Nhiệt Phân Là Gì?

Nhiệt phân là một quy trình nhiệt hóa học phân hủy các vật liệu ở nhiệt độ từ 400°C đến 900°C trong điều kiện thiếu oxy. Quy trình này tạo ra ba sản phẩm chính:

• Dầu sinh học: Một sản phẩm dạng lỏng có thể được sử dụng làm nhiên liệu hoặc nguyên liệu cho ngành công nghiệp hóa chất.
• Khí tổng hợp: Hỗn hợp khí, bao gồm hydro và carbon monoxide, có thể được sử dụng để sản xuất năng lượng.
• Than sinh học: Một chất rắn giàu carbon có thể được sử dụng để cải tạo đất hoặc hoạt hóa để sử dụng trong hệ thống lọc.

Tại Sao Nhiệt Phân Quan Trọng?

Nhiệt phân được coi là một quy trình thân thiện với môi trường vì nó giúp giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch, quản lý chất thải hiệu quả hơn và cung cấp các nguồn năng lượng thay thế. Đây cũng là công nghệ chính trong sản xuất nhiên liệu sinh học tái tạo, đóng góp vào nỗ lực toàn cầu trong việc giảm phát thải khí nhà kính. Ngoài ra, nhiệt phân có thể chuyển đổi chất thải nhựa và lốp xe thành các vật liệu hữu ích, góp phần giải quyết vấn đề ô nhiễm nhựa cấp bách.

Các Loại Quy Trình Nhiệt Phân

Có nhiều loại quy trình nhiệt phân khác nhau, mỗi loại đều có đặc điểm, ưu điểm và ứng dụng riêng. Ba loại chính là nhiệt phân chậm, nhiệt phân nhanh, và nhiệt phân chớp nhoáng. Hãy cùng tìm hiểu chi tiết từng loại.

1. Nhiệt Phân Chậm

Nhiệt phân chậm là hình thức nhiệt phân truyền thống và đơn giản nhất. Đúng như tên gọi, quy trình này diễn ra với tốc độ chậm, có nghĩa là vật liệu được đun nóng dần dần trong khoảng thời gian kéo dài, thường là vài giờ. Loại nhiệt phân này thường diễn ra ở nhiệt độ thấp hơn, từ 400°C đến 600°C.

Đặc Điểm Chính Của Nhiệt Phân Chậm:

• Thời gian đun nóng lâu hơn: Nhiệt phân chậm cho phép phân hủy hoàn toàn vật liệu, tạo ra lượng than sinh học lớn hơn.
• Nhiệt độ thấp: Hoạt động ở nhiệt độ thấp giúp giữ lại nhiều carbon rắn hơn, làm cho nó lý tưởng cho việc sản xuất than sinh học.
• Tỷ lệ sản xuất than sinh học cao: Quy trình này chủ yếu được sử dụng khi mục tiêu là sản xuất than sinh học, giàu carbon và có thể được sử dụng để cải tạo đất, lưu trữ carbon và sử dụng trong các hệ thống lọc.

Ứng Dụng Của Nhiệt Phân Chậm:

• Sản xuất than sinh học: Nhiệt phân chậm được sử dụng rộng rãi để sản xuất than sinh học, có ứng dụng trong nông nghiệp như một chất cải tạo đất để nâng cao chất lượng và độ phì nhiêu của đất.
• Quản lý chất thải: Nhiệt phân chậm có thể áp dụng cho các vật liệu chất thải hữu cơ để giảm lượng rác chôn lấp và chuyển đổi chúng thành các sản phẩm hữu ích như than sinh học.

Lợi Ích Môi Trường:

• Lưu trữ carbon: Than sinh học được sản xuất qua quá trình nhiệt phân chậm có thể giữ lại và lưu trữ carbon hàng trăm năm, góp phần giảm thiểu biến đổi khí hậu.
• Cải thiện đất: Than sinh học có thể cải thiện sức khỏe đất bằng cách tăng khả năng giữ nước, giảm nhu cầu sử dụng phân bón hóa học, và thúc đẩy hoạt động vi sinh.

