Vừa qua, Ban Quản lý Dự án Đầu tư xây dựng chuyên ngành khoa học – công nghệ, Bộ Khoa học và Công nghệ đã ký Bản ghi nhớ Chuyển giao công nghệ và đầu tư nhà máy xử lý rác thải nông nghiệp có giá trị 100 triệu USD cho một số đối tác, hứa hẹn đem lại những lợi ích to lớn từ chính nguồn rác thải sinh học vẫn bị bỏ phí từ trước tới nay.

Việc tận dụng các phụ phẩm, phế phẩm từ nông nghiệp luôn là mối quan tâm của các nhà sản xuất, nhà khoa học cũng như ngành nông nghiệp nói chung. Đã có không ít công nghệ tham gia vào việc xử lý vấn đề trên. Tuy nhiên, những giải pháp, công nghệ này còn có nhiều nhược điểm. Ở Việt Nam, sau mỗi mùa thu hoạch, phế phẩm nông nghiệp thường được đem chôn lấp theo kiểu xử lý vi sinh hoặc đem đốt… Các phương pháp này không mang lại hiệu quả cao mà còn gây ô nhiễm không khí, ô nhiễm đất. Trong khi đó, công nghệ carbolosic, được phát triển bởi các nhà khoa học ở Đại học Central Florida (Mỹ), có thể giải quyết được một cách cơ bản những vấn đề trên.

“Siêu công nghệ” xử lý rác thải nông nghiệp tạo ra sản phẩm có giá trị sắp được chuyển giao tại Việt Nam.

Nhà sáng chế Walsh Joseph John, đồng tác giả công nghệ cho biết, công nghệ carbolosic về bản chất là dùng phương pháp thủy phân cellulose các rác thải sinh học trong nông nghiệp như bã mía, rơm rạ, cỏ, lõi ngô… để sản xuất ra một số nhóm sản phẩm chủ lực như xăng, điện, đường, ethanol, phân vi sinh, hay than hoạt tính. Tùy nhu cầu về sản phẩm đầu ra là gì, dây chuyền công nghệ có thể thay đổi các module để sản xuất ra hàng trăm loại sản phẩm khác nhau. Bên cạnh đó, với việc thiết kế tách rời từng module, hệ thống xử lý có thể được di chuyển tới các vùng nguyên liệu nông nghiệp đang thu hoạch để xử lý tại chỗ, giảm thiểu được nhiều chi phí.

Trên thực thế, công nghệ thủy phân cellulose đã ra đời gần 20 năm nay với các phương pháp sử dụng hóa chất và dung môi, nhưng đòi hỏi chi phí rất lớn. Còn cách thức thủy phân của công nghệ carbolosic đã được cấp bản quyền công nghệ cho các nhà khoa học thuộc Đại học Central Florida hoàn toàn mới với công nghệ lõi là thiết bị thủy phân sử dụng máy có nhiều vòng bi, chạy ở các tốc độ khác nhau, bẻ gãy các liên kết hóa học, tạo ra một chất gần như dạng đường. Đây chính là quá trình then chốt “tạo cellulose thành đường” – CTS, với những ưu điểm vượt trội là thân thiện với môi trường, chi phí thấp. Nhiên liệu sinh học dùng cho hàng không có thể được sản xuất từ sinh khối cellulose thông qua việc tách đường, lên men, tách nước và oligomer hóa. Các nhà khoa học của Đại học Central Florida đã đề xuất kết hợp quá trình CTS với quá trình lên men và xử lý hóa học để thu được loại nhiên liệu sinh học này.

Theo Nguyên Hằng/tapchimoitruong.vn

Pin năng lượng mặt trời vốn được xem là góp phần đáng kể vào việc cung cấp năng lượng mà không gây ra phát thải. Song pin năng lượng mặt trời có sạch như nhiều người vẫn nghĩ?

Ô nhiễm từ sản xuất pin mặt trời

Pin mặt trời tinh thể: Có nhiều công nghệ sản xuất năng lượng mặt trời nhưng đại đa số các tế bào quang điện ngày nay được chế tạo từ thạch anh, dạng phổ biến nhất của silica (silicon dioxide), được tinh chế thành silicon nguyên tố. Đó là vấn đề đầu tiên: thạch anh được khai thác từ mỏ và điều này đặt các công nhân mỏ vào nguy cơ mắc phải một trong những bệnh nghề nghiệp: bệnh nhiễm bụi phổi.

