From Beijing with Love
Cháu đã lớn thế này rồi à. Lại đây chú ôm cái coi.
Sumitomo Corporation và Đại học Tohoku đã công bố vào ngày 14/5/2025 khởi động dự án phát triển và thử nghiệm công nghệ tổng hợp silicon carbide (SiC) từ khí CO2 và chất thải công nghiệp chứa silicon. Dự án sử dụng chất thải từ tấm pin mặt trời đã qua sử dụng và quy trình sản xuất bán dẫn để tạo ra SiC, một vật liệu ngày càng được ưa chuộng trong ngành bán dẫn. Mục tiêu là thiết lập công nghệ tái chế carbon và tái sử dụng tài nguyên trong nước, góp phần xây dựng nền kinh tế tuần hoàn, giảm thiểu tác động môi trường.
Dự án tập trung vào việc biến CO2 và chất thải silicon thành SiC, một hợp chất bán dẫn có độ bền nhiệt cao, khả năng chịu điện áp lớn, hiệu suất năng lượng vượt trội. Theo EE Times Japan, công nghệ này sử dụng CO2 làm nguồn carbon và chất thải silicon từ pin mặt trời hoặc bùn cắt wafer bán dẫn làm nguồn silicon. Quá trình tổng hợp dựa trên phản ứng hóa học ở nhiệt độ cao, kết hợp CO2 với silicon để tạo ra SiC, đồng thời hấp thụ CO2 góp phần vào mục tiêu giảm phát thải.
Công nghệ này khác biệt so với phương pháp truyền thống như quy trình Acheson vốn sử dụng carbon hóa thạch và silica, gây phát thải CO2 lớn (4,7-5 tấn CO2/tấn SiC) theo ScienceDirect. Phương pháp mới tận dụng chất thải silicon, giảm phụ thuộc vào nguyên liệu thô và có tiềm năng đạt lợi nhuận 259 EUR/tấn CO2 nếu SiC được bán trên thị trường toàn cầu, theo nghiên cứu từ Springer năm 2024. Việc tích hợp CO2 vào sản phẩm rắn như SiC cũng tránh rủi ro rò rỉ so với lưu trữ địa chất, đảm bảo an toàn dài hạn.
SiC là vật liệu chủ chốt trong bán dẫn công suất được sử dụng trong xe điện (EV), năng lượng tái tạo, thiết bị công nghiệp, nhờ khả năng giảm tổn thất năng lượng 30% so với silicon truyền thống. Thị trường SiC toàn cầu đạt 1,13 tỷ USD năm 2024, dự kiến tăng trưởng 30% mỗi năm đến 5,15 tỷ USD vào 2030, theo Grandview Research. Tại Nhật Bản, nhu cầu SiC tăng mạnh do mục tiêu trung hòa carbon vào 2050, các công ty như Mitsubishi Electric và Toshiba đầu tư vào sản xuất SiC. Dự án của Sumitomo và Tohoku có thể giúp Nhật Bản giảm phụ thuộc vào nguồn cung SiC từ Trung Quốc (chiếm 70% thị trường), đồng thời tận dụng 100.000 tấn chất thải silicon từ pin mặt trời và bán dẫn mỗi năm.
Sumitomo Corporation với kinh nghiệm trong hóa chất và điện tử đóng vai trò thương mại hóa công nghệ, tận dụng mạng lưới toàn cầu để đưa SiC tái chế ra thị trường. Nếu thành công, công nghệ này có thể giảm chi phí sản xuất SiC 20-30% so với phương pháp truyền thống, tạo lợi thế cạnh tranh. Ngoài ra, việc bán SiC tái chế có thể mang lại doanh thu 631 EUR/tấn SiC vào năm 2050, tiềm năng hấp thụ 290 triệu tấn CO2 mỗi năm nếu áp dụng cho gốm kỹ thuật.
Dự án này trực tiếp hỗ trợ mục tiêu trung hòa carbon của Nhật Bản bằng cách tái chế CO2 và chất thải công nghiệp. Theo IEA năm 2021, Nhật Bản đã thử nghiệm lưu trữ CO2 tại dự án Tomakomai CCS nhưng phương pháp này tốn kém và có nguy cơ rò rỉ. Công nghệ mới của Tohoku và Sumitomo chuyển CO2 thành SiC rắn, hóa học trơ, an toàn cho lưu trữ dài hạn. Với 1 tấn SiC có thể hấp thụ 2,7 tấn CO2, dự án này có tiềm năng giảm 13,6 tỷ tấn CO2 mỗi năm nếu mở rộng sang các ứng dụng như thay thế cát xây dựng.
Ngoài ra, việc tái sử dụng chất thải silicon từ pin mặt trời và bán dẫn giúp giảm lượng rác công nghiệp, vốn là thách thức lớn tại Nhật Bản. Theo ScienceDirect năm 2025, quản lý chất thải rắn đô thị tại Nhật đã đạt hiệu quả cao qua các mô hình cộng sinh công nghiệp như ở Kawasaki, giảm đến 69.000 tấn CO2 mỗi năm.
Mặc dù đầy hứa hẹn, công nghệ này đối mặt với một số thách thức. Thứ nhất, quy trình tổng hợp SiC từ chất thải đòi hỏi nhiệt độ cao (1.400-1.600°C) tiêu tốn năng lượng lớn. Sumitomo và Tohoku cần tối ưu hóa để giảm chi phí năng lượng, có thể bằng cách sử dụng năng lượng tái tạo. Thứ hai, chất lượng SiC tái chế cần đạt tiêu chuẩn cho bán dẫn công suất vốn yêu cầu độ tinh khiết cao. Các thử nghiệm ban đầu cho thấy SiC từ chất thải có thể dùng cho gốm kỹ thuật nhưng ứng dụng bán dẫn cần thêm nghiên cứu. Thứ ba, cạnh tranh từ Trung Quốc, SMIC và Huawei sản xuất SiC giá rẻ là rủi ro lớn.
