Vật liệu dạng bột này là khung hữu cơ cộng hóa trị (COF), được gọi là COF-999. Thuật ngữ này dùng để chỉ vật liệu tinh thể xốp có lỗ to, diện tích bề mặt lớn và mật độ thấp nên phù hợp để thu giữ không khí trực tiếp (DAC), quá trình “hút” CO2 trong không khí. Với nồng độ CO2 trong khí quyển ở mức báo động như hiện nay, đây chính là bước đột phá mà thế giới cần có.
Vật liệu COF-999 được phát triển bởi nhóm nghiên cứu của GS. Omar Yaghi tại Đại học California, Berkeley, người phát minh ra COF từ những năm 1990. COF-999 có các lỗ chứa hợp chất amin, có thể bám vào phân tử CO2. Cấu trúc xốp cho phép vật liệu với diện tích bề mặt lớn thu giữ carbon, trong khi các liên kết cộng hóa trị lại rất mạnh. Khi cho không khí chứa CO2 tiếp xúc với bột, các polyme amin cơ bản trong COF-999 bám vào CO2 để giữ nó lại.
COF-999 có nhiều ưu điểm hơn so với các phương pháp DAC cũ sử dụng dung dịch amin trong nước. COF-999 có thể thu giữ CO2 trong điều kiện nhiệt độ phòng mà không cần làm nóng và được tái sử dụng ít nhất 100 lần ngoài khả năng hấp thu khối lượng lớn CO2 theo cách có chọn lọc. Ngoài ra, tốc độ thu giữ CO2 nhanh hơn ít nhất 10 lần so với các vật liệu DAC khác.
Bột sau khi thu giữ CO2, sẽ được đun nóng ở mức 60ºC để giải phóng khí thải này. Sau đó, CO2 được cô lập vĩnh viễn trong các tầng địa chất dưới lòng đất để không gây ô nhiễm khí quyển hoặc được sử dụng để sản xuất các vật liệu như bê tông và nhựa.
Các nhà máy DAC đã có hoặc đang được xây dựng trên toàn thế giới, tiêu tốn nhiều năng lượng và có chi phí vận hành cao. Theo Diễn đàn Kinh tế Thế giới, hiện nay, chi phí loại bỏ 1 tấn CO2 từ không khí rơi vào khoảng từ 600 đến 1.000 USD. Chi phí cần giảm xuống dưới 200 USD để công nghệ này được áp dụng rộng rãi.
Nhóm nghiên cứu cho rằng sẽ mất khoảng 2 năm để thử nghiệm và điều chỉnh vật liệu COF-999, trước khi đưa vào sử dụng phổ biến. Vật liệu này có thể được tối ưu hóa để thu được khối lượng CO2 lớn hơn và trải qua nhiều chu kỳ thu giữ khí thải hơn trước khi phân hủy.
