Trong một thế giới mà sự bền vững ngày càng trở thành trọng tâm của sự phát triển công nghiệp, công nghệ nhiệt phân đang nổi lên như một giải pháp biến đổi với nhiều ứng dụng thực tế đáng kể. Nhiệt phân là quá trình phân hủy chất hữu cơ ở nhiệt độ cao trong điều kiện không có oxy, đã được công nhận về khả năng chuyển đổi chất thải thành các sản phẩm có giá trị như biochar (than sinh học), syngas (khí tổng hợp) và bio-oil (dầu sinh học). Các ngành công nghiệp trên toàn thế giới đang tích hợp nhiệt phân vào quy trình của họ để giảm thiểu tác động môi trường, quản lý rác thải và tạo ra các loại nhiên liệu thay thế. Bài viết này sẽ khám phá cách mà các lĩnh vực khác nhau đang tận dụng tiềm năng của nhiệt phân để cải tiến quy trình của mình và đóng góp vào nền kinh tế tuần hoàn.
Trước khi đi sâu vào các ứng dụng, điều quan trọng là phải hiểu nhiệt phân là gì. Nhiệt phân là một quá trình hóa học nhiệt phân, làm nóng các chất hữu cơ (như gỗ, nhựa, hoặc cao su) trong điều kiện không có oxy, ngăn ngừa sự cháy. Kết quả là chất bị phân hủy thành ba sản phẩm chính:
Một trong những ứng dụng tế nổi bật nhất của nhiệt phân trong quản lý rác thải, đặc biệt là đối với nhựa và cao su. Với lượng rác thải nhựa toàn cầu ngày càng gia tăng và cơ sở hạ tầng tái chế còn hạn chế, nhiệt phân cung cấp một giải pháp bền vững để chuyển đổi nhựa không thể tái chế thành nhiên liệu. Quá trình này có thể biến nhựa cuối vòng đời, như trong bao bì hoặc hàng tiêu dùng bị bỏ đi, thành các nguồn tài nguyên có giá trị như bio-oil và syngas.
Trong ngành công nghiệp cao su, nhiệt phân được sử dụng để tái chế lốp xe thải, vốn khó xử lý bằng các phương pháp truyền thống. Lốp xe hết vòng đời được đưa vào các nhà máy nhiệt , nơi chúng bị phân hủy thành các sản phẩm hữu ích, bao gồm carbon đen tái chế (rCB), dầu và khí. rCB là một thành phần quan trọng trong sản xuất lốp xe mới, sản phẩm cao su, và thậm chí là sắc tố trong mực, cung cấp một giải pháp khép kín cho lốp xe thải. Các quốc gia như Ấn Độ, Thổ Nhĩ Kỳ và Việt Nam đang nổi lên như những nước dẫn đầu trong công nghệ nhiệt phân cao su, tái sử dụng hàng triệu tấn rác thải cao su mỗi năm.
Việc quản lý rác thải bằng nhiệt phân không chỉ giảm áp lực lên các bãi chôn lấp mà còn giúp giảm phát thải khí nhà kính bằng cách ngăn ngừa việc đốt cháy chất thải, vốn thải ra các chất ô nhiễm độc hại.
Ngành năng lượng ngày càng áp dụng nhiệt phân để sản xuất năng lượng tái tạo. Khí tổng hợp (syngas) được sản xuất trong quá trình nhiệt phân có thể được đốt cháy để phát điện, cung cấp một nguồn thay thế cho nhiên liệu hóa thạch. Nguồn năng lượng tái tạo này đặc biệt có giá trị ở các khu vực có giới hạn tiếp cận với lưới điện truyền thống, vì các nhà máy nhiệt phân có thể vận hành bằng cách sử dụng nguồn sinh khối hoặc chất thải địa phương.