Bước xử lý đầu tiên là chuyển thạch anh thành silicon ở cấp độ luyện kim. Việc này được tiến hành trong những lò nung khổng lồ và chúng tiêu hao rất nhiều năng lượng để giữ nhiệt độ cao.

Bước xử lý kế tiếp là biến silicon ở cấp độ luyện kim thành một dạng tinh khiết hơn có tên gọi là polysilicon (silicon đa tinh thể) – tạo ra hợp chất SiCl4 rất độc hại. Thu silicon từ SiCl4 tiêu tốn ít năng lượng hơn so với việc thu silicon từ silica, việc tái sử dụng giúp nhà sản xuất tiết kiệm chi phí. Nhưng các thiết bị tái xử lý có giá lên đến hàng chục triệu USD.

Có nhiều công nghệ sản xuất năng lượng mặt trời nhưng đại đa số các tế bào quang điện ngày nay được chế tạo từ thạch anh.

Do vậy, cần có các quy định ngặt nghèo đối với việc lưu trữ và xử lý chất thải SiCl4. Trong năm 2011 Trung Quốc đặt ra các tiêu chuẩn yêu cầu công ty phải tái sử dụng ít nhất 98,5% lượng chất thải SiCl4.

NREL cũng đã tìm kiếm các phương pháp chế tạo polysilicon từ ethanol thay vì các chất hóa học chứa Clo, nhờ đó tránh hoàn toàn được việc tạo ra SiCl4.

Các nhà sản xuất pin mặt trời tinh chế các khối polysilicon thành những thỏi silicon và cắt nó ra thành các tấm wafer (tấm nền). Sau đó, họ đưa các tạp chất có chủ định vào các tấm wafer để tạo ra những cấu trúc pin mặt trời có khả năng tạo ra hiệu ứng quang điện.

Những bước xử lý này sử dụng các chất hóa học nguy hiểm. Chẳng hạn như các nhà sản xuất sử dụng axit HF để làm sạch các tấm nền, loại bỏ các hư hỏng trong quá trình cắt và xử lý bề mặt để thu nhận ánh sáng tốt hơn. Axit HF khi tiếp xúc với một người không được trang bị thiết bị bảo hộ, có thể phá hủy các mô và làm giảm canxi trong xương.

Giải pháp hiện đang được nhiều nhà sản xuất áp dụng đó là thay thế bằng NaOH. Mặc dù bản thân NaOH là một chất ăn da, nó vẫn dễ xử lý và thải ra hơn là HF.

Pin mặt trời thin-film

Các nhà sản xuất pin mặt trời bằng công nghệ màng mỏng tạo ra các lớp vật liệu bán dẫn trực tiếp trên một tấm kính, kim loại hay nhựa thay vì dùng các tấm wafer được cắt ra từ các thỏi silicon. Công nghệ này tạo ra ít chất thải hơn và tránh được hoàn toàn các công đoạn nấu chảy, kéo và cắt được dùng trong cách chế tạo pin mặt trời tinh thể. An toàn trong sản xuất do nó không dùng đến một số chất hóa học nguy hại – không axit HF hay axit HCL.

Các công nghệ thin-film ngày nay chủ yếu là CdTe (Cadmium telluride) và CIGS (copper indium gallium selenide). Ở công nghệ thứ nhất, một lớp bán dẫn được tạo ra từ các Cadmium telluride và lớp thứ 2 được tạo ra từ Cadmium sulfide. Còn ở công nghệ thứ 2, vật liệu bán dẫn chính là CIGS, nhưng lớp thứ 2 thường là Cadmium sulfide. Vậy các công nghệ này đều sử dụng các hợp chất chứa kim loại nặng cadmium. Đây là chất gây cả ung thư và biến đổi gen.

Các nước cố gắng phát triển các pin mặt trời dùng công nghệ thin-film mà không sử dụng các thành phần độc hại như Cadmium hay các nguyên tố khan hiếm như tellunrium. First Solar vẫn liên tục giảm lượng cadmium được dùng trong pin mặt trời của mình.

