Khí hóa sinh khối: Tương lai của năng lượng xanh

Khí hóa sinh khối là một phương pháp chuyển đổi sinh khối thành các loại khí dễ cháy (chủ yếu là carbon monoxide, hydro và metan) thông qua nhiệt độ cao. Công nghệ này có thể chuyển đổi các vật liệu sinh khối chất thải như gỗ, chất thải nông nghiệp, rác đô thị, v.v ... thành khí nhiên liệu sạch, cung cấp các giải pháp năng lượng bền vững cho ngành công nghiệp, giao thông vận tải và hộ gia đình. Với sự tăng cường của khủng hoảng năng lượng và các vấn đề môi trường, khí hóa sinh khối đã nhận được sự chú ý và ứng dụng rộng rãi như một công nghệ năng lượng tái tạo.

Khí hóa sinh khối là một quá trình nhiệt hóa học chuyển đổi nguyên liệu thô sinh khối rắn thành khí tổng hợp khí (tổng hợp) dưới nhiệt độ cao (700-1000) và môi trường oxy hóa một phần. Quá trình khí hóa chủ yếu bao gồm các bước sau:
Nguyên liệu thô sinh khối thường chứa một lượng độ ẩm nhất định và cần được sấy khô trước khi khí hóa để cải thiện hiệu quả khí hóa.

Ở nhiệt độ cao, sinh khối phân hủy thành các chất dễ bay hơi (như carbon monoxide, hydro, metan) và dư lượng rắn (như đen carbon).

Trong điều kiện oxy một phần, các chất dễ bay hơi phản ứng với oxy để tạo ra carbon monoxide và carbon dioxide, và giải phóng một lượng lớn nhiệt.
Một số khí tạo ra các loại khí dễ cháy như carbon monoxide và hydro bằng cách phản ứng với màu đen carbon.
Sản phẩm cuối cùng là Syngas, có thể được xử lý thêm để phát điện, sản xuất hydro, tổng hợp nhiên liệu, v.v.
Có nhiều loại tài nguyên sinh khối, bao gồm chất thải nông nghiệp, sản phẩm phụ lâm nghiệp, chất thải rắn đô thị, v.v., là tài nguyên tái tạo được phân phối rộng rãi trên thế giới. Việc sử dụng công nghệ khí hóa sinh khối có thể chuyển đổi các tài nguyên chất thải này thành năng lượng sạch, giúp giải quyết các vấn đề về chất thải tài nguyên và thiếu năng lượng.
So với nhiên liệu hóa thạch truyền thống, khí hóa sinh khối có thể làm giảm đáng kể lượng khí thải carbon dioxide. Ngoài ra, tro than của sản phẩm phụ của khí hóa sinh khối có thể được sử dụng làm phân bón hoặc vật liệu xây dựng để đạt được tái chế tài nguyên.
Các tổng hợp được sản xuất bởi quá trình khí hóa có thể được sử dụng để phát điện, sản xuất hydro, sản xuất nhiên liệu tổng hợp hoặc hóa chất, và có nhiều tiềm năng ứng dụng. Nó không chỉ có thể thay thế than và dầu, mà còn được sử dụng cùng với các nguồn năng lượng tái tạo khác như năng lượng gió và năng lượng mặt trời.
Bằng cách phát triển công nghệ khí hóa sinh khối, chúng ta có thể giảm sự phụ thuộc vào dầu và khí đốt nhập khẩu và tăng cường tính độc lập và bảo mật năng lượng.
Quá trình khí hóa sinh khối bao gồm một loạt các phản ứng hóa học phức tạp, đòi hỏi điều kiện nhiệt độ và áp suất cụ thể, làm tăng sự phức tạp của thiết bị và hoạt động. Chi phí đầu tư của thiết bị khí hóa là cao, đặt ra một thách thức đối với việc quảng bá và ứng dụng của nó.
Sự đa dạng của tài nguyên sinh khối rất đa dạng, và độ ẩm và thành phần rất khác nhau, dẫn đến sự biến động về chất lượng và đầu ra của tổng hợp trong quá trình khí hóa. Để cải thiện hiệu quả khí hóa, các nguyên liệu thô cần được xử lý trước, chẳng hạn như làm khô và nghiền, sẽ làm tăng chi phí sản xuất.
TAR, tro bay và các sản phẩm phụ khác sẽ được sản xuất trong quá trình khí hóa. Việc điều trị và xử lý các sản phẩm phụ này cần đáp ứng các yêu cầu bảo vệ môi trường, tăng chi phí điều trị và các yêu cầu kỹ thuật.
Với sự phát triển liên tục và đổi mới của công nghệ khí hóa, dòng chảy khí hóa sinh khối sẽ được tối ưu hóa hơn nữa trong tương lai và chi phí thiết bị dự kiến ​​sẽ giảm. Ngoài ra, việc thu nhỏ và thiết kế mô -đun của thiết bị khí hóa sẽ làm cho nó phù hợp cho nhiều kịch bản hơn.
Trong tương lai, khí hóa sinh khối có thể được kết hợp với công nghệ thu thập và lưu trữ carbon (CCS) để nắm bắt carbon dioxide được sản xuất trong quá trình khí hóa và đạt được "khí thải carbon âm". Điều này sẽ làm cho khí hóa sinh khối trở thành một phương tiện quan trọng để giải quyết biến đổi khí hậu.
Với sự phát triển đa dạng của năng lượng tái tạo, khí hóa sinh khối có thể hoạt động cùng với các công nghệ năng lượng sạch khác để xây dựng một hệ thống năng lượng bổ sung đa năng lượng và cung cấp các giải pháp đa dạng cho năng lượng xanh.
Hỗ trợ chính sách cho các công nghệ năng lượng tái tạo ở các quốc gia trên thế giới sẽ thúc đẩy hơn nữa việc phát triển khí hóa sinh khối, đặc biệt là theo mục tiêu chuyển đổi năng lượng và tính trung lập carbon, nhu cầu thị trường về công nghệ khí hóa sinh khối sẽ tăng dần.
Là một công nghệ năng lượng tái tạo sạch và hiệu quả, khí hóa sinh khối có thể sử dụng hiệu quả các tài nguyên sinh khối chất thải và cung cấp các lựa chọn mới cho việc cung cấp năng lượng toàn cầu. Tuy nhiên, khi đối mặt với những thách thức như độ phức tạp kỹ thuật và sự bất ổn về nguyên liệu thô, cần phải liên tục tăng cường đổi mới công nghệ và tối ưu hóa quá trình. Với sự tiến bộ của công nghệ và hỗ trợ chính sách, khí hóa sinh khối dự kiến ​​sẽ chiếm một vị trí quan trọng hơn trong bối cảnh năng lượng trong tương lai và góp phần thực hiện phát triển xanh và bền vững.