Biến CO2 thành SAF thông qua “quang hợp công nghiệp”
Bước đột phá mới trong ngành hàng không, công ty khởi nghiệp Twelve được thiết lập để cách mạng hóa việc sản xuất nhiên liệu hàng không bền vững (SAF) ở Hoa Kỳ. Gần đây, công ty này đã động thổ một cơ sở quy mô thương mại ở bang Washington, nơi mà công ty này tuyên bố sẽ là cơ sở đầu tiên của quốc gia tạo ra SAF từ carbon dioxide.
Sự kiện đột phá với sự tham dự của Thống đốc Washington Jay Inslee, đánh dấu một cột mốc lịch sử đối với ngành hàng không đang chịu áp lực phải khử cacbon.
Twelve bắt đầu sản xuất nhiên liệu máy bay tại phòng thí nghiệm Berkeley, California vào năm 2021 bằng cách sử dụng điện, nước và CO2. Công ty gọi sản phẩm này là E-Jet, một sự thay thế tiềm năng cho nhiên liệu hóa thạch có thể làm giảm đáng kể lượng khí thải carbon của các hãng hàng không.
Giờ đây, công ty khởi nghiệp có trụ sở tại California đang tăng cường nỗ lực sản xuất nhiều nhiên liệu sạch hơn này tại cơ sở quy mô thương mại của mình ở Moses Lake, Washington. Nếu các hoạt động bắt đầu vào năm 2024, cơ sở này sẽ là cơ sở đầu tiên thuộc loại này chuyển đổi CO2 thành SAF.
Các tập đoàn lớn như Alaska Airlines, Microsoft và Shopify gần đây đã ký thỏa thuận mua hàng triệu đô la SAF từ cơ sở mới của Twelve.
Cắt giảm 90% khí thải
Năm ngoái, ngành hàng không chịu trách nhiệm cho 2% lượng khí thải GHG toàn cầu và đang phát triển nhanh hơn bất kỳ phương thức vận tải nào khác. Lượng khí thải này sẽ tiếp tục tăng khi có nhiều người và máy bay bay hơn.
Vào năm 2022, các hãng hàng không lớn của Hoa Kỳ đã đốt hơn 17 tỷ gallon nhiên liệu máy bay. Chỉ một phần rất nhỏ trong mức tiêu thụ này, dưới 0,1% hoặc gần 16 triệu gallon là SAF.
Vì vậy, việc cắt giảm hơn nữa ô nhiễm của ngành là rất quan trọng trong cuộc chiến chống biến đổi khí hậu. Nhưng việc thay thế dầu hỏa đang làm nóng hành tinh bằng SAF đặt ra những thách thức đáng kể.
Các công ty nhiên liệu toàn cầu và các công ty khởi nghiệp đang tìm giải pháp để có thể thay thế hoàn toàn dầu hỏa dựa trên hóa thạch. Và họ được chính quyền Biden hỗ trợ thông qua Đạo luật Giảm lạm phát.
Luật khí hậu cung cấp các khoản tín dụng thuế cho các nhà sản xuất nhiên liệu thay thế sạch như SAF với 300 triệu đô la tài trợ. Mục tiêu là tăng nguồn cung các loại nhiên liệu này lên 3 tỷ gallon hàng năm vào năm 2030.
Giám đốc Ram Ramprasad cho biết Twelve đặt mục tiêu sản xuất 40.000 gallon E-Jet mỗi năm trước khi tăng quy mô sản xuất lên gấp 10 lần trong vòng 5 năm đầu hoạt động. Công ty khởi nghiệp cũng có kế hoạch xây dựng các cơ sở lớn hơn nhiều.
Công ty cho biết SAF có thể giảm tới 90% lượng khí thải carbon của máy bay so với dầu hỏa làm từ hóa thạch. Mặc dù sử dụng E-Jet vẫn thải ra carbon, nhưng nó ít hơn nhiều so với nhiên liệu từ dầu mỏ. Đó là bởi vì nó tái chế CO2 từ chất thải của các nhà máy lọc dầu và nhà máy hoặc thu được trực tiếp từ không khí.
Máy bay phản lực điện tử của Twelve từ “Quang hợp công nghiệp”
Công ty Twelve đang sử dụng một phương pháp độc đáo để biến CO2 thành nước ép cho động cơ phản lực trong một quá trình gọi là “quang hợp công nghiệp”.
Quá trình này khá giống với những gì thực vật làm trong quá trình quang hợp. Điểm khác biệt là lò phản ứng điện hóa của Twelve tên là Opus thực hiện quá trình quang hợp.
