Các nguồn năng lượng và môi trường

Việt Nam có thể tự túc được nhiên liệu cho Nhà máy điện nguyên tử

Khu vực Pà Lừa (Quảng Nam) có trữ lượng urani ước tính 230.000 tấn để cho Nhà máy điện nguyên tử Việt Nam dự kiến hoạt động vào năm 2020. Tuy không dồi dào, nhưng Việt Nam sẽ không bị phụ thuộc nhiên liệu tuyệt đối.
Nhóm nghiên cứu của Đại học Mỏ Địa chất khẳng định, hiện nay, Pà Lừa (Quảng Nam) là khu vực khai thác urani - nhiên liệu cho Nhà máy điện nguyên tử (NMĐNT) thuận lợi nhất và có thể cung cấp tấn quặng nguyên khai đầu tiên vào năm 2020, thời điểm dự kiến NMĐNT Việt Nam hoạt động. Tuy nhiên, vấn đề là công tác thăm dò khu vực Pà Lừa phải được hoàn thành vào năm 2005.
Chỉ với trữ lượng ước tính 230.000 tấn urani, không dồi dào như Mỹ (2.198.000 tấn), Trung Quốc (1.777.000 tấn), Mông Cổ (1.390.000 tấn), Nam Phi (1.113.000 tấn), Nga (1.000.000 tấn), nhưng Việt Nam vẫn được đánh giá là sẽ không phụ thuộc nhiên liệu tuyệt đối. Theo dự báo, vào thời điểm NMĐNT Việt Nam bắt đầu hoạt động cũng là thời điểm ngành công nghiệp điện nguyên tử thế giới sẽ phải đối đầu với những thách thức về khan hiếm và tăng giá nhiên liệu urani. Vì vậy, việc thực hiện càng nhiều càng tốt các khâu trong chu trình nhiên liệu là xu hướng chung hiện nay đối với tất cả các quốc gia có tiềm năng urani.
Công tác nghiên cứu điều tra urani đã được Việt Nam tiến hành từ những năm sau 1975 với việc phát hiện nhiều mỏ quặng urani tại Trung Bộ và Việt Bắc. Để có thể lấy ra khỏi lòng đất những nguồn nhiên liệu quý ấy, Tiến sĩ Cao Hùng Thái, Viện Công nghệ Xạ hiếm cho rằng cần phải có chương trình nhà nước dài hạn và liên tục về chu trình nhiên liệu. Sự thiếu vắng chương trình này là nguyên nhân mà Việt Nam chưa xác định được mục tiêu, phương hướng xây dựng phát triển, chưa có điều kiện tập trung đầu tư tài chính cho công tác thăm dò nguồn nguyên liệu và xây dựng hệ thống phòng thí nghiệm cho hoạt động nghiên cứu triển khai về chu trình nhiên liệu.
Theo ông Thái, để xây dựng và phát triển chu trình nhiên liệu hạt nhân ở Việt Nam một cách vững chắc, trong giai đoạn từ nay đến năm 2020, cần tập trung tìm kiếm thăm dò và đánh giá khả năng khai thác tài nguyên urani, thực hiện chương trình nghiên cứu triển khai khoa học công nghệ về chu trình nhiên liệu. Mục tiêu đến năm 2020 là chuẩn bị đầy đủ cơ sở lý luận và thực tiễn, sẵn sàng đáp ứng yêu cầu khai thác, sản xuất các sản phẩm urani và thực hiện nhiều công đoạn chế tạo thanh nhiên liệu vào những năm tiếp theo để cung cấp cho NMĐNT.
Ông Thái nhấn mạnh, các đề tài, dự án phải triển khai được kết quả nghiên cứu từ phòng thí nghiệm sang quy mô thử nghiệm. Trên cơ sở đó, lập luận chứng kinh tế kỹ thuật để từ năm 2018 đến 2020 có thể chuẩn bị thủ tục cho việc xây dựng nhà máy chế tạo nhiên liệu nguyên tử. Viện Công nghệ Xạ hiếm cũng đưa ra dự trù kinh phí cho chương trình tìm kiếm, thăm dò tài nguyên urani và chương trình nghiên cứu triển khai khoa học công nghệ về chu trình nhiên liệu là khoảng 556 tỷ đồng.
Hiện nay, trên thế giới có 31 quốc gia có cơ điện nguyên tử đang hoạt động nhưng có đến 72 nước đầu tư tìm kiếm, thăm dò urani, trong đó có 36 nước khai thác và sản xuất urani. Trong số 31 nước có NMĐNT, có 13 nước quan tâm đến toàn bộ các khâu của chu trình nhiên liệu.
NTT
(Báo Tiền phong)


AI BIẾT ĐÂU NÈ !

Còn một dạng năng lượng sạch nữa mà các bạn chưa nhắc đến chính là năng lượng sóng.
Trước đây mình có nghe kể: người dân ở gần các trạm phát sóng vô tuyến chỉ cần dùng cuộn dây treo lên nóc nhà như một cột ăng ten là có thể thu được điện có thể thắp sáng và xem được tivi nữa.
Từ ý tưởng này chúng ta có thể dùng một mạng lưới vệ tinh thu năng lượng mặt trời để phát sóng điện từ xuống trái đất là chúng ta có thể sử dụng điện một cách dễ dàng và kinh tế nhất đồng thời không có hại đến môi trường như các dạng năng lượng khác.
Các bạn thấy thế nào ?
Chào mừng các bạn đến với diễn đàn KHCN&MT

Ối giời ơi bác NTA ơi, nguy hiểm chết người đấy!
Em ở bên box DTVT nên cái này rất rành. Một người gác đài phát sóng Mễ Trì ban đêm chỉ cần lấy một sợi dây điện ra là có thể thu được năng lượng sóng đủ để thắp đèn sợn đốt. Nếu ai lên đài Tam Đảo mà nghỉ ở đó, chẳng may nằm giường sắt thì ban đêm sờ tay phải thành giường thấy run run, sợ hơn gặp ma.
Nguyên nhân là do bức xạ điện từ quá mạnh, có thể dẫn tới nhiều bệnh, như vô sinh chẳng hạn. Tất nhiên để bức xạ được công suất lớn như vậy thì điện lưới tiêu hao không nhỏ chút nào, và chung quy lại quay về bài toán thuỷ điện, điện hạt nhân thôi !
http://www.ttvnol.com/forum/f_62
http://www.ttvnol.com/forum/f_394

