Biến rác thành năng lượng sạch

Theo nhóm nghiên cứu, phần lớn chất thải rắn sau tái chế hiện vẫn phải chôn lấp, gây ô nhiễm và phát thải khí nhà kính. Nếu được xử lý bằng công nghệ khí hóa để tạo khí tổng hợp (syngas), nguồn rác này có thể trở thành nhiên liệu sạch, đồng thời lượng CO₂ phát thải được cây xanh hấp thụ trở lại, góp phần cân bằng carbon. Trong mô hình mới, năng lượng sinh khối được đưa vào hệ thống năng lượng tái tạo lai (HRES), kết hợp điện mặt trời, điện gió và công nghệ hydrogen xanh. Rác khó phân hủy được ép thành viên nhiên liệu RDF rồi khí hóa, trong khi rác hữu cơ tạo biogas. Hai dòng khí sau lọc sạch được hòa trộn cùng hydrogen sản xuất từ điện phân nước để vận hành động cơ đốt trong cải tiến, tạo ra nguồn điện ổn định và có thể đấu nối trực tiếp vào lưới.

Sơ đồ tổng thể hệ thống năng lượng tái tạo lai solar-wind-biomass

Đặc biệt, phân tích bằng phần mềm HOMER cho thấy mô-đun điện-rác tích hợp hydrogen có hiệu quả kinh tế tương đương phương án truyền thống nhưng giảm phát thải CO₂ mạnh hơn. Lượng hydrogen tạo ra cũng có thể sử dụng cho xe máy - phương tiện phổ biến ở nông thôn. Xe máy pin nhiên liệu hydrogen được đánh giá có mức phát thải khí nhà kính chỉ bằng 15% so với xe điện accu, đồng thời thời gian nạp nhiên liệu nhanh và phạm vi hoạt động dài hơn.

Để tối ưu hóa quá trình chuyển hóa rác thành năng lượng, nhóm nghiên cứu đã đề xuất nhiều giải pháp kỹ thuật như ép rác thành RDF giúp tăng mật độ năng lượng gấp 10 lần; sử dụng không khí giàu oxygen để nâng nhiệt trị syngas lên gấp đôi; phát triển vật liệu lọc H₂S mới từ bentonite và zeolite kéo dài tuổi thọ động cơ. Động cơ tĩnh tại được cải tiến bằng vòi phun kép điều khiển điện tử, cho phép sử dụng linh hoạt hỗn hợp syngas - biogas - hydrogen. Nhóm nghiên cứu cũng thử nghiệm phối trộn hydrogen với xăng sinh học, giúp khắc phục các hạn chế của nhiên liệu ethanol khi tăng tỷ lệ E10, E20.

Những kết quả này mở ra khả năng ứng dụng rộng rãi tại nông thôn: từ mô-đun điện nhỏ phục vụ hộ gia đình, hợp tác xã, đến hệ thống năng lượng tái tạo lại quy mô cộng đồng, hay phát triển xe máy hydrogen - xăng sinh học và xa hơn là xe máy pin nhiên liệu hydrogen. Công trình không chỉ mang ý nghĩa khoa học mà còn có giá trị thực tiễn lớn, góp phần xử lý rác thải, giảm phát thải, tiết kiệm năng lượng hóa thạch và thúc đẩy công nghiệp năng lượng tái tạo.

VĂN KHOA