3
chuyÓn hãa vµ sö dông than
hµ néi - 2008
3
I. MỞ ĐẦU
Người ta cho rằng trong tương lai không xa, khi nguồn dầu mỏ cạn kiệt,
người tiêu dùng sẽ quay sang những nguồn cung cấp mới. Nếu cơ sở hạ tầng
sản xuất được chuẩn bị ngay từ bây giờ, thì có thể ngăn chặn được sự sụp đổ
trên diện rộng mà người ta dự đoán là sẽ xảy ra vào cuối kỷ nguyên dầu mỏ.
Theo tài liệu thống kê về năng lượng thế giới của BP (BP Statistical
Review of World Energy), năm 1985 trữ lượng dầu còn lại có thể khai thác về
mặt kinh tế là 770 tỷ thùng. Vào năm 2005, tức là sau 20 năm tiêu thụ, con số
này lại được đánh giá là 1.200 tỷ thùng. Song dầu mỏ vẫn là một nguồn năng
lượng có hạn, và với tốc độ tiêu thụ như hiện nay, người ta cho rằng chúng ta
sẽ cạn nguồn tài nguyên này trong vòng 40 năm nữa. Hơn nữa, phần lớn
nguồn dầu mỏ lại tập trung ở một số ít vùng bất ổn định trên thế giới (ví dụ:
Trung Đông 62%, Arập Xê út 22%), có thể bị ngừng cung cấp bất kỳ lúc nào
do các cuộc xung đột và các hoạt động không thuận lợi của các Chính phủ.
Những lo ngại này đang tác động đến giá dầu trên thế giới.
Trong tình hình đó, những nguồn nhiên liệu hoá thạch phi truyền thống
sẽ là một giải pháp đầy tiềm năng. Nếu tất cả những nguồn năng lượng phi
truyền thống của thế giới được biến đổi thành dầu nhờ công nghệ hiện đại, thì
người ta sẽ có một lượng dầu ước 8.800 tỷ thùng. Với tốc độ tiêu thụ 30 tỷ
thùng/năm, thì số lượng trên sẽ đủ dùng trong vòng 300 năm hoặc hơn nữa.
Những lớp cát và đá chứa dầu, nhất là ở mỏ Athabasca ở Alberta
(Canada) và vành đai Orinoco (Venezuela), là những nguồn năng lượng mới,
lớn, có khả năng tạo ra 6.600 tỷ thùng dầu, song số hiện tại có thể khai thác
về phương diện kinh tế chỉ vào khoảng 10-20% con số trên.
Nếu khám phá được nguồn dự trữ dầu mới và có những công nghệ mới
để khai thác triệt để hơn nữa nguồn dầu đang có thì thời điểm khủng hoảng
dầu mỏ có thể được đẩy lùi thêm. Tuy nhiên việc cạn nguồn nguyên liệu dầu
mỏ là một thực tế đang đến rất gần.
Việc sản xuất nhiên liệu/hóa chất từ khí tổng hợp (CO + H2) đang
nhận được sự quan tâm ngày càng tăng bởi vì nguồn dầu mỏ đang dần cạn
kiệt và giá dầu thô luôn biến động. Các nhiên liệu, đặc biệt là diesel, thu
được từ quá trình chuyển hóa khí tổng hợp thông qua phản ứng tổng hợp
Fischer-Tropsch (F-T) (tên của hai kỹ sư người Đức, Franz Fisher và Hans
Tropsch đã sáng chế ra quá trình này vào năm 1920 để sản xuất dầu thô từ
than và khí đốt), đã được thừa nhận là có chất lượng rất cao. Nhiên liệu này
4
sẽ tham gia tích cực vào việc bảo vệ môi trường và tăng hiệu quả năng
lượng trong lĩnh vực vận tải khi các động cơ diesel hiện đại được áp dụng
đại trà trong phương tiện vận tải. Công nghệ F-T phát triển trong những
năm gần đây có tính khả thi đủ để xây dựng các khu liên hợp qui mô lớn.
Dưới quan điểm xem xét dài hạn về khả năng phát triển quá trình chuyển
hóa than thành chất lỏng, cần phải xem xét nhiều hướng đi. Đây là những
hướng đi có khả năng quyết định tính khả thi của tất cả các loại dự án trong
lĩnh vực này. Nhìn chung, các hướng đi phải có các điểm chung là:
1. Hiệu quả về mặt sinh năng lượng nhiệt
2. Giá thành chấp nhận được
3. Ưu điểm về môi trường
Các vấn đề này đã được giải quyết tốt bằng cách sử dụng những con
đường chuyển hóa than thành chất lỏng đa thế hệ. Trong số những con đường
khác nhau, về nguyên tắc, quá trình sản xuất đồng thời nhiên liệu lỏng và điện
hiện đang chiếm ưu thế. Hiệu quả của quá trình tăng lên là do sự cân bằng
năng lượng tốt hơn trong phương thức đồng sản xuất còn ưu điểm bảo vệ môi
trường là do công nghệ loại sự ô nhiễm dễ dàng được áp dụng. Các quá trình
mới nhất sẽ đảm bảo giải pháp tốt hơn để bảo vệ môi trường.