Biến chất phế thải thành dầu lửa


Ban giám đốc Công ty Changing World Technologies của Mỹ cho biết, họ sẽ sớm đưa vào sử dụng một công nghệ mới cho phép biến 600 triệu tấn phế thải nông nghiệp hằng năm của Mỹ thành 4 tỷ thùng dầu thô nhẹ.
Bất cứ thứ gì cũng có thể biến thành dầu lửa
Trong khu công nghiệp của thành phố Philadelphia (Mỹ) mới xuất hiện một hệ thống máy công nghiệp cho phép chuyển đổi bất cứ thứ gì thành dầu lửa. Brian Appel (ảnh bên) - tổng giám đốc Changing World Technologies, công ty đã xây dựng mô hình hệ thống xử lý thí điểm trên, nghiêm túc cho biết: "Phương pháp của chúng tôi cho phép giải quyết được vấn đề chất thải trên phạm vi toàn cầu, làm tăng trữ lượng dầu lửa thế giới và làm giảm tốc độ nóng lên của Trái đất". Vị tổng giám đốc này đã tập hợp được một nhóm các nhà nghiên cứu, cựu chính khách Mỹ và các nhà đầu tư để phát triển và thương mại hóa phương pháp phi trùng hợp nhiệt (Thermo Depolymerization Process-TDP). Phương pháp này được xây dựng nhằm xử lý tất cả các loại chất thải như phân gà công nghiệp, lốp xe, chai nhựa, nước thải công nghiệp tại các cảng biển, sông, máy tính hư hỏng, rác thải gia đình, phế thải nông nghiệp, rác thải y tế bị lây nhiễm, các chất cặn bã từ công nghiệp lọc dầu, thậm chí là các loại vũ khí sinh học như các bào tử vi khuẩn bệnh than... Theo Brian Appel, các chất thải đi vào một đầu của dây chuyền công nghệ TDP và đi ra đầu kia là ba loại sản phẩm, tất cả đều có giá trị và không còn khả năng gây hại môi trường: dầu hỏa chất lượng cao, gas sạch và muối khoáng tinh chất.
Khác với những phương pháp trước đây biến các chất rắn thành chất đốt hóa lỏng (như phương pháp biến tro cây ngô thành éthanol), TDP nhắm đến tất cả các chất có thành phần chủ yếu là carbon. Brian Appel lấy một thí dụ vui: nếu một người nặng 79kg không may bị rơi vào trong chiếc máy này sẽ cho ra đầu bên kia là 17kg dầu thô, 3kg khí đốt, 3kg khoáng chất và 56 lít nước tiệt trùng. Chẳng ai nghĩ tới việc sẽ đưa xác người vào để tái chế ra dầu lửa như vậy, nhưng cơ thể con người thực sự có thể sử dụng như một nguyên liệu. Hiện chính quyền bang Philadelphia đang thương thảo với Changing World Technologies để thành lập một dự án xử lý chất thải trên quy mô lớn theo mô hình của Changing World Technologies.
Nhanh hơn... Trái đất
Trở lại với mô hình xử lý của Changing World Technologies ở Philadelphia, nguyên liệu của hệ thống tái chế chất thải thành dầu hỏa đến từ các nông trại nuôi gà công nghiệp bao gồm lông gà, xương, da, máu, mỡ và lòng gà. Một chiếc xe ben đổ trên 600kg chất thải vào một chiếc máy nghiền 350 mã lực. Chiếc máy này sẽ trộn toàn bộ số nguyên liệu này thành một mẻ nghiền có mầu nâu xám. Sau đó, mẻ nghiền này được đưa vào một bồn chứa rồi được đưa qua bộ phận rung sàng. Tại các công đoạn này, chất tổng hợp trên sẽ được sấy nóng trước khi được biến đổi và phân hủy. Khoảng hai giờ sau, một viên kỹ sư trong bộ blouse trắng tới mở một chiếc van cho chảy ra một loại chất lỏng mầu mật đường. Đó chính là dầu hỏa. Chỉ tay vào hũ thủy tinh đựng chất này, Brian Appel bình phẩm: "Đây là dầu nhẹ, một chất tương ứng của hỗn hợp nửa dầu fioul và nửa xăng".
Chế biến các chất thải chứa carbon và hydro thành dầu hỏa và khí gas là một quá trình tồn tại từ lâu trong thiên nhiên. Dầu thô trong lòng đất hiện nay xuất phát từ các loại xác động vật và thực vật đơn bào bị vùi dưới đáy các đại dương. Trải qua nhiều triệu năm, chúng được phân hóa trước khi bị nghiền bởi sự di chuyển của các mảng kiến tạo. Dưới áp lực của áp suất và nhiệt độ, các chuỗi polymère và phân tử chứa carbon ở trong các xác động, thực vật phân hủy thành hydrocarbure dầu hỏa chuỗi ngắn. Tuy nhiên, để có thể làm được điều đó, Trái đất đã phải lặng lẽ làm việc trong suốt hàng triệu năm vì nhiệt độ và những thay đổi áp suất dưới lòng đất rất thất thường. Trong khi những chiếc máy biến rác thải thành dầu hỏa của Changing World Technologies sẽ làm tăng nhanh quá trình hình thành dầu lửa bằng cách làm tăng nhiệt độ và áp suất tới mức nó có thể làm phân hủy các mối liên kết phân tử dài của các chất dùng làm nguyên liệu chế biến dầu hỏa.
10 USD/thùng dầu trong 10 năm nữa
Trước đây đã có rất nhiều nhà khoa học cố gắng thử nghiên cứu biến các chất rắn hữu cơ thành chất đốt hóa lỏng bằng cách sử dụng lại các chất thải. Tuy nhiên tất cả đều thất bại. "Trong phần lớn các phương pháp trên, vấn đề nằm ở chỗ các nhà khoa học chỉ tìm cách tiến hành việc tái chế trong một giai đoạn duy nhất - nung nóng nguyên liệu chế biến để loại bỏ nước; đồng thời phân hóa các phân tử" - Brian Appel giải thích. Chính quá trình này làm hao tốn nhiều năng lượng mà vẫn không loại bỏ hoàn toàn nguy cơ các chất độc hại vẫn tồn đọng lại bên trong các thành phẩm, trong khi phương pháp TDP của Brian Appel cho phép tiết kiệm được 85% năng lượng bỏ ra để tái chế các chất làm nguyên vật liệu phức tạp như phân gà công nghiệp . Năng suất tái chế còn cao hơn đối với các chất liệu khô như nhựa chẳng hạn. Như vậy việc giảm được năng lượng trong sản xuất có nghĩa là giảm được giá thành phẩm. Brian Appel tiết lộ "sau nhiều lần thử nghiệm tại Philadelphia, chúng tôi tính được giá thành phẩm của một thùng dầu tái chế từ chất thải. Những thùng dầu đầu tiên được bán ra thị trường sản xuất từ phương pháp TDP chỉ với giá 15 USD/ thùng. Từ nay tới 3 hoặc 5 năm nữa, giá sẽ chỉ còn 10 USD/thùng".
Dự án xây dựng các nhà máy tái chế dầu hỏa từ phân gà và các loại phân chuồng khác tại Alabama, từ phế phẩm nông nghiệp và mỡ động vật tại Nevada của Changing World Technologies đã nhận được 12 triệu USD tiền tài trợ từ phía chính phủ Mỹ. Theo Brian Appel, thế hệ các nhà máy tái chế dầu hỏa theo phương pháp TDP trên sẽ đi vào hoạt động ngay từ năm 2005.
Theo Nhandan.

Còn một nguồn năng lượng mới mà tôi chưa thấy bạn nào đề cập hoặc một khía cạnh nào đó rất nhỏ, đó là pin nhiên liệu. Khái niệm về pin nhiên liệu thực ra đã có từ lâu, nó là một thiết bị điện hoá mà trong đó biến đổi hoá năng thành điện năng nhờ quá trình oxy hoá nhiên liệu, mà nhiên liệu thường dùng ở đây là khí H2 và khí O2 hoặc không khí. Quá trình biến đổi năng lượng trong pin nhiên liệu ở đây là trực tiếp từ hoá năng sang điện năng theo phản ứng H2 + O2 = H20 + dòng điện, nhờ có tác dụng của chất xúc tác, thường là các màng platin nguyên chất hoặc hỗn hợp platin, hoặc các chất điện phân như kiềm, muối Cacbonat, Oxit rắn ... thực chất nó là một loại pin điện hoá. Người ta phân loại các pin nhiên liệu theo chất điện phân, điện cực và các chất xúc tác trong pin nhưng nguồn nguyên liệu vẫn chỉ là H2 và O2/không khí. Trước đây người ta dùng khí H2 để biến đổi thành nhiệt năng dưới dạng đốt cháy, sau đó từ nhiệt năng sẽ biến đổi thành cơ năng qua các tua bin khí và các tua bin đó dẫn động các máy phát điện để biến đổi thành dòng điện, với biến đổi gián tiếp như vậy thì hiệu suất của quá trình sẽ thấp. Từ đó ta dễ dàng so sánh quá trình biến đổi trực tiếp trong pin nhiên liệu là có hiệu suất rất cao.
Cách đây hơn 30 năm, những dự án quan trọng nhất cho hình thành sự phát triển nguồn năng lượng này trong tương lai là pin nhiên liệu được sử dụng làm nguồn điện trong các thiết bị không gian nằm trong dự án Gemini, Apollo và Tàu con thoi của NASA. Và bắt đầu từ những năm 80, nó được sử dụng trong các nhà máy điện có công suất từ (20 kW đến 50 KW) và từ đó cho đến nay, đã có rất nhiều nhà máy điện sử dụng năng lượng này ở các nước phát triển như Mỹ, Canada, Nhật Bản và một số nước chấu Âu với công suất hàng trăm MW và tuổi thọ là hàng chục nghìn giờ làm việc. Ngoài ra một trong những sự thu hút nhất của một loại pin nhiên liệu có tên "pin nhiên liệu dạng màng trao đổi proton" đã được phát triển trong công nghiệp ô tô vận tải, là nguồn nguyên liệu trong xe hơi, nó đang được phát triển trong các công ty ô tô hàng đầu thế giới như General Motor, Ford (Mỹ), Daimler Benz (Đức), Renaul (Pháp), Toyota, Nissan, Honda ... (Nhật bản), Hyundai (Hàn Quốc).... và tiềm năng của nó trong các ngành công nghiệp phục vụ đời sống là rất to lớn.
Pin nhiên liệu sẽ có thể nắm giữ vai trò chủ đạo trong viễn cảnh nguồn năng lượng của thế giới trong tương lai. Những đặc điểm ưu việt của nó như hiệu suất cao, ổn định lớn, độ phát xạ thấp, không gây ồn, không gây ô nhiễm môi trường ..., sẽ bắt buộc pin nhiên liệu sử dụng trong các nhà máy điện trong tương lai. Có thể nói Hydro sẽ trở thành nguồn năng lượng của thế kỷ 21, mà như các nghiên cứu chỉ ra rằng, pin nhiên liệu có một ưu thế không thể nghi ngờ hơn tất cả các thiết bị biến đổi năng lượng khác.
WHEN I AM WALKING A DARK ROAD
I AM A MAN WHO WALKS ALONE

Hì, mấy bài này mình đọc trên báo, cùng chủ đề năng lượng này nên tập hợp lại đây luôn hén.
Khai thác thủy triều để sản xuất điện năng
Công ty SMD Hydrovision tại Anh vừa sáng chế một hệ thống điện thuỷ triều đơn giản, tương đối dễ lắp đặt và có ít tác động tới môi trường. Thiết bị có thể sớm được bổ sung vào danh sách các nguồn năng lượng tái sinh và mang ánh sáng tới các vùng ven biển xa xôi.