Nhiệt phân sinh khối là một đóng góp lớn cho ngành năng lượng sinh học. Rác thải nông nghiệp, tàn dư rừng và thậm chí là rác thải thực phẩm có thể được xử lý thành bio-oil và syngas, cung cấp giải pháp bền vững cho việc tạo ra năng lượng ở các khu vực nông thôn và ngoài lưới điện. Ở các quốc gia như Hoa Kỳ và Brazil, các nhiên liệu sinh học từ nhiệt phân được sử dụng như một thay thế cho xăng dầu và diesel truyền thống, góp phần vào nỗ lực giảm sự phụ thuộc vào các nguồn năng lượng không tái tạo.
Một ứng dụng đầy triển vọng khác của nhiệt phân là sản xuất hydro. Bằng cách tinh chế syngas, các ngành công nghiệp có thể chiết xuất hydro, sau đó được sử dụng trong các tế bào nhiên liệu để sản xuất năng lượng sạch. Khi nhu cầu toàn cầu về hydro ngày càng tăng do tiềm năng khử carbon trong giao thông và các quy trình công nghiệp, nhiệt phân có thể đóng vai trò quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu đó.
Ngành nông nghiệp được hưởng lợi từ nhiệt phân thông qua việc sản xuất biochar, một sản phẩm phụ của quá trình này. Biochar rất có giá trị nhờ khả năng cải thiện sức khỏe đất và giữ nước, trở thành một công cụ hiệu quả trong các phương pháp canh tác bền vững. Khi được áp dụng lên đất nông nghiệp, biochar giúp cải thiện khả năng giữ dinh dưỡng, giảm xói mòn đất và tăng sản lượng cây trồng.
Một trong những ứng dụng quan trọng nhất của biochar là cô lập carbon. Vì biochar là một dạng carbon ổn định, nó có thể được chôn xuống đất, giữ lại carbon mà nếu không sẽ bị phát thải vào không khí. Điều này làm cho nhiệt phân trở thành một công cụ quan trọng trong cuộc chiến chống biến đổi khí hậu, vì nó cung cấp một phương pháp để loại bỏ carbon dioxide khỏi không khí và lưu trữ an toàn trong đất.
Nông dân trên toàn thế giới đang bắt đầu sử dụng biochar như một biện pháp cải thiện đất. Ngoài các lợi ích về môi trường, biochar có thể giảm nhu cầu sử dụng phân bón hóa học, vốn thường đắt đỏ và gây hại cho môi trường. Nhiệt phân cũng cung cấp một giải pháp để quản lý rác thải nông nghiệp, biến tàn dư cây trồng thành biochar có giá trị thay vì đốt cháy chúng, một nguyên nhân gây ô nhiễm không khí khác.
Các ngành sản xuất công nghiệp đang bắt đầu khám phá nhiệt phân cho nhiều ứng dụng khác nhau. Các ngành công nghiệp hóa chất, chẳng hạn, có thể sử dụng nhiệt phân để sản xuất các nguyên liệu thô như methanol hoặc ethanol từ syngas. Những hóa chất này rất quan trọng trong việc sản xuất nhựa, dung môi và sợi tổng hợp. Khả năng sản xuất những hóa chất này từ các quy trình nhiệt phân tái tạo thay vì từ nhiên liệu hóa thạch giúp giảm dấu chân carbon của sản xuất công nghiệp.
Ngoài ra, nhiệt phân có thể giúp các ngành công nghiệp tái sử dụng các vật liệu quý giá từ các sản phẩm cuối đời. Ví dụ, rác thải điện tử (e-waste), chứa nhựa và kim loại, có thể được xử lý qua nhiệt phân để chiết xuất các vật liệu hữu ích, bao gồm kim loại để tái sử dụng trong các sản phẩm mới. Đây là một bước quan trọng hướng tới nền kinh tế tuần hoàn bền vững hơn, nơi mà chất thải được giảm thiểu và vật liệu được tái sử dụng liên tục.
