Tương lai của vật liệu bền vững

Biến đổi khí hậu,ươnglaicủavậtliệubềnvữmanuel ugarte ô nhiễm và cạn kiệt tài nguyên đang đe dọa sự phát triển bền vững của nhân loại. Do vậy, việc nghiên cứu và ứng dụng vật liệu bền vững trở thành một trong những giải pháp quan trọng hàng đầu. 

Sự kiện diễn ra vào ngày 4/12 tại Hà Nội, nằm trong chuỗi Tọa đàm “Khoa học vì cuộc sống” (“Science for Life” Symposia) thuộc khuôn khổ Tuần lễ Khoa học Công nghệ VinFuture 2024. 

Nền tảng cho phát triển bền vững 

Chủ trì phiên tọa đàm là GS. Richard Henry Friend (Đại học Cambridge, Anh) - Chủ tịch Hội đồng Giải thưởng VinFuture và chủ nhân Giải thưởng Millenium Technology Vật lý 2010. Theo ông, khoa học vật liệu đang ở giai đoạn phát triển đầy sôi động. Chúng ta đang chứng kiến những đổi mới trên quy mô toàn cầu, mở ra những khả năng vô tận cho việc tạo ra các vật liệu tiên tiến với tính năng vượt trội. 

“Tọa đàm sẽ là dịp để các nhà khoa học, nhà nghiên cứu cùng nhau chia sẻ kiến thức, trao đổi ý tưởng và thúc đẩy hợp tác quốc tế, nhằm khai thác tối đa tiềm năng của khoa học vật liệu vì một tương lai tốt đẹp hơn”, Chủ tịch Hội đồng Giải thưởng VinFuture nói. 

Theo GS. Martin Andrew Green, một trong các diễn giả của tọa đàm, vật liệu bền vững là nền tảng cho các công nghệ năng lượng tái tạo, đặc biệt là pin mặt trời. Ông cho rằng việc phát triển vật liệu mới cho pin mặt trời là yếu tố then chốt để thúc đẩy ứng dụng năng lượng mặt trời trên quy mô lớn, góp phần giảm thiểu sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và hướng tới một tương lai năng lượng sạch. 

“Cuộc cách mạng năng lượng thứ ba có thể là một cuộc cách mạng năng lượng mặt trời, với những vật liệu mới có khả năng chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện năng với hiệu suất cao và chi phí thấp chưa từng có”, ông khẳng định. 

GS. Green là người tiên phong phát triển công nghệ Bộ phát thụ động và Tiếp điểm phía sau (PERC) và Điều tiết điện trượt qua màng chắn oxy hoá (TOPCon) cho pin mặt trời. Ông đã dành hàng thập kỷ trong hành trình nghiên cứu để giải bài toán về nguồn năng lượng xanh. Ông được trao nhiều giải thưởng quốc tế uy tín vì những đóng góp xuất sắc trong lĩnh vực này, bao gồm Giải Năng lượng Toàn cầu 2018, Giải Nhật Bản 2021, Giải Công nghệ Thiên niên kỷ 2022, Giải Nữ hoàng Elizabeth về Kỹ thuật 2023 và Giải thưởng chính VinFuture 2023.

Theo ông, nghiên cứu về vật liệu mới đang mở ra những hướng đi đầy hứa hẹn cho pin mặt trời thế hệ mới. Những vật liệu này có tiềm năng vượt trội so với silicon truyền thống về nhiều mặt. 

“Lợi thế của vật liệu này là khả năng hấp thụ ánh sáng tốt hơn, cho phép sản xuất pin mặt trời có hiệu suất chuyển đổi cao hơn. Hiệu suất cao hơn sẽ giúp giảm chi phí từ sản xuất đến vận chuyển, lắp đặt và cuối cùng là tái chế và xử lý”, ông cho biết.

Trong khi tính bền vững đang trở thành ưu tiên hàng đầu, thì hiệu suất chính là động lực thúc đẩy tiến bộ công nghệ. Tuy nhiên, GS. Friend cũng cảnh báo, tăng cường hiệu suất có thể kéo theo gia tăng tiêu thụ. Ông nhấn mạnh: “Chúng ta cần phải đánh giá toàn diện vòng đời của vật liệu và thiết kế các hệ thống năng lượng hiệu quả nhất có thể. Đặt hiệu suất lên hàng đầu có thể giúp ta đạt được bước tiến đáng kể hướng tới tương lai bền vững, song cũng cần kiểm soát gia tăng tiêu thụ.”
Trước những thách thức mà các nhà khoa học vật liệu phải đối mặt, GS Friend khẳng định: “Vật liệu cho tương lai bền vững cần phải đưa ra giải pháp thực tế hiệu quả hơn, có khả năng mở rộng nhanh chóng, để tất cả mọi người, bất kể tình trạng kinh tế xã hội, đều cần được tiếp cận với những giải pháp này.”

Tôn vinh những đột phá khoa học có khả năng ứng dụng thực tiễn

Trong khi đó, GS. Marina Freitag (Đại học Newcastle, Anh) khẳng định vật liệu bền vững không chỉ đơn thuần là vật liệu có thể tái chế hay phân hủy sinh học. Bà nhấn mạnh việc phải vượt ra khỏi những định nghĩa truyền thống và tiếp cận vấn đề một cách toàn diện hơn.
“Vật liệu bền vững cần được thiết kế với tư duy “bền vững là trên hết”, đảm bảo hiệu quả cao trong suốt vòng đời, thân thiện với môi trường và có khả năng thích ứng với nhiều điều kiện sử dụng khác nhau”, bà nói. 

Là chuyên gia hàng đầu về năng lượng, GS. Freitag tập trung vào phát triển các công nghệ mới ứng dụng ánh sáng, kết hợp với vật liệu phối trí nhằm giải quyết những thách thức quan trọng trong lĩnh vực, đặc biệt là liên quan đến tính bền vững, ổn định và hiệu suất của pin mặt trời lai (Hybrid Photovoltaic). 

Những ý tưởng đột phá này đã mang lại cho bà sự công nhận rộng rãi trên trường quốc tế, trong đó phải kể đến Giải thưởng Nhà Nghiên cứu Trẻ Göran Gustafsson năm 2019 và Giải thưởng Harrison-Meldola danh giá năm 2022 của Hiệp hội Hóa học Hoàng gia. GS. Freitag được xem là một trong những người tiên phong dẫn đầu làn sóng phát triển thiết bị quang điện tử bền vững trên thế giới.

Nhận lời đến Việt Nam tham dự Tuần lễ Khoa học Công nghệ VinFuture 2024, GS. Freitag cho biết bà đánh giá cao sứ mệnh của Giải thưởng VinFuture trong việc kết nối khoa học với đời sống. 

“Điều khiến tôi ấn tượng ở VinFuture là sự tập trung vào những đột phá khoa học có khả năng ứng dụng thực tiễn, giải quyết các vấn đề của thế giới thực. VinFuture không chỉ vinh danh các nhà khoa học xuất sắc, mà còn tạo ra những hình mẫu truyền cảm hứng cho thế hệ trẻ”, GS. Freitag chia sẻ. 

Cũng theo nhà khoa học kỳ cựu, các sự kiện quốc tế do VinFuture tổ chức là cơ hội tuyệt vời để các nhà khoa học đến từ nhiều quốc gia trên thế giới gặp gỡ và trao đổi kiến thức. 

“Tôi tin tưởng rằng hợp tác quốc tế là điều kiện tiên quyết để giải quyết những thách thức toàn cầu và thúc đẩy tiến bộ khoa học công nghệ”, GS. Freitag khẳng định. 

Thế Định