Các vấn đề khác

Tiêu tốn nhiều năng lượng

Sản xuất pin mặt trời tinh thể tiêu tốn nhiều năng lượng. Các nhà phân tích đánh giá ảnh hưởng của năng lượng dùng trong sản xuất pin mặt trời theo quy đổi phát thải CO2. Tuy nhiên, hệ số phát thải CO2 ở các quốc gia lại khác nhau.

Tiêu tốn nước

Các công ty sản xuất pin mặt trời dùng rất nhiều nước cho các mục đích khác nhau, bao gồm làm mát xử lý hóa học và kiểm soát ô nhiễm không khí. Tuy nhiên, sự hao phí nhiều nhất là trong quá trình lắp đặt và sử dụng. Mặc dù vậy, lượng nước dùng trong sản xuất, lắp đặt và vận hành pin mặt trời vẫn thấp hơn nhiều so với lượng nước cần cho các nhà máy nhiệt điện.

Những thách thức khi tái chế bảng điều khiển pin năng lượng mặt trời

Tái chế tấm năng lượng mặt trời không phải là nhiệm vụ dễ dàng, bởi vì các tấm pin mặt trời được lắp ráp từ nhiều vật liệu khác nhau, bao gồm: Kính (gồm mặt trước của hầu hết các tấm pin); khung nhôm; vật liệu tổng hợp được sử dụng để đóng gói và miên phong các tế bào silicon – có thể bao gồm các chất như ethylene-vinyl ecetate (EVA), polyvinyl butyral (PVB) và/hoặc polyvinyl florua.

Tế bào năng lượng mặt trời silicon

Các kim loại như chì, đồng, gallium và cadmium

Tái chế thích hợp các tấm pin mặt trời là yêu cầu các vật liệu khác nhau này phải được tách ra và thu hồi với tỷ lệ cao. Các vật liệu sau đó có thể được tái sử dụng để sản xuất  các tấm mới, hoặc các ứng dụng công nghiệp khác. Các tế bào silicon thường có thể phục hồi để được sử dụng một lần nữa. Điều này là quan trọng, bởi vì việc tạo các tế bào silicon mới là một quá trình tốn nhiều năng lượng.

Tái chế tấm năng lượng mặt trời không phải là nhiệm vụ dễ dàng.

Hiệp hội tái chế bảng điều khiển năng lượng mặt trời châu Âu PV cycle đã phát triển một quy trình mà hơn 95% vật liệu của bảng điều khiển có thể được phục hồi.

Tại châu Âu, việc xử lý bảng điều khiển năng lượng mặt trời chỉ thuộc chất thải điện và điện tử của Liên minh châu Âu (WEEE) và được quy định nghiêm ngặt. Chưa có quy trình phổ biến nào của Hoa Kỳ ở cấp liên bang, ngoại trừ một số nhóm không tuân thủ quy trình kiểm tra tính độc tính (thử nghiệm TCLP) và do đó tuân theo Đạo luật bảo tồn và khôi phục tài nguyên (RCRA). Tuy nhiên, California đã ban hành quy định quản lý việc xử lý bảng điều khiển năng lượng mặt trời và có khả năng các quốc gia khác sẽ tuân thủ trong tương lai.

Thách thức xử lý cuối vòng đời, điều này được tiếp cận tốt nhất như là một nỗ lực chung giữa nhà sản xuất, nhà cung cấp, người tiêu dùng và cơ quan điều tiết.

Theo Vncpc.org (8/8/2018)

Liên minh châu Âu (EU) vừa tăng mục tiêu về năng lượng tái tạo đến năm 2030 vì chi phí đầu tư của loại năng lượng này đã giảm mạnh trong thời gian qua.

Mục tiêu mới

Ngày 14/6/2018, đại diện của Nghị viện và Hội đồng châu Âu (các nước thành viên EU) đã nhất trí sửa đổi Chỉ thị về sử dụng hiệu quả năng lượng, nâng mục tiêu năng lượng tái tạo lên 32% từ nay đến năm 2030 và vào năm 2023, mục tiêu này sẽ được xem xét, điều chỉnh tiếp tục tăng lên. Mục tiêu được thiết lập vào năm 2016 là 27% năng lượng tái tạo cho năm 2030 đã không còn phù hợp với Hiệp định Paris về biến đổi khí hậu.