Turbine thuỷ triều được neo bằng xích.
Hệ thống mang tên TidEl, sử dụng các tuốc-bin thuỷ triều nổi, được neo vào đáy biển bằng xích. Mỗi TidEl có hai tuốc-bin kép, tạo ra một chiếc cối xay dưới nước. Những chiếc ''''cối xay'''' này dập dềnh cùng với thuỷ triều. Do vậy, chúng chỉ theo hướng tốt nhất để lấy năng lượng từ các lưỡi quay tròn. Ian Griffiths, giám đốc kinh doanh, cho biết: Hệ thống sản xuất điện năng này thô kệch song đơn giản. SMD Hydrovision đã thử nghiệm mô hình TidEl có kích cỡ bằng 1/10 so với thực tế bằng cách nhúng nó vào một bồn nước khổng lồ tại Trung tâm Năng lượng tái sinh và Năng lượng mới ở Northumberland.


Tuốc-bin thuỷ triều.
Kết quả cho thấy các tuốc-bin kích thước lớn có thể tạo ra khoảng 1 megawatt điện năng. Các nhà sáng chế hy vọng triển khai một hệ thống quy mô lớn, có các lưỡi quay dài 15m tại Trung tâm Năng lượng biển châu Âu ở Orkney vào năm tới. Khai thác năng lượng từ thuỷ triều có một số lợi thế so với các dạng năng lượng tái sinh khác. Theo Tim Green, kỹ sư điện tại Đại học Hoàng gia London, có thể dự đoán dạng năng lượng này dễ dàng hơn so với gió và không cần nhiều diện tích.
Cho tới nay, tốc độ phát triển điện thuỷ triều vẫn rất chậm chạp. Phần lớn các nhà máy điện thuỷ triều phụ thuộc vào những con đập khổng lồ chắn ngang các cửa sông, như nhà máy điện thuỷ triều La Rance gần St Malo, Pháp. Lo ngại về mỹ quan và tác động của những đập chắn này đối với môi trường đã ngăn cản kế hoạch lắp đặt một hệ thống tương tự ở cửa sông Severn, gần Bristol (Anh). Theo Griffiths, hệ thống TidEl ít có tác động tới môi trường và không làm mất mỹ quan. Điều đó sẽ khiến các nhà chức trách dễ dàng chấp nhận nó.


Đập thuỷ triều La Rance.
Các nhóm nghiên cứu khác đang thử nghiệm ý tưởng gắn các tuốc-bin dưới nước này trên những chiếc cột được chôn dưới nước. Tuy nhiên, vấn đề họ gặp phải là các cột đó phải được thiết kế để chịu được tải trọng lớn trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt và chi phí sẽ tăng lên do các cột phải nằm ở độ sâu lớn hơn. Sử dụng xích thay vì cột có thể giúp giảm chi phí này. Thật khó để dự đoán giá thành của điện thuỷ triều, song nhóm nghiên cứu cho biết có thể so sánh nó với năng lượng gió. Việt Nam có hơn 3.000km bờ biển nên cũng có nhiều tiềm năng sản xuất điện thuỷ triều.
Phương pháp sản xuất điện thuỷ triều

Đập chắn thuỷ triều.
Sản xuất điện từ thuỷ triều rất giống sản xuất thuỷ điện, ngoại trừ nước có thể chảy theo hai hướng và phải tính tới sự phát triển của các máy phát. Hệ thống sản xuất đơn giản nhất (gọi là hệ thống thuỷ triều xuống) liên quan tới một chiếc đập chắn ngang cửa sông. Khi thuỷ triều lên, các cửa cống trên đập được kéo lên, cho phép vùng lưu vực bên trong đập đầy nước. Khi thuỷ triều bắt đầu xuống, các cửa cống được đóng lại, buộc nước bên trong đập thoát ra ngoài biển qua hệ thống tuốc-bin gắn ở bên dưới cửa đập. Các hệ thống điện thuỷ triều tạo điện năng từ thủy triều lên hoặc thuỷ triều lên và xuống cũng được thiết kế song không phổ biến bằng hệ thống thuỷ triều xuống.
Một phương pháp khai thác năng lượng thuỷ triều để sản xuất điện là hàng rào thuỷ triều. Thực chất đó là những bức tường bê tông rỗng có gắn các tuốc-bin khổng lồ, chắn ngang một eo biển, buộc dòng nước phải đi qua chúng. Không giống như các nhà máy điện thuỷ triều nêu trên, hàng rào thuỷ triều có thể được sử dụng trong các lưu vực không giới hạn, như eo biển giữa đất liền và một hòn đảo gần kề hoặc giữa hai hòn đảo.

Hàng rào thuỷ triều.
Được thiết kế ngay sau cuộc khủng hoảng dầu mỏ vào những năm 1970, song mãi cho tới cách đây năm năm, tuốc-bin thuỷ triều mới trở thành hiện thực. Giống như tuốc-bin gió, tuốc-bin thuỷ triều có nhiều lợi thế hơn so với hệ thống đập chắn và hàng rào thuỷ triều, đặc biệt là giảm tác động về môi trường. Tuốc-bin thuỷ triều sử dụng các dòng thuỷ triều đang di chuyển với tốc độ 2-3m/giây (4-6 hải lý) để tạo ra 4-13kW điện/m2. Các dòng thuỷ triều di chuyển nhanh (>3m/giây) có thể gây ứng suất quá mức đối với các cánh quay giống như gió mạnh có thể làm hỏng các máy tuốc-bin gió. Trong khi đó, các dòng thuỷ triều có tốc độ thấp lại không kinh tế. Cột được đóng xuống đáy biển và được gắn các tuốc-bin thuỷ triều. Tuốc-bin thuỷ triều luôn thấp hơn so với mực nước biển.
Tác động của điện thuỷ triều

Tuốc-bin thuỷ triều (trái).
Sản xuất điện thuỷ triều có nhiều lợi thế, chẳng hạn giúp cải thiện giao thông (các đập chắn có thể làm cầu nối qua cửa sông) và không tạo ra khí thải nhà kính. Tuy nhiên, một số tác động về môi trường đã làm cho điện thuỷ triều trở nên ít hấp dẫn. Tác động thứ nhất là nó làm thay đổi thuỷ triều. Việc xây dựng một đập chắn thuỷ triều tại cửa sông sẽ làm thay đổi mức thuỷ triều ở lưu vực cửa sông. Sự thay đổi này khó có thể dự đoán, làm cho mức thuỷ triều tăng hoặc giảm. Thuỷ triều thay đổi tác động rõ nét tới quá trình lắng đọng trầm tích và độ đục của nước tại lưu vực cửa sông.
Ngoài ra, hoạt động hoa tiêu và giải trí có thể bị ảnh hưởng bởi độ sâu của biển thay đổi. Độ sâu của biển thay đổi là do sự gia tăng trầm tích ở lưu vực cửa sông. Mức thuỷ triều tăng có thể gây ngập lụt các bờ biển, tác động xấu tới chuỗi thức ăn biển. Về tiềm năng, bất lợi lớn nhất của điện thuỷ triều là tác động của nó đối với động, thực vật sống trong vùng cửa sông. Do số lượng đập thuỷ triều chưa nhiều nêu giới khoa học chưa hiểu rõ về tác động đầy đủ của chúng tới môi trường địa phương.
Minh Sơn (tổng hợp)

Không nên phớt lờ năng lượng biomass
Các cố vấn của chính phủ Anh thừa nhận nước này đang thờ ơ trước những lợi ích to lớn của nguồn năng lượng biomass (năng lượng sinh khối, hay năng lượng từ vật liệu hữu cơ ). Biomass có thể giải quyết tình trạng thay đổi khí hậu, biến chất thải, phế phẩm của ngành nông, lâm nghiệp thành nhiệt và năng lượng.

