Tháng 09, 2019
Thứ hai
Thứ Bảy, ngày 07/12/2019 08:08 AM (GMT+7)

Startup bí ẩn được Bill Gates hậu thuẫn đạt bước đột phá chưa từng có

Trước vấn đề nóng lên toàn cầu do phát thải carbon ngày càng tăng lên, một công ty do Bill Gates đứng sau đã sử dụng năng lượng mặt trời để sản xuất xi măng như một phương pháp thay thế.

Sản xuất xi măng là một trong rất nhiều ngành công nghiệp thải ra rất nhiều carbon vào khí quyền. Heliogen, một công ty khởi nghiệp được tỷ phú Bill Gates hậu thuẫn, đã sử dụng năng lượng mặt trời để sản xuất xi măng nhằm giảm thiểu lượng carbon thải ra.

Không chỉ có thế, công ty này còn mong muốn dẫn đầu xu hướng để các ngành công nghiệp “ợ” carbon nói riêng và cả nền công nghiệp nói chung hạn chế tối đa gây ô nhiễm môi trường.

Startup bí ẩn được Bill Gates hậu thuẫn đạt bước đột phá chưa từng có - 1

Cỗ máy hội tụ ánh sáng mặt trời giúp tạo ra nguồn nhiệt tương đương 1/4 nhiệt độ ở bề mặt mặt trời, là ý tưởng mới có thể thay đổi tương lai của ngành công nghiệp. Ảnh: Heliogen.

“Cỗ máy cứu sống hành tinh” ở ngoại ô sa mạc

Ở vùng ngoại ô của sa mạc Mojave, thành phố Lancaster, tiểu bang California, 400 tấm gương khổng lồ hiện ra mập mờ trên bãi đất như một con mắt thần của ngành công nghiệp. Mỗi tấm gương có kích cỡ bằng một TV cỡ lớn và các mặt phản chiếu của nó được đặt hướng về một cái tháp ở gần đó.

Các robot phản xạ tín hiệu sẽ ra hiệu và điều khiển hệ thống gương khổng lồ này nhằm tập trung ánh sáng mặt trời vào một điểm duy nhất trên tháp để tạo ra nguồn nhiệt có sức nóng gần 1.000oC. Sức nóng này tương đương 1/4 nhiệt độ bề mặt của mặt trời.

Startup bí ẩn được Bill Gates hậu thuẫn đạt bước đột phá chưa từng có - 2

"Trang trại" gương của Heliogen ở ngoại ô California. Ảnh: Heliogen.

Nghe có vẻ như đây là một cỗ máy gây tận thế bước ra từ truyện tranh, do một kẻ hung ác nào đó tạo ra. Nhưng không, đây là một cỗ máy cứu lấy thế giới chứ không hủy diệt. Tên của nó là Heliomax, siêu năng lượng do nó tạo ra có thể sản xuất được xi măng.

Heliomax được tạo ra bởi Heliogen, một công ty khởi nghiệp đã hoạt động bí ẩn 6 năm qua và vừa công khai hoạt động vào tháng 11 vừa qua. Được biết đây là công ty được hỗ trợ một phần bởi công ty đầu tư của Bill Gates. Mục tiêu của Heliogen là sử dụng năng lượng mặt trời tập trung để cung cấp năng lượng cho các quá trình sản xuất công nghiệp cần nhiều nhiệt như sản xuất thép và xi măng.

Startup bí ẩn được Bill Gates hậu thuẫn đạt bước đột phá chưa từng có - 3

Cận cảnh những chiếc gương tập trung ánh sáng. Ảnh: Heliogen.

Về cả nghĩa đen lẫn nghĩa bóng thì các ngành công nghiệp này là nền tảng của một nền văn minh hiện đại, tuy nhiên chúng lại tác động tiêu cực đến khí hậu do lượng carbon mà nó thải vào khí quyển. Chính vì thế mà việc hạn chế lượng khí thải carbon đã trở thành mục tiêu hàng đầu không chỉ của riêng công ty mà là của toàn nhân loại.

Sản xuất xi măng: Ngành công nghiệp siêu khí thải

Đặc biệt phải kể đến đó là ngành công nghiệp sản xuất xi măng, đây là thủ phạm thải ra nhiều carbon nhất và gây ô nhiễm không khí nghiêm trọng, mỗi năm ngành này thải vào khí quyển 2 tỷ tấn carbon, con số này nhiều gấp đôi so với ngành hàng không và theo ước tính cứ mỗi 10 tấn xi măng được sản xuất ra thị trường thì bầu khí quyển của chúng ta nhận vào 9 tấn carbon.