Opus lấy nước và CO2 rồi biến đổi chúng thành hóa chất, vật liệu hoặc nhiên liệu mới sử dụng năng lượng tái tạo. Nó tách các phân tử CO2 thành carbon monoxide trong khi ở một máy điện phân riêng biệt, các phân tử nước sẽ phân hủy thành hydro và oxy. Kết quả của các quá trình này được gọi là "khí tổng hợp."
Nhóm nghiên cứu đang sử dụng quy trình phản ứng nhiều bước gọi là Fischer-Tropsch để biến khí này thành nhiên liệu máy bay thay thế.
Công ty lấy nguồn CO2 “rác thải” từ các cơ sở công nghiệp. Lò phản ứng dạng mô-đun của nó có thể được lắp đặt trong bất kỳ hệ thống công nghiệp nào, với thiết kế “cắm là chạy”.
Theo Twelve, họ có thể cắt giảm tới 10% lượng khí thải toàn cầu thông qua Opus. Và điều đó có thể thực hiện được bằng cách chuyển đổi chuỗi cung ứng từ chạy bằng nhiên liệu hóa thạch sang chạy bằng chất thải hoặc CO2 thu được.
Công nghệ chuyển đổi mười hai carbon
Các công ty khởi nghiệp khác cũng đang sử dụng carbon để tạo ra nhiên liệu phản lực tổng hợp. Ví dụ: LanzaJet, một công ty con của LanzaTech, đang tái chế chất thải rắn đô thị, sinh khối nông nghiệp và chất thải để tạo ra SAF.
Công ty, được công khai hóa vào năm nay, đang xây dựng cái mà họ tuyên bố là sản xuất SAF “dựa trên ethanol thành cồn” đầu tiên. Cơ sở, dự kiến hoàn thành trong năm nay, sẽ sản xuất 10 triệu gallon nhiên liệu hàng không bền vững mỗi năm.
Air Company, một công ty khởi nghiệp khác có trụ sở tại New York, cũng đang hoạt động trong không gian tương tự. Công nghệ chuyển đổi carbon sáng tạo của nó kết hợp CO2 và hydro để tạo ra chất lỏng nhờn phù hợp để sản xuất SAF.
Công ty cũng sản xuất rượu và các sản phẩm tiêu dùng có hàm lượng carbon âm tính từ không khí loãng. Với công nghệ carbon tiên phong của mình, Công ty Air đã sản xuất đồ uống có cồn đầu tiên trên thế giới trực tiếp từ CO2, Air Vodka.
Thách thức chính để mở rộng quy mô SAF
Hiện tại, hầu hết nguồn cung cấp SAF của đất nước là từ dầu ăn và mỡ động vật đã qua sử dụng, và nguồn nguyên liệu khan hiếm. Đây là lý do tại sao công nghệ chuyển đổi carbon của Tw 12 cần phải mở rộng quy mô nhanh chóng để cung cấp SAF rất cần thiết.
Năm 2022, sản phẩm SAF
theo Hiệp hội Vận tải Hàng không Quốc tế. Nếu sản lượng năng lượng tái tạo đạt 69 tỷ lít vào năm 2028 như dự kiến, thì dự báo đạt 100 tỷ lít (80 triệu tấn) vào năm 2030 là có thể. Nếu chỉ đạt được 30% sản lượng đó, ngành vẫn có thể có 30 tỷ lít (24 triệu tấn) SAF trong cùng năm.
Để sản xuất E-Jet tại nhà máy thương mại của mình, Twelve trước tiên sẽ lấy nguồn CO2 từ một nhà máy lọc ethanol ở Oregon lân cận. Sau đó, nó sẽ nhận được nhiều nguồn cung cấp CO2 hơn từ các nhà máy giấy và bột giấy ở Washington.
Thách thức lớn nhất mà công ty gặp phải trong việc tăng cường các nhà máy SAF của mình là nguồn điện sẵn có. Họ đang đặt mục tiêu xây dựng cơ sở tiếp theo của mình tại Vành đai ngô của Mỹ, nơi có rất nhiều cơ sở sản xuất ethanol và trang trại gió.
Việc tìm các địa điểm có thể tạo nguồn CO2 và tiếp cận năng lượng tái tạo là rất quan trọng để mở rộng quy mô sản xuất nhiên liệu hàng không bền vững.
Tuy nhiên, bằng cách đi đầu trong việc phát triển các giải pháp sạch hơn và xanh hơn thông qua quá trình quang hợp công nghiệp sáng tạo, phương pháp của Twelve đang cho thấy tiềm năng to lớn trong việc cắt giảm lượng khí thải carbon của ngành hàng không. Với nhu cầu ngày càng tăng đối với nhiên liệu sạch hơn, cộng với sự hỗ trợ của chính phủ, việc bay sẽ bền vững hơn trong tương lai.
