From Chisato Horiuchi in Tokyo, Japan
Hitachi Zosen thách thức Carbon Zero từ "Dehydrator"
Hội nghị lần thứ 26 của các bên tham gia Công ước khung của Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu (COP26), bế mạc ngày 13, đã đưa vào thỏa thuận mục tiêu giảm dần sản lượng nhiệt điện than. Khi các khu vực công và tư nhân trên thế giới đang tập trung trí tuệ vào việc giảm lượng khí thải carbon dioxide (CO2), Hitachi Zosen sẽ làm việc trên ứng dụng thực tế của một công nghệ được gọi là "metanation" tạo ra khí thành phố từ CO2. Áp dụng công nghệ "khử nước" đặc biệt của chúng tôi, chúng tôi sẽ thách thức không khí carbon.
Sử dụng điện dư thừa như một nguồn khí đốt
Nhà máy xây dựng cảng của Hitachi Zosen nằm quay mặt ra vịnh Osaka. Vào đầu tháng 11, một quảng trường "Quảng trường PtG" nhằm sử dụng CO2 đã xuất hiện. PtG là chữ viết tắt của "Power to Gas". Năng lượng tái tạo như điện mặt trời khó kiểm soát lượng phát điện, có thể dư điện. Ý tưởng là thay đổi nó thành một thứ có thể được sử dụng như một nguồn khí đốt.
Nhà máy Hitachi Zosen Tsukiko PtG SQUARE
Tại đây, Hitachi Zosen đang cố gắng đưa vào sử dụng thực tế một công nghệ gọi là “methanation”, trong đó CO2 và hydro được phản ứng với chất xúc tác để tạo thành metan. Chúng tôi tập hợp thiết bị và con người trong nhóm để có thể quan sát mọi thứ từ nghiên cứu cơ bản đến thiết bị ở đây.
Về metanation, phương pháp của công ty được chia thành hai giai đoạn. Đầu tiên, hydro được tạo ra từ nguồn điện dư thừa, sau đó metan được sản xuất từ hydro và CO2 được tạo ra. Khí mêtan có thể được sử dụng làm khí đốt thành phố.
Bí quyết đạt hiệu quả cao "99,6%"
Công nghệ đã tồn tại trong một thời gian dài được sử dụng trong công ty. Máy điện phân sản xuất hydro từ điện có thể hoạt động trong một giờ và có thể tạo ra đủ hydro để nạp vào nhiên liệu của ba chiếc xe chạy pin nhiên liệu Toyota "Mirai" chạy bằng hydro. Chúng tôi áp dụng công nghệ được phát triển bởi Hitachi Zosen với tư cách là nhà sản xuất máy khử nước công nghiệp.
Thiết bị Metanation trong Nhà máy Hitachi Zosen Tsukiko. Có hai ống dài chứa đầy chất xúc tác ở giữa.
Tiếp theo là quá trình sản xuất khí metan. Phía sau "quảng trường", một thiết bị khung thép ba tầng mọc lên. Hai ống dài chứa đầy chất xúc tác đứng xuyên qua sàn. Khi cho không khí có lẫn CO2 và hiđro đi quanh hai bình thì có thể tách được khí metan với hiệu suất cao là 99,6%.
Hiệu suất càng cao thì càng thu được nhiều metan mà không làm hao phí hiđro, nhưng hiệu suất của metan nói chung là 70 đến 80%. Tại sao chúng ta có thể đạt được con số cao là 99,6%? Bí mật nằm ở “chất xúc tác” mà Hitachi Zosen đã cải tiến trong một thời gian dài.
"Để có thể sử dụng nó hàng ngày"
1993, cách đây khoảng 30 năm. "Tại sao bạn không cầu hôn 'Metanation'?" Giáo sư danh dự Koij Hashimoto của Đại học Tohoku đã tiếp cận một nhà nghiên cứu tại Hitachi Zosen. Công ty từ lâu đã tham gia vào việc phát triển các thiết bị liên quan đến môi trường như công nghệ lò đốt chất thải. Khi đó, các nhà nghiên cứu đến Đại học Tohoku để nghiên cứu vật liệu với mục đích đưa vào sử dụng thực tế một thiết bị sản xuất hydro từ nước biển.
Chất xúc tác được đặt ở giữa hình trụ, và khí trộn với CO2 và hydro được thổi vào chất xúc tác từ phần trên nơi bạn chỉ tay.
Koichi Izumiya, người đứng đầu hiện tại của Nhóm Phát triển Công nghệ, cũng là một trong những nhà nghiên cứu tại Đại học Tohoku vào thời điểm đó. Ông nhớ lại: "Xu hướng phổ biến của phương pháp 'chế biến thông thường' là sử dụng một kim loại quý gọi là ruthenium. Nó rất hiếm và phải chịu áp suất cao, vì vậy chúng tôi cần phải làm cho nó trở nên phổ biến hơn".
Phát triển chất xúc tác cơ bản vào năm 1995. Sau đó, chúng tôi đã thực hiện những cải tiến nhỏ và đạt được hiệu quả cao là "99,6%". Vì không cần thiết phải tạo áp suất cao hơn nữa, nên có một ưu điểm là thiết bị có thể được làm nhỏ hơn. Nó đã được trưng bày tại Diễn đàn Davos năm 2018. Trước xu hướng khử cacbon gần đây, chẳng hạn như quyết định sử dụng nó cho một thí nghiệm trình diễn của Tokyo Gas, "có một phản ứng là sự quan tâm đang tăng lên nhanh chóng", ông Izumiya nói.
Vẫn còn những thách thức đối với thương mại hóa
Tuy nhiên, vẫn còn những vấn đề cho đến khi thương mại hóa. Một trong những vấn đề là chi phí của hydro. Thiết bị hiện tại tiêu tốn 200.000 yên mỗi ngày để sản xuất hydro, là nguyên liệu thô cho khí mêtan, từ nguồn điện dư thừa.
Một hình trụ nhô ra từ tầng 3 của thiết bị metanol. Nó được đóng gói với một chất xúc tác, và một loại khí trộn CO2 và hydro đi qua để tạo thành mêtan.
Toshihiko Yasuda, giám đốc điều hành của Văn phòng Xúc tiến Kinh doanh PtG, mô tả khái niệm kinh doanh là "nhằm mục đích nhận CO2 từ các công ty không có lựa chọn nào khác ngoài phát thải CO2" (Ông Yasuda). Trong ngành kinh doanh vật liệu sản xuất thép và xi măng, CO2 chắc chắn được thải ra trong quá trình sản xuất. Ý tưởng là để giải quyết vấn đề đó.
Một số khách hàng của chúng tôi là các nhà máy sản xuất hydro trong khuôn viên. Trong trường hợp đó, có những trường hợp bạn không phải lo lắng về các vấn đề khi mua hydro. Vào năm 2030, ông muốn đặt mục tiêu đạt doanh thu 10 tỷ yên liên quan đến các siêu thị.
Phương pháp metanation của Hitachi Zosen dựa trên công nghệ được nhà hóa học người Pháp Paul Sabatier công bố vào đầu thế kỷ 20 và sau đó đã đoạt giải Nobel. Chúng tôi mong muốn đóng góp vào một xã hội không có carbon bằng cách tích lũy bí quyết của các thiết bị khử nước công nghiệp và môi trường mà chúng tôi đã nghiên cứu độc lập.
