Trên thế giới, quá trình dịch chuyển năng lượng từ hóa thạch sang các nguồn năng lượng tái tạo đang diễn ra mạnh mẽ. Trong đó, việc hạn chế sản xuất nhiệt điện đốt than đã thúc đẩy sự ra đời của các công nghệ mới thân thiện với môi trường hơn để sản xuất điện. Các cuộc thảo luận năng lượng thường xoay quanh các nguồn tài nguyên tái tạo như năng lượng mặt trời và gió, hoặc tăng cường sử dụng khí đốt tự nhiên. Một công nghệ sử dụng các sản phẩm thay thế than đang nổi lên như một xu hướng mới. Sản phẩm này được thiết kế đặc biệt để trông giống than nhưng ít tác động đến môi trường hơn, có tiềm năng duy trì hoạt động của các nhà máy điện đốt than ngay cả khi việc sử dụng than từng bước bị loại bỏ.

Các viên nén sinh khối CoalSwitch của Công ty AEG. Nguồn: AEG

Đây là công nghệ độc quyền của Active Energy Group (AEG), một công ty năng lượng tái tạo có trụ sở chính tại London, Anh, giúp chuyển đổi sinh khối chất thải thành năng lượng tái tạo ở dạng viên nén CoalSwitch. Hiện AEG đang xây dựng các cơ sở sản xuất thương mại ở một số thành phố của Mỹ, bao gồm Lumberton (bang Bắc Carolina), Ashland (bang Maine) và tiến hành dự án thí điểm tại nhà máy điện Hunter ở bang Utah nhằm nghiên cứu tính khả thi của CoalSwitch.

Các viên nén sinh khối CoalSwitch hoạt động tương tự như than nhưng có mức độ phát thải, vật chất dạng hạt và tro bay thấp hơn. CoalSwitch có mật độ khối lượng lớn, nhiệt lượng cao, được sản xuất chủ yếu từ phế thải lâm nghiệp và các phế phẩm xenlulo công nghiệp khác, có nhiệt độ cháy gần giống than đá. Ưu điểm của CoalSwitch là có thể đốt chung với than hoặc thay thế tới 100% than trong các nhà máy điện, hoặc thay thế năng lượng sinh khối hay viên trắng trong các nhà máy điện sinh khối mà không yêu cầu bất cứ thay đổi nào liên quan đến lĩnh vực hậu cần, bốc dỡ hay lưu trữ.

Nhằm thúc đẩy thương mại hóa CoalSwitch, AEG đã cung cấp một số lượng thử nghiệm 900 tấn sản phẩm cho nhà máy nhiệt điện than Hunter, công suất 1.455 MW, trực thuộc PacifiCorp (một công ty điện lực ở miền Tây nước Mỹ). Công ty cho biết, ở quy mô ước tính, công nghệ đột phá CoalSwitch có thể cắt giảm lượng khí thải của các nhà máy điện đốt than hiện có khi quá trình chuyển đổi sang các nguồn năng lượng sạch hơn tiếp tục được đẩy mạnh, đồng thời góp phần giảm thiểu tác động kinh tế của việc ngừng hoạt động các nhà máy này.

Trước khi triển khai dự án thí điểm, thử nghiệm đốt cháy được tiến hành tại Cơ sở Nghiên cứu Đốt cháy Công nghiệp và Khí hóa của Đại học Utah, đã chứng minh rằng nhiên liệu “được đốt cháy ở nhiệt độ gần giống với than đá, đốt cháy hiệu quả hơn và thải ra ít tro hơn nhiều so với than đá”. Kết quả cho thấy CoalSwitch “đốt cháy sạch hơn than và khi cùng đốt với than tạo ra ít lưu huỳnh đioxit (SO2) hơn so với khi chỉ đốt than”. Do nhiên liệu về cơ bản không chứa kali và natri nên quá trình đốt cháy sẽ không thải ra cặn bẩn. Thử nghiệm cũng cho thấy, khi được trộn với than đá, nhiên liệu có ít tổn thất hơn khi bắt lửa so với than nguyên chất, do đó, để lại rất ít cacbon chưa cháy trong tro. Theo AEG, so với than đá, CoalSwitch có mức Btu tương đương, mật độ khối và các đặc điểm vận chuyển/lưu trữ gần như nhau, các đặc tính xử lý và tính giòn tương tự, kết hợp với các chất bốc thấp và trung bình sau sản xuất giảm đáng kể khiến cho việc xử lý CoalSwitch an toàn hơn so với viên sinh khối truyền thống hoặc các nhiên liệu khác.

Theo AEG, không nên nhầm lẫn sản phẩm thay thế than này với sinh khối. Quá trình sinh khối là một quá trình hoàn toàn khác.

Một nhà máy sản xuất CoalSwitch của Công ty AEG. Nguồn: AEG

Ngoài AEG, một số công ty khác cũng đang nghiên cứu các sản phẩm thay thế than có các đặc tính khác với sinh khối. Helvellyn Group, một công ty có trụ sở ở London (Anh), vừa cho ra mắt sản phẩm mang tên SERF, với ưu điểm ít tác động đến môi trường và là nhiên liệu thay thế than trực tiếp cho các ứng dụng công nghiệp và sản xuất điện. SERF được thiết kế đặc biệt để bắt chước các đặc tính của than đá, cho phép sử dụng cùng một cơ sở hạ tầng cung cấp, chuẩn bị và đốt cháy nhiên liệu mà không cần sửa đổi và vẫn đạt được các đặc tính đốt cháy tương tự, trong khi giảm đáng kể lượng khí thải carbon dioxide (CO2). Do có hiệu suất năng lượng cao và ít chất gây ô nhiễm, chẳng hạn như Clo, nên có thể sử dụng SERF như nguồn năng lượng cơ bản kết hợp với các nhiên liệu thay thế để tạo ra sự pha trộn bền vững.

SERF có thể được chế biến theo thông số kỹ thuật đặt hàng, theo đó khách hàng có thể yêu cầu mật độ năng lượng, hàm lượng sinh học và các đặc tính khác của nhiên liệu để phù hợp với nhu cầu sản xuất. Hiện Helvellyn Group đang hoàn thành thẩm định tài chính và xúc tiến các công việc thiết kế kỹ thuật nhằm nhanh chóng triển khai năng lực sản xuất đáng kể trên khắp Vương quốc Anh.

Theo Helvellyn Group, giống như sản phẩm của AEG, SERF là nhiên liệu tái tạo có thể được sử dụng trong các nhà máy nhiệt điện than hiện đại mà không cần sửa đổi cơ sở hạ tầng vận chuyển, lưu trữ, xử lý, xay xát hoặc đốt. SERF có thể góp phần đạt được các mục tiêu của chính phủ trong việc loại bỏ dần than mà không gặp rủi ro về các vấn đề cung cấp điện do thiếu nguồn điện cơ sở đáng tin cậy.

Cơ sở hạ tầng trên khắp thế giới đã được xây dựng dựa trên nhiên liệu hóa thạch. Nhờ vào các sản phẩm thay thế than như CoalSwitch và SERF, chúng ta có thể tiếp tục sử dụng các nhà máy nhiệt điện than hiện có và kéo dài tuổi thọ của các cơ sở này, trong khi giữ cho môi trường xanh sạch hơn. Mặc dù vẫn cần tiếp tục được nghiên cứu khả thi, có thể thấy rõ các sản phẩm thay thế than là một giải pháp thay thế bền vững, góp phần đẩy mạnh phát triển kinh tế đi đôi với bảo vệ môi trường./.