Nhà khoa học Việt làm sạch khí sinh học để... phát điện

Thiết bị và hệ thống làm sạch khí sinh học áp dụng tại Đắk Lắk.

Hệ thống khép kín tạo ra năng lượng sạch

TS Nguyễn Tuấn Minh và cộng sự, Viện Công nghệ Môi trường, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam vừa nhận bằng độc quyền sáng chế “Thiết bị làm sạch khí sinh học và Hệ thống làm sạch khí sinh học bao gồm thiết bị này”.

Sáng chế thuộc lĩnh vực công nghệ sinh học môi trường đã được ứng dụng và đem lại hiệu quả rõ rệt cho doanh nghiệp áp dụng.

TS Nguyễn Tuấn Minh cho biết, biogas - khí sinh học (KSH) là nguồn năng lượng có nguồn gốc từ sinh khối của các nhà máy xử lý nước thải, trang trại chăn nuôi và bãi chôn lấp… KSH đang ngày càng được công nhận trên toàn thế giới như là một nguồn năng lượng tái tạo cao cấp, thay thế các nguồn nhiên liệu hóa thạch hiện có như than, dầu và khí gas.

Bên cạnh việc sử dụng KSH phổ biến ở quy mô hộ gia đình và trang trại chăn nuôi trên nhiều vùng lãnh thổ Việt Nam, các nhà khoa học trong nước cũng tiếp tục nghiên cứu để cải tiến công nghệ, nhằm nâng cao hiệu suất, chất lượng KSH, góp phần giảm hiệu ứng nhà kính, mang lại lợi ích kinh tế thiết thực.

Từ thực tế này, TS Nguyễn Tuấn Minh và cộng sự đã thiết kế thiết bị làm sạch KSH để tạo ra năng lượng bền vững, hiệu quả sử dụng trong sinh hoạt. Theo đó, KSH sinh ra từ hệ thống phân hủy yếm khí liên tục được làm sạch trên thiết bị ly tâm hiệu năng cao.

Cụ thể, thiết bị làm sạch khí sinh học bao gồm phần cố định và phần chuyển động. Phần chuyển động được bố trí bên trong phần vỏ sao cho trục quay của đĩa dưới xuyên qua lỗ thông thứ nhất, đồng thời được nối và dẫn động bởi động cơ điện thông qua hộp giảm tốc. Giữa trục quay và phần vỏ được bịt kín khí nhờ các gioăng bịt kín.

Bồn chứa dung dịch hấp thụ của thiết bị được trang bị máy khuấy, có ống dẫn dung dịch hấp thụ vào được nối thông với cửa dẫn dung dịch hấp thụ ra của thiết bị.

Với cách thiết kế này, sau khi khí sinh học được đưa qua ống dẫn, bơm sẽ phun dung dịch hấp thụ vào trong lòng ống và quay để khiến cho các giọt dung dịch chuyển động ly tâm và phân tán vào trong khối bùi nhùi thép.

Nhờ đó, các giọt dung dịch KOH sẽ tiếp xúc với khí sinh học từ bên ngoài đi vào và phản ứng để hấp thụ các khí tạp như H2S, CO2, từ đó làm sạch dòng khí.

TS Minh cho biết, nhóm nghiên cứu cũng lắp các cảm biến để kiểm tra độ pH của dung dịch hấp phụ và giúp cho thiết bị có thể vận hành dễ dàng một cách tự động.

Khí sạch dùng để chạy máy phát điện

Theo TS Nguyễn Tuấn Minh, ưu điểm của sáng chế này là xử lý triệt để các khí Hydro sulfide (H2S), khí Carbon monoxide (CO) và Cacbonnic (CO2) có trong KSH tạo hỗn hợp khí sạch đáp ứng tiêu chuẩn cho việc chạy máy phát điện.

Thiết bị có sử dụng rọ bẫy muối được thiết lập điều khiển hoàn toàn tự động, loại bỏ các cặn muối khỏi dung dịch hấp thụ đảm bảo nồng độ của dung dịch hấp thụ đồng thời dễ dàng tháo lắp.

Do sử dụng dung dịch hấp thụ KOH, sản phẩm thải bỏ sau quá trình là dung dịch bao gồm Kali sulfide (K2S), Kali carbonat (K2CO3) sẽ được bổ sung cho việc sản xuất phân hữu cơ mà không phải thải bỏ như việc sử dụng các dung dịch hấp thụ khác.

Để thử nghiệm hiệu quả thực tế, nhóm nghiên cứu đã phối hợp và lắp đặt hệ thống phân hủy yếm khí bùn thải thu hồi khí sinh học đốt phát điện tại Công ty Cổ phần bia Sài Gòn - Miền Trung ở TP Buôn Ma Thuột, Đắk Lắk.

Kết quả cho thấy, các mẫu khí sau khi làm sạch hoàn toàn không chứa H2S; khí CO và CO2 cũng được xử lý một phần nhờ quá trình tương tác với dung dịch hấp thụ và đáp ứng các tiêu chuẩn để chạy máy phát điện.

Với việc nghiên cứu thành công thiết bị mới có thể làm sạch triệt để các loại tạp khí với hiệu suất cao, TS Nguyễn Tuấn Minh cho biết đã làm chủ được công nghệ và có thể ứng dụng ở quy mô lớn tùy vào yêu cầu của doanh nghiệp.

Hiện nay, hệ thống xử lý được nhóm nghiên cứu của TS Nguyễn Tuấn Minh lắp đặt ở Đắk Lắk có thể phát điện ở mức 20 kW/ngày. TS Nguyễn Tuấn Minh cũng đang hợp tác với một công ty để triển khai hệ thống có quy mô xử lý khoảng 4.000 mét khối khí/giờ, và tùy theo lưu lượng, thành phần khí thải, có thể chế tạo thiết bị với quy mô lớn hơn để phù hợp công suất.

Theo TS Nguyễn Tuấn Minh, chi phí xử lý khí sinh học bằng thiết bị này không cao và doanh nghiệp có thể đáp ứng được. Thậm chí so với những phương pháp xử lý khí truyền thống thì phương pháp này còn rẻ hơn do có hiệu suất xử lý cao. Thiết bị xử lý cũng nhỏ gọn hơn so với nhiều phương pháp khác.

Hiên nay, TS Nguyễn Tuấn Minh vẫn đang tiếp tục phát triển thiết bị này để ứng dụng xử lý thành phần amoni ở trong nước rỉ rác - vốn là một đối tượng tốn nhiều kinh phí để loại bỏ.

Nhật Phong