Sản xuất hydro sáng tạo: Các nhà khoa học loại bỏ hắc ín trong quá trình khí hóa
Khi nhu cầu toàn cầu về các giải pháp năng lượng bền vững tiếp tục tăng, các nhà nghiên cứu người Litva đã tiến thêm một bước bằng cách phát triển một công nghệ không chỉ biến đổi chất thải thành hydro có giá trị mà còn loại bỏ vấn đề tồn tại lâu dài trong quá trình khí hóa—sự hiện diện của hắc ín. Phương pháp mới này cung cấp một cách hiệu quả và thân thiện với môi trường để sản xuất hydro có độ tinh khiết cao từ nhiều loại vật liệu thải, thể hiện sự tiến bộ đáng kể trong sản xuất năng lượng sạch.
Hydro là một thành phần quan trọng trong quá trình chuyển đổi sang năng lượng sạch hơn. Tuy nhiên, các phương pháp khí hóa thông thường thường không thể đảm bảo độ tinh khiết cao của nó—khí tổng hợp chứa nồng độ hydro rất thấp.
Sự kém hiệu quả này hạn chế việc ứng dụng hydro trong công nghiệp như một loại nhiên liệu khí sạch, làm nổi bật nhu cầu về các phương pháp sản xuất tiên tiến hơn.
Để giải quyết vấn đề này, các nhà khoa học tại Đại học Công nghệ Kaunas (KTU) và Viện Năng lượng Litva (LEI) đã phát triển một hệ thống chuyển đổi hai bước: một lò khí hóa luồng khí đi lên theo sau là một lò phản ứng cải cách xúc tác.
Công trình này được công bố trên tạp chí Energy.
Tăng sản xuất hydro
Quá trình này bắt đầu bằng quá trình khí hóa, trong đó chất thải được đun nóng trong môi trường hơi nước-oxy được kiểm soát để tạo ra khí tổng hợp, còn gọi là khí tổng hợp.
Tiến sĩ Samy Yousef, nhà nghiên cứu trưởng của KTU , cho biết:
Xử lý khí hóa là một công nghệ mới nổi, đầy hứa hẹn và thân thiện với môi trường, có thể chuyển đổi chất thải thành khí tổng hợp như một sản phẩm chính bên cạnh bồ hóng như một sản phẩm phụ,
Tuy nhiên, khí tổng hợp được tạo ra có chứa hắc ín, không chỉ làm giảm hiệu suất và có thể làm hỏng thiết bị do tác động ăn mòn mà còn cản trở quá trình sản xuất hydro bằng cách ảnh hưởng đến các phản ứng hóa học quan trọng. Để giải quyết vấn đề này, khí tổng hợp được đưa qua lò phản ứng cải cách xúc tác để phân hủy hắc ín thành các phân tử nhỏ hơn. Các chất xúc tác này cũng tăng cường các phản ứng hóa học làm tăng hàm lượng hydro trong khí tổng hợp, đạt tới 60 vol%, khiến nó trở thành nguồn nhiên liệu sạch hơn và hiệu quả hơn.
Theo chuyên gia KTU, một yếu tố quan trọng trong công nghệ này là lựa chọn chất xúc tác được sử dụng trong lò phản ứng cải cách. Đó là lý do tại sao các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm hầu hết các chất xúc tác có sẵn trên thị trường và các lựa chọn do phòng thí nghiệm phát triển.
Tiến sĩ Yousef cho biết:
Kết quả thử nghiệm đã chứng minh hiệu quả của công nghệ trong nhiều điều kiện khác nhau. Trong số các chất xúc tác được thử nghiệm, KATALCO 57-4GQ tỏ ra hiệu quả nhất vì diện tích bề mặt lớn, độ ổn định và độ bền đóng vai trò quan trọng trong việc phân hủy hắc ín và tăng cường sản xuất hydro.
Có thể áp dụng cho tất cả các loại rác thải
Không giống như các kỹ thuật khí hóa thông thường, đòi hỏi hệ thống plasma năng lượng cao hoặc các quy trình phức tạp dựa trên áp suất, phương pháp mới này hoạt động ở áp suất khí quyển. Điều này làm giảm nhu cầu về cơ sở hạ tầng chi phí cao và tăng cường an toàn vận hành.
So với phương pháp sản xuất hydro chủ đạo, cải cách hơi nước mêtan (SMR), phương pháp mới này cung cấp một giải pháp thay thế tiết kiệm năng lượng hơn và bền vững hơn với môi trường. SMR dựa vào khí thiên nhiên, một nguồn tài nguyên không tái tạo và thải ra một lượng lớn carbon dioxide, khiến nó kém khả thi hơn cho các mục tiêu phát triển bền vững dài hạn.
Tiến sĩ Yousef cho biết:
Không giống như SMR, hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt và đòi hỏi lò phản ứng áp suất cao, phương pháp của chúng tôi hoạt động ở áp suất khí quyển và sử dụng chất thải làm nguyên liệu thô tái tạo và tiết kiệm chi phí, khiến nó trở thành giải pháp sạch hơn.
Trong khi nghiên cứu ban đầu tập trung vào chất thải y tế, công nghệ này có tiềm năng ứng dụng rộng rãi hơn.
Chuyên gia KTU giải thích,
Công nghệ này rất linh hoạt và có thể áp dụng cho nhiều loại chất thải hữu cơ và công nghiệp, bao gồm nhựa, hàng dệt may và sinh khối. Trước khi xử lý, chất thải phải được thu gom, phân loại và xử lý trước để đảm bảo thành phần và kích thước đồng nhất, cho phép chuyển đổi hiệu quả hơn,
Khi thảo luận về việc triển khai công nghiệp, nhà nghiên cứu nhấn mạnh rằng sự đổi mới này đã đạt đến Cấp độ sẵn sàng công nghệ 5 (TRL5). Cấp độ này là một phần của thang đo được công nhận trên toàn cầu để đo lường mức độ trưởng thành của công nghệ.
Tiến sĩ Yousef cho biết:
Đạt đến TRL5 có nghĩa là công nghệ đã được thử nghiệm trong môi trường mô phỏng các điều kiện công nghiệp thực tế bằng cách sử dụng các lò phản ứng rất giống với các hệ thống quy mô công nghiệp và đang tiến tới triển khai trên quy mô đầy đủ.
Khi nghiên cứu tiếp tục, việc mở rộng quy mô và tối ưu hóa hơn nữa có thể mở đường cho việc triển khai thương mại, biến sản xuất hydro bền vững thành hiện thực trong tương lai gần.
Sản xuất hydro sáng tạo: Các nhà khoa học loại bỏ hắc ín trong quá trình khí hóa
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
