Richard Kirkland (trái) và Giáo sư P J Cullen đang kiểm tra giếng khí mê-tan. Ảnh: Reuters

Rác có thể đóng một vai trò quan trọng trong tương lai của ngành hàng không thế giới.

Các  khoa học gia tại Đại học Sydney đã phát triển một quy trình hóa học mới nhằm biến khí thải từ bãi rác thành nhiên liệu máy bay bền vững, đồng thời giảm phát thải khí nhà kính.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng công nghệ plasma không nhiệt để phóng các electron năng lượng cao vào khí mê-tan và carbon dioxide thải ra từ các bãi rác trong điều kiện khí quyển bình thường.

Tiếp theo, quá trình phân tách và ghép nối diễn ra, trong đó carbon và hydro liên kết với nhau để tạo ra hydrocarbon chuỗi dài, là thành phần cơ bản của nhiên liệu chưa tinh chế.

Giáo sư P J Cullen cho biết quy trình này đã đạt được một số kết quả đáng khích lệ.

“Nó định nghĩa lại những gì chúng tôi nghĩ về mặt hóa học. Điều đó mang lại nhiều lợi ích lớn lao, vì giờ đây chúng tôi có thể tích hợp các nhà máy và quy trình hóa học này vào mạng lưới năng lượng tái tạo và linh hoạt. Vì vậy, chúng tôi nhận được hiệu ứng tổng hợp, nhờ đó chúng tôi có thể tạo ra điện giá rẻ, hoặc thậm chí miễn phí, thông qua quá trình chuyển đổi và sản xuất các hóa chất hữu ích.”

Giáo sư Cullen nói rằng điện khí hóa rất quan trọng để thế giới đạt được mục tiêu phát thải ròng bằng không, nhưng trong các ngành công nghiệp nặng như hàng không và vận tải đường biển, việc sử dụng pin hiện nay là không khả thi.

“Tôi nghĩ tác động là rất đáng kể, bởi vì rất hiếm khi bạn tìm được cách tiếp cận có lợi cho cả đôi bên. Một mặt, chúng tôi sẽ thu giữ khí thải phát sinh từ bãi rác. Mặt khác, chúng ta có một lĩnh vực thực sự cần công nghệ mới để trở nên bền vững hơn. Ngành hàng không chiếm khoảng 3% lượng khí thải toàn cầu. Rõ ràng là bạn không thể đạt được phát thải ròng bằng không, nếu không tìm được giải pháp bền vững.”

Nhiên liệu hàng không bền vững (SAF) là chìa khóa để giảm lượng khí thải, nhưng nó rất tốn kém và chiếm chưa đến 1% tổng lượng nhiên liệu máy bay toàn cầu.

Ngành hàng không toàn cầu đang phụ thuộc vào việc tăng cường sản xuất SAF để đạt được mục tiêu phát thải ròng bằng không vào năm 2050.

Nhưng SAF đang thiếu hụt nguồn cung và có giá cao gấp 3-5 lần so với nhiên liệu truyền thống.

Giáo sư Cullen tin rằng quy trình mới có thể dẫn đến một ngành hàng không có phát thải ròng bằng không, đồng thời sử dụng khí mê-tan một cách hiệu quả.

Ông cho biết khí thải mê-tan từ các hoạt động của con người, chẳng hạn như các bãi chôn lấp rác, sản xuất dầu, khí đốt tự nhiên và nông nghiệp, đóng góp nhiều hơn vào lượng khí nhà kính so với carbon dioxide.

“Bãi rác được xem là một trong những nguồn gây ô nhiễm lớn nhất. Như bạn có thể tưởng tượng, ngày qua ngày, tất cả chúng ta đều thải ra rác. Vì vậy, chúng ta tạo ra chất thải này. Nó tốn khoảng 50 năm để phân huỷ hoàn toàn. Quy trình này rất nhất quán, nên chúng tôi có thể lập mô hình lượng khí thải sẽ thoát ra từ các bãi chôn lấp rác mỗi năm.”

Bởi vì chúng phân hủy trong khí quyển chỉ trong vòng vài năm, so với carbon dioxide là hàng thập niên, việc kiểm soát lượng khí thải mê-tan có thể có tác động nhanh hơn trong việc hạn chế biến đổi khí hậu.

Nhưng công nghệ mới này không chỉ giúp sản xuất nhiên liệu máy bay từ khí mê-tan.

Ông Richard Kirkman, Giám đốc điều hành công ty quản lý năng lượng và chất thải Veolia tại Úc và New Zealand, nói rằng các bãi rác ở Úc tạo ra rất nhiều khí mê-tan.

“Úc chôn lấp 28 triệu tấn rác mỗi năm và đó thực sự là một nguồn tài nguyên mà chúng ta có thể tận dụng. Chúng ta có thể biến nó thành vật chất và năng lượng. Bãi rác này thải ra 2 triệu khối khí mê-tan mỗi năm và đủ để tạo ra 500.000 bình ga nướng thịt, có thể nướng rất nhiều xúc xích.”

Ông cho biết khí mê-tan từ các bãi chôn lấp rác là một nguồn tài nguyên rất có giá trị.

“Khí mê-tan thoát ra từ bãi rác là khí sinh học bền vững. Nó có hàm lượng carbon trung tính vì nó được tạo ra từ thực phẩm có thể phân hủy trong thời gian ngắn. Và nó có thể thay thế khí mê-tan sản sinh từ việc đốt nhiên liệu hoá thạch, mà chúng ta đang sử dụng trong xã hội ngày nay. Chúng tôi nghĩ rằng nếu bạn lấy hết chất thải mà chúng ta đang tạo ra ở Úc, tất cả rác thải sinh hoạt, rác thải sinh học, bùn thải từ quá trình xử lý nước – bạn có thể chuyển hóa chúng thành năng lượng. Điều đó có thể đáp ứng khoảng 10% nhu cầu năng lượng của Úc. Đó là một con số khổng lồ xét về mặt hạn chế biến đổi khí hậu.”

Giáo sư Cullen cho biết hiện tại nhóm đã nghiên cứu ra phương pháp khoa học làm cho lượng khí thải mê-tan trở nên hữu ích hơn, bước tiếp theo là áp dụng phương pháp này bên ngoài phòng thí nghiệm và trong thế giới thực.

“Những gì chúng tôi đã chứng minh cho đến nay là khoa học. Rằng có một quy trình hóa học hợp lý để sản xuất những nhiên liệu này. Bây giờ chúng tôi cần giải quyết các thách thức kỹ thuật và vấn đề tiết kiệm năng lượng, khả năng mở rộng quy mô công nghệ, cũng như kết hợp nó với một số quy trình đã được thiết lập sẵn, để nhắm mục tiêu vào các loại sản phẩm mà chúng ta đang cần.”

Nếu nhóm nghiên cứu có thể giải quyết những thách thức kỹ thuật đó, rác thải, thay vì tạo ra ô nhiễm, sẽ trở thành nhiên liệu cho sự tiến bộ.