Startup Found Energy, do cựu nhà khoa học NASA Peter Godart sáng lập năm 2022, vừa gọi vốn thành công 12 triệu USD trong vòng hạt giống (Seed) và chuẩn bị lắp đặt thiết bị cung cấp nhiệt và hydro cho khách hàng vào cuối tháng 10. Điểm đặc biệt của startup này là sử dụng nhôm để thay thế nhiên liệu hóa thạch.
Sau nhiều thử nghiệm thành công trong việc giải phóng năng lượng từ nhôm, Found Energy dự kiến sẽ bán giải pháp thương mại đầu tiên cho một nhà máy sản xuất dụng cụ ở khu vực Đông Nam vào đầu năm tới. Nguồn nguyên liệu đầu vào sẽ là nhôm phế thải từ chính nhà máy này.
Trong một buổi trình diễn, Godart đã cho thấy khả năng đặc biệt của công nghệ này khi một lon nước ngọt nghiền nát biến mất trong làn hơi nước và khí hydro. Nước ở nhiệt độ phòng có thể sôi ngay lập tức khi tiếp xúc với loại nhôm đặc biệt này. “Quá trình này còn nhanh hơn đun nước trên bếp thông thường”, Godart khẳng định.
Godart sử dụng chất xúc tác để kích hoạt và giải phóng năng lượng lưu trữ trong kim loại nhôm, biến một lượng lớn phế liệu nhôm thành nhiên liệu không phát thải carbon. Nếu được thương mại hóa rộng rãi, giải pháp này có thể giúp giảm đáng kể lượng khí nhà kính từ các ngành công nghiệp ô nhiễm cao như sản xuất xi măng, sắt, thép. Đồng thời, nó cũng giải quyết vấn đề xử lý phế liệu nhôm “bẩn”, loại phế liệu bị ô nhiễm hoặc oxy hóa mạnh, gây khó khăn cho quá trình tái chế.
Thực tế, tiềm năng của nhôm đã được giới khoa học quan tâm từ lâu. Sau quá trình tinh chế và nấu chảy từ quặng, nhôm chứa đựng năng lượng lớn, gấp đôi so với nhiên liệu diesel và gần gấp 8 lần so với khí hydro nếu tính theo thể tích. Khi nhôm phản ứng với oxy trong nước hoặc không khí, nó tạo ra oxit nhôm, đồng thời giải phóng nhiệt và hydro, có thể được khai thác để tạo ra nguồn năng lượng sạch.
Theo tính toán, mỗi kg nhôm bị oxy hóa có thể tạo ra 15,8 MJ nhiệt và giải phóng hydro với mật độ năng lượng lên tới 36,3 MJ/lít. Con số này vượt trội so với hydro hóa lỏng, vốn chỉ đạt mật độ năng lượng 7,2 MJ/lít. Khả năng tạo ra hydro trong phản ứng này cũng giúp loại bỏ những lo ngại về an toàn liên quan đến việc lưu trữ hydro ở dạng khí hoặc lỏng.
Tuy nhiên, một câu hỏi đặt ra là tại sao lon nước ngọt trong thí nghiệm không tự bốc cháy khi nhôm tiếp xúc với oxy trong không khí? Đây chính là thách thức lớn nhất mà các nhà khoa học phải đối mặt khi muốn sử dụng nhôm làm nhiên liệu. Ngay khi phản ứng xảy ra, một lớp oxit nhôm sẽ hình thành trên bề mặt, ngăn chặn phản ứng tiếp diễn ở các lớp nhôm bên dưới.
Godart ví von hiện tượng này giống như ngọn lửa tự tắt do lớp tro hình thành quá nhanh, thay vì tiếp tục đốt cháy phần nhiên liệu còn lại. “Đã có rất nhiều người thử nghiệm và từ bỏ ý tưởng này”, ông chia sẻ.
Một số nhà luyện kim thậm chí còn cho rằng việc biến nhôm thành nhiên liệu là một “ý tưởng điên rồ”. Geoff Scamans, nhà khoa học tại Đại học Brunel London (BUL), đã dành cả thập kỷ nghiên cứu cách sử dụng nhôm thay thế xăng dầu cho các phương tiện giao thông vào những năm 1980, nhưng không thành công. Ông cho rằng ý tưởng này thường xuyên xuất hiện, nhưng phản ứng nhôm – nước không đủ hiệu quả để trở thành một loại nhiên liệu khả thi.
Tốc độ phản ứng nhôm – nước quá chậm là một trở ngại lớn. Tuy nhiên, Godart tin rằng ông và cộng sự đã tìm ra giải pháp bằng cách thay đổi cách tiếp cận. Thay vì cố gắng tăng tốc phản ứng nhôm – nước, họ đã phát hiện ra một chất xúc tác kim loại lỏng có khả năng hòa tan vào nhôm và có tính ăn mòn.
Chất xúc tác này là yếu tố then chốt trong giải pháp biến nhôm thành nhiên liệu của Found Energy. Mặc dù không tiết lộ thành phần hóa học cụ thể, Godart cho biết chất này thấm sâu vào cấu trúc vi mô của nhôm. Khi phản ứng với nước, nó tách các lớp nhôm đã bị oxy hóa, liên tục đẩy các lớp chưa phản ứng ra tiếp xúc với nước, biến toàn bộ hệ thống thành một “nồi hơi” hiệu quả.
Ý tưởng này nảy sinh khi Godart còn làm việc tại NASA, với dự án chế tạo robot nhôm có khả năng tự tiêu thụ nhiên liệu (tự “ăn” chính mình) khi hoạt động trên vệ tinh băng giá Europa của Sao Mộc. Tuy nhiên, dự án đã bị cắt giảm do Quốc hội cắt giảm ngân sách.
Sau khi rời NASA, ông trở lại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) để học Tiến sĩ. Sau khi hoàn thành luận án về chủ đề tương tự, ông thành lập Found Energy tại nhà riêng và tiếp tục nghiên cứu giải pháp nhiên liệu không carbon từ nhôm.
Godart hy vọng giải pháp này sẽ cung cấp năng lượng cho nhiều quy trình công nghiệp khác nhau, nhưng mục tiêu trước mắt là giải quyết vấn đề tái chế nhôm. Mặc dù ngành công nghiệp này hướng tới mục tiêu tái chế 100% mà không làm giảm chất lượng, nhưng vẫn còn một lượng lớn nhôm “bẩn” không thể tái chế.
Theo ước tính của Viện Nhôm Quốc tế, mỗi năm có hơn 3 triệu tấn nhôm thu gom được không thể tái chế, và 9 triệu tấn khác không được thu gom hoặc bị đốt cùng với rác thải khác.
Ngoài việc sử dụng phế liệu nhôm, Godart còn có kế hoạch tái sử dụng nhôm hydroxide từ lò phản ứng, chuyển hóa nó thành kim loại nhôm bằng điện sạch, tạo ra một quy trình “vòng kín”. Công ty ước tính rằng phương pháp này có thể đáp ứng toàn bộ nhu cầu nhiệt công nghiệp toàn cầu bằng cách sử dụng và tái sử dụng khoảng 300 triệu tấn nhôm, tương đương 4% trữ lượng nhôm trên Trái Đất.
Admin
Nguồn: VnExpress
