Biến đổi chất thải nông nghiệp thành hydro xanh
Theo một nghiên cứu của Đại học Illinois tại Chicago, sự kết hợp giữa năng lượng mặt trời và chất thải hữu cơ có thể giúp sản xuất hydro xanh với chi phí rất thấp.
Hydro xanh đang nổi lên như một sự bổ sung quan trọng cho năng lượng mặt trời và năng lượng gió trên con đường hướng tới tính bền vững toàn cầu. Nó có rất nhiều lợi ích: nó đóng vai trò là giải pháp lưu trữ năng lượng hiệu quả, có thể được sử dụng trong các phương tiện như máy bay mà không cần phải mang theo pin và có thể cung cấp năng lượng cho hệ thống sưởi ấm hoặc quy trình công nghiệp mà không thải ra khí nhà kính.
Yếu tố quan trọng để hydro xanh vượt qua nhiên liệu hóa thạch nằm ở khâu sản xuất - đạt được hydro theo cách sạch và hiệu quả. Đại học Illinois tại Chicago gần đây đã công bố một kỹ thuật đột phá để tạo ra hydro từ sinh khối nông nghiệp hoặc chăn nuôi.
Hydro xanh được sản xuất như thế nào
Để bắt đầu, chúng ta hãy cùng tìm hiểu sơ lược: hydro xanh được sản xuất từ các nguồn năng lượng tái tạo như gió hoặc mặt trời. Vì hydro thường không có ở dạng tinh khiết trong tự nhiên nên cần phải chiết xuất từ các hợp chất như nước. Quá trình chiết xuất này, thường được thực hiện thông qua quá trình điện phân, đòi hỏi năng lượng, đây chính là lúc các nguồn năng lượng tái tạo phát huy tác dụng. Nếu sử dụng nhiên liệu hóa thạch thay thế, nó sẽ tạo ra hydro xám.
Hydro xanh từ năng lượng mặt trời và sinh khối
Sáng kiến của các kỹ sư tại Đại học Illinois Chicago giới thiệu một phương pháp sản xuất hydro xanh từ nước chỉ sử dụng năng lượng mặt trời và chất thải nông nghiệp. Kỹ thuật này đáng chú ý vì hiệu quả năng lượng, giảm 600% năng lượng cần thiết. Quy trình này bao gồm dung dịch chất thải nông nghiệp và chăn nuôi trong axit sunfuric dưới dạng than sinh học, giúp giảm đáng kể lượng điện cần thiết để sản xuất hydro.
Vậy, than sinh học là gì? Đây là hợp chất giàu carbon được tạo ra thông qua quá trình nhiệt phân sinh khối khi không có oxy. Than sinh học có thể cô lập carbon ở dạng ổn định trong nhiều thập kỷ, ngăn không cho carbon giải phóng dưới dạng CO2 và cải thiện độ phì nhiêu của đất.
Trong nghiên cứu gần đây, việc thêm dung dịch than sinh học vào cực dương trong quá trình điện phân hydro xanh đã làm giảm nhu cầu điện năng. Các thí nghiệm cho thấy than sinh học hiệu quả nhất đến từ phân bò, giúp giảm năng lượng cần thiết cho một đơn vị hydro xuống còn một phần sáu.
Do đó, một tế bào quang điện 15 miliampe và dòng điện 0,5 vôn—ít hơn công suất của một cục pin AA—là đủ để sản xuất hydro xanh. Cacbon trong dung dịch than sinh học phản ứng với O2 được tạo ra trong quá trình điện phân để tạo ra CO2, có thể được thu giữ và tái sử dụng trong các quy trình công nghiệp khác, chẳng hạn như sản xuất phân bón, như đã đề cập trong bài viết này.
Theo các nhà nghiên cứu, hiệu suất cao của quy trình, đạt được 35% chuyển đổi năng lượng mặt trời thành hydro, có thể cung cấp một giải pháp thay thế rẻ hơn và bền vững hơn cho các phương pháp sản xuất hydro xanh hiện tại, giúp giảm phát thải khí nhà kính.
Các trang trại tự cung tự cấp
Một trong những triển vọng hấp dẫn nhất mà các nhà nghiên cứu đề xuất là tương lai mà các trang trại có thể kết hợp năng lượng từ các tấm pin quang điện với chất thải của thực vật hoặc động vật để tạo ra hydro xanh, đạt được khả năng tự cung tự cấp năng lượng.
Một tế bào nhiên liệu hydro cung cấp hiệu suất cao trong việc cung cấp năng lượng cho máy móc và bổ sung cho các nguồn năng lượng khác như năng lượng mặt trời hoặc gió, bất kể thời tiết hay giờ ban ngày. Hơn nữa, phương pháp do Đại học Illinois Chicago phát triển không chỉ giới hạn ở sản xuất hydro mà còn có thể tạo ra các sản phẩm có giá trị khác từ chất thải nông nghiệp.
Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm về sản xuất hydro xanh và các công nghệ năng lượng sạch khác góp phần vào một thế giới bền vững, chúng tôi khuyên bạn nên đăng ký nhận bản tin của chúng tôi ở cuối trang này.
Nguồn:
ACCIONA
