Máy bơm nhiệt có thể giảm 36% lượng khí thải carbon khí sinh học, nghiên cứu cho thấy

Máy bơm nhiệt có thể giảm 36% lượng khí thải carbon khí sinh học, nghiên cứu cho thấy

    Máy bơm nhiệt có thể giảm 36% lượng khí thải carbon khí sinh học, nghiên cứu cho thấy

    news item image
    Nghiên cứu mới cho thấy một nguồn nhiệt thay thế có thể làm giảm đáng kể lượng khí thải carbon của một quá trình biến chất thải thực phẩm thành năng lượng.


    Một nhóm các nhà khoa học do Đại học Glasgow đứng đầu đã chứng minh rằng việc sử dụng máy bơm nhiệt nguồn không khí để hỗ trợ quá trình phân hủy kỵ khí có thể cắt giảm hơn một phần ba lượng carbon thải ra trong quá trình sản xuất khí sinh học.
    Phát hiện của họ có thể giúp hỗ trợ những nỗ lực không ngừng nhằm khử cacbon cho lưới điện quốc gia và cho phép các cộng đồng ở vùng sâu vùng xa tự sản xuất điện ít cacbon tại địa phương.


    Quá trình phân hủy kỵ khí sử dụng các vi sinh vật trong điều kiện không có oxy để phân hủy các vật liệu có thể phân hủy sinh học như chất thải thực phẩm và bùn thải để giải phóng khí sinh học – hỗn hợp khí mê-tan và carbon dioxide có thể được đốt cháy để quay tua-bin, tạo ra điện ít carbon.


    Các máy được gọi là lò phản ứng sinh học được sử dụng để duy trì nhiệt độ tối ưu trong quá trình phân hủy kỵ khí nhằm tối đa hóa lượng khí sinh học được tạo ra.
    Các nhà nghiên cứu bắt đầu điều tra làm thế nào lượng khí thải carbon của các lò phản ứng sinh học được làm nóng bằng máy bơm nhiệt nguồn không khí – lấy nhiệt xung quanh từ không khí trong quy trình carbon thấp – sẽ so sánh trong suốt thời gian tồn tại của chúng với các hệ thống sưởi thông thường sử dụng nồi hơi chạy bằng năng lượng. bằng khí thiên nhiên.


    Trong một bài báo mới đăng trên tạp chí Bioresource Technology, các nhà nghiên cứu đã phác thảo cách họ tạo ra một mô hình máy tính về nhiệt động lực học của máy bơm nhiệt. Họ đã kết hợp mô hình này với mô hình phân hủy kỵ khí dựa trên máy học và đào tạo hệ thống mới từ cơ sở dữ liệu nghiên cứu hiện có.


    Sau đó, họ đã thử nghiệm mô hình mới của mình bằng cách cung cấp cho nó dữ liệu trong thế giới thực chưa từng thấy trước đây để đảm bảo nó tạo ra kết quả chính xác.
    Sau khi mô hình của họ được xác thực, các nhà nghiên cứu bắt đầu khám phá xem lượng khí thải carbon của hệ thống dựa trên bơm nhiệt sẽ so với lượng khí thải carbon của hệ thống dựa trên khí tự nhiên như thế nào trong suốt tuổi thọ dự kiến của chúng, bằng cách sử dụng phương pháp tiêu chuẩn hóa được gọi là đánh giá vòng đời.


    Họ phát hiện ra rằng hệ thống bơm nhiệt sẽ thải ra ít carbon hơn đáng kể so với hệ thống khí đốt tự nhiên cơ bản khi được sử dụng để xử lý chất thải thực phẩm và bùn thải.


    Mức giảm carbon được mô hình hóa lên tới 28,1% trong quá trình phân hủy kỵ khí được duy trì ở nhiệt độ 55°C. Ở nhiệt độ thấp hơn 37,5°C, lượng khí thải carbon của quy trình còn giảm hơn nữa đến mức tối đa là 36,1%.


    Tiến sĩ Siming You, từ Trường Kỹ thuật James Watt của Đại học Glasgow, là tác giả tương ứng của bài báo. Ông nói: “Con người không thể tránh khỏi việc tạo ra chất thải có thể phân hủy sinh học ở quy mô từ rất nhỏ, như những mảnh vụn từ đĩa ăn tối, cho đến rất lớn, như các nhà máy xử lý nước thải đô thị.


    “Tất cả chất thải này đều giải phóng khí khi phân hủy, một số khí có thể gây hại cho môi trường. Bằng cách khai thác lượng khí đó làm nguồn sản xuất điện thay vì để nó phân hủy tự nhiên, chúng ta có thể tiến tới nền kinh tế tuần hoàn, không có mạng lưới mà chúng ta cần khẩn trương xây dựng để giảm tác động của biến đổi khí hậu.
    “Mô hình này là đánh giá môi trường và kỹ thuật đầu tiên về mức độ hữu ích của máy bơm nhiệt nguồn không khí trong quá trình khử cacbon trong quá trình sản xuất khí sinh học. Kết quả cho thấy rằng bơm nhiệt có vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ tiêu hóa kỵ khí carbon thấp.


    “Điều đó có thể giúp thông báo kế hoạch trong tương lai cho các cơ sở quản lý chất thải đô thị để giúp giảm lượng khí thải carbon của họ. Nó cũng có thể củng cố sự phát triển của các lò phản ứng sinh học trong tương lai có thể được sử dụng ở các cộng đồng xa xôi để giúp mọi người biến chất thải của họ thành khí sinh học.
    “Loại tái chế chất thải phi tập trung đó có thể là một chặng đường dài để giúp mọi người tự sản xuất nguồn điện tại địa phương. Nghiên cứu này cũng là một phần trong nỗ lực lớn hơn nhằm khử cacbon trong nước và xử lý nước thải ở các cộng đồng nông thôn.”


    Các nhà nghiên cứu từ Đại học Glasgow và Đại học College London đã đóng góp cho bài báo có tiêu đề 'Tích hợp quá trình tiêu hóa kỵ khí với bơm nhiệt: Đánh giá môi trường và kỹ thuật dựa trên máy học'. Nó được xuất bản trong Công nghệ nguồn sinh học.
    Nghiên cứu được hỗ trợ bởi sự tài trợ từ Hội đồng Nghiên cứu Khoa học Vật lý và Kỹ thuật (EPSRC), Trung tâm Năng lượng Sinh học Supergen và Hiệp hội Hoàng gia.

    Zalo
    Hotline