Biến nước thải thành dầu thô sinh học trong vòng vài phút

Nhiên liệu sinh học thường được biết đến là lựa chọn thay thế cho nhiên liệu hóa thạch, tuy nhiên, việc phụ thuộc quá nhiều sẽ khiến cho các loại nguyên vật liệu thô nhanh chóng trở nên khan hiếm một khi lĩnh vực sản xuất được nhân rộng. Mới đây, các kỹ sư đến từ Phòng thí nghiệm quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương (PNNL) thuộc Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đã nghiên cứu và tìm ra phương pháp giúp sản xuất 30 triệu thùng dầu thô sinh học (biocrude) mỗi năm từ 34 tỷ gal (tương đương 28 tỷ lít) nước thải thô mà người dân Hoa Kỳ thải ra mỗi ngày.

Đại diện PNNL cho biết: “Khó khăn trong việc sử dụng nước thải với vai trò là một loại nguyên vật liệu nguồn trong sản xuất dầu biocrude là nó có độ ẩm cao và cần thiết phải sấy khô trước khi thực hiện các quy trình xử lý thông thường. Trong nghiên cứu, nhóm kỹ sư PNNL đã sử dụng kỹ thuật thủy nhiệt hóa lỏng (HTL) để biến nước thải thành dầu, nhờ đó, loại bỏ bớt được thao tác sấy khô”.

Trong kỹ thuật HTL, nước thải thô được đặt trong một lò phản ứng là chiếc ống có áp suất lên tới 3.000 lb /in2 (204 atm) và nhiệt độ đun nóng vào khoảng 660° F (349° C), mô phỏng quá trình địa chất biến chất hữu cơ thời tiền sử thành dầu thô bằng cách phá vỡ cấu trúc của nó thành các hợp chất đơn giản. Tuy nhiên, ngày nay, với công nghệ HTL, quá trình này chỉ diễn ra trong khoảng thời gian vài phút đồng hồ.

Corinne Drennan - kỹ sư nghiên cứu các công nghệ năng lượng sinh học tại PNNL cho biết: "Trong bùn nước thải đô thị có chứa rất nhiều các-bon và đăc biệt là có cả chất béo. Mỡ và chất béo là các yếu tố giúp cho việc chuyển đổi các nguyên vật liệu khác trong nước thải như giấy vệ sinh diễn ra thuận lợi, giúp bùn di chuyển qua lò phản ứng một cách dễ dàng, và sản xuất ra loại dầu thô sinh học có chất lượng rất cao mà khi được tinh chế sẽ tạo nên các sản phẩm là các loại nhiên liệu như xăng, dầu diesel và nhiên liệu máy bay phản lực".

Sản phẩm cuối cùng có cấu tạo tương tự như dầu thô hóa thạch bao gồm hỗn hợp oxy và nước, và có thể được tinh chế như dầu thô bằng cách sử dụng những thiết bị tách chiết thông thường. PNNL ước tính cá nhân một người có thể sản xuất được hai hoặc ba gallon (7,6 hoặc 11 L) dầu biocrude mỗi năm từ nguồn chất thải trong sinh hoạt hàng ngày. Việc này không gây ảnh hưởng đến hoạt động của các công ty dầu mỏ, tuy nhiên, phương pháp này thực sự không chỉ cung cấp nguồn nhiên liệu mà còn cả một lựa chọn thay thế cho các quá trình như nghiên cứu, vận chuyển và xử lý bùn thải.

Bên cạnh đó, phương pháp HTL cũng mang lại một số lợi ích khác, cụ thể là: phươngpháp cũng có thể được áp dụng với các chất thải nông nghiệp cũng như nguyên vật liệu có độ ẩm cao, chất lỏng có thể được chuyển hóa thành nhiên liệu và các loại hóa chất hữu ích thông qua việc sử dụng chất xúc tác, và dư lượng chất rắn còn sót lại có chứa phốt pho và các chất dinh dưỡng khác sử dụng trong phân bón.

Drennan cho biết nhờ đặc điểm đơn giản, dễ thực hiện, phương pháp mới đã phát triển nhanh chóng chỉ trong vòng sáu năm, cho đến tận bây giờ và trong tương lai có khả năng còn tiến xa hơn nữa. PNNL đã cấp giấy phép cho tập đoàn Genifuel ở Utah, hợp tác với Metro Vancouver ở Canada để xây dựng một nhà máy thí điểm với chi phí đầu tư ước tính từ 8 đến 9 triệu đô Canada (tương đương 5,9 đến 6 triệu USD), dự kiến đi vào hoạt động trong năm 2018.