Công nghệ đột phá chiết xuất hydro từ giếng khí thiên nhiên
Tác giả: Haley Zaremba - 17 tháng 4 năm 2025, 3:00 chiều CDT
Một phương pháp mới đã được phát triển để chiết xuất hydro trực tiếp từ các mỏ khí thiên nhiên bằng cách phun hơi nước, chất xúc tác và oxy, tạo ra hydro và carbon monoxide có thể tách ra trong khi giữ lại khí thải carbon dưới lòng đất.
Bước đột phá trong sản xuất hydro xanh này mang đến giải pháp tiềm năng cho những thách thức của hydro xanh, đòi hỏi phải chuyển hướng năng lượng tái tạo và phải đối mặt với chi phí sản xuất cao.
Các nhà khoa học đứng sau công nghệ này đặt mục tiêu mở rộng thử nghiệm và tin rằng phương pháp của họ có thể tác động đáng kể đến ngành năng lượng bằng cách cung cấp một cách hiệu quả hơn và phát thải thấp hơn để sản xuất hydro.
Nhiều người nghĩ rằng hydro xanh sẽ là giải pháp tối ưu cho quá trình khử cacbon, đặc biệt là trong các ngành công nghiệp khó giảm thiểu. Nhưng cuộc cách mạng hydro xanh vẫn chưa thành hiện thực vì sản xuất nhiên liệu này vẫn còn tốn kém và kém hiệu quả về mặt kinh tế. Nhưng một bước đột phá mới trong việc thu hoạch hydro có thể đưa ngành này trở lại đúng hướng để gây ra sự gián đoạn lớn cho ngành.
Hydro xanh được ca ngợi là một nhân tố có khả năng thay đổi cuộc chơi đối với năng lượng sạch vì nó có thể được đốt cháy ở nhiệt độ cao như nhiên liệu hóa thạch để cung cấp năng lượng cho các ngành như sản xuất thép, vận tải và giao thông. Nhưng không giống như nhiên liệu hóa thạch, khi hydro cháy, nó chỉ để lại hơi nước. Hydro đã được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp trên toàn thế giới, nhưng nó được sản xuất bằng nhiên liệu hóa thạch. Loại này được gọi là hydro xám. Hydro xanh được sản xuất bằng năng lượng hoàn toàn sạch. Và một số người coi hydro được tạo ra bằng khí tự nhiên là một loại riêng, gọi là hydro xanh, vì nó sạch hơn hydro xám nhưng vẫn liên quan đến khí thải nhà kính.
Và một bước đột phá mới có thể sắp đưa hydro xanh lên bản đồ theo một cách quan trọng, đồng thời cũng giảm lượng khí thải của ngành. Một nhóm các nhà khoa học Nga đã tìm ra cách khai thác hydro từ các mỏ khí tự nhiên, vốn cực kỳ giàu hydrocarbon, trong khi vẫn giữ lại lượng khí thải carbon dưới lòng đất. Phương pháp này do Skoltech của Moscow tiên phong, có thể sản xuất hydro trực tiếp trong các mỏ khí với mức hiệu suất là 45%. Để đạt được điều này, các nhà nghiên cứu đã phun hơi nước và chất xúc tác vào giếng khí, sau đó là oxy để tạo ra quá trình đốt cháy. Kết quả là "hỗn hợp hydro và carbon monoxide, từ đó hydro có thể được tách ra một cách hiệu quả".
"Carbon dioxide hình thành từ carbon monoxide vẫn nằm trong bể chứa và không góp phần gây ra hiệu ứng nhà kính", SciTechDaily đưa tin. "Ở giai đoạn cuối, hydro được chiết xuất từ giếng thông qua một màng ngăn chặn các sản phẩm đốt cháy khác, khiến carbon monoxide và carbon dioxide bị giữ lại vĩnh viễn dưới lòng đất".
Nếu phương pháp này thực sự "xanh" như nhóm khoa học khẳng định, thì đây có thể là một bước tiến lớn đối với ngành công nghiệp hydro cũng như phong trào khử cacbon toàn cầu. Nó sẽ giải quyết một vấn đề lớn trong quá trình phát triển của ngành, vì nó không yêu cầu phải chuyển hướng năng lượng tái tạo sang sản xuất hydro. Một báo cáo năm 2022 từ Cơ quan Năng lượng Tái tạo Quốc tế (IRENA) đã cảnh báo rằng việc sử dụng hydro rộng rãi "có thể không phù hợp với các yêu cầu của một thế giới khử cacbon" vì hydro xanh "cần năng lượng tái tạo chuyên dụng có thể được sử dụng cho các mục đích sử dụng khác". Do đó, việc sản xuất hydro phát thải thấp không cần các nguồn năng lượng như vậy có thể là một bước ngoặt.
Vì lý do này và những lý do chính khác, bao gồm chi phí sản xuất cao và thiếu các biện pháp chính sách hỗ trợ đầy đủ, tham vọng về hydro xanh đã ít nhiều tan thành mây khói trong những năm gần đây. Vào năm 2023, chưa đến một phần mười các dự án hydro xanh theo kế hoạch thực sự được thực hiện. Thật vậy, "chỉ có 7% công suất toàn cầu được công bố hoàn thành đúng tiến độ", theo báo cáo "Tham vọng hydro xanh và khoảng cách triển khai", theo dõi 190 dự án trong 3 năm.
Về mặt kỹ thuật, công nghệ Skoltech sẽ không xoay chuyển được tình trạng có thể là sự suy giảm cuối cùng của việc triển khai hydro xanh, nhưng có thể giới thiệu hydro xanh phát thải thấp theo cách mang tính cách mạng. Nghiên cứu vẫn đang trong giai đoạn đầu, nhưng các nhà khoa học hy vọng sẽ sớm mở rộng thử nghiệm và tin tưởng rằng bước đột phá của họ sẽ mang lại kết quả có ý nghĩa cho ngành năng lượng.
Elena Mukhina, trưởng nhóm dự án và nhà khoa học nghiên cứu cấp cao tại Skoltech Petroleum cho biết: “Tất cả các giai đoạn của quy trình đều dựa trên các công nghệ đã được thiết lập tốt, trước đây chưa được áp dụng để sản xuất hydro từ các bể chứa khí thực tế”. “Chúng tôi đã chứng minh rằng phương pháp của chúng tôi có thể giúp chuyển đổi hydrocarbon thành nhiên liệu “xanh” trong môi trường thực tế với hiệu suất lên tới 45%. Trong tương lai, chúng tôi có kế hoạch thử nghiệm phương pháp của mình trong các mỏ khí thực tế”.
Haley Zaremba viết cho Oilprice.com
