Hydro xanh từ bã thực vật

Hydro xanh từ bã thực vật

    [Vui lòng đăng ký trang Youtube của Pacific Group tại

    https://www.youtube.com/channel/UCAxje1GxiUpZD6MEcR0f5Jg/videos

    Chúng tôi có các buổi chia sẻ về kinh doanh thực tế hàng tuần]

    Hydro xanh từ bã thực vật

    Green hydrogen from plant residue

    Hydro xanh có tiềm năng đáp ứng nhu cầu năng lượng của ngành công nghiệp và vận tải hàng hóa nặng trong khu vực, như đã được chứng minh trong nghiên cứu của Trung tâm Hydrogen Công nghiệp ở Baden-Württemberg. Ảnh: Fraunhofer-Gesellschaft


    Cho đến nay, cách phổ biến nhất để xử lý chất thải xanh và bùn thải là làm phân trộn hoặc đốt. Tuy nhiên, việc sử dụng những vật liệu này để tạo ra nguồn năng lượng có giá trị hydro sẽ có ý nghĩa hơn nhiều. Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Viện Kỹ thuật Sản xuất và Tự động hóa Fraunhofer IPA đang làm việc để hướng tới mục tiêu này. Thu giữ CO2 là chìa khóa cho sự phát triển này: Ví dụ, CO2 được tạo ra trong quá trình sản xuất hydro từ chất thải được tách ra và sau đó được sử dụng làm nguyên liệu thô trong ngành công nghiệp hóa chất. Bằng cách này, nhóm nghiên cứu có thể sản xuất hydro âm tính carbon từ chất thải hữu cơ bằng cách sử dụng nhiều quy trình khác nhau, do đó loại bỏ CO2 khỏi khí quyển.

    Ở Đức không thiếu rác thải hữu cơ. Theo Cơ quan Môi trường Đức, chỉ riêng năm ngoái, khoảng 4,6 triệu tấn đã nằm trong thùng ủ phân của các hộ gia đình Đức. Điều này không bao gồm chất thải từ các công viên và khu vườn công cộng, sản xuất nông nghiệp và thực phẩm, cũng như bùn thải và thức ăn thừa từ căng tin — tổng cộng là 15 triệu tấn. Hầu hết chúng được đưa đến các nhà máy làm phân compost, hoặc đốt để tạo ra nhiệt và điện. Điều này tạo ra khí thải carbon dioxide (CO2), gây hại cho khí hậu của chúng ta.

    Johannes Full, người đứng đầu nhóm Phát triển Bền vững của Công nghệ Thông minh Sinh học tại Fraunhofer IPA ở Stuttgart cho biết: “Rác hữu cơ quá có giá trị để sử dụng theo cách này. "Sẽ có ý nghĩa hơn nếu sử dụng vật liệu để tạo ra hydro. CO2 thải ra trong quá trình này sau đó có thể được tách ra, lưu trữ hoặc sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp." Nhiều người coi hydro là chất mang năng lượng sạch của tương lai. Trong quá trình sử dụng nó trong các quá trình chuyển đổi năng lượng, chỉ có nước được thải ra ngoài. Nhưng như hiện tại, hydro phần lớn vẫn được sản xuất từ ​​khí tự nhiên. Quy trình sản xuất dựa trên phụ phẩm thực vật sẽ thân thiện với khí hậu hơn nhiều, giống như cách điện phân bằng điện tái tạo.

    Giảm mức CO2 trong khí quyển

    Vài năm trở lại đây đã chứng kiến ​​sự phát triển của một loạt các quy trình để chuyển đổi sinh khối thành hydro. Trong phân tích của mình, Full và các đồng nghiệp của ông đã đánh giá quy trình nào trong số những quy trình này đã trưởng thành về mặt công nghệ và có thể được vận hành hiệu quả trong tương lai. Các phương pháp chuyển đổi mới cũng được kỳ vọng là giải pháp cho một điểm yếu nhất định trong quản lý chất thải hữu cơ thông thường: Bất kể sinh khối được ủ hay đốt, nó luôn thải ra carbon dioxide mà cây trồng đã hấp thụ từ không khí trước đó qua quá trình quang hợp.

    Sẽ có ý nghĩa hơn nếu thu hồi khí nhà kính này từ các nhà máy với mục đích sử dụng nó làm nguyên liệu thô trong ngành công nghiệp hóa chất hoặc lưu trữ dưới lòng đất trong các mỏ khí đốt tự nhiên bị bỏ hoang. "Bằng cách đó, chúng tôi giết hai con chim bằng một viên đá," Full nói. "Chúng tôi góp phần làm giảm lượng carbon dioxide trong khí quyển, đồng thời sử dụng tàn dư thực vật để sản xuất hydro xanh trong quá trình này."