Cung cấp cả nhiệt lẫn điện


Chu trình sản xuất điện và nhiệt bằng hệ thống khí hoá.
Kết luận trên do Uỷ ban Ô nhiễm Môi trường Hoàng gia (RCEP) công bố trong báo cáo chi tiết mang tên Biomass - Nguồn năng lượng tái sinh. Giáo sư Tom Blundell, chủ tịch RCEP, đồng thời là trưởng Khoa Hoá Sinh tại ĐH Cambridge, cho biết: ''''Tôi rất thất vọng vì nước Anh chưa phát triển năng lượng biomass nhanh như các quốc gia châu Âu khác. Biomass có thể đóng góp đáng kể vào mục tiêu chống thay đổi khí hậu của Anh. Chính sách của chính phủ Anh về biomass là đứt đoạn và sai hướng''''.
Trước khi nghiên cứu bắt đầu vào tháng 8/2003, GS Blundell nói: ''''Anh đang tụt lại đằng sau. Nếu chính phủ muốn đạt được các mục tiêu giảm khí nhà kính như đã tuyên bố, việc cấp bách là nghiên cứu và ủng hộ các nguồn năng lượng có thể tái sinh này''''. Sử dụng biomass cũng sẽ cung cấp cơ hội mới cho nông nghiệp và ngư nghiệp của nước Anh, đồng thời cải thiện an ninh năng lượng của quốc gia này. Uỷ ban tin rằng tới năm 2050, biomass có thể cung cấp 10-15% tổng năng lượng của Anh.
RCEP cho biết năng lượng biomass khác các dạng năng lượng tái sinh khác ở hai khía cạnh. Thứ nhất, không giống năng lượng gió và sóng, biomass có thể kiểm soát được. Thứ hai, cùng một lúc biomass vừa cung cấp nhiệt, vừa sản xuất điện năng. Biomass có nhiều dạng: gỗ, sản phẩm phụ của ngành lâm nghiệp như mùn cưa, chất thải nông nghiệp chẳng hạn như rơm, phân chuồng, cây năng lượng (mía, liễu). Ngoài ra, còn có chất thải thực vật từ công viên, vườn, lề đường. Tất cả những nguồn năng lượng trên đều sẵn có ở Anh.
Báo cáo của RCEP kêu gọi chính phủ Anh đưa ra quy định bắt buộc các nhà cung cấp nhiệt hiện nay (dầu, khí và điện) cung cấp một phần nhiệt từ các nguồn năng lượng tái sinh. Quy định này sẽ có hiệu lực vào một thời điểm cụ thể. Ngoài ra, cần thành lập diễn đàn biomass giữa chính phủ với ngành cung cấp nhiệt, điện. Tất cả các dự án phát triển mới đều phải lập kế hoạch xây dựng nhà máy sản xuất nhiệt, điện kết hợp, sử dụng nhiên liệu biomass.
Khai thác biomass

Chu kỳ carbon.
Biomass là vật liệu hữu cơ dự trữ ánh sáng mặt trời dưới dạng năng lượng hoá học. Khi được đốt cháy, năng lượng hoá học này được giải phóng dưới dạng nhiệt. Cái mà chúng ta ngày nay gọi là biomass đã sưởi ấm cho các căn hộ và toà nhà trên toàn thế giới trong hàng nghìn năm. Trên thực tế, biomass tiếp tục là nguồn năng lượng lớn tại các quốc gia đang phát triển. Gỗ vẫn là nguồn năng lượng biomass lớn nhất trên thế giới.
Lợi ích môi trường, an ninh năng lượng thực sự của biomass sẽ xuất hiện khi con người sử dụng một lượng lớn biomass để sản xuất điện năng, nhiệt và các loại nhiên liệu sinh học khác, do đó, giảm sử dụng nhiên liệu hoá thạch. Chu kỳ carbon là nguyên tắc đứng đằng sau công nghệ biomass. Khi thực vật sinh trưởng, chúng hấp thụ CO2 trong môi trường và dự trữ nó thông qua quá trình quang hợp. Một lượng CO2 tương đương được giải phóng khi thực vật bị phân huỷ tự nhiên hoặc đốt cháy. Điều đó có nghĩa là biomass không đóng góp vào quá trình phát thải khí nhà kính.
Nhiên liệu sinh học. Không giống như các nguồn năng lượng tái sinh khác, biomass có thể được biến trực tiếp thành các loại nhiên liệu lỏng - nhiên liệu sinh học - cho các phương tiện vận tải (ô-tô con, xe tải, xe buýt, máy bay, tàu hoả ). Có hai dạng nhiên liệu sinh học phổ biến nhất là ethanol và diesel sinh học.



Ethanol có thể được sản xuất từ ngô.
Ethanol là một loại cồn, tương tự như cồn trong bia và rượu. Nó được sản xuất bằng cách lên men bất kỳ loại biomass nào có hàm lượng carbohydrate cao (tinh bột, đường hoặc celluloses) thông qua một quá trình tương tự như lên men bia. Ethanol chủ yếu được sử dụng làm phụ gia nhiên liệu để giảm lượng carbon monoxide và các loại khí thải gây sương khói khác từ xe cộ. Hiện đã có các loại xe sử dụng nhiên liệu linh hoạt gồm xăng và 85% ethanol.
Diesel sinh học được sản xuất bằng cách kết hợp cồn (thường là methanol) với dầu thực vật, mỡ động vật hoặc các loại mỡ nấu ăn được tái chế. Nó có thể được sử dụng làm chất phụ gia nhiên liệu để giảm lượng khí thải cho xe cộ (20%). Ở dạng thuần khiết, diesel sinh học được sử dụng làm nhiên liệu cho các động cơ diesel.
Các loại nhiên liệu sinh học khác bao gồm methanol và các thành phần biến tính khác của xăng. Methanol, thường được gọi là cồn gỗ, hiện được sản xuất từ khí tự nhiên. Tuy nhiên, cũng có thể sản xuất nó từ biomass. Có một số cách biến biomass thành methanol song biện pháp phổ thông nhất là khí hoá. Khí hoá liên quan tới việc làm bốc hơi biomass ở nhiệt độ cao, rồi loại bỏ các tạp chất từ khí nóng và cho nó đi qua một chất xung tác. Chất xúc tác biến khí thành methanol. Phần lớn các thành phần biến tính của xăng được sản xuất từ biomass là những phụ gia nhiên liệu giảm ô nhiễm, chẳng hạn như methyl tertiary butyl ether (MTBE) và ethyl tertiary butyl ether (ETBE).

Điện sinh học. Điện sinh học là việc sử dụng bimomass để sản xuất điện năng. Có sáu hệ thống điện sinh học lớn trên thế giới bao gồm đốt biomass trực tiếp, đồng đốt cháy, khí hoá, tiêu hoá kỵ khí, nhiệt phân và hệ thống điện sinh học nhỏ, module.
Ước tính tới năm 2020, sản lượng điện sinh học của thế giới là hơn 30.000 megawatt (MW).
Mỹ là nước sản xuất điện biomass lớn nhất thế giới, có hơn 350 nhà máy điện sinh học, sản xuất trên 7.500MW điện mỗi năm, đủ để cung cấp cho hàng triệu hộ gia đình, đồng thời tạo ra 66.000 việc làm. Những nhà máy này sử dụng chất thải từ nhà máy giấy, nhà máy cưa, sản phẩm phụ nông nghiệp, cành lá từ các vườn cây ăn quả.
Bộ Năng lượng Mỹ dự báo các công nghệ tiên tiến hiện đang được phát triển hiện nay sẽ giúp ngành điện biomass sản xuất trên 13.000MW vào năm 2010 và tạo thêm 100.000 việc làm.
Năng lượng biomass chiếm 4% tổng năng lượng được tiêu thụ ở Mỹ và 45% năng lượng tái sinh.

Phần lớn các nhà máy điện sinh học trên thế giới sử dụng hệ thống đốt trực tiếp. Họ đốt nguyên liệu sinh học trực tiếp để tạo hơi nước. Hơi nước đó bị tua-bin bắt giữ và máy phát điện sau đó biến nó thành điện. Trong một số ngành công nghiệp, hơi nước từ nhà máy điện cũng được sử dụng cho sản xuất hoặc để sưởi ấm cho các toà nhà. Những nhà máy điện này được gọi là nhà máy nhiệt - điện kết hợp. Chẳng hạn như phụ phẩm của gỗ (mùn cưa) thường được sử dụng để sản xuất cả điện và tạo nhiệt ở các nhà máy giấy.


