5 công nghệ hướng đến tương lai bền vững đã nghiên cứu thành công trong năm 2021

Khai thác Hydro từ nước thải, thiết bị lọc nước chạy bằng năng lượng mặt trời, bê tông từ tính có khả năng sạc cho xe điện,... là những công nghệ hướng tới tương lai bền vững được phát triển trong năm 2021 vừa qua.

Khai thác Hydro từ nước thải

Tháng 2/2021, các nhà nghiên cứu tại đại học RMIT Australia đã được cấp bằng sáng chế cho công nghệ tái chế chất rắn và khí sinh học trong quá trình xử lý nước thải để sản xuất khí hydro – một phương pháp bền vững nhằm cung cấp năng lượng sạch.

Công bố trên Tạp chí Năng lượng Hydro Quốc tế, Đại học RMIT đã chia sẻ: “Công nghệ này cũng thu giữ lại cacbon có trong chất rắn và khí sinh học trong nước thải, hứa hẹn có thể giúp ngành xử lý nước thải đạt mục tiêu không phát thải khí nhà kính trong tương lai”.

Trước tiên, chất thải rắn được biến đổi thành than sinh học – một dạng than giàu cacbon thường được dùng trong nông nghiệp. Sau đó, loại than này sẽ phân hủy khí thành các nguyên tố thành phần, hydro và cacbon. Cuối cùng, cacbon sẽ được đưa vào một lò phản ứng đặc biệt và được chuyển thành một dẫn xuất khác có tiềm năng ứng dụng trong xử lý môi trường, nông nghiệp và dự trữ năng lượng.

Thiết bị lọc nước bằng ánh sáng mặt trời

Thiết bị lọc nước chạy bằng ánh sáng mặt trời được phát triển bởi các nhà nghiên cứu Đại học Princeton được ghi nhận là một trong những công nghệ nổi bật trong tháng 4/2021. Theo nhóm phát triển, thiết bị có thể làm sạch nước bị ô nhiễm bởi các loại dầu, kim loại nặng, các phân tử nhỏ, và các mầm bệnh như nấm men.

Thiết bị này trông giống như một miếng bọt biển lớn làm từ gel, có thể hút nước ở nhiệt độ phòng và đẩy nước ra ngoài khi được làm nóng đến 33^oC. Lớp vật liệu polydopamine tối màu giúp thiết bị hấp thụ nhiệt từ mặt trời hiệu quả, ngay cả ở những vùng thời tiết mát mẻ. Ngoài ra, lớp polydopamine cũng có thể lọc các kim loại nặng, các phân tử hữu cơ và ngăn chặn các mầm bệnh.

Sản xuất điện từ amoniac

Tháng 6/2021, GE và tập đoàn IHI, một nhà sản xuất công nghiệp nặng của Nhật Bản, vừa công bố ký kết biên bản ghi nhớ (MOU) về việc hợp tác xây dựng Lộ trình kinh doanh tuabin khí (Lộ trình Amoniac), thúc đẩy sử dụng amoniac làm nhiên liệu không chứa cacbon, hướng tới giảm phát thải cacbon cho cả tuabin khí hiện có và tuabin mới.

Ngày nay, amoniac được sử dụng làm phân bón, nguyên liệu hoá học thô và gần đây là làm nhiên liệu trong các ứng dụng công nghiệp. Là một nhiên liệu mang hydro và không chứa cacbon, amoniac cho phép vận chuyển và lưu trữ hiệu quả với chi phí thấp, đồng thời không thải ra CO2 khi đốt cháy, từ đó góp phần vào nỗ lực giảm phát thải cacbon của ngành điện.

Thiết bị trao đổi nhiệt sản xuất bằng công nghệ in 3D

Cũng trong tháng 6/2021, nhóm liên ngành của GE Research do Lana Osusky quản lý phối hợp với các chuyên gia hàng đầu từ Đại học Maryland và Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge thực hiện việc sản xuất thiết bị trao đổi nhiệt bằng công nghệ in 3D. Theo chia sẻ của nhóm nghiên cứu, thiết bị có thể hoạt động ở điều kiện 900°C và áp suất 250 bar (3626 psi – đạt một nửa mức mục tiêu).

Lana Osusky, kỹ sư chính tại GE Research cho rằng, chính những đột phá về vật liệu và thiết kế có được nhờ in 3D đã cho phép sự cải thiện đáng kể như vậy. “Sự tự do trong thiết kế mà in 3D và các công cụ thiết kế mang lại giúp chúng tôi phát triển, chế tạo và thử nghiệm các thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt mới một cách nhanh chóng, điều mà trước đây là bất khả thi”.

Nhóm kỳ vọng thiết bị trao đổi nhiệt mới sẽ giúp các nhà máy điện cả ở hiện tại và trong tương lai cũng như các hệ thống động cơ phản lực tạo ra năng lượng sạch hơn, hiệu suất cao hơn.

Hỗn hợp bê tông từ tính có thể sạc cho xe điện đang lưu thông trên đường

Tháng 8/2021, trường Đại học Purdue và bang Indiana công bố kế hoạch hợp tác để xây dựng một đoạn đường cao tốc bằng bê tông từ tính đặc biệt có thể sạc cho các phương tiện chạy bằng điện khi đang lưu thông trên đường.

Được phát triển bởi công ty khởi nghiệp Magment của Đức, bê tông từ tính MagPad được tạo bởi bê tông và ferrite tái chế – một loại vật liệu giống như gốm được hình thành từ oxit sắt và các kim loại khác. Các cuộn dây kim loại được tích hợp vào bê tông tạo ra một từ trường tập trung có thể truyền năng lượng đến các nguồn thu năng lượng được lắp đặt trên các phương tiện điện. Theo đại diện công ty Magment, loại bê tông đặc biệt này ngoài sử dụng để xây dựng đường cao tốc, công nghệ của họ cũng có thể được ứng dụng tốt ở các tầng trong tòa nhà công nghiệp.