    Sử dụng sinh khối hết tiềm năng của nó

    Một dự án mà Fraunhofer IPA đang tiến hành với một công ty trong ngành công nghiệp kim loại thể hiện tiềm năng về sinh khối. Trong dự án này, chất thải từ nông dân trồng cây ăn quả địa phương và người trồng nho, cũng như chất thải bìa cứng, gỗ và nhà ăn có thể được chuyển đổi thành hydro. Hydro này sau đó được trực tiếp đưa vào sử dụng trong quá trình gia công kim loại. Bước đầu tiên của quy trình là lên men trái cây thừa và chất thải căng tin với sự hỗ trợ của vi khuẩn trong các thùng tối để tạo ra hydro và carbon dioxide. Sau đó, khối lượng lên men có thể được chuyển đổi thành mêtan thông qua một quá trình lên men khác tại một nhà máy khí sinh học thông thường. Metan lần lượt được chuyển thành hydro và CO2.

    Ngược lại, gỗ và sợi giấy rất khó lên men theo cách này. Chúng có thể được tách thành CO2 và hydro bằng cách sử dụng thiết bị khí hóa gỗ. Là một phần của dự án này, Fraunhofer IPA đang so sánh các tùy chọn quy trình khác nhau để giúp chọn công nghệ phù hợp và hiệu quả nhất. Hơn nữa, các nhà nghiên cứu IPA đang phát triển các phương pháp tiếp cận tối ưu hóa kỹ thuật để giảm chi phí và đảm bảo rằng các quy trình tương ứng thân thiện với môi trường nhất có thể.

    Sản xuất hydro từ vi khuẩn màu tím

    Vi khuẩn màu tím đặc biệt hiệu quả trong việc sản xuất hydro từ trái cây và chất thải từ sữa. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Stuttgart đã thành công trong việc điều chỉnh vi khuẩn theo cách mà nó hầu như không cần đến ánh sáng, có nghĩa là quá trình sản xuất hydro cần ít năng lượng hơn. Cùng với Fraunhofer IPA, họ đang nghiên cứu các phương pháp khả thi về mặt tài chính để sản xuất hydro bằng vi khuẩn màu tím trên quy mô lớn hơn trong tương lai.

    Là một phần của dự án H2Wood — BlackForest, nhóm tại Fraunhofer IPA cũng hợp tác 

    liên hệ với Viện Fraunhofer về Kỹ thuật Giao tiếp và Công nghệ Sinh học IGB để khám phá cách vi sinh vật có thể phân hủy chất thải gỗ để tạo thành hydro và các phân tử có giá trị khác cho ngành công nghiệp hóa chất. Các đối tác khác của dự án bao gồm Campus Schwarzwald và Viện Quản lý và Sản xuất Công nghiệp IFF tại Đại học Stuttgart.

    Nghiên cứu về các trung tâm hydro công nghiệp ở Baden-Württemberg

    Nghiên cứu mang tên "Các trung tâm hydro công nghiệp ở Baden-Württemberg" (viết tắt là "I-H2-Hub-BW") do Fraunhofer IPA thực hiện đã chứng minh rằng hydro xanh có tiềm năng đáp ứng nhu cầu năng lượng nhất định của các ngành công nghiệp được chọn và lưu lượng hàng hóa nặng trong khu vực . Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng việc sản xuất và sử dụng hydro phi tập trung sẽ có lợi nếu các trung tâm phân phối (tức là các trung tâm) được định vị chiến lược. Sử dụng điện xanh, các trung tâm này vận hành các máy điện phân, tách nước thành hydro và oxy. Để tránh chi phí vận chuyển, các đầu mối phải càng gần người tiêu dùng càng tốt. Do đó, tiêu chí quan trọng thứ hai để lựa chọn địa điểm là nhu cầu của ngành công nghiệp địa phương đối với nhiệt quá trình, các quá trình nhiệt độ cao và khí hydro, ví dụ như để sản xuất phân đạm.

    Tiến sĩ Jürgen Henke, nhà khoa học tại Fraunhofer IPA, cho biết: “Cơ sở hạ tầng cũng quan trọng không kém:“ Các địa điểm lý tưởng là gần những con đường đông đúc với các kho xe tải, nơi có thể thiết lập các trạm nạp hydro ”. Với sự trợ giúp của các tiêu chí vị trí, nhóm nghiên cứu do Henke dẫn đầu đã xác định được các địa điểm có thể có ở Baden-Württemberg — trên tất cả là vùng đô thị Rhine-Neckar và vùng Karlsruhe lớn hơn. Với sự trợ giúp của mô phỏng máy tính, các nhà nghiên cứu tại Fraunhofer IPA đã chứng minh rằng trong các tình huống cụ thể, 30% năng lượng hóa thạch có thể được thay thế trong vòng mười năm bằng hydro xanh được sản xuất trong khu vực - chỉ sử dụng không gian mở của chính bang.

    Zalo
    Hotline