Nhà máy điện biomass công suất 50MW ở California, sử dụng phụ phẩm gỗ từ các nhà máy cưa lân cận.
Nhiều nhà máy điện đốt than có thể sử dụng các hệ thống đồng đốt cháy để giảm đáng kế lượng khí thải đặc biệt là sulfur dioxide. Đồng đốt cháy liên quan tới việc sử dụng biomass như một nguồn năng lượng bổ sung trong các nồi hơi hiệu quả cao. Chỉ cần vài thay đổi nhỏ là các nhà máy điện đốt than có thể sử dụng hệ thống đồng đốt cháy. Do vậy, tiềm năng phát triển của nó trong tương lai là rất lớn.
Hệ thống khí hoá sử dụng nhiệt độ cao và môi trường hiếm oxy để biến biomass thành một loại khí - khí biogas hay khí sinh học (hỗn hợp gồm hydrro, CO và methane). Loại khí này cung cấp nhiên liệu cho turbine khí để sản xuất điện năng. Cũng có một số nhà máy điện sử dụng chu trình hơi khác một chút. Nhiên liệu biomass được biến thành các loại khí đốt điều áp, nóng, trong buồng khí hoá. Chúng được làm sạch (loại bỏ tạp chất) để tránh làm bào mòn hệ thống sản xuất nhiệt, điện. Tiếp đến, các loại khí sạch được đốt cùng với không khí trong buồng đốt trước khi đi vào một turbine để sản xuất điện. Nhiệt đi ra từ tua-bin khí được dẫn vào buồng trao đổi nhiệt để làm nóng nước lạnh, cung cấp cho các hộ gia đình.
Biomass phân huỷ tạo ra khí methane mà có thể được sử dụng làm năng lượng. Tại các bãi chôn lấp (nơi ủ các vật liệu hữu cơ như phân, rau xanh, rơm...), các giếng được khoan để hút khí methane từ chất hữu cơ đang phân huỷ. Sau đó, các ống từ mỗi giếng sẽ vận chuyển khí tới một nơi trung tâm để lọc và làm sạch trước khi đốt.
Methane cũng có thể được sản xuất từ biomass thông qua một quy trình được gọi là tiêu hoá kỵ khí. Tiêu hoá kỵ khí liên quan tới việc sử dụng vi khuẩn để phân huỷ chất hữu cơ trong điều kiện thiếu oxy. Methane có thể được sử dụng làm nhiên liệu theo nhiều cách. Phần lớn các cơ sở đốt nó trong một nồi hơi, tạo hơi nước sản xuất điện hoặc sử dụng cho mục đích công nghiệp. Methane cũng có thể được sử dụng làm nhiên liệu trong tế bào nhiên liệu. Tế bào nhiên liệu hoạt động giống như pin song không cần tái nạp. Nó tạo điện chừng nào có nhiên liệu.
Ngoài khí, nhiên liệu lỏng cũng được sản xuất từ biomass thông qua một quy trình gọi là nhiệt phân. Nhiệt phân xảy ra khi biomass được nung nóng trong điều kiện thiếu oxy. Sau đó, biomass biến thành một chất lỏng gọi là dầu nhiệt phân. Có thể đốt dầu nhiệt phân giống như xăng để sản xuất điện năng. Một hệ thống điện sinh học sử dụng nhiệt phân hiện đang được thương mại hoá tại Mỹ.

Các chế phẩm sinh học. Con người có thể sử dụng biomass để sản xuất mọi sản phẩm như họ đã làm từ nhiên liệu hoá thạch. Những sản phẩm sinh học đó không chỉ được làm từ các nguồn tái sinh mà còn cần ít năng lượng hơn trong quá trình sản xuất.

Biomass được sử dụng để sản xuất một loạt các sản phẩm chất dẻo, phân rã sinh học.
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng tiến trình sản xuất nhiên liệu sinh học cũng có thể được sử dụng để sản xuất chất chống đông, chất dẻo, keo, chất làm ngọt và gel cho thuốc đánh răng. Khi biomass được nung nóng với một lượng oxy nhỏ, một lượng lớn carbon monoxide và hydro được tạo ra. Các nhà khoa học gọi hỗn hợp này là khí sinh tổng hợp. Khí sinh tổng hợp được sử dụng để tạo chất dẻo và a-xít.
Khi biomass được nung nóng trong điều kiện không có oxy, nó hình thành dầu nhiệt phân. Một hoá chất có tên là phenol có thể được chiết xuất từ dầu nhiệt phân. Phenol được sử dụng để chế tạo chất dán gỗ, chất dẻo đổ khuôn và nhiều chất khác.

Khái niệm mới: Nhà máy lọc sinh học
Nhiên liệu biomass được sử dụng ở Ấn Độ chiếm khoảng 30% tổng nhiên liệu được sử dụng tại quốc gia này, là nguồn nhiên liệu quan trọng nhất được sử dụng ở trên 90% hộ gia đình nông thôn và chừng 15% hộ gia đình đô thị, đặc biệt hữu ích đối với các gia đình có nuôi gia súc. Hiện nhiều nhà máy biogas đã được xây dựng ở Ấn Độ.
Nhà máy lọc sinh học là một cơ sở kết hợp thiết bị và các tiến trình chuyển biến biomass để sản xuất nhiên liệu, điện năng và các hoá chất từ biomass. Khái niệm nhà máy lọc sinh học tương tự như các nhà máy lọc dầu ngày nay mà sản xuất nhiều nhiên liệu cũng như sản phẩm từ dầu. Các nhà máy lọc sinh học công nghiệp đã được coi là con đường hứa hẹn nhất dẫn tới việc tạo lập một ngành mới, dựa trên sinh học ở Mỹ.
Bằng cách sản xuất nhiều sản phẩm, một nhà máy lọc sinh học có thể tận dụng được các thành phần khác nhau của biomass, đồng thời tối đa hoá giá trị thu được từ biomass. Một nhà máy như vậy có thể sản xuất một hoặc nhiều hoá chất giá trị cao, khối lượng ít và một loại nhiên liệu lỏng cho vận tải với giá trị thấp, khối lượng lớn. Đồng thời, nhà máy cũng sản xuất điện, nhiệt để sử dụng trong nội bộ và có lẽ là thừa điện để bán ra ngoài. Sản phẩm giá trị cao tăng cường lợi nhuận, nhiên liệu khối lượng nhiều đáp ứng nhu cầu năng lượng quốc gia và sản xuất điện tránh phát thải khí nhà kính cũng như giảm chi phí.
Phòng Thí nghiệm Năng lượng tái sinh quốc gia của Mỹ đang thực hiện Chương trình Biomass, liên quan tới sáu dự án nhà máy lọc sinh học lớn. Những dự án này tập trung vào các công nghệ mới nhằm kết hợp việc sản xuất nhiên liệu từ biomass và các sản phẩm khác trong cùng một cơ sở.
Minh Sơn (Tổng hợp)

Lò phản ứng hydrogen mini, hiệu suất cao
Các nhà nghiên cứu thuộc ĐH Minnesota, Mỹ, cho biết lần đầu tiên họ đã tạo được hydrogen từ ethanol trong một lò phản ứng mẫu nhỏ và hiệu quả, đủ để sưởi ấm cho các căn hộ và cung cấp nhiên liệu sạch cho ô-tô. Thành công này có thể mở đường cho việc sử dụng năng lượng sạch hơn ở nhà và trên đường phố.



Lò phản ứng hydrogen thông thường.
Các phương pháp sản xuất hydrogen từ ethanol hiện nay cần những nhà máy tinh chế quy mô lớn và sử dụng nhiều năng lượng hoá thạch. Lò phản ứng mới là một thiết bị tương đối nhỏ, cao 60cm, gồm nhiều ống và dây, sử dụng ethanol (được làm từ bắp gô) để tạo hydrogen. Lanny Schmidt, trưởng nhóm nghiên cứu, cho biết: ''''Lò phản ứng mẫu chỉ ra một hướng sản xuất hydrogen tái sinh với số lượng lớn và chi phí thấp''''.
Năng lượng hydrogen không phải là một ý tưởng mới. Các tế bào nhiên liệu hydrogen đã đẩy những chiếc xe thí nghiệm và cung cấp điện cho một số toà nhà. NASA đã sử dụng loại nhiên liệu này trên các phi thuyền trong nhiều thập kỷ qua. Tuy nhiên, chi phí sản xuất hydrogen rất cao vì nó sử dụng nhiều năng lượng hoá thạch.
Theo nhóm nghiên cứu, lò phản ứng mới sẽ sản xuất hydrogen từ ethanol với chi phí thấp tới mức mọi người có thể mua các tế bào nhiên liệu hydrogen để sử dụng vào mục đích cá nhân. Họ cũng tin rằng công nghệ này có thể được sử dụng để biến ethanol thành hydrogen tại các trạm nhiên liệu khi ô-tô chạy bằng hydrogen được sử dụng đại trà.
Hydrogen không phát ra khí thải ô nhiễm và là nguyên tố dồi dào nhất trên Trái đất. Tuy nhiên, không giống dầu hoặc than, trước khi được sử dụng trong các tế bào nhiên liệu, con người phải sản xuất hydrogen từ nước, hoặc các hydrocarbon chẳng hạn như xăng, propane, khí tự nhiên, methanol và ethanolbởi không có mỏ hydrogen tự nhiên dưới lòng đất.
Minh Sơn (Theo AP)
Trở ngại nào cho ô-tô chạy bằng hydro?
Nước là sản phẩm phụ duy nhất của xe ôtô chạy bằng hydro, không gây ô nhiễm. Tuy nhiên, hiện còn nhiều trở ngại làm mất tính hấp dẫn cũng như phổ biến của loại xe sạch này.


