Nhà máy sản xuất nhiên liệu hydrogen từ rác sạch nhất thế giới

Phần lõi trong thiết kế nhà máy sản xuất hydrogen sạch từ rác của SGH2. Ảnh: SGH2.

Đó là giải pháp do công ty SGH2 phát triển. Họ tự tin quy trình của mình là sạch nhất trên thị trường, có chi phí sản xuất hợp lý, giúp tận dụng hàng ngàn tấn rác thải.

Nhiên liệu hydrogen đang được nhiều nước phát triển xem là một phần quan trọng trong chiến lược năng lượng tương lai. Tuy nhiên, các phương pháp sản xuất hydrogen lại khá đa dạng, có thể được xếp vào loại rất “xanh” (điện phân nước ngọt, sử dụng năng lượng Mặt trời hoặc gió) cho đến rất “bẩn” (khí hóa than nâu), và công nghệ “bẩn” hơn thì thường “rẻ” hơn. Để cô lập quy trình bẩn và giữ lại carbon, người sản xuất chắc chắn lại phải gánh thêm chi phí.

Chính điều này khiến tuyên bố có thể biến rác thành hydrogen “siêu xanh” với giá hời của SGH2 được quan tâm đặc biệt. Trong bản ghi nhớ hợp tác vừa ký với chính quyền thành phố Lancaster, nhà máy của SGH2 hoạt động theo phương thức đồng sở hữu sẽ có công suất lên đến 11.000 kg H2/ngày, tương đương 3,8 triệu kg/năm, và xử lý được khoảng 42.000 tấn rác thải tái chế/năm. Từ rác biến thành nhiên liệu sạch, đồng thời giúp tiết kiệm được khoảng 2,1 – 3,2 triệu USD chi phí chôn lấp [rác] hằng năm, đó quả là những ý tưởng đầy thuyết phục.

“Chúng tôi là đơn vị duy nhất trên thế giới có khả năng cung cấp hydrogen xanh với chi phí cạnh tranh so với quy trình rẻ và bẩn từ than đá hoặc khí đốt, và rẻ hơn nhiều so với các công nghệ sản xuất hydrogen sạch khác,” Tiến sĩ Robert T. Do (người Mỹ gốc Việt), CEO của SGH2, khẳng định. “Ngoài ra, công nghệ của chúng tôi cũng rất phù hợp cho việc mở rộng nhanh chóng và để sản xuất nhiên liệu 24/7 quanh năm”.

Quy trình công nghệ được Solena – công ty mẹ của SGH2 – phát triển, sử dụng đèn plasma nhiệt độ cao, từ 3.500 đến 4.000 °C (6.332 đến 7.232 °F). Môi trường nhiệt độ này, cùng với nguồn khí oxy được bơm vào, đủ để tạo ra phản ứng ion hóa, xúc tác sự “phân ly hoàn toàn các phân tử hydrocacbon” trong nhiên liệu đẩy vào, khi nguội đi thì tạo thành loại bio-syngas (khí đốt tổng hợp sinh học) chất lượng cao, rất giàu hydrogen, không chứa nhựa đường, bồ hóng và kim loại nặng.

Chất thải được sử dụng ở đây khá phong phú, gồm có giấy, lốp xe, sợi vải cũ, và đáng chú ý là nhựa tái chế – tất cả đều được xử lý hiệu quả mà không tạo ra sản phẩm phụ độc hại. Khí bio-syngas sẽ thoát ra khỏi buồng thông gió tới buồng làm mát, rồi đi qua một bộ đôi tháp lọc axit để loại bỏ các hạt vật chất. Sau đó, một máy nén ly tâm sẽ giúp làm sạch luồng khí, để lại hỗn hợp chỉ còn hydrogen (H2), carbon monoxide (CO) và carbon dioxide (CO2). Hỗn hợp này lại được dẫn qua một hệ thống phản ứng (reactor) chuyển đổi khí – nước, biến CO thành CO2, làm giàu hydrogen và sinh ra hơi nước. Cuối cùng, CO2 sẽ bị giữ lại, còn hydro thì thoát ra ở đầu kia.

Kết quả phân tích do Phòng thí nghiệm tại Đại học Berkeley thực hiện cho thấy mỗi tấn hydrogen được sản xuất bằng công nghệ trên sẽ giúp cắt giảm khoảng 23 – 31 tấn CO2. Con số này có lẽ là do ước tính lượng khí thải phát sinh nếu đốt rác, thay vì chuyển đổi thành hydrogen – hiệu suất tốt hơn nhiều so với bất cứ quy trình sản xuất hydrogen sạch khác. Hơn nữa, quy trình Solena lại sinh ra 1,8 kWh/1 kg hydrogen, tức là nhà máy sẽ tự tạo ra điện và không cần nguồn từ bên ngoài.

Nhà máy nằm trên diện tích rộng gần 5 mẫu Anh (khoảng 2 hecta) trong một khu công nghiệp tại thành phố Lancaster sẽ thuê khoảng 35 nhân lực làm việc toàn thời gian, và tạo ra gần 600 việc làm cho ngành xây dựng. SGH2 kỳ vọng nhà máy có thể vận hành hết công suất từ năm 2023. Công ty đang đàm phán với chủ của nhiều “trạm tiếp nhiên liệu hydrogen”, để họ thu mua toàn bộ sản phẩm trong vòng 10 năm.

Mặc dù công nghệ do SGH2 trình bày là rất hấp dẫn, tuy nhiên chưa rõ giá thành 10 – 13 USD/kg của SGH2 như họ đưa ra có khả thi không, đã bao gồm cả chi phí vốn xây dựng cơ sở hạ tầng hay chưa. Bởi theo các tính toán hiện nay, giá hydrogen bơm cần phải giảm xuống mức dưới 8 USD/kg thì mới tương đương với chi phí xăng dầu trên mỗi dặm di chuyển (giá xăng tại tiểu bang California hiện đang là 3,50 USD/gallon (1 gallon = 3,78 lít)). Do đó, chi phí sản xuất xấp xỉ 2 USD/kg sẽ giúp viễn cảnh trên trở thành hiện thực.