Đột phá: Cựu chuyên gia NASA biến nhôm phế liệu thành năng lượng thay xăng dầu, hiệu suất gấp 8 lần hydrogen
Một nhóm cựu chuyên gia NASA đang mở ra hướng đi mới cho ngành năng lượng sạch đó là biến nhôm, kim loại phổ biến bậc nhất Trái Đất, thành nguồn nhiên liệu không thải carbon có thể thay thế xăng và diesel.
Peter Godart, cựu nhà khoa họcNASA, thành lập Found Energy vào năm 2022 với mục tiêu khai thác năng lượng từ nhôm phế liệu. Chỉ sau hai năm, startup này đã huy động được 12 triệu USD vòng hạt giống và chuẩn bị triển khai hệ thống cung cấp nhiệt cùng hydro cho khách hàng đầu tiên là một cơ sở sản xuất ở miền Đông Nam nước Mỹ vào đầu năm tới. Điều đặc biệt là nguyên liệu đầu vào của họ chính là nhôm thải từ nhà máy đó.
Trong buổi trình diễn, Godart nghiền nát một lon nước ngọt rồi đổ nước vào. Ngay lập tức, hơi nước và khí hydro bốc lên dữ dội, nước ở nhiệt độ phòng sôi tức thì. “Thời gian đun sôi nước trên bếp của bạn sẽ còn lâu hơn thế này”, ông nói.
Theo giới khoa học, nhôm sau khi được tinh chế chứa năng lượng gấp đôi dầu diesel và gần 8 lần hydrogen lỏng nếu tính theo thể tích. Khi phản ứng với nước hoặc không khí, nhôm tạo ra oxit nhôm, nhiệt và hydrogen là ba yếu tố có thể được khai thác để sinh năng lượng sạch.
Cụ thể, 1 kg nhôm bị oxy hóa sinh 15,8 MJ nhiệt, giải phóng hydrogen có mật độ năng lượng tới 36,3 MJ mỗi lít, vượt xa hydrogen lỏng chỉ đạt 7,2 MJ mỗi lít. Hơn nữa, phản ứng này loại bỏ hoàn toàn rủi ro lưu trữ và vận chuyển hydrogen ở dạng khí.
Tuy nhiên, thách thức lớn nhất là lớp oxy hóa bề mặt khiến nhôm không thể phản ứng triệt để, giống như “ngọn lửa tự tắt ngay khi mới hình thành tro”. Đây là lý do khiến nhiều nhà khoa học từng bỏ cuộc với ý tưởng dùng nhôm làm nhiên liệu.
Godart và nhóm Found Energy cho biết họ đã giải mã được bài toán cũ bằng cách phát minh ra một chất xúc tác kim loại lỏng có khả năng hòa tan vào nhôm. Khi phản ứng với nước, chất này tách lớp nhôm bị oxy hóa, liên tục phơi bày các lớp kim loại bên trong, khiến quá trình sinh nhiệt và hydro diễn ra mạnh mẽ và liên tục.
Theo Godart, chính cơ chế này khiến bình phản ứng hoạt động như một “nồi hơi mini”, biến nhôm phế liệu thành nguồn năng lượng hiệu quả.
Ý tưởng khởi nguồn từ thời ông còn làm việc tại NASA, khi nghiên cứu robot nhôm có thể “tự ăn chính mình” làm nhiên liệu trong các sứ mệnh lên vệ tinh băng giá Europa của Sao Mộc. Sau khi dự án bị hủy, ông quay lại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) làm nghiên cứu sinh tiến sĩ, rồi lập Found Energy để tiếp tục giấc mơ đó.
Godart đặt mục tiêu kép: vừa tạo ra nguồn năng lượng không carbon, vừa xử lý hàng triệu tấn nhôm “bẩn” khó tái chế mỗi năm, loại bị nhiễm tạp chất hoặc oxy hóa nặng. Theo Viện Nhôm Quốc tế, mỗi năm có hơn 3 triệu tấn nhôm được thu gom nhưng không tái chế, và khoảng 9 triệu tấn khác bị đốt bỏ hoặc chôn lấp.
Found Energy còn dự định tái sử dụng nhôm hydroxide sinh ra từ phản ứng, dùng điện sạch để hoàn nguyên thành nhôm kim loại, khép kín chu trình năng lượng. Theo tính toán của công ty, chỉ cần khoảng 300 triệu tấn nhôm tương đương 4% trữ lượng toàn cầu là đủ cung cấp nhiệt năng cho toàn bộ ngành công nghiệp thế giới.
Nếu thương mại hóa thành công, công nghệ này có thể thay thế xăng dầu trong nhiều lĩnh vực công nghiệp nặng, từ xi măng, sắt, thép cho tới vận tải biển là những ngành chiếm tỷ trọng phát thải cao nhất thế giới.
“Nhôm là kim loại lưu trữ năng lượng tiềm năng nhất mà con người từng sản xuất hàng loạt”, Godart khẳng định. “Điều chúng tôi làm không phải là tạo ra điều gì viển vông, mà là đánh thức năng lượng bị lãng quên trong những lon nước ngọt bỏ đi”.