Ô-tô FCX chạy bằng hydro của Honda: Tiếp nhiên liệu ở đâu?
Con người đã mất hàng thập kỷ cùng nhiều nghìn tỷ đô-la để xây dựng đường ống, nhà máy lọc dầu cũng như các trạm xăng để cung cấp nhiên liệu cho các phương tiện giao thông đường bộ. Nhiều chuyên gia cho rằng phải mất hàng chục năm nữa và nhiều tiền hơn mới tạo lập được một cơ sở hạ tầng cung cấp hydro tương đương. Trong khoảng thời gian chờ đợi đó, bạn sẽ làm gì để có nhiên liệu cho chiếc xe chạy bằng hydro của mình?
Chắc chắn bạn sẽ phải sử dụng những thứ sẵn có, tạt vào một cây xăng ven đường, bơm đầy bình nhiên liệu và sử dụng nhiên liệu hoá thạch đó để sản xuất hydro chạy ô-tô. Viễn cảnh này nghe có vẻ hơi thất vọng một chút song đó là cái người ta đang làm để tiến tới ''''tương lai hydro''''. Vào thời điểm hiện nay, hàng trăm triệu đô-la đang được đầu tư để giải quyết những vấn đề mà nhìn bề ngoài tưởng chừng như rất đơn giản. Hydro là nguyên tử nhỏ nhất trong mọi nguyên tử. Do vậy, có thể chứa một lượng lớn trong một không gian nhỏ. Tuy nhiên, một lượng lớn như vậy cũng không thể đáp ứng cái bạn cần.
Lý do: Nhiên liệu hóa thạch được sử dụng quá lâu và không cần nhiều để chạy một chiếc xe. Một gallon (4,54l) xăng tạo ra nhiều năng lượng hơn so với một thùng đầy hydro. Trên thực tế, chạy chiếc ô-tô trên một chặng đường 500km tiêu tốn nhiều hydro tới mức các nhà nghiên cứu đã từ bỏ ý tưởng nén khí hydro đủ để cung cấp năng lượng cho xe. Như vậy, vấn đề số một trên chặng đường tiến tới tương lai hydro là... dự trữ nó. Bạn phải dự trữ như thế nào để có đủ hydro đưa bạn tới nơi bạn muốn trong khi chưa có các trạm cung cấp ven đường?
Theo nhiều chuyên gia, câu trả lời chắc chắn là bạn chứa hydro dưới dạng rắn chứ không phải dạng khí. Các nhà khoa học đang nghiên cứu nhiều hợp chất hoá học khác nhau với tính năng giữ hydro sao cho vừa có thể giải phóng, vừa nạp được hydro. Mục đích là tạo ra một hợp chất rắn gồm ít nhất 7% hydro. Tuy nhiên, 93% khối lượng của hệ thống dự trữ sẽ là vật liệu không phục vụ mục đích nào khác ngoại trừ tích trữ hydro. Nó giống như sử dụng một viên gạch để giữ một hạt vàng vậy. Một chuyên gia tham gia nghiên cứu nhận xét: ''''Đây là một thách thức thật sự''''!
Vấn đề này sẽ mất một thời gian dài mới giải quyết được song có một cách khác để cung cấp đủ hydro cho ô-tô, ít nhất là trong thời điểm hiện tại: Xăng có thể được biến thành hydro, do đó mở đường cho một giai đoạn quá độ dẫn tới tương lai hydro. Giới khoa học hiện nghiên cứu ba cách khác nhau để tạo hydro từ xăng và đã đạt được những thành công đáng kể.
Các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm quốc gia Tây Bắc Thái Bình dương, thuộc Bộ Năng lượng Mỹ, đã tách thành công nguyên tử hydro khỏi phân tử nước và hydrocarbon (từ cả xăng và nhiên liệu diesel) để sản xuất khí hydro. Và họ có thể làm điều này nhanh chóng, do đó vượt qua được một rào cản để có thể làm cho nhiên liệu hydro trở nên hấp dẫn hơn. Giám đốc dự án Larry Pederson cho biết: ''''Chúng tôi đã chứng minh tính khả thi của phương pháp này''''. Biến nhiên liệu hoá thạch thành hydro ngay trong ô-tô được coi là cách tốt nhất khi chưa có các trạm tiếp hydro
Một rào cản nữa là công nghệ tạo nhiệt để khởi động quá trình sản xuất hydro. Người sử dụng xe hydro phải ngồi đợi chừng... 15 phút để làm ấm nó tới mức đủ để bắt đầu sản xuất hydro. Tuy nhiên, Pederson và đồng nghiệp đã chế tạo một thiết bị mới tên là ''''máy cải tạo hơi nước'''', có khả năng khởi động tiến trình biến xăng thành hydro trong vòng... 12 giây. Do vậy, ngay sau khi bạn thắt xong dây an toàn, bật radio, ô-tô của bạn đã sẵn sàng lăn bánh. Pederson cho biết: ''''Mục tiêu mà Bộ Năng lượng đặt ra là 60 giây''''. Vượt qua mốc đó nhiều lần là một chiến thắng về công nghệ, song hiện chưa có một ai khẳng định chiến thắng đó. Trước khi có thể làm điều đó, họ phải làm cho hệ thống có thể cung cấp đủ hydro cho một tế bào nhiên liệu 50KW. Tế bào nhiên liệu 50KW sẽ cung cấp điện cho một chiếc xe nhỏ.
Ngay cả khi đã vượt qua khó khăn trên thì chúng ta vẫn phải phụ thuộc vào... nhiên liệu hoá thạch. Theo Pederson, chúng ta sẽ không sớm thoát khỏi loại nhiên liệu này và nhiều phương tiện vận chuyển sẽ phải phụ thuộc vào nhiên liệu hoá thạch trong hàng chục năm tới. Ông nói: ''''Tôi không nghĩ là sẽ có những máy bay hoạt động nhờ vào một tế bào nhiên liệu hydro trong tương lai gần''''. Tuy nhiên, sản xuất và sử dụng hydro cho ô-tô sẽ không phải là tương lai quá xa vời, đặc biệt với tư cách là những đơn vị năng lượng hỗ trợ.
Ô-tô của chúng ta đang cần ngày càng nhiều điện năng hơn để chạy các các thiết bị đi kèm. Biến một phần nhiên liệu hoá thạch của xe thành hydro để cung cấp cho một tế bào nhiên liệu có thể tạo ra một lượng lớn điện năng và tiết kiệm nhiều nhiên liệu hơn. Xe tải, sử dụng dầu diesel, hiện chạy không tải suốt đêm để làm mát ca-bin lái xe có thể sử dụng tế bào nhiên liệu hydro và giảm được nhiều chất thải. Do vậy, hydro có thể đóng vai trò ngày càng quan trọng trong những năm tới.
Tuy nhiên, sẽ cần có vài "phép màu" mới có thể đạt được mục tiêu mà Tổng thống Bush đặt ra trong thông điệp liên bang vào năm ngoái, khi nói rằng: ''''Chiếc ô-tô đầu tiên được lái bởi một đứa trẻ sinh ra ngày nay có thể chạy bằng hydro và không gây ô nhiễm. Điều đó có thể xảy ra nếu công nghệ được đưa ra khỏi phòng thí nghiệm, tới phòng trưng bày ô-tô trong hai thập kỷ tới''''.
Minh Sơn (Theo ABCNews)

ĐIỆN từ Chất Thải
Biến nước thải sinh hoạt thành điện năng sạch
Lũ vi khuẩn "xơi" tất cả mọi chất hữu cơ sinh hoạt có trong nước thải, và chuyển hóa thành carbon dioxide. Trong lúc ôxy hóa nguồn thức ăn của mình, vi khuẩn giải phóng electron từ chất hữu cơ. Chuyện ngàn năm ấy của vi khuẩn đến nay chợt làm bùng lên một ý tưởng tuyệt vời: Kiểm soát nguồn electron này để tạo ra dòng điện phục vụ sinh hoạt gia đình!

Nếu khai thác đúng cách, vi khuẩn trong nước thải sẽ tạo ra dòng điện, phục vụ cuộc sống.