Công nghệ của Heliogen có khả năng giải quyết được vấn đề này, không những thế, nó còn có thể sản xuất ra khí hydro. Theo kế hoạch mà công ty này đưa ra, công nghệ này trước hết sẽ được áp dụng vào việc sản xuất xi măng. Bill Gross, Giám đốc điều hành công ty Heliogen, cho biết công ty đã cho xây một lò xi măng nhỏ trên đỉnh tháp để tái hiện lại bước thải ra nhiều carbon nhất trong quá trình sản xuất xi măng.

Startup bí ẩn được Bill Gates hậu thuẫn đạt bước đột phá chưa từng có - 4

Nhà máy sản xuất xi măng bằng nhiên liệu hóa thạch gây ô nhiễm môi trường.

Heliogen làm việc này là để thử nghiệm ý tưởng mà công ty đã đưa ra và nó đã thật sự khả thi. Hiện tại, Heliogen không còn là công ty hoạt động âm thầm nữa. Gross cũng cho biết thêm là ông và nhóm của mình đã nhận được hàng loạt các yêu cầu hợp tác từ các công ty xi măng trên khắp thế giới và họ đang chọn ra một đối tác công nghiệp để thử nghiệm công nghệ này cho thương mại hóa.

Ông cho biết: “Xi măng là vật liệu xây dựng đa công dụng nhất ở hiện tại, không một nơi nào mà không có sự hiện diện của chúng. Tuy nhiên, có một vấn đề là lượng carbon mà nó thải ra khí quyển chiếm tới 8% tổng lượng carbon có trong không khí. 

Startup bí ẩn được Bill Gates hậu thuẫn đạt bước đột phá chưa từng có - 5

Đó là lý do mà chúng tôi ứng dụng công nghệ này vào ngành sản xuất xi măng trước các ngành khác. Một lý do khác nữa là nhiên liệu tái tạo vẫn chưa được sử dụng thành công trong các ngành công nghiệp nặng như sản xuất xi măng, các ngành công nghiệp này cần được thay thế nhiên liệu tạo nhiệt hiện tại bằng nhiên liệu tái tạo.

Nói cách khác, việc sử dụng nhiên liệu tái tạo vào các ngành này sẽ phần nào cứu thoát môi trường của chúng ta khỏi sự biến đổi khí hậu do khí carbon dioxit (CO2) làm tăng hiệu ứng nhà kính gây ra”.

Những dự án nhỏ với ý tưởng to

Có thể nói việc ứng dụng Heliomax vào các ngành công nghiệp nặng là một giải pháp mới mẻ và đầy sáng tạo. Đây cũng được coi là một bước đột phá trong công nghiệp. Tuy nhiên, Heliogen không phải là công ty đầu tiên đưa ra giải pháp này.

Trước đó, Solpart là một dự án ở Châu Âu về công nghệ tương tự cũng đã được trình làng. Theo Solpart, năm 2025 tại Tây Ban Nha sẽ xuất hiện một nhà máy xi măng hoạt động một phần nhờ vào năng lượng mặt trời. Năm ngoái, các nhà nghiên cứu của dự án này đã sử dụng lò phản ứng năng lượng mặt trời thực nghiệm của Pháp để tái hiện lại bước sản xuất xi măng giống với điều mà Heliogen đã làm ở hiện tại để chứng minh cho tính khả thi của giải pháp được đưa ra.

Startup bí ẩn được Bill Gates hậu thuẫn đạt bước đột phá chưa từng có - 6

Dự án Solpart với cách hoạt động tương tự được đặt ở Châu Âu. Ảnh: Solpart.

Theo Gkiokchan Moumin, tiến sĩ nghiên cứu năng lượng mặt trời của Viện nghiên cứu Không gian Vũ trụ Đức và cũng là thành viên của dự án Solpart, bước thải ra nhiều carbon nhất là bước nung thành vôi. 

Thông thường, để làm xi măng thì đá vôi sau khi nghiền sẽ được đưa vào lò nung và nung nóng đến đến khoảng 816o. Ở nhiệt độ này, đá vôi sẽ bị phân hủy thành vôi và carbon dioxit. Trong khi đó, nếu sử dụng nhiên liệu tái tạo để sản xuất xi măng sẽ làm carbon thải ra giảm đi đáng kể và Solpart đã chứng minh được điều này là đúng.