2. Nhiệt Phân Nhanh

Nhiệt phân nhanh là quy trình tiên tiến hơn, tập trung vào việc tối đa hóa sản xuất nhiên liệu lỏng. Trong nhiệt phân nhanh, vật liệu được đun nóng nhanh chóng đến nhiệt độ khoảng 500°C, với thời gian tồn tại chỉ vài giây. Sản phẩm chính của nhiệt phân nhanh là dầu sinh học, có thể được tinh chế thành nhiên liệu tái tạo hoặc hóa chất.

Đặc Điểm Chính Của Nhiệt Phân Nhanh:

• Đun nóng nhanh: Quy trình này liên quan đến việc đun nóng nguyên liệu một cách nhanh chóng, giúp tối đa hóa sản xuất dầu sinh học trong khi giảm thiểu sự hình thành than sinh học.
• Thời gian tồn tại ngắn: Vật liệu chỉ tiếp xúc với nhiệt độ cao trong thời gian ngắn (thường dưới 2 giây), dẫn đến tỷ lệ sản xuất sản phẩm lỏng cao hơn.
• Phạm vi nhiệt độ cao hơn: Nhiệt phân nhanh hoạt động ở nhiệt độ cao hơn so với nhiệt phân chậm, thường khoảng 500°C.

Ứng Dụng Của Nhiệt Phân Nhanh:

• Sản xuất nhiên liệu sinh học: Dầu sinh học được sản xuất qua nhiệt phân nhanh có thể được xử lý thêm để tạo ra nhiên liệu tái tạo như biodiesel hoặc pha trộn với các sản phẩm dầu mỏ truyền thống.
• Ngành công nghiệp hóa chất: Dầu sinh học chứa các hợp chất có giá trị có thể được sử dụng làm nguyên liệu cho ngành công nghiệp hóa chất, nhựa và keo dán.
• Quản lý chất thải nhựa: Nhiệt phân nhanh có thể được áp dụng cho chất thải nhựa để sản xuất nhiên liệu lỏng, giúp giảm ô nhiễm nhựa.

Lợi Ích Môi Trường:

• Sản xuất năng lượng tái tạo: Nhiệt phân nhanh cung cấp một giải pháp thay thế tái tạo cho nhiên liệu hóa thạch bằng cách chuyển đổi sinh khối thành nhiên liệu sinh học.
• Giảm thiểu chất thải: Nó cung cấp một phương thức quản lý chất thải nông nghiệp, chất thải rừng và thậm chí là các loại nhựa không thể tái chế, giúp giảm lượng rác chôn lấp và ô nhiễm môi trường.

3. Nhiệt Phân Chớp Nhoáng

Nhiệt phân chớp nhoáng là quy trình diễn ra nhanh hơn cả nhiệt phân nhanh, với tốc độ gia nhiệt rất cao và thời gian tồn tại cực ngắn, thường dưới 1 giây. Quy trình này hoạt động ở nhiệt độ từ 450°C đến 600°C. Nhiệt phân chớp nhoáng tạo ra tỷ lệ cao dầu sinh học và thường được sử dụng cho mục đích sản xuất năng lượng hoặc nhiên liệu sinh học.

Đặc Điểm Chính Của Nhiệt Phân Chớp Nhoáng:

• Gia nhiệt rất nhanh: Tốc độ gia nhiệt trong nhiệt phân chớp nhoáng cao hơn nhiều so với nhiệt phân chậm và nhanh.
• Thời gian tồn tại cực ngắn: Vật liệu bị đốt cháy trong thời gian dưới 1 giây, dẫn đến tỷ lệ cao dầu sinh học.
• Sản phẩm chính là dầu sinh học: Mục tiêu chính của nhiệt phân chớp nhoáng là tạo ra lượng lớn nhiên liệu sinh học lỏng.

Ứng Dụng Của Nhiệt Phân Chớp Nhoáng:

• Sản xuất năng lượng: Quy trình này có thể được sử dụng để sản xuất năng lượng trực tiếp từ dầu sinh học hoặc chuyển đổi nó thành các dạng năng lượng khác.
• Sản xuất nhiên liệu sinh học: Dầu sinh học từ nhiệt phân chớp nhoáng có thể được xử lý và sử dụng như một nguồn năng lượng sạch, tái tạo.
• Hóa chất công nghiệp: Sản phẩm từ nhiệt phân chớp nhoáng có thể được sử dụng để chế tạo các loại hóa chất hoặc nhiên liệu khác nhau.

