Malaysia: Biến chất thải thành hydrogen
Malaysia có thể đi đầu trong việc cải tiến sản xuất hydrogen từ chất thải ở khu vực Đông Nam Á.
Xe buýt chạy bằng pin hydro ở Malaysia. (Ảnh: AFP)
Đồng thời, việc biến chất thải thành hydrogen cũng là cách giúp quốc gia này tăng sản lượng hydrogen để thúc nền kinh tế tuần hoàn. Việc sản xuất hydrogen tại bang Sarawak của Malaysia đang được xem xét vì Malaysia nhắm đến việc trở thành một trong những nền kinh tế hydro hàng đầu thế giới vào năm 2050.
Hydrogen là nguyên tố dồi dào nhưng ở trong tự nhiên nó thường tồn tại ở trạng thái liên kết với nguyên tố khác nên việc phân lập nó vẫn còn nhiều thách thức.
Hiện tại, chi phí sản xuất hydrogen xanh cao hơn nhiều so với nhiên liệu hóa thạch, làm cho giá nhiên liệu hydrogen trở nên đắt đỏ, đặc biệt là đối với các nước đang phát triển giàu dầu mỏ và khí đốt.
Ngay cả việc xây dựng cơ sở sản xuất, lưu trữ và vận chuyển hydrogen cũng cần đầu tư lớn.
Tuy nhiên, với những tiến bộ trong công nghệ, chắc chắn sẽ có nhiều cách phân lập hydrogen hơn.
Một trong những phương pháp tiềm năng là phân lập hydrogen từ rác thải. Malaysia đang đối mặt với vấn đề rác thải ngày càng gia tăng, với khoảng 39.000 tấn rác thải/ngày. Chất thải thực phẩm, nhựa, và chất thải công nghiệp như từ ngành dầu cọ là những nguồn chính.
Cục Quản lý Thương mại Quốc tế Hoa Kỳ cũng chỉ ra rằng Malaysia có khả năng sẽ hết đất để chôn rác vào năm 2050.
Tổ chức Hòa bình Xanh (Greenpeace) Malaysia cũng lưu ý rằng có nhiều bãi rác trái phép tập trung các chất thải sinh hoạt và chất thải nguy hại chưa được xử lý, như chất thải điện tử và chất thải hóa học.
Vì vậy cần một giải pháp là chuyển đổi chất thải thành năng lượng.
Phương pháp chuyển đổi rác thải thành hydrogen
Có nhiều công nghệ giúp chuyển đổi chất thải thành hydrogen và có vô số phương pháp sử dụng quang phổ để xác định mức độ sạch của khí được tạo ra.
Ban đầu, chỉ có 3 màu: xám (sử dụng nhiên liệu hóa thạch), nâu (sử dụng nhiên liệu hóa thạch nhưng carbon được thu giữ) và xanh (sử dụng nguồn năng lượng tái tạo). Nhưng hiện nay có một dải màu rộng hơn từ vàng (sử dụng năng lượng mặt trời) đến xanh lam (sử dụng nhiệt mà không có sự đốt cháy).
Chất thải hữu cơ như thực phẩm và chất thải từ nông nghiệp có thể được phân hủy để sản xuất biogas, sau đó chuyển hóa thành hydrogen. Các nghiên cứu gần đây cho thấy có thể sản xuất hydro xanh từ methane và từ thực phẩm thải thông qua quá trình ủ kỵ khí nhờ vi khuẩn.
Tái chế nhựa
Nhựa rất cần thiết đối với con người nhưng nó là một nguồn gây ô nhiễm lớn nhất thế giới do tính chất không phân hủy sinh học của nó.
Tuy nhiên, nhựa có thể bị phân hủy để tạo ra carbon monoxide, hydro và carbon dioxide thông qua một phương pháp gọi là khí hóa, trong đó hơi nước hoặc oxy được đun nóng đến khoảng 700°C mà không cần đốt cháy.
Quá trình này tạo ra một dạng hydro xám, sau đó carbon có thể được thu giữ và cô lập.
Một phương pháp mới là cho điện chạy qua nhựa trong thời gian ngắn, làm nóng nhựa lên tới khoảng 2.800°C. Theo một nghiên cứu tại Đại học Rice ở Houston, Texas, quá trình này có thể chuyển đổi tới 93% nguyên tử hydrogen có trong polyme thành khí hydrogen có độ tinh khiết là 87%.
Quá trình này không chỉ tạo ra hydro mà còn tạo ra một dạng graphene. Đây là một vật liệu nhẹ, có độ cứng và độ bền cao.
Cuộc cách mạng công nghiệp
Ngành công nghiệp dầu cọ của Malaysia sản xuất lượng chất thải lớn. Cơ quan Phát triển Đầu tư Malaysia (Mida) báo cáo rằng hơn 99% lượng khí thải từ quá trình xử lý và xả nước thải công nghiệp có nguồn gốc từ nước thải của nhà máy dầu cọ.
Phần lớn trong số này có thể được tái sử dụng làm nguyên liệu thô để chuyển đổi thành năng lượng.
Theo Bộ Khoa học, Công nghệ và Đổi mới (Mosti) của Malaysia, có hơn 90 triệu tấn sinh khối từ chất thải dầu cọ có thể được xử lý bằng phương pháp pyrolysis để sản xuất hydro xanh lam, với tinh thể carbon là sản phẩm phụ. Bộ này đang dự định tiến hành nghiên cứu thêm với công ty NanoMalaysia Bhd về các phương pháp sản xuất hydro xanh lam thông qua công nghệ plasma vi sóng tiên tiến.
Tương tự, ngành công nghiệp giấy và bột cũng có thể sản xuất hydrogen từ chất thải qua các phương pháp như ủ kỵ khí.
Hơn nữa, một sản phẩm phụ của ngành công nghiệp giấy và bột giấy, gọi là nước đen, có thể được khí hóa để tạo ra khí tổng hợp giàu hydrogen.
Một loại chất thải khác là bùn thải từ quá trình xử lý nước thải, cũng có thể được xử lý thông qua quá trình ủ kỵ khí hoặc nhiệt phân để tạo ra hydrogen.
Mặc dù các phương pháp này còn mới mẻ, một số quốc gia đã bắt đầu triển khai. Trong đó có The GreenBillions Ltd ở Pune, Ấn Độ và dự án Hyield ở châu Âu.