Nhóm thực hiện dự án Solpart đã sử dụng lò năng lượng mặt trời lớn nhất thế giới tại miền Nam nước Pháp và thử dùng hai lò phản ứng làm bằng xi măng có thiết kế khác nhau để thực hiện dự án của mình. Một cái được thiết kế ở dạng lò quay và cái còn lại được thiết kế ở dạng tầng sôi bọt có hình dáng như một cái máy xay đá. 

Các lò phản ứng này được đặt trong một máy thu có kích cỡ bằng một xe container và sau đó hai lò này sẽ nhận một nguồn năng lượng từ ánh sáng mặt trời tập trung có công suất 1.000 kW được phản chiếu từ gương phân đoạn hình parabol lớn có kích cỡ bằng một tòa nhà 17 tầng. Kết quả là cả hai lò đều hoạt động nhưng tổng quan dự án vẫn chưa thương mại hóa được. 

Startup bí ẩn được Bill Gates hậu thuẫn đạt bước đột phá chưa từng có - 7

Jan Beayens, Giám đốc điều hành European Powder and Process Technology và là thành viên của nhóm thực hiện dự án Solpart, cho biết trước hết là cần có một hệ thống trữ năng lượng để đảm bảo cho việc sản xuất xi măng không bị gián đoạn vào những ngày không có ánh nắng mặt trời, tiếp đến là các thiết bị của dự án này cần được cải tiến để nung được nhiều đá vôi hơn nhằm tăng số lượng xi măng sản xuất được từ vài chục kg lên vài nghìn tấn trong một ngày.

Moumin nói rằng thách thức thứ hai sẽ là một trong những vấn đề cấp thiết nhất mà nhóm thực hiện dự án Solpart cần nghiên cứu. Đây cũng là vấn đề mà Heliogen phải giải quyết khi họ muốn hợp tác với cơ sở sản xuất xi măng công nghiệp khác.

Heliogen và Solpart khác nhau ở cách sử dụng các mảng gương để tập trung ánh sáng mặt trời. Heliogen dùng thị giác máy tính nhân tạo để điều chỉnh vị trí của gương liên tục nhằm giúp chúng cùng hướng về một điểm. Khi làm như thế, nó sẽ tạo ra nhiệt độ cực kì cao. 

Điều này có nghĩa là hệ thống này có thể tạo ra được lượng nhiệt bằng với lượng mà Solpart tạo ra nhưng tiêu tốn ít năng lượng hơn. Heliogen cho một nguồn năng lượng có công suất 300 kW thay vì 1.000 kW như Solpart vào một cái lỗ chỉ lớn hơn cái vòng lưới bóng rổ một chút.

Startup bí ẩn được Bill Gates hậu thuẫn đạt bước đột phá chưa từng có - 8

Ảnh: Solpart.

Gross nói: “Thật kì quái, tấm silic carbua màu đen đang lóe sáng và tỏa ra sức nóng khi có nguồn năng lượng chiếu vào nó”. Tính đến thời điểm hiện tại thì cả hai hệ thống, một của dự án Solpart và một của công ty Heliogen, tuy chưa thương mại hóa được nhưng vẫn có giá trị thực tiễn rất cao về một công nghệ mới của tương lai. 

“Nếu họ dùng ánh nắng mặt trời để sản xuất xi măng thành công thì sự thành công này sẽ là một bước tiến đặc biệt quan trọng đối với sự phát triển bền vững của các ngành công nghiệp đang nỗ lực làm giảm dấu vết carbon do nó thải ra môi trường. Tôi nghĩ nhiều nhà máy sản xuất xi măng sẽ muốn sử dụng nguồn nhiên liệu tái sinh này”, ông Jeremy Gregory, Giám đốc điều hành của Trung tâm phát triển bê tông bền vững thuộc MIT cho biết.

Con đường dài đến thương mại hóa

Tuy vậy, việc khử carbon sẽ không dễ dàng đối với ngành công nghiệp. Baeyens, thành viên của dự án Solpart nói rằng ông không chắc chắn về sự thành công của một nhà máy sản xuất xi măng hoàn toàn bằng năng lượng mặt trời bởi vì ánh sáng mặt trời không ổn định. Ông nhận thấy sẽ khả thi hơn nếu kết hợp năng lượng mặt trời với các nguồn năng lượng tái tạo khác với nhau, chẳng hạn như kết kết năng lượng mặt trời với năng lượng sinh khối.

