Quy trình “cháy bốc hơi” thành Hydrogen
Nguồn:diendankienthuc.net
Quy trình “cháy bốc hơi” chuyển dầu đậu nành, glucose thành
Hydrogen. Bất kỳ ai đang hâm nóng dầu thực vật hay nước sirô đều
biết rằng cả dầu và đường đều không bay hơi – dầu ăn sẽ bốc khói và
chuyển sang màu nâu, đường chuyển sang màu đen, và cả hai đều để
lại một lớp carbon cáu bẩn trên các đồ dùng nấu nướng.
Hiện nay, một nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Minnesota đã phát minh
ra “quy trình phản ứng cháy bốc hơi” mà quy trình này là gia nhiệt cho
dầu ăn và nước đường với tốc độ nhanh hơn cách làm thông thường
trong nhà bếp gấp một triệu lần và tạo ra hydrogen cùng carbon
monoxide, một hỗn hợp gọi là khí tổng hợp (syngas), bởi vì khí này
được dùng để sản xuất nhiều hóa chất và nhiên liệu, bao gồm xăng
dầu. Quy trình mới hoạt động nhanh hơn các kỹ thuật hiện đang sử
dụng từ 10 đến 100 lần, mà không cần đến các nhiên liệu tự nhiên
chuyên dùng và trong lò đốt thì nhỏ hơn các thiết bị hiện đang dùng ít
nhất 10 lần. Công việc này có thể nâng cao hiệu suất sản xuất nhiên
liệu từ những nguồn năng lượng mới rất có ý nghĩa. Quy trình này sẽ
được xuất bản vào ngày 3 tháng 11 trong tạp chí Khoa học.
Người dẫn đầu nhóm nghiên cứu là Lanny Schmidt, phó giáo sư ngành
kỹ thuật hóa học và khoa học vật liệu ở trường Đại Học, nói: “Đây là
một cách sử dụng loại nhiên liệu sinh học rẻ tiền, không có giá trị gì và
biến nó thành các loại nhiên liệu và hóa chất hữu ích. Về năng lực tiềm
tàng, nhiên liệu sinh học có thể dùng là dầu ăn hoặc thậm chí là các
sản phẩm từ phân bò, phân chuồng, thân cây ngô hay cây thân gỗ”.
Một loại nhiên liệu đầy hứa hẹn là dầu diesel sinh học có thể sản xuất
từ dầu đậu nành. Hiện nay, quy trình chủ yếu chuyển dầu ăn thành
dầu diesel sinh học đòi hỏi cần có methanol, nhiên liệu tự nhiên. Quy
trình mới này lại bỏ qua giai đoạn tạo thành dầu diesel sinh học mà
chuyển dầu ăn trực tiếp thành hydrogen và khí CO bằng cách gia nhiệt
đun dầu ăn lên nhiệt độ khoảng 10000C. Khoảng 70% hydrogen trong
dầu ăn sẽ chuyển thành khí hydrogen. Tương tự, dùng dung dịch
glucose gần bão hòa và gia nhiệt nhanh để tạo thành khí tổng hợp
thay vì chỉ thu được các sản phẩm thông thường là: carbon và nước.
Khi chuyển các loại thực vật thành nhiên liệu có thể dùng được thì khó
khăn ở chỗ phải bẻ gãy mạch liên kết hóa học trong cellulose – chất
liệu khiến màng tế bào thực vật cứng cáp hơn – để thu được đường
đơn và đường này lại có thể đem lên men thu ethanol hoặc chuyển
thành nhiên liệu khác. Điều này đòi hỏi phải sử dụng enzyme để cắt
mạch liên kết của cellulose và tốn nhiều thời gian. Nhưng sự gia nhiệt
cao của quy trình mới này sẽ cắt các mạch liên kết đó dễ dàng, có
nghĩa là có thể sử dụng cellulose và các loại thực vật như các nguồn
nguyên liệu sản xuất.
Schmidt và các đồng sự ở trường Đại Học – gồm các sinh viên mới tốt
nghiệp Đại Học như James Salge, Brady Dreyer và Paul Dauenhauer –
đã sản xuất được một pound khí tổng hợp trong một ngày dùng lò đốt
loại nhỏ. Quy trình mới hoạt động như sau: Phun dầu ăn và nước
đường thành các giọt đều đặn bằng một vòi phun nhiên liệu tự động
thông qua đường ống trên một cái đĩa gốm làm vật liệu xúc tác – các
nguyên tố rhodium và cerium - sẽ cắt mạch phân tử nguyên liệu theo
hướng sản xuất khí tổng hợp chứ không theo hướng sản xuất carbon
và nước “nhớp nháp cáu bẩn”. Do đĩa gốm xúc tác rỗ xốp, nên khí tổng
hợp có thể đi xuyên qua và chảy xuôi theo đường ống thu gom sản
phẩm. Không cần dùng nhiệt ở bên ngoài, vì các phản ứng hóa học tạo
khí tổng hợp thoát nhiều nhiệt đủ để bẻ gãy mạch liên kết phân tử dầu
ăn hoặc đường. Schmidt nói: “Bí quyết ở chỗ quá trình cháy bốc hơi
cực nhanh. Quá trình xảy ra là do chúng tôi làm bay hơi nhiên liệu và
hòa trộn khí nhiên liệu với khí oxy trước khi khí nhiên liệu tiếp xúc với
xúc tác và do đó khí nhiên liệu không cháy thành than. Quy trình này
có tiềm năng nhanh gấp 100 lần hơn những quy trình sản xuất khí
tổng hợp và hydrogen hiện nay”.
Vào tháng 2 năm 2004, khi nhóm nghiên cứu do Schmidt đứng đầu
phát minh ra thiết bị tương tự sản xuất hydrogen từ ethanol, thì được
trong nước chú ý đến.
Cuộc nghiên cứu này được sự hỗ trợ bởi Bộ Năng Lượng và Đại Học
Minnesota tiên phong trong lĩnh vực đổi mới năng lượng và môi
trường.