airbus, các nhà nghiên cứu nói rằng việc sản xuất dầu tảo để chế tạo sợi carbon với quy mô lớn có thể bù đắp được lượng carbon mà ngành hàng không sản xuất hằng năm.
Quy mô lớn cỡ nào ? “ Bằng kích thước của Algeria “- Thomas Bruck- chủ tịch của Viện sinh học tổng hợp trả lời. Nghe có vẻ vô lý nhưng trên thực tế, loại tảo này phát triển mạnh ở vùng nước mặn, có nhiều ánh nắng, CO2 và sa mạc Sahara là nơi hội tụ ít nhất là cả 2 yếu tố đầu tiên.Hàm lượng CO2 cần để phát triển tảo sẽ là một trở ngại đáng kể vì quy trình này sẽ sử dụng dòng CO2 lớn được thải trực tiếp từ các nhà máy thép hoặc nhà máy điện hóa thạch.
Không rõ là chúng ta sẽ cần xây dựng bao nhiêu nhà máy thép tuy nhiên ở thời điểm hiện tại, chúng ta đang sống trong thời đại của ô tô chứ không phải thời đại của những chiếc máy bay, chính vì thế có lẽ chúng ta nên bằng lòng với các quy mô nhỏ hơn kết hợp cùng các nhà máy thép có sẵn trong khu vực có đủ ánh nắng cung cấp cho cả việc nuôi trồng tảo và quy trình xử lý nhiệt. Và thậm chí các nhà nghiên cứu của TUM cho rằng nếu ngành nuôi trồng tảo có thể thay thế một số ngành nông nghiệp, chúng có thể mang lại năng suất cao hơn cả lúa mì hay ngô…
Và một khi quy trình này sản xuất được với một quy mô lớn trên thế giới, chúng ta có thể hoàn toàn hy vọng rằng, không chỉ có các dòng siêu xe như Lexus LFA, Bugatti Chiron, Ferrari Enzo,.. mà các dòng xe ô tô thông thường khác cũng có thể được chế tạo với sợi carbon hoặc ít nhất là các chi tiết của chúng.
Nói về giá cả, nhóm TUM chưa sẵn sàng để so sánh chi phí của sợi carbon tảo với các sản phẩm hiện tại, mặc dù nhóm tự tin rằng quy trình này có thể được thực hiện với sự cạnh tranh về giá.
Thế còn việc phân hủy chúng ? Thử nghiệm của TUM cho thấy rằng một khi bị khóa trong sợi carbon, CO2 sẽ tránh xa hoàn toàn bầu khí quyển. Nhưng để chắc chắn, nhóm của Brück đề nghị chôn sợi carbon đã sử dụng, băm nhỏ trong các vỉa than. Hãy tưởng tượng những gì con cháu của chúng ta sẽ làm với chúng khi họ khai thác nó hàng thiên niên kỷ sau đó...
Sợi carbon từ lâu vốn đã là vật liệu khá quen thuộc với ngành công nghệ ô tô, hàng không máy bay và hàng không vũ trụ. Tuy nhiên từ năm 1860 tới nay, việc sản xuất ra sợi carbon tuy đã được cải tiến rất nhiều song vẫn còn hạn chế về mặt môi trường. Đó là quy trình sản xuất này thải ra hàm lượng CO2 không nhỏ vào bầu khí quyển, góp phần gia tăng hiệu ứng nhà kính.
Sợi carbon nhìn chung có vẻ khá thân thiện với môi trường. Chúng giúp cho ô tô và máy bay nhẹ hơn rất nhiều nhờ vậy có thể tiết kiệm nhiên liệu hơn. Nghe thì có vẻ khá thuyết phục, nhưng phân tích đơn giản này đã bỏ qua một thực tế rằng quy trình hóa cứng cấu trúc sợi carbon cực kỳ tốn năng lượng. Đó là lý do tại sao BMW cung cấp cho các dòng xe i3 và i8 của mình sợi carbon được sản xuất từ Hồ Moses ở Washington, nơi năng lượng thủy điện làm giảm đáng kể lượng carbon cần hóa cứng.
