Nhiên liệu từ nước thải – công nghệ của tương lai

Điều này có thể giống như khoa học viễn tưởng, nhưng các nhà máy xử lý nước thải trên toàn nước Mỹ một ngày nào đó có thể biến nước thải thông thường thành dầu sinh học nhờ nghiên cứu mới tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương của Bộ Năng lượng.

bai204

Biocrude dầu, sản xuất từ ​​bùn nhà máy xử lý nước thải, nhìn gần giống như dầu hóa thạch.

Nguồn ảnh: Được phép của WE & RF

Công nghệ, hóa lỏng hydrothermal, mô phỏng các điều kiện địa chất Trái đất sử dụng để tạo ra dầu thô, sử dụng áp lực và nhiệt độ cao để tạo thành dầu trong vài phút mà trái đất phải mất hàng triệu năm để tạo ra dầu thô. Các vật liệu kết quả tương tự như xăng dầu được bơm ra khỏi mặt đất, với một lượng nhỏ nước và oxy trộn lẫn vào. Biocrude này sau đó có thể được tinh chế bằng cách sử dụng các hoạt động tinh chế dầu khí thông thường.

Các nhà máy xử lý nước thải trên toàn nước Mỹ xử lý khoảng 34 tỷ m3 nước thải mỗi ngày. Số tiền đó có thể sản xuất tương đương với khoảng 30 triệu thùng dầu mỗi năm.

Nước thải, hoặc cụ thể là bùn thải, từ lâu đã được xem như là một thành phần nghèo nàn để sản xuất nhiên liệu sinh học vì nó quá ẩm ướt. Phương pháp tiếp cận được PNNL nghiên cứu loại bỏ nhu cầu sấy đòi hỏi trong phần lớn các công nghệ nhiệt hiện tại mà trước đây đã làm cho nước thải để chuyển đổi nhiên liệu tốn nhiều năng lượng và tốn kém. HTL cũng có thể được sử dụng để làm nhiên liệu từ các loại nguyên liệu hữu cơ ướt khác, như chất thải nông nghiệp.

Sử dụng hoá lỏng hydrothermal, chất hữu cơ như chất thải của con người có thể được chia thành các hợp chất hóa học đơn giản hơn. Vật liệu được gia cường tới 3.000 kg trên một inch vuông – gần gấp 100 lần so với lốp ô tô. Bùn áp suất sau đó đi vào hệ thống lò phản ứng hoạt động ở khoảng 660 độ F. Nhiệt và áp lực làm cho các tế bào của chất thải phân huỷ thành các phân đoạn khác nhau – biocrude và pha lỏng.

Corinne Drennan, người chịu trách nhiệm về nghiên cứu công nghệ năng lượng sinh học tại PNNL cho biết: “Có rất nhiều cacbon trong bùn thải nước thải đô thị và thú vị, cũng có chất béo. “Các chất béo xuất hiện để tạo điều kiện cho việc chuyển đổi các vật liệu khác trong nước thải như giấy vệ sinh, giữ cho bùn di chuyển qua lò phản ứng và tạo ra chất biocrude chất lượng rất cao khi tinh chế sản lượng nhiên liệu như xăng, diesel và nhiên liệu máy bay phản lực. “

Ngoài ra để sản xuất nhiên liệu hữu ích, HTL có thể cung cấp cho chính quyền địa phương tiết kiệm đáng kể chi phí bằng cách hầu như loại bỏ sự cần thiết phải xử lý, vận chuyển và thải bỏ nước thải còn sót lại.

“Điều tốt nhất về quá trình này là nó đơn giản như thế nào,” Drennan nói. Chúng tôi đã thực sự đẩy nhanh công nghệ chuyển đổi thủy nhiệt trong sáu năm qua để tạo ra một quy trình liên tục và có thể mở rộng cho phép sử dụng chất thải ướt như bùn thải “.

Một đánh giá độc lập cho Quỹ Môi trường Nước và Tái sử dụng gọi HTL là một công nghệ phá hoại cao có tiềm năng để xử lý chất rắn thải. Các nhà điều tra của WE & RF ghi nhận quá trình này có hiệu quả chuyển đổi cacbon cao với gần 60% lượng carbon sẵn có trong bùn nguyên sinh trở thành dầu sinh học. Báo cáo kêu gọi các cuộc biểu tình tiếp theo, mà có thể sớm trong các tác phẩm.

PNNL đã cấp phép công nghệ HTL cho Tập đoàn Genifuel có trụ sở tại Utah, hiện đang làm việc với Metro Vancouver, một cơ quan hợp tác của 23 chính quyền địa phương ở British Columbia, Canada để xây dựng một nhà máy trình diễn.

“Metro Vancouver hy vọng sẽ là tiện ích xử lý nước thải đầu tiên ở Bắc Mỹ để lưu giữ sự hóa lỏng hydrothermal tại một trong những nhà máy xử lý của nó”, Darrell Mussatto, Chủ tịch Uỷ ban Tiện ích Metro Vancouver cho biết. “Dự án thí điểm sẽ có chi phí từ 8 đến 9 triệu đô la Canada (Canada) với Metro Vancouver cung cấp gần một nửa chi phí trực tiếp và số dư còn lại phải trả cho nguồn tài trợ bên ngoài”.

Một khi tài trợ được đưa ra, Metro Vancouver dự định chuyển sang giai đoạn thiết kế vào năm 2017, tiếp theo là chế tạo thiết bị, với sự khởi đầu vào năm 2018.

Mussatto cho biết thêm: “Nếu công nghệ mới này thành công, một cơ sở sản xuất trong tương lai có thể dẫn đường cho hoạt động của Metro Vancouver để đạt được mục tiêu bền vững về năng lượng ròng không, không mùi và không còn lại.

Ngoài biocrude, pha lỏng có thể được xử lý bằng một chất xúc tác để tạo ra nhiên liệu khác và các sản phẩm hóa học. Một lượng nhỏ vật liệu rắn cũng được tạo ra, có chứa chất dinh dưỡng quan trọng. Ví dụ, những nỗ lực sớm đã chứng minh khả năng thu hồi phốt pho, có thể thay thế quặng phốt pho được sử dụng trong sản xuất phân bón.