5 kỹ thuật công nghệ nổi bật năm 2023

Giải thưởng “Best of What’s New” được Tạp chí Popular Science khởi xướng từ năm 1988. Theo đó, mỗi năm Popular Science đều bình chọn những công nghệ mới, nổi bật của năm trong 10 lĩnh vực, trong đó có lĩnh vực kỹ thuật. Dưới đây là 5 kỹ thuật mới, nổi bật của năm 2023 do Popular Science bình chọn.

Thu hồi carbon kết hợp với sản xuất hydro xanh

Về mặt lý thuyết, việc thu giữ CO2 trực tiếp từ không khí là một ý tưởng tuyệt vời, nhưng trở ngại lớn nhất là các phương pháp thu hồi hiện nay quá đắt đỏ, lên tới hơn 1.000 USD/tấn. Để giải quyết bài toán giảm thiểu CO2 với chi phí thấp, Equatic – một công ty khởi nghiệp ở Mỹ đã tìm ra phương pháp mới để cô lập CO2 từ đại dương (CO2 trong nước biển đậm đặc gấp khoảng 150 lần so với trong không khí), đồng thời sản xuất hydro xanh để bán hoặc sử dụng để giúp thu giữ nhiều khí thải hơn nữa.

Equatic hiện đang vận hành hai hệ thống thí điểm loại bỏ CO2 ở Los Angeles (Mỹ) và Singapore. Vào tháng 5/2023, Equatic đã công bố một thỏa thuận về việc loại bỏ 62.000 tấn CO2 và cung cấp 2.100 tấn hydro xanh cho Tập đoàn Boeing (Mỹ). Equatic dự kiến ​​sẽ loại bỏ được 100.000 tấn CO2/năm vào năm 2026 và hàng triệu tấn CO2 vào năm 2028, với chi phí dưới 100 USD mỗi tấn.

Cảnh báo điểm mù đối với cá voi

Với 62 tua-bin sản xuất hơn 800 megawatt điện, Vineyard Wind sẽ là công trình điện gió ngoài khơi lớn nhất ở Mỹ khi hoàn thành trong năm 2024. Trong quá trình xây dựng (gần bờ biển Massachusetts), các kỹ sư sẽ sử dụng các công cụ giám sát âm thanh tiên tiến để phát hiện sinh vật biển như cá voi, giúp tàu thuyền tránh va chạm trên các tuyến vận chuyển vật liệu và thiết bị. Tuy nhiên cá voi đầu bò không kêu nhiều như cá voi lưng gù, vì vậy họ đã phát triển và ứng dụng Awarion – một hệ thống thị giác máy tính mới được đào tạo để nhận dạng sinh vật biển và tàu thuyền bằng hình ảnh camera hồng ngoại và quang điện. Trong điều kiện tối, sương mù hoặc mưa, Awarion vẫn hoạt động tốt, với độ chính xác trên 80% trong điều kiện nhận dạng cá voi ở cách xa gần hai dặm.

Sản xuất xi măng âm carbon

Bê tông chiếm 7,5% lượng khí thải carbon của thế giới. Quá trình tạo ra thành phần quan trọng nhất của bê tông (xi măng Portland thông thường hoặc OPC) đòi hỏi phải đốt nhiên liệu hóa thạch để nung đá vôi đến khoảng 1.4000C. Phản ứng hóa học còn giải phóng thêm CO2.

Brimstone, một công ty khởi nghiệp ở Mỹ đã sáng chế ra một quy trình sản xuất xi măng hiệu quả và thân thiện bằng cách sử dụng đá silicat không chứa carbon thay vì đá vôi. Xi măng được sản xuất bằng quy trình của Brimstone giống hệt về mặt hóa học và vật lý so với xi măng Portland thông thường (cùng chất lượng và hiệu suất). Đặc biệt, quy trình của Brimstone tạo ra hai sản phẩm cốt lõi dùng trong bê tông: xi măng Portland thông thường và vật liệu kết dính bổ sung (SCM) từ một quy trình và một địa điểm, thay vì từ các quy trình khác nhau và các địa điểm khác nhau như hiện nay.

Tái sử dụng nhiệt thải từ máy chủ dữ liệu

Thay vì dựa vào những chiếc quạt ồn ào để làm mát các máy chủ, công ty khởi nghiệp Heata có trụ sở tại Anh đã chế tạo một dây dẫn nhiệt tùy chỉnh mang nhiệt từ phần cứng đến máy nước nóng của một hộ gia đình. Không giống như một trang trại máy chủ khổng lồ với nhiều thiết bị, Heata đã tạo ra một “trung tâm dữ liệu phân tán” bằng cách lưu trữ các máy chủ riêng lẻ trong các ngôi nhà và sử dụng các bình chứa nước nóng để làm bộ tản nhiệt cho sản phẩm phụ nhiệt thải của quá trình xử lý. Công ty mượn không gian của các hộ dân để chứa máy chủ của khách hàng và trả cho họ tiền điện. Ngược lại, chủ nhà sẽ tiết kiệm được hóa đơn điện bằng cách sử dụng nhiệt cho máy nước nóng của họ.

Trung bình một máy chủ có thể đáp ứng tới 80% nhu cầu nước nóng của một hộ gia đình điển hình ở Anh. Hệ thống này không đủ an toàn đối với bí mật quân sự hoặc hồ sơ y tế, nhưng các chuyên gia cho rằng nó hoạt động tốt với dữ liệu có giá trị thấp hơn. Mỗi tổ máy Heata có thể tiết kiệm khoảng một tấn CO2 mỗi năm ở mức sử dụng thông thường.

Truyền năng lượng không dây trong không gian

Hãy tưởng tượng các vệ tinh có thể truyền năng lượng mặt trời tới một máy thu trên mặt đất trong khu vực thảm họa hoặc vùng chiến sự. Hoặc, một hệ thống trên không gian có thể chuyển điện từ New York (Mỹ) đến Buenos Aires (Argentina) trong một phần nghìn giây để ứng phó với đợt nắng nóng. Các mảng pin mặt trời nhẹ, linh hoạt trên quỹ đạo Trái đất thấp có thể cung cấp năng lượng liên tục cho bất kỳ nơi nào có cơ sở hạ tầng phù hợp.

Giờ đây, chúng ta hoàn toàn tin điều đó sẽ thành sự thật. Ngày 3/1/2023, Dự án Điện Mặt trời trong không gian (SSPP) của Viện Công nghệ California (Caltech) đã phóng Hệ thống thử nghiệm thu phát điện Mặt trời trong không gian (SSPD-1), nặng 50kg, đặt trên tàu vũ trụ Momentus Vigoride và được tên lửa của Hãng SpaceX phóng vào quỹ đạo thấp. Hệ thống SSPD-1 có 3 module nhỏ là DOLCE, ALBA và MAPLE. Trong đó quan trọng nhất là MAPLE (Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment). MAPLE đã đã gửi năng lượng từ một máy phát đến hai dãy máy thu riêng biệt, nơi năng lượng được chuyển thành điện năng. Sau đó MAPLE truyền năng lượng lên hệ thống tiếp nhận điện nằm trong khuôn viên của Caltech.

Mặc dù sẽ phải mất khoảng một thập kỷ nữa để phương pháp này có thể cạnh tranh với các trang trại năng lượng mặt trời và gió rộng khắp trên Trái đất nhưng chắc chắn tiện ích mà nó mang lại sẽ lớn hơn rất nhiều.