Mỹ thử nghiệm thành công chất xúc tác chuyển dầu thô biocrude sang nhiên liệu tái tạo

Chuyển đổi biocrude thành nhiên liệu sinh học

Nhóm nhà khoa học và kỹ sư, do Phòng Thí nghiệm quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương (PNNL) của Bộ Năng lượng Mỹ thực hiện nghiên cứu này để khẳng định, quy trình đủ mạnh để xử lý nhiều loại nguyên liệu thô mà không bị hư hỏng.

John Holladay, nhà khoa học thuộc PNNL cho biết, dầu biocrude đến từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm bùn thải, chất thải thực phẩm... Nghiên cứu cho thấy về cơ bản bất kỳ biocrude nào, bất kể nguồn thải ướt, đều có thể được sử dụng trong quy trình phân tích, chất xúc tác hoạt động mạnh mẽ trong suốt quá trình vận hành. 

Thử nghiệm đặt mục tiêu giải quyết nhu cầu cấp thiết nhằm chuyển đổi biocrude, hỗn hợp các polymer gốc carbon thành nhiên liệu sinh học. Trong thời gian tới, ngành năng lượng thế giới mong đợi rằng những sản phẩm nhiên liệu sinh học này được tinh chế hơn nữa, sau đó trộn với nhiên liệu gốc dầu mỏ, sử dụng để cung cấp năng lượng cho các phương tiện giao thông.

Bước đầu tiên của quy trình, được gọi là hóa lỏng thủy nhiệt, tức là khử trùng bằng nhiệt được sử dụng để chuyển đổi sinh khối ướt và các đại phân tử khác thành dầu thô ở nhiệt độ vừa phải và áp suất cao, đang được các nhóm nghiên cứu và kỹ sư PNNL tích cực hoàn thiện.

Chất thải ướt và thực phẩm thừa cung cấp nguyên liệu thô cho quá trình hóa lỏng thủy nhiệt, chuyển đổi các phân tử chứa carbon thành dầu biocrude lỏng. Biocrude qua quá trình thủy phân để sản xuất nhiên liệu.

Bước tiếp theo là quá trình hydrotreating (khử lưu huỳnh bằng hydro là quá trình hóa học có sử dụng xúc tác để loại bỏ các tạp chất, chủ yếu là các hợp chất chứa lưu huỳnh), nhóm nghiên cứu đưa hydro vào quá trình xúc tác nhằm loại bỏ các chất ô nhiễm lưu huỳnh và nitơ trong biocrude, tạo ra sản phẩm cuối dễ cháy là ankan chuỗi dài, loại nhiên liệu mong muốn, được sử dụng trong động cơ các phương tiện vận tải.

Nhà hóa học Marie Swita phân tích sản phẩm nhiên liệu sinh học, đảm bảo sản phẩm đáp ứng các tiêu chuẩn cung cấp cho các phương tiện vận tải.

Chuyển đổi carbon sang các mục đích sử dụng mới

Kỹ sư sinh học Thorson cho biết, chất thải thực phẩm chứa carbon. Khi được chuyển đến bãi rác, chất thải thực phẩm bị phân hủy bởi vi khuẩn, hình thành khí mêtan, một loại khí gây hiệu ứng nhà kính mạnh và là nguyên nhân gây ra biến đổi khí hậu.

Công nghệ chuyển carbon đó sang mục đích sử dụng khác làm giảm việc sử dụng nhiên liệu từ dầu mỏ và thêm lợi ích nữa là giảm phát thải khí mêtan.

Mục đích chính của dự án nghiên cứu này là để chứng minh rằng chất xúc tác thương mại có thể chịu được hàng nghìn giờ xử lý liên tục, cần thiết để biến nhiên liệu sinh học trở thành một yếu tố thực tế góp phần giảm lượng khí thải carbon trên thế giới.

Ông Thorson giải thích, sản phẩm nhiên liệu sinh học được sản xuất có chất lượng cao, không phụ thuộc vào nguồn biocrude, đây là yếu tố quan trọng đối với ngành công nghiệp, có thể xử lý biocrude từ nhiều nguồn khác nhau.

Những cột mốc quan trọng như số giờ hoạt động liên tục đang được theo dõi chặt chẽ bởi các nhóm nhà đầu tư ở Mỹ và châu Âu. Các nhà khoa học đặt mục tiêu trung hòa khí hậu bắt đầu vào năm 2050 và giảm 55% lượng khí thải nhà kính năm 2030. Một số dự án thử nghiệm ở châu Âu đang nhằm mục đích thương mại hóa quy trình này trong vài năm tới.

Những bước tiếp theo của nhóm nhà khoa học là thu thập nhiều nguồn biocrude hơn từ các dòng chất thải khác nhau, phân tích chất lượng đầu ra của nhiên liệu sinh học. PNNL sẽ hợp tác với một công ty quản lý chất thải thương mại để phân tích, đánh giá chất lượng chất thải từ nhiều nguồn khác. Trong tương lai, dự án sẽ tạo ra một cơ sở dữ liệu các phát hiện từ những loại đất nhiễm chất thải và bùn thải khác nhau, có thể giúp quyết định phương hướng mở rộng quy mô sản xuất nhiên liệu sinh học kinh tế và giá thành hạ.