Hiện tại, các nhà nghiên cứu tại Đại học kỹ thuật Munich (TUM) đã và đang nghiên cứu một quy trình sản xuất sợi carbon sẽ thay đổi và khắc phục hoàn toàn vấn đề môi trường đang mắc phải. Quy trình này sẽ tổng hợp nên chất Polyacrylonitril (còn được gọi là Creslan 61)- hợp chất chính để sản xuất sợi carbon…. từ TẢO.
Các sợi này sau đó sẽ được xử lý nhiệt ( hóa cứng ) bằng năng lượng từ các tấm phản xạ ánh nắng mặt trời, cho ra sản phẩm là các sợi carbon có tính chất tương tự các sợi được sản xuất theo quy trình thông thường song lại thải ra hàm lượng CO2 thấp nhất tính đến hiện nay.
Loại tảo mà Đại học kỹ thuật Munich đang nghiên cứu, chứa CO2 trong chính đường và dầu của chúng, một loại men tạo dầu đặc biệt sẽ sản sinh ra dầu từ đường và thành tế bào của tảo. Các enzym tiếp đó sẽ phản ứng với lượng dầu này cho ra các axit béo và hợp chất glycerin. Hợp chất glycerin tiếp tục được sản xuất để cho ra sợi carbon trong khi đó các axit béo được sử dụng để chế tạo phụ gia bôi trơn trong kỹ thuật.
Cơ sở nghiên cứu của Đại học kỹ thuật Munich được tài trợ bởi Airbus, các nhà nghiên cứu nói rằng việc sản xuất dầu tảo để chế tạo sợi carbon với quy mô lớn có thể bù đắp được lượng carbon mà ngành hàng không sản xuất hằng năm.
Quy mô lớn cỡ nào ? “ Bằng kích thước của Algeria “- Thomas Bruck- chủ tịch của Viện sinh học tổng hợp trả lời. Nghe có vẻ vô lý nhưng trên thực tế, loại tảo này phát triển mạnh ở vùng nước mặn, có nhiều ánh nắng, CO2 và sa mạc Sahara là nơi hội tụ ít nhất là cả 2 yếu tố đầu tiên.Hàm lượng CO2 cần để phát triển tảo sẽ là một trở ngại đáng kể vì quy trình này sẽ sử dụng dòng CO2 lớn được thải trực tiếp từ các nhà máy thép hoặc nhà máy điện hóa thạch.
Không rõ là chúng ta sẽ cần xây dựng bao nhiêu nhà máy thép tuy nhiên ở thời điểm hiện tại, chúng ta đang sống trong thời đại của ô tô chứ không phải thời đại của những chiếc máy bay, chính vì thế có lẽ chúng ta nên bằng lòng với các quy mô nhỏ hơn kết hợp cùng các nhà máy thép có sẵn trong khu vực có đủ ánh nắng cung cấp cho cả việc nuôi trồng tảo và quy trình xử lý nhiệt. Và thậm chí các nhà nghiên cứu của TUM cho rằng nếu ngành nuôi trồng tảo có thể thay thế một số ngành nông nghiệp, chúng có thể mang lại năng suất cao hơn cả lúa mì hay ngô…
Và một khi quy trình này sản xuất được với một quy mô lớn trên thế giới, chúng ta có thể hoàn toàn hy vọng rằng, không chỉ có các dòng siêu xe như Lexus LFA, Bugatti Chiron, Ferrari Enzo,.. mà các dòng xe ô tô thông thường khác cũng có thể được chế tạo với sợi carbon hoặc ít nhất là các chi tiết của chúng.
Nói về giá cả, nhóm TUM chưa sẵn sàng để so sánh chi phí của sợi carbon tảo với các sản phẩm hiện tại, mặc dù nhóm tự tin rằng quy trình này có thể được thực hiện với sự cạnh tranh về giá.
Thế còn việc phân hủy chúng ? Thử nghiệm của TUM cho thấy rằng một khi bị khóa trong sợi carbon, CO2 sẽ tránh xa hoàn toàn bầu khí quyển. Nhưng để chắc chắn, nhóm của Brück đề nghị chôn sợi carbon đã sử dụng, băm nhỏ trong các vỉa than. Hãy tưởng tượng những gì con cháu của chúng ta sẽ làm với chúng khi họ khai thác nó hàng thiên niên kỷ sau đó...
Chủ đề tương tự