II. TÌNH HÌNH CHUYỂN HÓA, SỬ DỤNG THAN TRONG LĨNH VỰC
PHÁT NĂNG LƯỢNG VÀ HÓA CHẤT
Theo dự tính của các chuyên gia, cùng với sự tăng dân số, việc tiêu thụ
năng lượng trên toàn cầu có thể tăng thêm 27% trong vòng 15 năm tới (Hình
1). Mức tiêu thụ năng lượng ngày càng gia tăng phần lớn là ở các nước đang
phát triển. Tương tự, sự phân bố nhu cầu về điện theo nguồn năng lượng cũng
không ngừng tăng lên và dự tính đến năm 2020 nhu cầu về điện trên thế giới
tương đương với khoảng 5,5 tỷ tấn dầu, đến năm 2030 là tương đương 6,5 tỷ
tấn dầu (Hình 2).
Từ thế kỷ trước và cho đến những năm 2030, than và khí tự nhiên vẫn là
những nguồn nguyên liệu chiếm tỷ trọng lớn nhất trong số các nguồn nguyên
liệu sản xuất điện bao gồm: than, khí tự nhiên, dầu mỏ, năng lượng hạt nhân
và năng lượng tái tạo.
Hình 1: Sự tăng nhu cầu sử dụng năng lượng trên thế giới
Hình 2: Phân bố nhu cầu điện theo nguồn năng lượng trên thế giới
Theo đánh giá của BP trong báo cáo
BP Statistical Review 2004
, tính
đến năm 2003, trữ lượng than trên toàn thế giới là 984 tỷ tấn (50% than
antraxit và 50% than nâu) và có thể khai thác trong 192 năm nữa (Hình 3).
Mỹ, Cộng đồng các quốc gia độc lập và Trung Quốc là các quốc gia có trữ
lượng than lớn nhất thế giới (chiếm trên 50% trữ lượng than thế giới). Các
quốc gia khác như Ấn Độ, Úc, Nam Phi có trữ lượng than tương ứng là 90, 90
và 50 tỷ tấn.
5
Hình 3: Trữ lượng than thế giới và tỷ l trữ lượng/khai thác ( năm 2003) ệ
Việc dùng than để sản xuất các nhiên liệu giao thông vận tải đã xuất hiện
ở Đức đầu thập kỷ 20. Các nhiên liệu này đã được sử dụng ở qui mô lớn để
đương đầu với những thời kỳ thiếu dầu mỏ, đầu tiên là ở Đức trong Chiến
tranh Thế giới thứ II rồi ở Nam Phi bắt đầu từ năm 1955 trong thời kỳ cấm
vận dưới chế độ phân biệt chủng tộc (Apartheid).
Là một nước giàu than, nghèo dầu mỏ, Chính phủ Trung Quốc, các viện
nghiên cứu và các doanh nghiệp của nước này đang nỗ lực nhằm biến các
nguồn tài nguyên than giàu có của mình thành năng lượng sạch bằng cách sử
dụng công nghệ than sạch. Năm 2003, Trung Quốc thành lập Cục Năng lượng
thuộc Hội đồng Cải cách và Phát triển Quốc gia để tập trung vào giải pháp an
ninh năng lượng đồng thời lập kế hoạch và quản lý khả năng cung cấp năng
lượng và sự phát triển công nghiệp liên quan tới năng lượng. Như một giải
pháp để khắc phục nguồn năng lượng dầu mỏ nghèo nàn, Trung Quốc đã đầu
tư rất mạnh cho các công nghệ hóa lỏng than với mục tiêu là tăng nguồn
nhiên liệu lỏng được sản xuất từ nguồn than dồi dào ở Trung Quốc. Viện
trưởng Viện hóa than (ICC) thuộc Viện Hàn lâm khoa học Trung Quốc (CAS)
cho biết, việc sản xuất sản phẩm đa dạng từ than chính là tương lai phát triển
công nghệ than sạch của Trung Quốc.
Hiện tại ở Trung Quốc, những nỗ lực để sản xuất nhiên liệu lỏng phục vụ
cho giao thông vận tải ở quy mô lớn dựa trên việc sử dụng quá trình khí hoá
6