Tương lai của chất thải: Biến sinh khối thành năng lượng

Được xuất bản lại bởi Plato

Người theo dõi: 0

Việc tạo ra chất thải trên khắp thế giới đang gia tăng nhanh chóng, dẫn đến các vấn đề như bãi chôn lấp quá tải, phát thải khí nhà kính và ô nhiễm. Đồng thời, nhu cầu năng lượng tiếp tục tăng trên toàn cầu, phần lớn trong số đó vẫn được đáp ứng thông qua nhiên liệu hóa thạch gây ra biến đổi khí hậu.

Nhu cầu cấp thiết là phải triển khai các hệ thống quản lý chất thải tốt hơn và chuyển đổi sang các nguồn năng lượng sạch, tái tạo. Một giải pháp cho cả hai vấn đề là chuyển đổi chất thải sinh khối từ các nguồn đô thị, nông nghiệp và công nghiệp thành năng lượng có thể sử dụng được thông qua các công nghệ tiên tiến.

Chuyển chất thải sinh khối từ các bãi chôn lấp và sử dụng nó một cách hiệu quả để sản xuất năng lượng có những lợi ích tiềm năng lớn. Bây giờ, hãy cùng khám phá sự kỳ diệu của việc biến chất thải thành năng lượng.

Công nghệ chuyển đổi nâng cao

Một số phương pháp cải tiến để chuyển đổi sinh khối thành năng lượng đang xuất hiện nhằm mục đích hiệu quả và bền vững hơn. Ngoài ra, các công ty như Công nghệ MV đang phát triển các hệ thống được thiết kế để kiểm soát lượng khí thải sinh học có hại nhằm tuân thủ đúng các tiêu chuẩn ngành trong suốt quá trình biến chất thải thành năng lượng.

Đốt trực tiếp

Cách cơ bản nhất để sử dụng sinh khối làm năng lượng là đốt trực tiếp. Điều này liên quan đến việc đốt các vật liệu sinh khối bằng gỗ như củi, dăm gỗ, viên gỗ, v.v. trong nồi hơi để tạo ra không khí nóng, nước nóng hoặc hơi nước. Nhiệt sau đó có thể được sử dụng trực tiếp cho mục đích sưởi ấm hoặc làm quay tua-bin để tạo ra điện.

Tiêu hóa kỵ khí

Các chất thải hữu cơ như tàn dư cây trồng hoặc phân động vật có thể được chuyển đổi thành khí sinh học thông qua tiêu hóa kỵ khí bởi các vi sinh vật trong bể không có oxy gọi là bể phân hủy. Khí sinh học bao gồm chủ yếu là metan và carbon dioxide, có thể được sử dụng tương tự như khí tự nhiên để sưởi ấm, sản xuất điện hoặc nhiên liệu vận tải.

Khí hóa

Khí hóa bao gồm việc đốt nóng sinh khối đến nhiệt độ cao với một ít oxy, tạo ra khí tổng hợp, chủ yếu là khí hydro và carbon monoxide có thể cung cấp nhiên liệu cho động cơ và tua-bin đã được cải tiến hoặc được tiếp tục xử lý thành nhiên liệu vận tải. Phương pháp này cho phép sản xuất điện từ sinh khối với hiệu suất cao hơn so với đốt trực tiếp.

Nhiệt phân làm nóng sinh khối mà không cần oxy, tạo ra ba sản phẩm—than sinh học, dầu sinh học và khí tổng hợp. Nhiệt phân chậm tối đa hóa sự ổn định than sinh học được sử dụng để làm giàu đất. Nhiệt phân nhanh mang lại nhiều dầu sinh học hơn, sau khi nâng cấp có thể thay thế dầu nhiên liệu nặng và dầu diesel. Tính linh hoạt của quy trình và tính đơn giản tương đối cho phép các nhà máy quy mô nhỏ được phân cấp.

hóa lỏng thủy nhiệt

Sinh khối ướt như tảo được chuyển đổi thành dầu thô và nhiên liệu sinh học thông qua quá trình hóa lỏng thủy nhiệt. Sinh khối được xử lý trong nước nóng, có áp suất, phá vỡ nó thành các thành phần dầu mà không làm khô hoàn toàn nguyên liệu. Đây là một quá trình ít chuyên sâu hơn, lý tưởng cho các dòng chất thải ướt.

