Nghiên cứu được công bố ngày 22/11 trên Tạp chí Nature Sustainability.
Sahar El Abbadi, tác giả chính của nghiên cứu cho biết, nền công nghiệp Mỹ đang thải ra một lượng khí methane rất lớn, một sự hoang phí đáng kể khi không thu giữ và sử dụng.
Lượng khí methane xả thải trên lãnh thổ Mỹ
Mặc dù carbon dioxide nhiều hơn trong khí quyển, nhưng nguy cơ làm nóng lên toàn cầu của khí methane lớn gấp 85 lần trong khoảng thời gian 20 năm và gấp 25 lần trong một thế kỷ sau khi xả thải vào môi trường nếu so với CO2.
Khí methane đe dọa chất lượng không khí do làm tăng nồng độ ozon đối lưu. Sự tiếp xúc với khí methane gây ra khoảng 1 triệu ca tử vong sớm hàng năm trên toàn thế giới do các bệnh đường hô hấp. Nồng độ khí methane trong không khí tăng nhanh gấp đôi so với carbon dioxide kể từ khi bắt đầu cuộc Cách mạng Công nghiệp, chủ yếu do con người phát thải.
Một giải pháp tiềm năng nằm ở vi khuẩn tiêu thụ khí methane, được gọi là sinh vật dị dưỡng. Những vi khuẩn này được phát triển trong một lò phản ứng sinh học, được cung cấp khí methane, oxy và các chất dinh dưỡng như nitơ, photpho và một số kim loại vi lượng. Sinh khối giàu protein của vi khuẩn được sử dụng làm bột nuôi cá.
Theo GS Craig Criddle, Trường Kỹ thuật của Stanford, một số công ty đang thực hiện công nghệ này, sử dụng khí tự nhiên làm nguyên liệu thô, tốt hơn cả là khí methane, xả thải tại các bãi chôn lấp lớn, từ nhà máy xử lý nước thải và nhà máy dầu khí. Quy trình này mang lại nhiều lợi ích như giảm thiểu khí nhà kính trong khí quyển, giúp hệ sinh thái ổn định và mang lại lợi nhuận cao.
Trong các kịch bản sử dụng khí methane thu từ các bãi chôn lấp, các cơ sở dầu khí, phân tích cho thấy chi phí sản xuất bột cá dị dưỡng tương ứng là 1,546 USD và 1,531 USD / tấn, thấp hơn giá thị trường trung bình trong 10 năm là 1,600 USD.
Kịch bản khí methane thu giữ từ các nhà máy xử lý nước thải, chi phí sản xuất cao hơn 1,645 USD/tấn so với giá bột cá trung bình trên thị trường.
Kịch bản khí methane mua từ mạng lưới khí tự nhiên thương mại cho chi phí sản xuất bột cá đắt nhất – 1,783 USD/tấn do mua khí đốt tự nhiên.
Trong mọi kịch bản, điện là khoản chi lớn nhất, chiếm hơn 45% tổng chi phí. Ở các bang như Mississippi và Texas, do giá điện thấp, chi phí sản xuất giảm hơn 20%, giá thành bột cá từ khí methane là 1,214 USD/tấn, thấp hơn 386 USD/tấn so với sản xuất bột cá thông thường.
Các nhà nghiên cứu cho biết, chi phí điện có thể giảm hơn nữa nếu thiết kế các lò phản ứng truyền nhiệt tốt hơn, yêu cầu làm mát ít hơn, chuyển đổi những ứng dụng chạy điện sang các ứng dụng chạy bằng khí gas dư thừa để giảm lãng phí, giảm phụ thuộc vào điện lưới. Trong kịch bản thu giữ khí methane từ các nhà máy xử lý nước thải, nước thải trong quá trình lọc có thể cung cấp nitơ, photpho và làm mát.
Nghiên cứu này mở ra một hướng phát triển mới, kết hợp ngành công nghiệp năng lượng với lương thực thực phẩm cùng nhau, đồng thời giải quyết hai thách thức trong sự phát triển nhân loại, môi trường bền vững và an ninh lương thực.
