Các kỹ sư hóa học tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) và Đại học California đã thiết kế được loại vật liệu với khả năng phản ứng với CO2 từ không khí để phát triển, tăng cường và thậm chí tự sửa chữa. Vật liệu polyme trong tương lai có thể được dùng làm vật liệu xây dựng hoặc lớp phủ bảo vệ, liên tục biến đổi khí nhà kính thành vật liệu cacbon để tăng khả năng tự gia cố.

Phiên bản vật liệu mới là chất giống gel tổng hợp, thực hiện một quy trình hóa học tương tự như cách thực vật kết hợp CO2 từ không khí vào trong các mô đang phát triển của chúng. Ví dụ, vật liệu có thể được chế tạo thành các tấm chất nền nhẹ để vận chuyển đến công trường xây dựng, nơi chúng được làm cứng lại chỉ nhờ tiếp xúc với không khí và ánh nắng mặt trời, qua đó, tiết kiệm năng lượng và chi phí vận chuyển.
Đây là một khái niệm hoàn toàn mới trong khoa học vật liệu, GS Michael Strano, trưởng nhóm nghiên cứu nói. Những gì chúng ta gọi là vật liệu cố định cacbon không tồn tại cho đến ngày nay, bên ngoài lĩnh vực sinh học, mô tả các vật liệu có thể biến đổi CO2 trong môi trường không khí xung quanh thành dạng rắn, ổn định mà chỉ sử dụng sức mạnh của ánh năng mặt trời giống như thực vật.
Việc phát triển vật liệu tổng hợp không chỉ tránh sử dụng nhiên liệu hóa thạch cho quá trình sản xuất, mà thực sự tiêu thụ CO2 từ không khí, mang lại lợi ích rõ ràng cho môi trường và khí hậu. GS Strano cho rằng: Hãy tưởng tượng một vật liệu tổng hợp có thể phát triển như cây, lấy cacbon từ CO2 và kết hợp nó vào khung của vật liệu.
Trong các thí nghiệm ban đầu, vật liệu đã sử dụng một thành phần sinh học được gọi là lục lạp, thành phần khai thác ánh sáng trong các tế bào thực vật mà các nhà nghiên cứu thu được từ lá rau bina. Lục lạp không còn tồn tại nhưng xúc tác phản ứng của CO2 thành glucose. Lục lạp được tách rời, rất bất ổn định, nghĩa là chúng có xu hướng ngừng hoạt động một vài giờ sau khi được tách khỏi cây. Trong nghiên cứu, các nhà khoa học đã chứng minh những phương pháp làm tăng mạnh tuổi thọ xúc tác của lục lạp chiết xuất. Lục lạp đang được thay thế bởi các chất xúc tác không có nguồn gốc sinh học.
Vật liệu được sử dụng, là chất nền dạng gel bao gồm polyme được tạo ra từ aminoopropyl methacrylamide (APMA), glucose, một loại enzyme có tên là glucose oxidase và lục lạp, trở nên mạnh hơn khi nó kết hợp cacbon. Vật liệu vẫn chưa đủ mạnh để được sử dụng làm vật liệu xây dựng, dù nó có thể hoạt động như vật liệu phủ hoặc làm đầy vết nứt.
Các nhà khoa học đã nghiên cứu những phương pháp sản xuất vật liệu này và hiện đang tập trung tối ưu hóa các tính chất của vật liệu. Các ứng dụng thương mại của vật liệu như làm lớp phủ tự sửa chữa và làm đầy vết nứt có thể được hiện thực hóa trong tương lai gần. Ưu điểm chính của vật liệu mới là chúng sẽ tự sửa chữa khi tiếp xúc với ánh nắng mặt trời hoặc một số loại ánh sáng trong nhà. Nếu bề mặt bị trầy xước hoặc nứt, khu vực bị ảnh hưởng sẽ tự phát triển để lấp đầy khoảng trống và sửa chữa sự cố mà không cần tác động nào bên ngoài.
Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên Tạp chí Advanced Materials.
Nguồn: NASATI