Công nghệ chuyển đổi carbon tạo ra hóa chất cho nhiên liệu máy bay

Các nhà nghiên cứu của RMIT đã phát triển một công nghệ chuyển đổi carbon có thể giúp biến khí thải công nghiệp thành nhiên liệu máy bay phản lực bằng cách đơn giản hóa cách tái chế carbon dioxide.

Hệ thống này kết hợp việc loại bỏ và chuyển đổi carbon thành một quy trình duy nhất, giảm mức sử dụng năng lượng và độ phức tạp vốn hạn chế nhiều phương pháp tiếp cận hiện có. Nhóm nghiên cứu cho biết công nghệ này được thiết kế dành cho môi trường công nghiệp trong thế giới thực.

Giáo sư xuất sắc Tianyi Ma từ Trường Khoa học RMIT cho biết việc chuyển đổi carbon theo truyền thống được coi là các bước riêng biệt, làm tăng chi phí và làm chậm tiến độ.

Ma nói: “Các phương pháp tiếp cận hiện tại thường không hiệu quả và tốn nhiều năng lượng. “Bằng cách kết hợp các bước chuyển đổi lại với nhau, chúng tôi đã có thể đơn giản hóa quy trình và giảm tổn thất năng lượng không cần thiết.”

Công nghệ này biến carbon dioxide từ khí thải công nghiệp thành các khối xây dựng hóa học cơ bản có thể được sử dụng để sản xuất nhiên liệu máy bay phản lực và các sản phẩm khác hiện được sản xuất chủ yếu từ tài nguyên hóa thạch.

Hệ thống mới không trực tiếp sản xuất nhiên liệu máy bay nhưng chuyển đổi carbon dioxide thành các thành phần có thể nâng cấp thành nhiên liệu máy bay có lượng phát thải thấp và các sản phẩm có nguồn gốc carbon khác bằng cách sử dụng các quy trình công nghiệp đã được thiết lập.

Vai trò thiết thực trong quá trình chuyển đổi của ngành hàng không

Hàng không vẫn là một trong những lĩnh vực khó khử cacbon nhất. Máy bay chạy bằng pin khó có thể phục vụ các tuyến đường dài trên quy mô lớn và nhu cầu về nhiên liệu hàng không bền vững tiếp tục vượt quá nguồn cung toàn cầu.

Thay vì thay thế các công nghệ nhiên liệu hiện có, hệ thống RMIT được định vị là một lựa chọn bổ sung. Nó mở ra một con đường khác để tạo ra các vật liệu cần thiết cho nhiên liệu máy bay có lượng phát thải thấp và các sản phẩm có nguồn gốc carbon khác, đặc biệt là ở gần các nguồn phát thải công nghiệp lớn và khó giảm thiểu.

Tiến sĩ Peng Li, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết nghiên cứu tập trung vào việc nâng cao hiệu quả và tính thực tiễn.

Li cho biết: “Phương pháp tiếp cận của chúng tôi đã giảm số bước xử lý và giảm nhu cầu năng lượng so với các hệ thống thông thường”. “Hệ thống RMIT hoạt động mà không cần carbon dioxide có độ tinh khiết cao, điều này rất quan trọng trong môi trường công nghiệp thực tế.”

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí quốc tế Năng lượng thiên nhiênphác thảo một hệ thống chuyển đổi carbon hoàn chỉnh. Chuyên gia độc lập, Tiến sĩ Federico Dattila, từ Đại học Bách khoa Turin, đã viết rằng những tiến bộ của nhóm đã đưa ngành công nghiệp tiến một bước gần hơn đến các hệ thống năng lượng thấp có thể chuyển đổi CO2.₂ trong một quy trình tích hợp đầy đủ.

Mở rộng quy mô với các đối tác trong ngành

Để đảm bảo công nghệ có thể hoạt động bên ngoài phòng thí nghiệm, nhóm nghiên cứu đã nỗ lực mở rộng quy mô của nó. Họ đã thiết kế và hoàn thiện hệ thống nguyên mẫu 3 kilowatt để kiểm tra hiệu suất trong điều kiện công nghiệp.

Bước tiếp theo là xây dựng hệ thống thí điểm 20 kilowatt để xác nhận thêm công nghệ và chứng minh cách nó tích hợp với các nguồn phát thải carbon công nghiệp thực tế.

Nỗ lực mở rộng quy mô này được hỗ trợ bởi sự tham gia ngày càng tăng của ngành. Nhóm đang hợp tác với Viva Energy, Hart Bioenergy, T-Power, Aqualux Energy, CO2CRC, ViPlus Dairy và CarbonNet để phát triển ở quy mô thí điểm và lộ trình triển khai trong tương lai, giúp đảm bảo công nghệ phù hợp với mục tiêu giảm phát thải và cơ sở hạ tầng công nghiệp hiện có.

Ma cho biết sự hợp tác là điều cần thiết để chuyển từ nghiên cứu sang tác động.

Ông nói: “Việc mở rộng quy mô phải diễn ra song song với ngành công nghiệp. “Đó là cách duy nhất để hiểu điều gì sẽ hiệu quả trong thực tế và điều gì vẫn cần cải thiện.”

Nhóm nghiên cứu đặt mục tiêu phát triển hệ thống trình diễn 100 kilowatt trong vòng 5 năm tới và đạt được trạng thái sẵn sàng ở quy mô thương mại trong khoảng 6 năm. Dòng thời gian này phản ánh lộ trình thực tế và theo giai đoạn để xác thực hiệu suất, chi phí và độ bền trước khi triển khai rộng rãi hơn.

Giám đốc điều hành của Hart Bioenergy Doug Hartmann cho biết công nghệ này mang lại cả lợi ích về môi trường và vận hành.

Ông nói: “Sự đổi mới này đã cho thấy việc giảm phát thải có thể đi đôi với hiệu quả chi phí và sử dụng năng lượng tốt hơn như thế nào”. “Nó chỉ ra rằng các quy trình sản xuất có thể mang lại lợi ích cho môi trường mà không bỏ qua thực tế kinh tế.”

Các bước tiếp theo thực tế

Với sự hỗ trợ mạnh mẽ từ các đối tác trong ngành và sự quan tâm ngày càng tăng từ các nhà đầu tư, nhóm đang hợp tác với một công ty phụ của RMIT để khám phá các lộ trình thương mại cho công nghệ.

Sự phát triển trong tương lai sẽ tập trung vào việc chứng minh hiệu suất ở quy mô lớn hơn và đánh giá xem hệ thống có thể góp phần sản xuất nhiên liệu máy bay phản lực, hóa chất công nghiệp và vật liệu sử dụng carbon chuyển đổi như thế nào.

Ma cho biết công việc này nên được xem như một phần của quá trình chuyển đổi rộng lớn hơn.

“Đây không phải là viên đạn bạc,” ông nói. “Đó là việc phát triển các công cụ thiết thực có thể giúp các ngành công nghiệp và chính phủ giảm lượng khí thải trong khi tận dụng các hệ thống hiện có trong quá trình chuyển đổi sang nhiên liệu sạch hơn.”

Chú thích hình ảnh: (trái sang phải) Tiến sĩ Lei Zhang, Giáo sư xuất sắc Tianyi Ma và Tiến sĩ Peng Li trong phòng thí nghiệm của Đại học RMIT, với Giáo sư Ma đang cầm thiết bị nguyên mẫu chuyển đổi carbon 3 kW của nhóm. Nhà cung cấp hình ảnh: Will Wright, Đại học RMIT.