Dự án tập trung vào việc biến CO2 và chất thải silicon thành SiC, một hợp chất bán dẫn có độ bền nhiệt cao, khả năng chịu điện áp lớn, hiệu suất năng lượng vượt trội. Theo EE Times Japan, công nghệ này sử dụng CO2 làm nguồn carbon và chất thải silicon từ pin mặt trời hoặc bùn cắt wafer bán dẫn làm nguồn silicon. Quá trình tổng hợp dựa trên phản ứng hóa học ở nhiệt độ cao, kết hợp CO2 với silicon để tạo ra SiC, đồng thời hấp thụ CO2 góp phần vào mục tiêu giảm phát thải.
Công nghệ này khác biệt so với phương pháp truyền thống như quy trình Acheson vốn sử dụng carbon hóa thạch và silica, gây phát thải CO2 lớn (4,7-5 tấn CO2/tấn SiC) theo ScienceDirect. Phương pháp mới tận dụng chất thải silicon, giảm phụ thuộc vào nguyên liệu thô và có tiềm năng đạt lợi nhuận 259 EUR/tấn CO2 nếu SiC được bán trên thị trường toàn cầu, theo nghiên cứu từ Springer năm 2024. Việc tích hợp CO2 vào sản phẩm rắn như SiC cũng tránh rủi ro rò rỉ so với lưu trữ địa chất, đảm bảo an toàn dài hạn.
SiC là vật liệu chủ chốt trong bán dẫn công suất được sử dụng trong xe điện (EV), năng lượng tái tạo, thiết bị công nghiệp, nhờ khả năng giảm tổn thất năng lượng 30% so với silicon truyền thống. Thị trường SiC toàn cầu đạt 1,13 tỷ USD năm 2024, dự kiến tăng trưởng 30% mỗi năm đến 5,15 tỷ USD vào 2030, theo Grandview Research. Tại Nhật Bản, nhu cầu SiC tăng mạnh do mục tiêu trung hòa carbon vào 2050, các công ty như Mitsubishi Electric và Toshiba đầu tư vào sản xuất SiC. Dự án của Sumitomo và Tohoku có thể giúp Nhật Bản giảm phụ thuộc vào nguồn cung SiC từ Trung Quốc (chiếm 70% thị trường), đồng thời tận dụng 100.000 tấn chất thải silicon từ pin mặt trời và bán dẫn mỗi năm.
Sumitomo Corporation với kinh nghiệm trong hóa chất và điện tử đóng vai trò thương mại hóa công nghệ, tận dụng mạng lưới toàn cầu để đưa SiC tái chế ra thị trường. Nếu thành công, công nghệ này có thể giảm chi phí sản xuất SiC 20-30% so với phương pháp truyền thống, tạo lợi thế cạnh tranh. Ngoài ra, việc bán SiC tái chế có thể mang lại doanh thu 631 EUR/tấn SiC vào năm 2050, tiềm năng hấp thụ 290 triệu tấn CO2 mỗi năm nếu áp dụng cho gốm kỹ thuật.
Dự án này trực tiếp hỗ trợ mục tiêu trung hòa carbon của Nhật Bản bằng cách tái chế CO2 và chất thải công nghiệp. Theo IEA năm 2021, Nhật Bản đã thử nghiệm lưu trữ CO2 tại dự án Tomakomai CCS nhưng phương pháp này tốn kém và có nguy cơ rò rỉ. Công nghệ mới của Tohoku và Sumitomo chuyển CO2 thành SiC rắn, hóa học trơ, an toàn cho lưu trữ dài hạn. Với 1 tấn SiC có thể hấp thụ 2,7 tấn CO2, dự án này có tiềm năng giảm 13,6 tỷ tấn CO2 mỗi năm nếu mở rộng sang các ứng dụng như thay thế cát xây dựng.
Ngoài ra, việc tái sử dụng chất thải silicon từ pin mặt trời và bán dẫn giúp giảm lượng rác công nghiệp, vốn là thách thức lớn tại Nhật Bản. Theo ScienceDirect năm 2025, quản lý chất thải rắn đô thị tại Nhật đã đạt hiệu quả cao qua các mô hình cộng sinh công nghiệp như ở Kawasaki, giảm đến 69.000 tấn CO2 mỗi năm.
Mặc dù đầy hứa hẹn, công nghệ này đối mặt với một số thách thức. Thứ nhất, quy trình tổng hợp SiC từ chất thải đòi hỏi nhiệt độ cao (1.400-1.600°C) tiêu tốn năng lượng lớn. Sumitomo và Tohoku cần tối ưu hóa để giảm chi phí năng lượng, có thể bằng cách sử dụng năng lượng tái tạo. Thứ hai, chất lượng SiC tái chế cần đạt tiêu chuẩn cho bán dẫn công suất vốn yêu cầu độ tinh khiết cao. Các thử nghiệm ban đầu cho thấy SiC từ chất thải có thể dùng cho gốm kỹ thuật nhưng ứng dụng bán dẫn cần thêm nghiên cứu. Thứ ba, cạnh tranh từ Trung Quốc, SMIC và Huawei sản xuất SiC giá rẻ là rủi ro lớn.