Nhóm nghiên cứu, do Bruce Logan phụ trách, thuộc ĐH bang Pennsylvania (Mỹ ), vừa tạo ra một thiết bị có khả năng tạo nguồn điện từ nước thải sinh hoạt, vốn chứa rất nhiều chất hữu cơ từ hoạt động nấu nướng, lau chùi. Thiết bị này còn giúp làm sạch nước thải, khiến cho công tác xử lý nước bẩn trở nên dễ dàng hơn. Với thiết bị biến nước thải thành nguồn kinh tế giá trị này, các tác giả hy vọng có thể đóng góp được phần nào vào hệ thống vệ sinh cơ bản của các nước đang phát triển.
Ý tưởng chế tạo thiết bị được nảy sinh từ quá trình phân huỷ chất hữu cơ sinh hoạt của vi khuẩn có trong nước thải. Lũ vi khuẩn này "xơi" tất cả mọi thứ, từ chất thải cho tới mảnh bắp cải vụn, và chuyển hóa thành carbon dioxide. Như vậy, trong lúc ôxy hóa nguồn thức ăn của mình, vi khuẩn giải phóng electron từ chất hữu cơ. Kiểm soát nguồn electron này, các nhà khoa học có thể tạo ra được dòng điện phục vụ sinh hoạt gia đình.
Trước đây, thiết bị chuyển hóa năng lượng hữu cơ do vi khuẩn tạo ra thành dòng điện đã từng được sản xuất và ứng dụng vào thực tế. Chúng có tên là pin năng lượng vi khuẩn, và nhiều người hiện nay vẫn đang tiếp tục khai thác nguồn điện rẻ tiền và đầy tiềm năng này, có khi tại những nơi ít ai ngờ tới. Ví dụ, điện cực gắn dưới đáy biển có thể thu được nguồn năng lượng do vi khuẩn sống trong bùn thải ra. Mặc dù nguồn điện sản xuất bằng cách này thường rất bé, chúng vẫn đủ để vận hành thiết bị theo dõi môi trường ngầm dưới nước.
Thiết bị của Logan thực ra chỉ là một loại pin năng lượng như thế, bao gồm một ống nhựa rộng 6,5cm và dài 15cm. Tám thỏi graphit chạy dọc theo ống có chức năng như những điện cực âm. Điện cực dương là một thỏi nằm ở chính giữa, làm bằng nhựa, carbon và platinum. Khi nước thải được bơm qua buồng, vi khuẩn bám vào các thỏi graphit và chuyển electron vào những thỏi này khi chúng ăn chất hữu cơ. Electron đi theo dây dẫn vào thỏi platinum, hoàn tất một mạch điện.
Diện tích bề mặt của các thỏi graphit càng rộng, nguồn điện tạo được càng lớn. Cho đến nay, bằng phương pháp của mình, nhóm nghiên cứu của Logan đã lấy được 150 miliwatt trên mỗi mét vuông diện tích graphit. Tuy nhiên, họ vẫn chưa muốn dừng ở đó: "Chúng tôi tin rằng có thể tăng mức khai thác dòng điện lên tới 1.000 mW trên mỗi mét vuông. Hiện nay, một thiết bị cỡ vừa chỉ tạo được dòng điện đủ để thắp sáng bóng đèn chứ chưa đủ để phục vụ cho toàn gia đình. Chúng tôi sẽ tiếp tục cải tiến thiết bị này."
Nếu có môi trường thuận lợi, vi khuẩn sẽ tiêu huỷ nhiều chất thải hữu cơ hơn, đồng thời giải phóng ra nhiều electron hơn. Nhóm nghiên cứu cho biết: Trong thiết bị tạo điện, vi khuẩn có thể tiêu huỷ tới 80% chất thải hữu cơ trong nước. Với quy mô lớn hơn, thiết bị này sẽ giúp chúng ta tiết kiệm năng lượng và xử lý chất thải cho mỗi gia đình. Điều này đồng nghĩa với tiết kiệm được một khoản tiền khổng lồ: chỉ riêng ở Mỹ, chi phí xử lý chất thải sinh hoạt hàng năm đã lên tới 25 tỉ USD.
Khánh Hà (Theo Nature)

​

Sản xuất điện từ chất thải của... phi hành gia
Trong một chuyến đi hai năm tới Sao Hoả, ước tính một phi hành đoàn sáu ngưới sẽ tạo ra hơn sáu tấn chất thải hữu cơ rắn, đa phần là phân. Làm gì đây? Câu trả lời: Biến nó thành... điện năng.


Viễn cảnh con người lên Sao Hoả thám hiểm có thể trở thành hiện thực với tế bào nhiên liệu vi khuẩn màng.
Hiện giờ, chất thải của các nhà du hành vũ trụ được chở về Trái đất. Tuy nhiên, trong các chuyến thám hiểm dài, con người muốn tái chế chúng bởi chúng giữ các nguồn mà nhà du hành cần tới. Từ chất thải được xử lý, có thể cung cấp... nước uống tinh khiết và phân bón. Chưa hết, vì với sự giúp đỡ của một loại vi khuẩn được phát hiện gần đây, chất thải sẽ cung cấp cả điện năng cho phi thuyền.
Giống như nhiều loại vi khuẩn, Geobacter là một thành viên của họ Geobacteraceae. Chúng ăn và có thể phân huỷ vật liệu hữu cơ. Geobacter lần đầu tiên được phát hiện ở bùn sông Potomac, Mỹ. Chúng thích sống ở những nơi không có oxy và chứa nhiều sắt. Chúng cũng có khả năng di chuyển electron vào kim loại. Điều đó có nghĩa là trong những điều kiện thích hợp, khuẩn Geobacter vừa xử lý chất thải, vừa sản xuất điện năng.
Điều kiện thích hợp có thể được tìm thấy trong một loại tế bào nhiên liệu mới: tế bào nhiên liệu vi khuẩn màng. Thiết bị này hiện đang được một nhóm nghiên cứu do NASA tài trợ chế tạo. Trưởng nhóm là TS Bruce Rittmann thuộc ĐH Northwestern. Tất cả tế bào nhiên liệu sản xuất điện bằng cách tạo ra và kiểm soát một dòng electron. Tế bào bình thường, bao gồm cả tế bào hiện được sử dụng trên tàu con thoi và một số ô-tô nguyên mẫu, lấy các electron bằng cách kéo chúng ra khỏi nguyên tử hydro. Để làm điều đó, các tế bào nhiên liệu này phải được cung cấp hydro liên tục.
Tuy nhiên, tế bào nhiên liệu vi khuẩn lấy electron từ chất thải hữu cơ. Vi khuẩn ở trung tâm của thiết bị ăn chất thải và chúng kéo electron ra khỏi đó như một phần của tiến trình tiêu hoá. Khuẩn Geobacter cũng như một vài loại khác có thể được "dụ dỗ" để đưa các electron này trực tiếp tới một điện cực của tế bào nhiên liệu. Khi được chuyển vào dây dẫn, chúng tạo ra điện năng. Tế bào nhiên liệu vi khuẩn đang được thử nghiệm trên Trái đất. Chẳng hạn, một tế bào nguyên mẫu đang được sử dụng tại ĐH Pennsylvania để sản xuất điện năng trong khi nó làm sạch nước thải.
Rittmann cho rằng để làm cho ý tưởng trên trở thành hiện thực trong các chuyến đi không gian, các tế bào nhiên liệu vi khuẩn màng phải nhỏ gọn. Để thoả mãn yêu cầu này, Rittmann đang thiết kế một loại tế bào nhiên liệu gồm nhiều sợi nén chặt, mỗi sợi sẽ là một tế bào nhiên liệu hoàn chỉnh. Mỗi sợi gồm ba lớp, lớp ngoài là cực dương, lớp giữa là màng điện phân và lớp trong cùng là cực âm. Một dòng chất thải hoá lỏng sẽ được bơm qua các lớp ngoài nơi vi khuẩn Geobacter (hay vi khuẩn tương tự ) có thể chộp electron và di chuyển chúng tới cực dương vào trong mạch và sau đó tới cực âm.
Tuy nhiên, trước khi những thiết kế như vậy được đưa vào sử dụng, Rittmann và nhóm của ông phải xác định rõ cơ chế vi khuẩn chuyển electron tới điện cực. Trong các thí nghiệm, tốc độ chuyển electron này rất chậm. Rittmann nói: ''''Chúng tôi cần làm cho chúng tăng tốc và do đó tạo ra nhiều điện hơn. Một vấn đề nữa là hiệu điện thế trên điện cực. Nó phải đủ cao để làm vi khuẩn từ bỏ electron của chúng. Vi khuẩn di chuyển electron xung quanh để kiếm năng lượng. Trên thực tế, chúng chỉ di chuyển eletron khi chúng thu được năng lượng. Hiệu điện thế tốt nhất là bao nhiêu? Đó là một trong những câu hỏi mà chúng tôi đang cố trả lời''''.
Tế bào nhiên liệu vi khuẩn màng vẫn ở giai đoạn phát triển ban đầu. Tuy nhiên, nếu dự án thành công, chúng sẽ được sử dụng không chỉ trong không gian mà trong chính ngay nhà của chúng ta. Bởi, rốt cuộc, các nhà du hành không phải là những người duy nhất tạo chất thải hữu cơ. Bằng cách sản xuất điện năng, tế bào nhiên liệu vi khuẩn sẽ làm cho tiến trình lọc nước thải hiệu quả hơn nhiều. Nói cách khác, nó biến một thứ mà chúng ta nghĩ là bỏ đi thành một... tài nguyên!
Minh Sơn (Theo Space)

