Biến than đá thành nhiên liệu “xanh”

Cung ứng 25% nhu cầu năng lượng của thế giới với trữ lượng dồi dào và rộng khắp trong khi giá cả lại tương đối rẻ, than đá được xem là nguồn nhiên liệu “tình thế” trong giai đoạn nhân loại đang cố gắng tách khỏi sự lệ thuộc vào dầu-khí và chuyển dần sang các dạng nhiên liệu bền vững, thân thiện với môi trường như năng lượng mặt trời và gió.

Trước thực trạng dầu-khí luôn biến động giá và nguồn cung không ổn định, than đá được dự báo sẽ đóng vai trò chủ chốt trong việc đáp ứng nhu cầu năng lượng của thế giới trong vòng 20 năm nữa. Để đảm bảo an ninh năng lượng, hiện nay không chỉ các nước tiêu thụ năng lượng hàng đầu như Mỹ, Trung Quốc, Ấn Độ mà nhiều nước khác cũng đang tích cực nghiên cứu phát triển các công nghệ biến đổi than đá – vốn rất gây ô nhiễm cho môi trường – thành những dạng năng lượng sạch thay thế xăng dầu. Đi đầu trong xu hướng này là Trung Quốc – quốc gia sản xuất và tiêu thụ than đá lớn nhất thế giới hiện nay. 

Theo kế hoạch phát triển khoa học công nghệ quốc gia của Trung Quốc công bố hồi tháng 2 năm nay thì trong vòng 15 năm tới nền kinh tế lớn thứ 4 thế giới sẽ ưu tiên phát triển các công nghệ biến than đá – nguồn tài nguyên có trữ lượng dồi dào nhất hiện nay của nước này – thành nhiều dạng nhiên liệu sạch. Một trong số đó là công nghệ hút khí carbon dioxide (CO₂) sinh ra trong quá trình đốt than đá nhằm đạt mức thải CO₂ gần bằng 0.

Hiện nay, Trung Quốc đang đẩy mạnh phát triển dimethyl ether (DME), một loại khí đốt được chuyển hóa từ than đá, thành nhiên liệu chủ lực thay thế diesel. Trong điều kiện nhiệt độ và áp suất bình thường, DME có thể được nén thành dạng lỏng và có thể sử dụng thay thế diesel với mức thải CO2 tương đối thân thiện với môi sinh. Các nhà nghiên cứu Trung Quốc cũng đã chế tạo các loại xe vận hành bằng DME. Tuy nhiên, vấn đề hiện nay là tìm cách giảm chi phí sản xuất DME và hạn chế sử dụng nước trong quá trình chuyển đổi (Để cho ra 1 tấn DME phải cần đến 3 tấn nước).

Giới chuyên môn dự đoán Trung Quốc có thể tự phát triển công nghệ hóa khí than đá trong vòng 5 năm nữa và giá thành phẩm khi đó sẽ rẻ hơn 50% so với thị trường thế giới. Các công ty Trung Quốc cũng đang tích cực tham gia vào các dự án nghiên cứu và thí điểm công nghệ than sạch. Đáng chú ý là dự án hóa lỏng than đá để trích lấy dầu đang được tập đoàn Shanxi Luan triển khai ở tỉnh Sơn Tây – một trong những “vựa” than của Trung Quốc. Trong khi đó, tập đoàn China Huaneng, nhà sản xuất điện bằng than đá lớn nhất đại lục, đang liên kết với các đối tác trong và ngoài nước để thi công và vận hành nhà máy điện chạy bằng than đá không thải CO₂ đầu tiên trên thế giới.

Trung Quốc có trữ lượng than đá lớn thứ 3 thế giới và hơn 60% năng lượng của nước này được tạo ra từ than đá. Ước tính, đến năm 2020, nhu cầu sử dụng than đá trên thế giới sẽ tăng lên 7,6 tỉ tấn/năm so với mức 5,3 tỉ tấn hiện nay. Trong đó, riêng mức sử dụng của Trung Quốc sẽ xấp xỉ 3 tỉ tấn.

Với khoảng 95% trữ lượng năng lượng là than đá trong khi dầu và khí đốt chỉ chiếm tương ứng 2% và 3%, Mỹ vừa khởi động sáng kiến “Tầm nhìn 21” – phát triển công nghệ phục vụ các nhà máy năng lượng vận hành bằng than đá theo hướng giảm mức giải phóng CO2 đến gần bằng 0. Vừa qua, các nhà khoa học nước này loan báo đã cải tiến thành công công nghệ biến đổi than đá thành “diesel xanh”. Kỹ thuật chuyển đổi than đá và các nguồn carbon khác thành nhiên liệu lỏng đã ra đời từ những năm 1920. Ngày nay, hầu hết các phương tiện vận chuyển lớn ở Nam Phi – một trong những nước có trữ lượng than đá lớn trên thế giới – đều chạy bằng nhiên liệu diesel sản xuất theo công nghệ này. Nhóm chuyên gia hóa Đại học Carolina Bắc cải tiến qui trình chuyển đổi than đá thành diesel theo hướng “xanh” hơn bằng cách sử dụng các chất xúc tác đặc biệt để tái sắp xếp các nguyên tử carbon trong than đá để hình thành các phân tử có hiệu suất năng lượng cao hơn trước khi chuyển hóa thành diesel.

So với dầu-khí, than đá là nguồn tài nguyên có ưu thế vượt trội hơn hẳn, chẳng hạn như phạm vi phân bổ rộng khắp các nước trên thế giới với trữ lượng có thể phục hồi ở khoảng 70 nước. Với mức khai thác như hiện nay, ước tính trữ lượng than đá trên thế giới sẽ đủ đáp ứng nhu cầu tiêu thụ của nhân loại trong khoảng 200 năm nữa. Trong khi đó, hơn 68% trữ lượng dầu và 67% trữ lượng khí đốt trên thế giới tập trung chủ yếu ở Trung Đông và Nga. Với đà sử dụng không có xu hướng giảm như hiện nay, nguồn dầu thô và khí đốt ước tính sẽ cạn kiệt trong vòng 45-65 năm nữa.

Than đá đang cung ứng khoảng 25% nhu cầu năng lượng căn bản của toàn cầu và tạo ra 40% sản lượng điện năng cho thế giới. Trung Quốc là nước sản xuất và tiêu thụ than đá lớn nhất trên thế giới trong khi Mỹ là nơi có trữ lượng than đá lớn nhất hành tinh, kế đến là Ấn Độ, Trung Quốc, Australia, Nga, Ukraina, Phần Lan, Nam Phi, Canada…

DIỆP MAI