Khí hóa và ứng dụng thời công nghệ

Khí tổng hợp tạo ra nhờ hệ thống khí hóa đòi hỏi quy trình xử lý, bổ sung nhằm loại bỏ chất khí gây ô nhiễm như CO2, CO. Trong đó, khí hóa nhiên liệu hóa thạch được sử dụng rộng rãi trong quy mô công nghiệp. Quá trình này lại gián tiếp phát sinh nhiều chất ô nhiễm như SOx, NOx.

Vai trò của khí hóa (khí tổng hợp)

Khí hóa được tạo ra từ quá trình chuyển đổi sinh khối, vật liệu cacbon dựa trên nhiên liệu hóa thạch. Khí hóa (khí tổng hợp) có đặc tính dễ cháy, chứa phần lớn khí, năng lượng thu được từ quá trình đốt cháy được coi là nguồn năng lượng tái tạo thu từ sinh khối.

Khí hóa xuất hiện từ TK 19. Ban đầu người ta chỉ khí hóa than, than bùn dùng để thắp sáng, nấu nước, chiếu sáng đèn công cộng. Sau này, người ta mở rộng sử dụng trong lò cao, sản xuất hóa chất tổng hợp. Cũng trong Thế chiến thứ nhất, thứ hai, vì thiếu hụt xăng dầu mà nhu cầu về nhiên liệu thông qua khí hóa cũng tăng lên.

Khí hóa tham gia xử lý chất thải

Các lò đốt chất thải hiện nay trở thành nguyên nhân hàng đầu gây ô nhiễm môi trường. Phần vì sử dụng nguồn nguyên, nhiên liệu không đảm bảo chất lượng, phần vì thiếu kiểm soát, quản lý khiến quá trình ô nhiễm diễn ra mạnh mẽ hơn.

Do đó, dùng khí hóa chất thải sẽ mang lại nhiều lợi ích hơn so với phương pháp đốt:

• Có khả năng làm sạch khí thải trên diện rộng.
• Tạo ra năng lượng điện trong động cơ, tuabin khí với lợi ích rẻ hơn, hiệu quả hơn so với chu trình hơi nước. Điều này cho thấy vượt trội hơn việc sử dụng pin nhiên liệu vì yêu cầu khắt khe về độ tinh khiết của khí.
• Chu trình xử lý hóa học tạo ra nhiên liệu tổng hợp thay vì điện.
• Nhiều quá trình khí hóa xử lý tro chứa kim loại nặng ở nhiệt độ cao giải phóng dạng thủy tinh, ổn định hơn về mặt hóa học.

Những ứng dụng hiện tại của khí hóa

Khí hóa thường dùng sản xuất điện, tạo năng lượng cơ và điện. Như những nhiên liệu khí trước đây, khí hóa cho phép kiểm soát công suất so với nhiên liệu rắn nên hoạt động kém hiệu quả hơn. Khí hóa còn chế biến nhiên liệu lỏng, hóa chất. Ứng dụng của khí hóa gồm:

Sản xuất nhiệt

• Khí hóa cung cấp linh hoạt cho ứng dụng nhiệt nên được trang bị trong thiết bị sử dụng nhiên liệu như lò nướng, lò nung, nồi hơi,…

Sản xuất điện

• Khí hóa quy mô công nghiệp chủ yếu sản xuất điện từ nhiên liệu hóa thạch như than đá, khí tổng hợp đốt trong tuabin khí.
• Ứng dụng trong sản xuất điện, amoniac, nhiên liệu lỏng nhờ quá trình khí hóa tích hợp IGCC trong việc sản xuất khí CH4 và hydro pin nhiên liệu.

Sản xuất nhiệt và điện kết hợp

• Trong lĩnh vực xây dựng, người ta ứng dụng nhà máy khí hóa sinh khối trong những thiết kế bằng gỗ.
• Châu Âu là khu vực triển khai sản xuất khí tổng hợp không hắc in từ gỗ và đốt trong động cơ pittong với máy phát điện để thu hồi nhiệt.
• Trường hợp sinh khối gỗ chủ yếu xử lý sinh khối, cung cấp nhiên liệu, sản xuất điện năng. Đồng thời còn tham gia xử lý khí thải, khí hóa, xử lý chất thải, thu hồi nhiệt.

Dùng làm nhiên liệu vận chuyển

• Người ta thay thế động cơ diesel hoặc vận hành ở chế độ nhiên liệu kép bằng khí hóa.
• Ở hoa Kỳ, người ta còn cung cấp khí hóa để vận hành nhiều động cơ nhỏ.

Sản xuất năng lượng tái tạo

• Quá trình đốt cháy tổng hợp, nhiên liệu phát thải lượng khí CO2 đáng kể. Khí hóa và đốt sinh khối đóng vai trò quan trọng đối với nền kinh tế năng lượng tái tạo.
• Cạnh tranh cùng nhiên liệu sinh học như khí sinh học, dầu diesel hoàn toàn không chứa cacbon. Về nguyên tắc khí hóa có thể cải thiện chất lượng nguồn nhiên liệu đầu vào.

Ngày nay, khí hóa dần thay thế nhiều nguồn năng lượng khác. Khí hóa cũng thay thế nhiều giải pháp như chôn lấp, đốt rác nhằm giảm phát thải khí ô nhiễm vào khí quyển.

Truy cập website moitruonghopnhat.com để cập nhật thêm những tin tức ngành môi trường!