Các nhà khoa học Anh đã tìm ra một phương pháp xử lý rác thải sinh học qua lò vi sóng để sản xuất ra năng lượng sinh học và những hoá chất quý. >>> Biến nước tiểu thành nhiên liệu tên lửa Giáo sư James Clark, trường Đại học York vừa giới thiệu một phương pháp mới, có thể dùng trong công nghiệp cũng ...
Các nhà khoa học Anh đã tìm ra một phương pháp xử lý rác thải sinh học qua lò vi sóng để sản xuất ra năng lượng sinh học và những hoá chất quý.
>>> Biến nước tiểu thành nhiên liệu tên lửa
Giáo sư James Clark, trường Đại học York vừa giới thiệu một phương pháp mới, có thể dùng trong công nghiệp cũng như trong sinh hoạt. Với công nghệ này sẽ giảm được các chất phế thải của công nghiệp thực phẩm và công nghiệp hoá chất.
Ai cũng biết rằng công nghiệp thực phẩm trên quy mô toàn cầu tạo ra hàng triệu tấn phế thải hữu cơ. Một nguồn phế thải khác có bản chất hoá học tương tự là nông sản. Ví dụ ngành trồng sắn ở châu Phi đã để lại 228 triệu tấn tinh bột không được tận thu, vỏ của hạt cà phê trồng ở Ethiopia lên tới 3 triệu tấn.
Tại Braxin ngành sản xuất nước cam đóng hộp, chỉ dùng được một nửa số quả, còn một nửa do nhiều nguyên nhân trở thành phế thải. Riêng vỏ cam cũng đã lên tới 8 triệu tấn. Công ty Orange Peel Exploitation Company/OPEC (Công ty tận dụng vỏ cam) được lập ra với mục đích dùng công nghệ của các chuyên gia Đại học York để sản xuất nhiên liệu sinh học và các chất hoá học có giá trị từ vỏ cam.
Giáo sư Clark cho biết rằng, “Công nghệ gồm các giai đoạn: Nghiền vỏ cam, sau đó đặt vào trường vi sóng, như lò vi sóng gia dụng, dĩ nhiên công suất lớn hơn rất nhiều. Các bức xạ của lò vi sóng phá vỡ xenlulôzơ, giải phóng ra nhiều loại hợp chất hoá học”.
Ông đưa ví dụ, Limolin là một nguyên liệu rất quý của công nghiệp hương liệu, điều chế nước hoa. Ngoài ra những sản phẩm phụ của việc xử lý bằng sóng cực ngắn cũng có thể dùng làm nhiên liệu sinh học hoặc cồn kỹ thuật. Phương pháp này có hiệu quả nhất khi xử lý phế liệu của công nghiệp giấy-xenlulôzơ.
Các nhà nghiên cứu dự kiến cuối năm sau sẽ khởi động tại York một thiết bị thử nghiệm đầu tiên với công suất 10kg phế thải trong 1 giờ.
Công nghệ mới có khả năng áp dụng cho các dây chuyền có thiết kế tương tự, với những thông số kỹ thuật và kích thước rất khác nhau, thậm chí cả các thiết bị xách tay. Về lâu dài, người ta đã nghĩ đến một chiến lược bao quát gồm tạo ra những công nghệ sinh học mới nhất với mục đích tăng sản lượng sinh khối cũng như tăng sản xuất etanol.
Sự phát triển của công nghiệp sẽ hoàn thiện cả khâu thu hoạch. Chiến lược nói trên sẽ làm giảm việc dùng mía để sản xuất bioetanol mà thay vào nguyên liệu “cầu kỳ” đó bằng các phế liệu của nông nghiệp và lâm nghiệp.
Năm 2011 tại Frankfurt CHLB Đức, cuộc triển lãm ô tô rất lớn được tổ chức. Nét độc đáo nhất của cuộc triển lãm này là đa số mẫu ô tô trưng bày có khả năng hoạt động bằng nguồn năng lượng thay thế, không phải xăng dầu truyền thống mà là điện, pin nhiên liệu, năng lượng mặt trời, và chủ yếu là nhiên liệu lượng sinh học.
Có thể dự đoán trong những thập kỷ tới đây, ngành công nghiệp ô tô sẽ chuyển sang một thế hệ sản phẩm mới: ngoại hình gọn nhẹ, an toàn, đầy những linh kiện điện tử để tự động hoá nhiều khâu và nhiên liệu sẽ là khí sinh học, diesel sinh học, hydro và điện.
Các nhà khoa học Anh đã phát triển phương pháp xử lý rác thải sinh học bằng lò vi sóng, hướng tới đồng thời sản xuất năng lượng sinh học và những hóa chất có giá trị. Giáo sư James Clark thuộc Đại học York giới thiệu công nghệ này như một giải pháp có thể triển khai trong công nghiệp, thậm chí mở rộng đến những ứng dụng trong sinh hoạt. Mục tiêu chính là giảm lượng phế thải phát sinh từ công nghiệp thực phẩm và công nghiệp hóa chất, hai lĩnh vực đang tạo ra khối lượng chất thải hữu cơ rất lớn trên toàn cầu. Riêng ngành công nghiệp thực phẩm thế giới đã thải ra hàng triệu tấn vật chất hữu cơ, trong khi nông sản sau thu hoạch cũng tạo thêm nguồn phế liệu có thành phần tương tự.
