Nhà khoa học hàng đầu rời Singapore chọn về nước cống hiến sau 10 năm, mang theo cả 'gia tài' gây choáng ngợp

Sau một thập kỷ nghiên cứu tại Singapore, nhà khoa học vật liệu và hóa học Liu Jiawei chuyển đến Hồng Kông (Trung Quốc) để xây dựng phòng thí nghiệm riêng, theo đuổi phương pháp sản xuất hóa chất xanh hơn và ít phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch.

Hai năm sau khi chuyển đến Hồng Kông, Liu đang thành lập nhóm nghiên cứu tại Đại học Thành phố Hồng Kông (CityU). Cô cho biết môi trường học thuật tại đây cho phép các nhà nghiên cứu có quyền tự chủ lớn trong việc định hướng phòng thí nghiệm, đồng thời khuyến khích hợp tác giữa các nhóm.

“Singapore và Hồng Kông khá giống nhau về môi trường nghiên cứu và không khí học thuật. Tôi chọn Hồng Kông vì muốn ở gần gia đình tại Trung Quốc hơn, đồng thời phát triển sự nghiệp tại một thành phố có môi trường nghiên cứu tương tự Singapore”, Liu cho hay.

Liu tốt nghiệp ngành kỹ thuật hóa học tại Đại học Công nghệ Nanyang (NTU) và nhận bằng tiến sĩ về khoa học và kỹ thuật vật liệu tại đây vào năm 2021. Cô tiếp tục dành 3 năm làm nghiên cứu sau tiến sĩ tại NTU và Cơ quan Khoa học, Công nghệ và Nghiên cứu Singapore (A*STAR).

Sau 2 năm làm trợ lý giáo sư nghiên cứu tại Đại học Khoa học và Công nghệ Hồng Kông, Liu gia nhập CityU vào tháng 4 với vị trí trợ lý giáo sư theo chương trình bổ nhiệm chung giữa Trường Năng lượng và Môi trường và Khoa Hóa học.

Tìm cách “xanh hóa” ngành hóa chất

Nghiên cứu của Liu nằm ở giao điểm giữa hóa học, khoa học vật liệu và năng lượng tái tạo. Trọng tâm chính của cô là điện tổng hợp hóa chất (electrosynthesis) – phương pháp sử dụng điện để thúc đẩy các phản ứng hóa học, thay thế một phần những quy trình truyền thống vốn phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch.

Theo tổ chức phi lợi nhuận Anh Climate Bonds Initiative, ngành hóa chất là lĩnh vực công nghiệp tiêu thụ năng lượng lớn nhất thế giới, chiếm 30% tổng năng lượng sử dụng trong công nghiệp và tạo ra khoảng 5% lượng phát thải khí nhà kính toàn cầu.

“Các quy trình hóa học truyền thống phụ thuộc rất nhiều vào nhiên liệu hóa thạch, thường đòi hỏi nhiệt độ và áp suất cao, đồng thời có thể sử dụng những chất nguy hiểm”, Liu nói.

Trong khi đó, điện tổng hợp có thể diễn ra ở điều kiện môi trường và phù hợp với việc sử dụng năng lượng tái tạo.

Nhóm của Liu nghiên cứu những hóa chất quan trọng như amoniac, urê và formamide. Trong thời gian tới, cô muốn mở rộng sang các hợp chất khác, bao gồm amino acid – thành phần cấu tạo nên protein.

Nhóm sử dụng CO2 và các dẫn xuất từ sinh khối làm nguồn carbon, cùng nitơ hoặc nitrat làm nguồn nitơ để tạo ra các hóa chất có giá trị cao.

Liu chia sẻ: “Chúng tôi sử dụng những nguyên liệu sẵn có này để nâng cấp các nguồn tài nguyên và tổng hợp thành những hóa chất có giá trị. Đây chính là ý tưởng ‘biến rác thành vàng’”.

Điện tổng hợp vẫn đang ở giai đoạn đầu và đối mặt với nhiều thách thức khi mở rộng lên quy mô công nghiệp.

Nhóm của Liu đang phát triển chất xúc tác mới, kiểm soát môi trường tại điện cực và tối ưu hóa thiết kế lò phản ứng nhằm tăng sản lượng, cải thiện độ chọn lọc và giảm các sản phẩm phụ không mong muốn.

Liu ví việc xây dựng phòng thí nghiệm từ con số 0 như bắt đầu một doanh nghiệp nhỏ.

Cô phải tìm kiếm nguồn tài trợ, chuẩn bị hồ sơ xin tài trợ nghiên cứu và hướng dẫn sinh viên để duy trì kết quả nghiên cứu chất lượng cao.

“Hồng Kông mang đến rất nhiều cơ hội tài trợ nghiên cứu”, Liu nói. Theo cô, khả năng tiếp cận cả nguồn vốn tại Trung Quốc cho nghiên cứu cơ bản và ứng dụng là lợi thế đáng kể đối với các giảng viên trẻ.