Năng lượng mặt trời có những hạn chế nhất định và Gross thừa nhận điều đó. Ông cũng ước tính được rằng giả sử các nhà máy đều muốn dùng Heliomax để phục vụ cho việc sản xuất xi măng thì chỉ có phân nửa trong số các nhà máy sản xuất xi măng trên thế giới có đủ đất để xây dựng hệ thống Heliomax tại chỗ. 

Startup bí ẩn được Bill Gates hậu thuẫn đạt bước đột phá chưa từng có - 9

Tuy nhiên, ngay cả khi các lò nung chỉ chạy bằng lượng tử ánh sáng (photon) thì ngành công nghiệp này vẫn sẽ thải ra một lượng carbon rất lớn và khó có thể cứu vãn được tình thế. Việc sử dụng năng lượng mặt trời để chạy các lò nung chỉ làm giảm khoảng 40% dấu vết carbon do sản xuất xi măng tạo ra. 

Phần lớn khí thải của sản xuất xi măng được tạo ra từ các phản ứng hóa học xảy ra trong lúc đá vôi đang được nung nóng. Vì vậy, việc sản xuất xi măng trên toàn thế giới vẫn sẽ tiếp tục “ợ” vào khí quyển 1,2 tỷ tấn CO2  ngay cả khi dùng các lò nung hoàn toàn bằng năng lượng mặt trời để sản xuất xi măng. Đặt vào tổng thể thì con số 1,2 tỷ tấn vẫn cao hơn ngành hàng không 30% lượng carbon thải ra khí quyển.

Gộp các lò nung sử dụng năng lượng mặt trời với vật liệu xi măng mới hoặc công nghệ thu giữ carbon sẽ là một giải pháp hoàn thiện hơn cả. Có rất nhiều ý tưởng về những vật liệu thay thế xi măng được đưa ra nhưng đến nay vẫn chưa có ý tưởng nào được sử dụng rộng rãi. 

Startup bí ẩn được Bill Gates hậu thuẫn đạt bước đột phá chưa từng có - 10

Chẳng hạn như Andrew Yang, một ứng cử viên tổng thống Mỹ, từng đề xuất với chính phủ liên bang về việc đầu tư nghiên cứu hỗn hợp xi măng hấp thụ khí carbon và các loại xi măng này đã xuất hiện trên thị trường nhưng chi phí để sản xuất rất đắt đỏ.

Thêm vào đó, công nghệ thu giữ carbon cũng cần nhiều nỗ lực để đạt được nhiều tiến bộ hơn nữa nhằm khắc phục các vấn đề về công nghệ và nguồn quỹ tài trợ. Gross nhạn thấy Heliomax mang đến cơ hội tươi sáng hơn trong việc thu giữ carbon. 

Các lò nung của nó thải ra CO2 tinh khiết chứ không thải ra khí làm bẩn môi trường như các lò nung chạy bằng nhiên liệu hóa thạch. Theo lời của ông thì Heliomax sẽ làm cho việc thu giữ carbon trở nên dễ dàng hơn và công ty của ông sẽ chứng minh cho mọi người thấy rằng có thể thực hiện điều đó bằng một cách rất tiết kiệm.

Nhìn chung, hệ thống năng lượng mặt trời của Heliogen có thể giải quyết được phần lớn vấn đề khí thải carbon trong quá trình sản xuất xi măng nhưng ngành công nghiệp vẫn cần thêm nhiều giải pháp cụ thể hơn nữa để phát triển và thương mại hóa.

Kim Phụng (Theo Wired)

Tin đọc nhiều

Cây kim có thể phá hủy một thành phố nếu rơi với tốc độ ánh sáng Nếu một cây kim rơi xuống Trái Đất với tốc độ ánh sáng, sức...
Sinh vật lạ sinh ra từ thảm họa hạt nhân sống khỏe ở… hành tinh khác 34 năm sau thảm họa hạt nhân tồi tệ nhất thế giới, các nhà...
Phát hiện mới về Hệ Mặt Trời Các nhà khoa học vừa phát hiện toàn bộ Hệ Mặt Trời xoay...
Bức ảnh giải đáp bí ẩn hành tinh lớn nhất Hệ Mặt Trời Là hành tinh lớn nhất trong Hệ Mặt Trời, nhìn từ xa Mộc Tinh...