Ngoài quản lý rác thải và sản xuất năng lượng, nhiệt phân cũng được áp dụng trong các nỗ lực làm sạch môi trường. Trong các trường hợp ô nhiễm đất, nhiệt phân có thể xử lý đất bị ô nhiễm bằng cách phân hủy các hóa chất độc hại, để lại các chất không độc. Phương pháp này được sử dụng trong việc khắc phục các khu vực bị ô nhiễm bởi dầu mỏ, thuốc trừ sâu và các chất độc hại khác.
Hơn nữa, nhiệt phân đã được khám phá như một cách để làm sạch sự cố tràn dầu. Các nhà máy nhiệt phân được thiết kế đặc biệt có thể xử lý chất thải bị ô nhiễm bởi dầu, chuyển đổi dầu thành nhiên liệu có thể sử dụng trong khi loại bỏ các chất gây ô nhiễm có hại khỏi môi trường. Ứng dụng này của nhiệt phân đại diện cho một con đường hứa hẹn để giảm thiểu thiệt hại môi trường do các tai nạn công nghiệp và sự cố tràn dầu gây ra.
Khi các ngành công nghiệp tiếp tục tìm kiếm các giải pháp sáng tạo cho các thách thức về bền vững toàn cầu, nhiệt phân đang chứng tỏ là một công cụ linh hoạt và hiệu quả. Từ quản lý rác thải đến sản xuất năng lượng tái tạo, và từ cải thiện nông nghiệp đến sản xuất công nghiệp, nhiệt phân cung cấp các ứng dụng thực tế góp phần vào nền kinh tế tuần hoàn. Bằng cách chuyển đổi chất thải thành các tài nguyên có giá trị, nhiệt phân giúp giảm sự phụ thuộc vào các nguồn tài nguyên tự nhiên hữu hạn và giảm thiểu thiệt hại môi trường.
Với sự phát triển của công nghệ và nhận thức ngày càng tăng về lợi ích của nó, nhiệt phân được kỳ vọng sẽ đóng vai trò ngày càng lớn trong tương lai của công nghiệp bền vững. Khi các doanh nghiệp và chính phủ đầu tư vào hạ tầng nhiệt phân, tiềm năng của nó trong việc cách mạng hóa quản lý rác thải, sản xuất năng lượng và bảo vệ môi trường sẽ tiếp tục phát triển, định hình một thế giới bền vững và kiên cường hơn.
1. Biogreen Energy, n.d. The pyrolysis applications: Top 20. Available at: https://www.biogreen-energy.com/the-pyrolysis-applications-top20.
2. C&EN, 2022. Amid controversy, industry goes all in on plastics pyrolysis. Available at: https://cen.acs.org/environment/recycling/Amid-controversy-industry-goes-plastics-pyrolysis/100/i36.
3. Digital Refining, n.d. Pyrolysis: Defossilation of the chemical industry with plastic waste: A case for collaboration. Available at: https://www.digitalrefining.com/article/1003126/pyrolysis-defossilation-of-the-chemical-industry-with-plastic-waste-a-case-for-collaboration-ti.
4. Haiqi, n.d. Top 10 applications of biomass pyrolysis. Available at: https://www.haiqienvtech.com/blog/top-10-applications-of-biomass-pyrolysis.html.
5. ResearchGate, n.d. Various applications of pyrolysis bio-oil. Available at: https://www.researchgate.net/figure/Various-applications-of-pyrolysis-bio-oil-77-78_fig2_328931918.
6. ScienceDirect, n.d. Pyrolysis application. Available at: https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/pyrolysis-application.
7. Splainex, n.d. Waste pyrolysis technology. Available at: https://www.splainex.com/waste-pyrolysis-technology.html.
8. Vedantu, n.d. Pyrolysis. Available at: https://www.vedantu.com/chemistry/pyrolysis.
9. Wikipedia, n.d. Methane pyrolysis. Available at: https://en.wikipedia.org/wiki/Methane_pyrolysis.
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 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.
