Lá quang sinh học 2.0: bước đột phá với hiệu quả cao gấp 10 lần

Trong những năm vừa qua, các nhà khoa học đã cố gắng nghiên cứu và phát minh ra một loại lá nhân tạo có cơ chế hoạt động và khả năng tạo ra năng lượng từ nước và ánh sáng mặt trời tương tự như những chiếc lá thông thường khác. Loại lá nhân tạo này còn được biết đến với tên gọi lá quang sinh học. Mẫu lá quang sinh học hoàn chỉnh được cho ra mắt lần đầu tiên vào năm 2011. Năm 2013, mẫu lá này đã được các nhà khoa học cải tiến và nâng cấp với khả năng có thể tự phục hồi những chỗ bị hư hay tổn thương và hấp thụ được những nguồn nước không tinh khiết. Mới đây, các nhà nghiên cứu đến từ đại học Havard đã cho ra mắt lá quang sinh học “phiên bản 2.0” với mức độ hiệu quả trong việc sản xuất ra năng lượng cao hơn tới 10 lần. Đặc biệt hơn cả, mẫu lá quang sinh học này còn thế tự sản xuất ra nhiên liệu đốt dạng lỏng.

Tương tự như những phiên bản trước đó, lá quang sinh học 2.0 vẫn được thiết kế đặt trong nước. Khi lá quang sinh học hấp thụ ánh sáng mặt trời, chúng sẽ phân chia các phân tử nước thành các nguyên tử khí tạo thành như hidro và oxi. Những nguyên sản sinh ra sau quá trình này sẽ được sử dụng cho pin nhiên liệu để từ đó tạo ra điện. Không chỉ vậy, khi sử dụng thêm một loại vi khuẩn chuyên biệt, nguyên tử hidro được tạo ra từ quá trình phân tách ở trên còn thể sản xuất ra nhiên liệu đốt.

Mấu chốt giúp phiên bản 2.0 này trở nên vượt trội hơn so với những mẫu trước đó chính là dựa trên sự tận dụng các chất xúc tác để tạo ra hidro. Trong những mẫu lá quang sinh học trước kia, các chất xúc tác được sử dụng là niken – molydem – kẽm, nhưng bên cạnh việc giúp tạo ra nguyên tử hidro, những chất này còn tạo ra các gốc oxi hóa tự do – nguyên nhân làm cho DNA của vi khuẩnb bị phá hủy. Để khắc phục vấn đề, các nhà nghiên cứu buộc phải sử dụng một nguồn điện thế cao hơn. Chính phản ứng này đã làm giảm đi độ hiệu quả của những mẫu lá quang sinh học trước đây.

Ông Daniel Nocera, trưởng dự án nghiên cứu cho biết: “Đối với phiên bản lần này, chúng tôi quyết định sử dụng hỗn hợp hợp kim cô-ban và phốt-pho làm chất xúc tác. Hỗn hợp này sẽ giúp ngăn chặn các gốc oxi hóa tự do sản sinh ra trong quá trình tách các nguyên tử hidro. Đồng thời, sử dụng hỗn hợp hợp kim này sẽ giúp chúng tôi hạ thấp điện áp xuống để từ đó tăng lên đáng kể hiệu quả về mặt năng lượng”. Với chất xúc tác mới này, mức độ hiệu quả trong quá trình chuyển đổi từ ánh sáng mặt trời thành khí sinh học được tăng lên 10 lần.

Các nhà nghiên cứu cho rằng mẫu lá quang sinh học 2.0 nên được thương mại hóa ngay từ bây giờ. Ông Nocera cho biết, ông mong muốn công nghệ này sẽ được áp dụng và nhân rộng tại các nước đang phát triển. Với giá cả phải chăng, đây được coi là một ý tưởng tuyệt vời cho vấn đề nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng.

 Minh thúy (Theo Gizmag)