Lợi ích môi trường và bền vững

Sử dụng sinh khối, một vấn đề quan trọng nguồn năng lượng tái tạo, vì năng lượng có thể mang lại những lợi ích quan trọng về môi trường so với việc chỉ dựa vào nhiên liệu hóa thạch. Dưới đây là một số trong số họ:

Tài nguyên tái tạo và dồi dào

Sinh khối là nguồn tài nguyên có thể tái tạo vì thực vật và chất hữu cơ có thể được tái sinh trong khoảng thời gian tương đối ngắn để tái hấp thụ lượng carbon thải ra. Do đó, nguồn sinh khối bền vững có thể cung cấp nguyên liệu dồi dào cho sản xuất năng lượng vô thời hạn.

Năng lượng carbon thấp

Năng lượng có nguồn gốc từ sinh khối giải phóng carbon gần đây được cây trồng thu giữ, đạt được trạng thái gần như trung hòa carbon theo thời gian. Điều này giúp giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu do con người gây ra do lượng khí thải carbon dioxide ngày càng tăng do đốt nhiên liệu hóa thạch.

Thay thế cho nhiên liệu hóa thạch

Sinh khối là nguồn thay thế đầy hứa hẹn cho nhiên liệu hóa thạch, đặc biệt nếu nó có thể được sản xuất với số lượng lớn và chi phí thấp. Và nó vẫn chưa phát huy hết tiềm năng trong tương lai của quá trình biến chất thải thành năng lượng.

Ở những khu vực có nguồn tài nguyên sinh khối hạn chế, nguồn carbon tái tạo này có thể thay thế trực tiếp sự phụ thuộc vào than, dầu và khí đốt tự nhiên để tạo ra điện, sưởi ấm và vận chuyển với ít ô nhiễm hơn. Điều này cải thiện năng lượng, khả năng tự lực và an ninh.

Tương lai của năng lượng sinh học dựa trên chất thải

Do quá trình chuyển đổi sinh khối thành năng lượng có những lợi ích thiết yếu nên có thể mong đợi một số đổi mới hơn nữa trong những năm tới.

Cải tiến công nghệ

Các công nghệ biến chất thải thành năng lượng sẽ tiếp tục phát triển để nâng cao hiệu quả và sản lượng. Tối ưu hóa các quy trình như nhiệt phân, khí hóa, phân hủy kỵ khí, v.v. có thể khai thác tốt hơn năng lượng tích hợp trong chất thải. Các thiết kế cải tiến có thể khai thác được nhiều năng lượng và nhiên liệu hữu ích hơn từ các vật liệu phế liệu.

Nhà máy sinh học tích hợp

Các nhà máy lọc sinh học chuyên dụng sẽ xử lý nhiều dòng chất thải tại một địa điểm bằng nhiều công nghệ chuyển đổi khác nhau. Được tối ưu hóa để tối đa hóa việc tạo ra năng lượng, chúng có thể xử lý chất thải thực phẩm, nhựa, chất béo, bùn và các vật liệu phế thải khác và tạo ra điện, nhiên liệu sinh học, nhiệt và mọi sản phẩm năng lượng.

Chính sách hỗ trợ

Các biện pháp khuyến khích của chính phủ và các quy định quản lý chất thải phải thúc đẩy tốt hơn các hệ thống năng lượng dựa trên chất thải. Các chính sách có thể thúc đẩy phát triển cơ sở hạ tầng và khắc phục những hạn chế về kinh tế hiện nay xung quanh việc chuyển đổi chất thải thành năng lượng. Chúng bao gồm việc công nhận tiềm năng năng lượng tái tạo của chất thải trong các tiêu chuẩn năng lượng sạch và kế hoạch giảm thiểu biến đổi khí hậu.

Kết luận:

Nhìn chung, sinh khối có tiềm năng đầy hứa hẹn như một trụ cột của năng lượng tái tạo trong tương lai. Nếu công nghệ, cơ sở hạ tầng, kinh tế, chính sách và biện pháp bảo vệ môi trường có thể được thiết lập để sử dụng chất thải hiệu quả hơn thì nó có thể hỗ trợ hành trình sử dụng tài nguyên bền vững và khôn ngoan của Trái đất.

Việc phát triển các hệ thống biến chất thải thành năng lượng vẫn là một quá trình đang diễn ra, nhưng những lợi ích về môi trường và kinh tế buộc phải có sự tiến bộ trong lĩnh vực này. Với năng lượng được tạo ra bền vững từ sinh khối thải bỏ, các quốc gia trên toàn thế giới có thể tiến gần hơn đến mục tiêu độc lập và an ninh năng lượng đồng thời giảm tác động đến khí hậu.