Trong nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Fuel , các nhà nghiên cứu của Đại học Baylor với Phòng thí nghiệm Nguyên tử hóa và Đốt cháy Cornerstone (CAC) đã tiết lộ một phương pháp tiên phong để đốt cháy hiệu quả nhiên liệu sinh học, sử dụng kim phun Swirl Burst (SB) mang tính cách mạng để đốt cháy hỗn hợp glycerol/methanol với lượng khí thải gần bằng không. Công nghệ mới này cho phép đốt cháy cực kỳ sạch các loại nhiên liệu thường khó đốt do độ nhớt cao.
Tín dụng: Pixabay/CC0 Public Domain
Nghiên cứu này được kỳ vọng sẽ có những đóng góp đáng kể cho cả nghiên cứu học thuật và ứng dụng công nghiệp, thiết lập tiêu chuẩn mới cho các giải pháp năng lượng bền vững.
"Nghiên cứu hiện tại chứng minh chất thải sinh học nhớt có thể được chuyển đổi thành năng lượng sạch bằng công nghệ đốt cháy của Baylor", tác giả chính Lulin Jiang, Tiến sĩ, nhà nghiên cứu chính của Phòng thí nghiệm CAC và phó giáo sư kỹ thuật cơ khí tại Trường Kỹ thuật và Khoa học Máy tính của Baylor cho biết.
Ý nghĩa đối với ngành nhiên liệu sinh học, tác động môi trường
Các kim phun thông thường gặp khó khăn khi đốt cháy glycerol - một sản phẩm phụ dồi dào trong quá trình sản xuất biodiesel - do độ nhớt cao của nó, mặc dù nó có mật độ năng lượng vừa phải.
Ngược lại, khả năng xử lý glycerol của kim phun SB mà không cần phải gia nhiệt hoặc xử lý nhiên liệu tốn kém có thể biến đổi nền kinh tế nhiên liệu sinh học. Quá trình này cho phép kim phun SB đạt được quá trình đốt cháy hoàn toàn và sạch bằng cách tạo ra các giọt nhỏ, giảm đáng kể lượng khí thải các chất ô nhiễm có hại như carbon monoxide (CO) và nitơ oxit (NOx).
Jiang cho biết công nghệ mới này cũng cho phép các nhà sản xuất biodiesel chuyển đổi chất thải glycerol thành nguồn nhiên liệu khả thi, thúc đẩy nền kinh tế tuần hoàn và giảm lượng khí thải carbon để tạo ra điện. Tính linh hoạt của kim phun SB cho phép đốt cháy nhiều tỷ lệ glycerol/methanol khác nhau mà không cần sửa đổi phần cứng, khiến nó trở nên lý tưởng cho các nhà máy điện muốn đáp ứng các quy định nghiêm ngặt về khí thải.
Bằng cách tiên phong đưa ra các giải pháp sáng tạo để giải quyết những thách thức toàn cầu cấp bách, Jiang và nhóm của bà đã chứng minh cam kết của Baylor trong việc nâng cao kiến thức để cải thiện xã hội.
Jiang cho biết: "Việc có thể chuyển đổi chất thải, chẳng hạn như glycerol thải, thành năng lượng tái tạo tiết kiệm chi phí sẽ thúc đẩy khả năng phục hồi năng lượng và công bằng năng lượng cho các nhóm thiệt thòi về kinh tế trong bối cảnh biến đổi khí hậu".
Thử nghiệm hỗn hợp nhiên liệu
Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm ba hỗn hợp nhiên liệu khác nhau—tỷ lệ glycerol/methanol 50/50, 60/40 và 70/30 theo tỷ lệ giải phóng nhiệt lý thuyết—ở nhiều tỷ lệ khối lượng không khí/chất lỏng phun (ALR). Tất cả các hỗn hợp đều đạt hiệu suất đốt cháy trên 90%, bao gồm quá trình đốt cháy hoàn toàn bằng hỗn hợp 50/50, với lượng khí thải CO và NOx gần bằng không, ngay cả trong các thiết lập đốt cháy không được làm nóng trước, không cách nhiệt. Đây là một cải tiến đáng kể so với các kim phun khí thổi hoặc xoáy áp suất thông thường, thường tạo ra lượng khí thải cao với nhiên liệu có độ nhớt cao.
Jiang cho biết: "Khả năng chịu độ nhớt cao và tính linh hoạt của nhiên liệu đã được chứng minh của công nghệ này cho thấy không chỉ glycerol thải mà cả dầu gốc nhớt của biodiesel và các loại dầu sinh học từ chất thải khác cũng có thể được sử dụng trực tiếp để tạo ra năng lượng mà không cần xử lý thêm, giúp giảm đáng kể chi phí nhiên liệu sinh học và do đó có khả năng thúc đẩy ứng dụng rộng rãi của nó".
Bước đột phá này có thể giúp giảm tác động của ngành công nghiệp nhiên liệu sinh học đến môi trường và cải thiện hiệu quả chi phí.
Jiang và nhóm nghiên cứu của bà là thành viên của chương trình National Innovation Corps—hay I-Corps—của Quỹ Khoa học Quốc gia. Thông qua chương trình National I-Corps, các nhà khoa học và kỹ sư được chuẩn bị để mở rộng trọng tâm của họ ra ngoài phòng thí nghiệm của trường đại học—thúc đẩy lợi ích kinh tế và xã hội của các dự án nghiên cứu cơ bản đã sẵn sàng hướng tới thương mại hóa.
Trong một dự án liên quan của NSF, Baylor và Thành phố Waco đang hợp tác trong Dự án Thách thức Đổi mới Công dân của NSF nhằm phát triển năng lượng từ chất thải, đốt nhiên liệu thông minh thân thiện với khí hậu tại bãi chôn lấp Waco để giúp giảm khí mê-tan và các chất ô nhiễm không khí khác và biến chất thải thành năng lượng sạch.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