Tại châu Phi, hoạt động trồng sắn để lại khoảng 228 triệu tấn tinh bột chưa được tận thu, một con số cho thấy lượng tài nguyên bị bỏ phí rất đáng kể. Ở Ethiopia, vỏ hạt cà phê đạt khoảng 3 triệu tấn, còn tại Brazil, ngành sản xuất nước cam đóng hộp chỉ sử dụng được một nửa số quả. Phần cam còn lại trở thành phế thải vì nhiều nguyên nhân, trong đó riêng vỏ cam đã lên tới khoảng 8 triệu tấn, tạo ra nguồn nguyên liệu dồi dào cho công nghệ mới. Từ nhu cầu đó, Công ty Orange Peel Exploitation Company, viết tắt OPEC, được thành lập nhằm tận dụng công nghệ của các chuyên gia Đại học York.
Doanh nghiệp này hướng tới việc biến vỏ cam thành nhiên liệu sinh học cùng những hóa chất có giá trị, thay vì để chúng phân hủy hoặc bị loại bỏ như chất thải thông thường. Theo mô tả của Giáo sư Clark, quy trình bắt đầu bằng việc nghiền nhỏ vỏ cam, sau đó đưa vật liệu vào một trường vi sóng có công suất lớn. Thiết bị công nghiệp này hoạt động theo nguyên lý tương tự lò vi sóng gia dụng, nhưng được thiết kế với quy mô và công suất phù hợp cho xử lý lượng nguyên liệu lớn. Bức xạ vi sóng phá vỡ xenlulôzơ trong vỏ thực vật, từ đó giải phóng nhiều hợp chất hóa học mà các phương pháp xử lý thông thường khó thu hồi hiệu quả.
Một sản phẩm đáng chú ý là limonin, nguyên liệu có giá trị trong công nghiệp hương liệu, đặc biệt được sử dụng để điều chế nước hoa và các sản phẩm tạo mùi. Bên cạnh limonin, quá trình xử lý bằng sóng cực ngắn còn tạo ra những sản phẩm phụ có thể sử dụng làm nhiên liệu sinh học hoặc cồn kỹ thuật. Như vậy, cùng một nguồn phế thải có thể cung cấp cả hóa chất chuyên dụng lẫn nhiên liệu, giúp tăng giá trị thu hồi và giảm áp lực xử lý rác hữu cơ. Các nhà nghiên cứu nhận định phương pháp này đạt hiệu quả cao nhất khi áp dụng cho phế liệu phát sinh từ công nghiệp giấy và công nghiệp xenlulôzơ.
Những ngành này vốn sử dụng nguyên liệu thực vật với khối lượng lớn, vì vậy thường tạo ra lượng vật chất giàu xenlulôzơ phù hợp cho quá trình phân giải bằng vi sóng. Nhóm nghiên cứu dự kiến khởi động thiết bị thử nghiệm đầu tiên tại York vào cuối năm sau, với công suất xử lý khoảng 10kg phế thải mỗi giờ. Công nghệ được thiết kế linh hoạt, có thể triển khai trên các dây chuyền tương tự nhưng khác nhau về thông số kỹ thuật, kích thước, thậm chí tồn tại dưới dạng thiết bị xách tay. Về lâu dài, các nhà khoa học hướng tới chiến lược rộng hơn, kết hợp công nghệ sinh học hiện đại nhằm tăng sản lượng sinh khối và thúc đẩy sản xuất etanol.
Khi công nghiệp tiếp tục phát triển, cả khâu thu hoạch cũng được kỳ vọng hoàn thiện, giúp việc thu gom và đưa phế liệu nông nghiệp vào sản xuất trở nên thuận lợi hơn. Chiến lược này có thể giảm sự phụ thuộc vào mía, nguyên liệu hiện được sử dụng đáng kể để sản xuất bioetanol, bằng cách khai thác phế liệu nông nghiệp và lâm nghiệp. Ý tưởng tận dụng chất bỏ đi cũng phù hợp với xu hướng năng lượng thay thế từng được thể hiện rõ tại triển lãm ô tô lớn tổ chức ở Frankfurt, Cộng hòa Liên bang Đức, năm 2011. Tại sự kiện đó, phần lớn mẫu xe trưng bày có khả năng vận hành bằng điện, pin nhiên liệu, năng lượng mặt trời hoặc chủ yếu bằng các loại nhiên liệu sinh học.
Từ những dấu hiệu ấy, ngành công nghiệp ô tô trong các thập kỷ tới được dự đoán sẽ chuyển sang thế hệ xe gọn nhẹ, an toàn, giàu linh kiện điện tử và tự động hóa. Nguồn năng lượng cho thế hệ phương tiện này có thể gồm khí sinh học, diesel sinh học, hydro và điện, trong đó phế liệu hữu cơ giữ vai trò ngày càng thiết thực.