Biến chất thải thành DẦU NHIÊN LIỆU
Biến phân heo thành ... dầu thô



Dầu thô được sản xuất từ phân heo
Các chuyên gia thuộc ĐH IIlinois (Mỹ ) đang nghiên cứu cách biến phân lợn thành một dạng dầu thô để sưởi ấm cho các gia đình hoặc sản xuất điện năng.
Phó giáo sư nông nghiệp và kỹ thuật sinh học Yanhui Zhang, trưởng nhóm nghiên cứu, cho biết: Mặc dù phải mất vài năm nghiên cứu nữa song ý tưởng trên có thể khả thi về mặt thương mại. Kết quả nghiên cứu cho tới nay chỉ ra rằng việc biến phân lợn thành dầu thô sẽ mang tới những lợi ích to lớn cho nông dân cũng như môi trường. Ông nói: ''''Điều đó có ý nghĩa nhiều hơn về mặt năng lượng tái sinh và góp phần giảm sự phụ thuộc của chúng ta vào nguồn dầu mỏ nước ngoài''''.
Tiến trình nhiệt hoá học, sử dụng nhiệt độ và áp lực cao, phá vỡ cấu trúc phân tử của phân thành dầu. Nó giống như tiến trình tự nhiên biến chất hữu cơ thành dầu mỏ trong nhiều thế kỷ. Tuy nhiên, trong phòng thí nghiệm, tiến trình này có thể chỉ mất 30 phút. Quy trình tương tự đang được sử dụng tại một nhà máy ở Carthage, Mỹ, nơi hàng tấn ruột, lông, mỡ gà tây từ nhà máy chế biến Butterball lân cận, được biến thành dầu thô dạng nhẹ.
Biến phân thành dầu đang thu hút được sự quan tâm của các công ty chăn nuôi lợn. Việc chứa chất thải gia súc an toàn rất tốn kém đối với nông dân, đặc biệt là các công ty chăn nuôi lớn nơi hàng nghìn tấn phân được thải ra mỗi năm. Mùi khó chịu từ các trang trại cũng làm cho người dân vùng phụ cận khó chịu. Jim Kaitschuk, giám đốc điều hành Hiệp hội các nhà sản xuất lợn IIlinois, cho biết: ''''Nếu phương pháp biến phân thành dầu thô hữu ích đối với ngành chăn nuôi, tôi hoàn toàn ủng hộ nó''''.
Zhang và nhóm nghiên cứu của ông đã biến phân thành dầu thô với số lượng nhỏ song họ cần tiếp tục phát triển một lò phản ứng hoạt động liên tục, có thể xử lý một lượng lớn phân chuồng. Zhang dự đoán một ngày nào đó, lò phản ứng với kích cỡ bằng lò sưởi trong gia đình có thể xử lý phân của 2.000 con lợn với giá thành khoảng 10 USD mỗi thùng.
Các nhà máy lọc dầu lớn không thể mua loại dầu thô trên bởi họ không có thiết bị xử lý chuyên biệt. Tuy nhiên, có thể sử dụng dầu để cung cấp cho các nhà máy điện nhỏ hơn hoặc để sản xuất chất dẻo, mực hoặc nhựa đường. Ông Zhangi nói: ''''Dầu thô là nguyên liệu đầu tiên của chúng tôi. Nếu chúng tôi có thể gia tăng giá trị cho nó, lợi ích kinh tế sẽ lớn hơn rất nhiều''''.
Minh Sơn (Theo Herald)

​

Bán dầu nhiên liệu từ phụ phẩm gà tây
Sản xuất dầu nhiên liệu từ máu, ruột, da, lông và xương gà tây trên thế giới đã trở thành hiện thực khi nhà máy Thermal Conversion Process (TCP) ở Carthage, Mỹ, tuyên bố bắt đầu bán 100-200 thùng mỗi ngày kể từ tuần trước.


Toàn cảnh nhà máy TCP.
Nhà máy trên do Công ty Renewable Environmental Solutions (RES, hay Các Giải pháp Môi trường Tái sinh) - một liên doanh giữa Công ty ConAgra và Changing World Technologies - quản lý. Một phương pháp có tên là Quy trình biến đổi nhiệt (TCP) giúp biến các phụ phẩm bỏ đi của gà tây tại Nhà máy Butterball lân cận thành dầu, a-xít béo, khí tự nhiên, khoáng chất và carbon. Quy trình có thể biến đổi mọi dạng vật chất được cấu tạo từ carbon hay các vật liệu hữu cơ, giá trị thấp thành dầu bằng cách tăng tốc phương pháp mà Trái đất sử dụng để phân huỷ xác động thực vật thành các hydrocarbon dầu mỏ.
Các phụ phẩm của gà tây và chất hữu cơ được trộn với nước và nghiền thành một chất sền sệt, đun nóng lên tới nhiệt độ 260 độ C, sau đó đem nén với áp suất 42kg/cm2 rồi đun khoảng 15-60 phút, đến khi các chuỗi phân tử dài phân rã thành khí. Khí được thu hồi để cấp năng lượng cho nhà máy. Nhiệt độ tiếp tục được gia tăng để tạo ra các sản phẩm phụ như khí tự nhiên, dầu thô, khoáng chất, và nước. Trừ chất thải hạt nhân, tất cả các loại rác cấu tạo từ carbon đều có thể được biến thành những sản phẩm tương tự. Chẳng hạn, 45kg lốp ô-tô có thể tạo nên 20kg dầu và các sản phẩm phụ, còn 45kg rác y tế có thể cho 30kg dầu.
Theo Brian Appel, chủ tịch đồng thời là giám đốc điều hành Changing World Technologies, tiến trình trên có nhiều lợi thế. Phương pháp sử dụng ít năng lượng hơn nhiều so với các kỹ thuật khác, tạo ra ít khí thải độc hại và tiêu diệt hầu hết mầm bệnh trong phụ phẩm của gà tây. Đồng thời, nó còn tạo ra nhiên liệu, phân bón hữu cơ, và không gây ô nhiễm môi trường. Nếu quy trình trên được sử dụng rộng rãi, nó giúp giảm nhiều núi chất thải động vật đang mọc lên ngày càng nhiều trên thế giới, giải quyết tình trạng ấm hoá toàn cầu, tạo việc làm và chứng tỏ biomass là một nguồn năng lượng thay thế khả thi.
Tuy nhiên, một số nhà phê bình cho rằng quy trình trên không hoạt động tốt như những gì mà mọi người ủng hộ đã khẳng định và không hữu ích về mặt kinh tế. Appel nói: ''''Điều mà bạn phải làm là xây dựng nhà máy đầu tiên, làm cho những người nghi ngờ im tiếng và sau đó chứng tỏ bạn có thể xây dựng nhà máy với quy mô lớn. Điều đó cần thời gian và nhà máy TCP là sự khởi đầu. Công nghệ TCP sẽ cách mạng hoá năng lượng tái sinh, thay đổi cách thức vứt bỏ chất hữu cơ và là nền tảng cho phát triển bền vững''''.
Leonard Bull, phó giám đốc Trung tâm Động vật và Gia cầm ở ĐH Bắc Carolina nói: ''''Tôi rất ủng hộ công nghệ này bởi nó có nhiều tiềm năng''''. Theo Bull, trở ngại lớn nhất mà Công ty Giải pháp Môi trường Tái sinh gặp phải là tìm thị trường tiêu thụ để làm cho nhà máy sinh lợi. Dầu được sản xuất đang được bán cho những công ty trộn dầu và cư dân địa phương làm nhiên liệu sưởi ấm. Khi hoạt động hết công suất vào mùa hè này, từ 200 tấn chất thải hữu cơ, trong đó có phụ phẩm của gà tây, nhà máy sẽ sản xuất khoảng 500 thùng dầu mỗi ngày với giá cạnh tranh so với dầu diesel số 2 cũng như các sản phẩm phụ có giá trị khác.
Chi phí của toàn bộ dự án, bao gồm thử nghiệm ban đầu tại Trung tâm Kinh doanh Naval ở Philadelphia, dự tính khoảng 80 triệu USD. Chi phí xây dựng nhà máy tại Carthage là 25 triệu USD. Chính phủ liên bang tài trợ 5 triệu USD trong khi các thương gia đầu tư 25 triệu USD. Hiện RES đang tiến hành những đánh giá về môi trường cần để xây dựng các nhà máy khác ở Colorado, Alabama và Nevada. Các công ty và nhà đầu tư khác quan tâm tới những dự án năng lượng thay thế sẽ theo dõi chặt chẽ nhà máy ở Carthage.
Sử dụng rác thải để sản xuất năng lượng đã được thử nghiệm từ những năm 1970. Tuy nhiên, phương pháp thêm nước và dùng áp lực là cách làm vừa ít gây hại cho môi trường, lại vừa đạt hiệu suất cao nhất, tới 85%.
Trong bối cảnh thế giới đang cạn dần nguồn năng lượng, phương pháp này là một bước đi tích cực trên con đường tìm kiếm năng lượng mới. Hơn thế nữa, nó có thể giúp con người giải quyết được lượng rác thải khổng lồ. Mỗi năm, hàng tỷ tấn rác thải được đổ ra môi trường. Chỉ riêng ở Mỹ, lượng rác thải nông nghiệp hàng năm đã là bốn tỷ tấn. Nếu đem xử lý, nước Mỹ sẽ thu được lượng dầu tương đương mức nhập khẩu dầu mỏ mua từ Trung Đông.
Minh Sơn (Theo AP, National Geographic, TCP)