Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Cải tiến công nghệ thu giữ cacbon từ khí thải (06/06/2014)

Chưa đầy một năm sau khi được cấp bằng sáng chế về một quy trình có thể cải thiện được việc loại bỏ khí nhà kính từ khí thải công nghiệp, một giáo sư thuộc trường Đại học Alabama (UA) mới đây đã được cấp thêm bằng sáng chế về việc sử dụng một dung môi để thực hiện cùng một mục tiêu trên.

Phương pháp mới nhất, do UA và Tiến sĩ Jason E. Bara - phó giáo sư kỹ thuật hóa sinh đăng ký sáng chế sử dụng một dạng muối lỏng có thể thay thế các hóa chất hiện sử dụng để làm sạch khí thải độc hại, như cacbon đioxit (CO₂) trong khí thải công nghiệp. Trong một phát minh khác được cấp bằng sáng chế tháng 8 năm 2013, Bara đã đưa ra phương án thay thế các hóa chất đang sử dụng hiện nay bằng một nhóm phân tử hữu cơ có độ bay hơi thấp. Công trình nghiên cứu của ông chỉ ra các phương pháp khác, tốt hơn trong việc thu giữ khí thải độc hại.

Bara cho biết, công trình nghiên cứu giới thiệu các loại dung môi mới lạ với hy vọng đạt được hiệu quả năng lượng lớn nhất trong thu giữ CO₂. Ý nghĩa quan trọng của phát minh là quy trình thu giữ có thể đạt được tối ưu hóa cao khi sử dụng ở quy mô đầy đủ.

Gần như tất cả các nỗ lực triển khai sẵn sàng được thương mại hóa nhằm làm sạch khí nhà kính (GHG) từ khí thải đều sử dụng một dung dịch chất lỏng gồm nước và amin được chiết xuất từ amoniac. Chất lỏng này được cho tiếp xúc với luồng khí thải và tách CO₂ hay các loại khí không mong muốn khác. Hệ thống do Bara phát minh sẽ thay thế phần lớn nước trong dung dịch amin nước bằng muối imiđo axit, một nhóm dung môi hữu cơ mang điện tích âm gần như không có áp suất hơi hay nhiệt độ sôi.

Hiện nay, có nhiều nỗ lực toàn cầu nhằm làm giảm sự phát thải khí GHG do con người gây ra góp phần làm nóng lên toàn cầu do các khí này giữ nhiệt mặt trời trong khí quyển, các biện pháp bao gồm như thiết lập tiêu chuẩn khí thải và phạt tài chính đối với lượng khí thải quá mức. Phương pháp phổ biến nhất và được nghiên cứu nhiều nhất đó là đưa monoethanolamine (MEA) vào khí gas tự nhiên hay khí thải sau quá trình đốt, một quy trình có thể thu giữ đến 90% khí CO₂ từ khí ống khói.

Quy trình sử dụng MEA để làm sạch khí thải tiêu thụ nhiều năng lượng do việc tái chế dung dịch yêu cầu phải đun sôi nó để giải hấp hay loại bỏ CO₂ trước khi quay vòng dung dịch MEA ngược trở lại cho tiếp xúc với khí thải. Chi phí năng lượng cần thiết để sử dụng MEA trong các nhà máy điện có thể đè nặng lên người tiêu dùng.

Công trình nghiên cứu của Bara chỉ ra rằng, việc thay thế phần lớn lượng nước sử dụng trong quá trình bằng các hóa chất dung môi khác có thể tiết kiệm được năng lượng, do có thể tái chế dung môi mà không cần phải đun một lượng nước lớn, một quy trình tốn kém và sử dụng nhiều năng lượng. Nghiên cứu của Bara cho thấy sử dụng hệ dung môi có thể thu giữ một lượng CO₂ tương đương hoặc cao hơn so với sử dụng MEA.

Các muối imiđo axit là phiên bản phân tử hữu cơ đã được cấp bằng sáng chế của Bara và UA vào tháng 8 năm 2013 nhằm thực hiện cùng một chức năng như nhóm các imiđo, nhưng với một gốc mang điện tích âm đính vào chúng. Nhóm imiđo mang điện tích âm này đẩy áp suất hơi xuống đến áp suất thấp nhất (bằng không), điều đó có nghĩa là muối không bay hơi trong quá trình hấp thu CO₂.

Chi phí chế tạo và vận hành quy trình thu giữ CO₂ để xử lý đến 90% khí thải của nhà máy chính là nguyên nhân chính khiến cho ngành năng lượng vẫn còn lưỡng lự trong việc áp dụng công nghệ thu giữ cacbon ở quy mô lớn. Theo Bara cho biết, các quy trình dựa trên dung môi là lựa chọn hàng đầu để triển khai trong thu giữ cacbon, vì vậy điều quan trọng là nghiên cứu cần cân nhắc nhiều loại dung môi khác nhau trước khi quyết định loại nào hiệu quả nhất. Phát minh mới nhất này cung cấp một thành phần dung môi mới triệt tiêu những thất thoát hơi hữu cơ vì nó có chứa muối.

Công nghệ này đã được cấp giấy phép cho công ty công nghệ ION Engineering tại Boulder, Colorado. Với hy vọng để phát triển hơn nữa công nghệ này cho thu giữ CO₂. Công trình phát minh còn đề cập đến việc sử dụng muối imido axit như những đơn nguyên tiềm năng đối với các loại dược phẩm hay vật liệu polime.

Nguồn: www.vista.vn (Theo: ScienceDaily)