Nhật Bản bắt đầu “cuộc chơi” quang hợp nhân tạo

Đại học Tokyo sẽ hợp tác với các công ty như Toyota Motor và Mitsubishi Chemical cũng như các tổ chức nghiên cứu để tiến hành dự án do chính phủ tài trợ sẽ đưa công nghệ vào thử nghiệm vào năm 2030. Mục tiêu là thương mại hóa công nghệ này vào năm 2040 bằng cách nó được thông qua tại các nhà sản xuất hóa chất.

Quá trình quang hợp nhân tạo bắt chước quá trình tự nhiên bằng cách sử dụng năng lượng mặt trời để tạo ra hydro đốt sạch. Hydro có thể được tiêu thụ dưới dạng năng lượng sạch hoặc kết hợp với carbon dioxide để sản xuất hóa chất công nghiệp như tiền chất nhựa để loại bỏ nhu cầu đối với các sản phẩm làm từ dầu mỏ.

Nhật Bản dẫn đầu về quang hợp nhân tạo nhờ các bằng sáng chế đầy hứa hẹn cho công nghệ do các công ty và viện nghiên cứu trong nước nắm giữ.

Tổ chức Phát triển Công nghệ Công nghiệp và Năng lượng Mới (NEDO), một tổ chức được nhà nước hậu thuẫn, sẽ chi khoảng 30 tỷ yên (260 triệu USD) trong thập kỷ tới để hỗ trợ sự phát triển. Con số này cao gấp đôi mức hỗ trợ cho một dự án tương tự được thực hiện trong 10 năm trước đó.

Nghiên cứu và phát triển cho dự án này sẽ do Đại học Tokyo và Hiệp hội Nghiên cứu Công nghệ Nhật Bản về Quy trình Hóa học Quang hợp Nhân tạo (ARPChem), hợp tác nghiên cứu.

Các công ty như Mitsubishi Chemical, Mitsui Chemicals và tập đoàn dầu khí Inpex là thành viên của ARPChem. Một số công ty bên ngoài lĩnh vực hóa dầu, bao gồm Toyota Motor và Nippon Steel, cũng đã tham gia để đóng góp chuyên môn.

Dự án sẽ phát triển các tấm xúc tác quang có khả năng phân tách các phân tử nước thành hydro và oxy bằng cách sử dụng ánh sáng mặt trời. Các tấm sẽ được áp dụng cho các tấm chứa đầy nước để sản xuất hydro, có thể được sử dụng làm nhiên liệu hoặc hoặc kết hợp với carbon dioxide để tạo ra hóa chất.

Chi phí lắp đặt các tấm quang hợp được cho là khoảng 30.000 yên cho mỗi mét vuông, rẻ hơn so với khoảng 40.000 yên cho các tấm pin mặt trời. Theo ước tính của NEDO, các tấm pin này sẽ cắt giảm 13 triệu tấn khí thải carbon của Nhật Bản vào năm 2050 nếu công nghệ này được áp dụng rộng rãi.

Đối với thử nghiệm trình diễn, mục đích là lắp đặt các tấm pin trong không gian có diện tích từ vài ha đến 100 ha. Dự án trước đó, kết thúc năm tài chính này, đã diễn ra trong một khu vực ngoài trời chỉ rộng 100 mét vuông.

Một mục tiêu khác là nâng cao tỷ lệ hiệu suất chuyển hóa hydro lên 10%. Dự án trước đó có hiệu suất dưới 1%. Các đối tác của dự án cũng đang làm việc để phát triển các chất xúc tác hiệu quả cao sẽ tạo ra vật liệu nhựa từ hydro và carbon dioxide.

Các nhà nghiên cứu ước tính chi phí sản xuất hydro thông qua quá trình quang hợp nhân tạo sẽ lên tới 240 yên một kg vào năm 2030. Điều đó sẽ ngang bằng hoặc thấp hơn chi phí tách hydro từ khí tự nhiên.

Hydrogen thông qua quá trình quang hợp nhân tạo sẽ có giá thấp hơn mục tiêu của chính phủ là 330 yên / kg vào cuối thập kỷ này. Có kế hoạch giảm chi phí xuống 170 yên hoặc thấp hơn vào năm 2050.