Nhu cầu năng lượng của thế giới ngày càng tăng đã kéo theo việc tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch tăng theo lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính gây tác động xấu nghiêm trọng đến môi trường ngày càng lớn. Hydro sinh khối, hay hydro được sản xuất từ chất thải hữu cơ của thực vật và động vật, giúp thay thế năng lượng hóa thạch là lời giải cho bài toán này.
Minh họa quá trình nhiệt phân sử dụng đèn xenon. Ảnh: EPFLHiện tại có hai phương pháp chuyển đổi sinh khối thành năng lượng chính là khí hóa và nhiệt phân. Khí hóa làm cho sinh khối rắn hoặc lỏng đạt đến nhiệt độ khoảng 1.0000C, sau đó chuyển nó thành các loại khí tổng hợp (syngas) bao gồm khí hydro, methane, carbon monoxide và các hydrocarbon khác để tạo ra năng lượng.
Một phương pháp xử lý khác là nhiệt phân, tương tự như khí hóa, ngoại trừ việc sinh khối ở nhiệt độ thấp hơn chỉ từ 400-8000C và ở áp suất lên đến 5 bar trong môi trường khí trơ. Có ba cách nhiệt phân: thông thường, nhanh và chớp nhoáng. Trong số này, nhiệt phân thông thường diễn ra ở 4500C, mất nhiều thời gian nhất và tạo ra nhiều sản phẩm than nhất. Nhiệt phân chớp nhoáng diễn ra ở 6000C và tạo ra nhiều khí tổng hợp nhất. Phương pháp chớp nhoáng này cần sử dụng lò phản ứng chuyên dụng chịu nhiệt và áp suất cao.
Gần đây, các nhà khoa học do GS. Hubert Girault tại Trường Khoa học Cơ bản – EPFL (Thụy Sĩ) đứng đầu, đã phát triển một phương pháp mới để nhiệt phân sinh khối nhằm không chỉ tạo ra khí tổng hợp có giá trị mà còn có cả than sinh học carbon rắn (có thể tái sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau). Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Chemical Science.
Nhiệt phân sử dụng nguồn năng lượng cao từ đèn xenon để sinh khối hấp thụ và ngay lập tức kích hoạt các phản ứng hóa học quang nhiệt (photothermal) để chuyển đổi sinh khối tức thì thành khí tổng hợp và than sinh học.
Kỹ thuật này được sử dụng trên các nguồn sinh khối khác nhau: vỏ chuối, lõi ngô, vỏ cam, hạt cà phê và vỏ dừa. Tất cả đều được sấy khô ở 1050C trong 24 giờ, sau đó nghiền, sàng thành bột mỏng. Sau đó, bột được đặt trong một lò phản ứng bằng thép không gỉ với một cửa sổ kính tiêu chuẩn ở áp suất môi trường xung quanh và dưới môi trường khí quyển trơ. Đèn xenon nháy sáng và toàn bộ quá trình chuyển đổi kết thúc trong vài mili giây.
"Mỗi kilogram sinh khối khô có thể tạo ra khoảng 100 lít khí hydro và 330 gram than sinh học. Phương pháp này cũng tạo ra 4,09 MJ năng lượng cho mỗi kilogram sinh khối khô.", Bhawna Nagar đồng tác giả cho biết.
Điều nổi bật trong phương pháp này là cả hai sản phẩm cuối cùng của nó, khí hydro và than sinh học carbon rắn, đều có giá trị. Hydro có thể được sử dụng làm nhiên liệu xanh, trong khi than sinh học có thể dùng làm phân bón hoặc để sản xuất các điện cực dẫn điện.
Theo https://cesti.gov.vn/
Đăng nhập