Lợi Ích Môi Trường:

• Tối ưu hóa việc sản xuất nhiên liệu sạch: Nhiệt phân chớp nhoáng tạo ra sản phẩm nhiên liệu sinh học lỏng, giúp giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch.
• Tái chế chất thải: Quá trình này có thể được áp dụng cho các loại chất thải nông nghiệp và nhựa, giúp giảm thiểu lượng chất thải và ô nhiễm môi trường.

Kết Luận

Nhiệt phân là một quy trình có tiềm năng lớn trong việc giải quyết các vấn đề về quản lý chất thải và sản xuất năng lượng tái tạo. Ba loại nhiệt phân chính – nhiệt phân chậm, nhiệt phân nhanh, và nhiệt phân chớp nhoáng – đều có những đặc điểm riêng, phù hợp với các ứng dụng cụ thể như sản xuất than sinh học, dầu sinh học, và quản lý chất thải nhựa. Bằng cách khai thác tiềm năng của nhiệt phân, chúng ta có thể tạo ra các giải pháp bền vững hơn để đối phó với các thách thức về năng lượng và môi trường trong tương lai.

Quy trình nhiệt phân không chỉ giúp chuyển đổi các loại chất thải khó xử lý thành các sản phẩm có giá trị mà còn góp phần giảm thiểu ô nhiễm, bảo vệ môi trường, và thúc đẩy quá trình chuyển đổi sang nền kinh tế tuần hoàn.

Bài viết tham khảo

Blog My Waste Solution. (n.d.) Types of pyrolysis processes to conserve renewable resources. Available at: https://blog.mywastesolution.com/types-of-pyrolysis-processes-to-conserve-renewable-resources/

IEA Bioenergy. (n.d.) Pyrolysis reactors. Available at: https://task34.ieabioenergy.com/pyrolysis-reactors/

MDPI. (2023) Fast pyrolysis for bio-oil production. Energies, 16(5), p. 2212. Available at: https://www.mdpi.com/1996-1073/16/5/2212

MDPI. (2023) A review of pyrolysis processes. Energies, 16(19), p. 6936. Available at: https://www.mdpi.com/1996-1073/16/19/6936

ResearchGate. (2019) Different types of pyrolysis and their operating conditions. Available at: https://www.researchgate.net/figure/Different-types-of-pyrolysis-and-their-operating-conditions_fig1_333870506

ScienceDirect. (n.d.) Fast pyrolysis. Available at: https://www.sciencedirect.com/topics/chemical-engineering/fast-pyrolysis

ScienceDirect. (n.d.) Pyrolysis. Available at: https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/pyrolysis

ScienceDirect. (2022) Sustainable energy reviews: Pyrolysis process overview. Available at: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032122006049

The Engineering Concepts. (n.d.) Pyrolysis: Their types. Available at: https://www.theengineeringconcepts.com/pyrolysis-their-types/

Vedantu. (n.d.) What is pyrolysis?. Available at: https://www.vedantu.com/chemistry/what-is-pyrolysis

Wikipedia. (n.d.) Pyrolysis. Available at: https://en.wikipedia.org/wiki/Pyrolysis

Giới thiệu về DVA

DVA Renewable Energy là công ty tiên phong tại Việt Nam về công nghệ nhiệt phân, biến rác thải thành tài nguyên có giá trị kể từ khi thành lập vào năm 2012.

Việc nâng cấp nhà máy vào năm 2022 của chúng tôi, với công nghệ độc quyền, đã củng cố vị thế tiên phong của chúng tôi trong lĩnh vực quản lý lốp xe thải bền vững. Gần đây, chúng tôi đã được chứng nhận ISCC PLUS và EU, hoạt động của chúng tôi chứng minh cam kết về trách nhiệm với môi trường và tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế.

Với thành tích đã được chứng minh trong việc xử lý hơn 46.500 tấn lốp xe đã qua sử dụng và rác thải cao su hàng năm, DVA cung cấp các giải pháp nhiệt phân phù hợp để giải quyết các thách thức về quản lý rác thải tại địa phương và thúc đẩy các hoạt động kinh tế tuần hoàn. Chúng tôi sẵn sàng mở rộng ra toàn cầu, tận tâm tạo ra một tương lai bền vững hơn cho các thế hệ mai sau.

‍