Cần phải hiểu rằng, con số 32% là tính tổng các hình thức tiêu thụ năng lượng (bao gồm nhiên liệu dùng cho xe hơi và sưởi ấm) không chỉ có tiêu thụ điện. Ví dụ, ở Pháp, sản lượng điện chỉ chiếm 22% tổng năng lượng tiêu thụ, trong khi đó khí và dầu là 64%.

Chi phí đầu tư cho điện tái tạo giảm tới 5 lần từ năm 2010.

Mục tiêu mới của châu Âu khả thi hơn những gì đã đề ra trong kế hoạch hiệu quả năng lượng: Tăng tỷ lệ năng lượng tái tạo đi kèm với giảm tiêu thụ năng lượng. Thật không may, trên thực tế, Chỉ thị về sử dụng hiệu quả năng lượng của châu Âu, dự đoán rằng từ năm 2021 đến năm 2030, tiêu thụ năng lượng sẽ giảm 0,8%/năm, lại không bắt buộc các nước thành viên EU phải thực hiện.

Những quyết định đơn giản như giảm trọng lượng ôtô, giảm khí thải của máy bay và tàu thủy hoặc bắt buộc xây dựng các công trình nhà ở thụ động (nhà ở thụ động liên quan đến tiêu chuẩn gắt gao nhằm giảm thiểu tác động sinh thái của công trình lên môi trường nhờ sử dụng năng lượng cực thấp để giữ ấm hoặc làm mát không gian bên trong), cũng không được thực hiện.

Khả năng cạnh tranh lớn

Mục tiêu năng lượng tái tạo của châu Âu tăng cao nhờ vào giá thành sản xuất điện mặt trời và gió giảm mạnh. Giá của những tấm pin mặt trời đã giảm tới 5 lần từ năm 2010, chi phí của 1 kWh điện gió đã giảm 40% từ năm 2010.

Theo Kaiserwetter, chuyên gia người Đức về quản lý tài sản năng lượng tái tạo, vào năm 2017, tại tất cả các nước G20, giá 1MWh từ 49-174USD nếu sản xuất từ năng lượng hóa thạch, trong khi đó, giá điện sản xuất từ năng lượng tái tạo chỉ 25-54USD. Dựa trên dự án xây dựng 2 lò phản ứng hạt nhân ở Hinkey Point (Anh), Kaiserwetter nhắc tới chi phí sản xuất từ năng lượng hạt nhân. Một lò hạt nhân mới tạo ra điện với giá 92 bảng (129 USD)/MWh (số liệu của năm 2012 được điều chỉnh dựa theo lạm phát, trong khi giá điện tái tạo chỉ giảm).

Sự giảm chi phí trong sản xuất điện mặt trời, điện gió và trong công nghệ cân bằng mạng lưới điện, đã làm đảo lộn hoàn toàn mô hình kinh tế của ngành điện. Kết quả là vào năm 2017, chi phí đầu tư vào năng lượng tái tạo, không tính thủy điện, lên đến 279 tỉ USD (hơn một nửa là đầu tư cho năng lượng mặt trời). Trong khi đó, chi phí đầu tư của các nhà máy điện mới chạy bằng khí và than là 103 tỉ USD. Đầu tư cho các lò phản ứng hạt nhân mới là 42 tỉ USD và 45 tỉ USD cho việc xây dựng các con đập lớn. Tới năm 2050, năng lượng tái tạo sẽ được đầu tư 115.000 tỉ USD (trong đó 2/3 đầu tư vào năng lượng gió và mặt trời), 1.500 tỉ USD cho các loại năng lượng có carbon thấp, đó là thủy điện và hạt nhân.

Năng lượng tái tạo sản xuất ra nguồn điện rẻ hơn 2-4 lần so với điện hạt nhân. Đồng thời, công nghệ năng lượng tái tạo mở ra nhiều cơ hội kinh tế và tạo việc làm.
Nói một cách đơn giản hơn, năng lượng tái tạo đã có thể cạnh tranh với năng lượng hóa thạch, năng lượng hạt nhân. Năng lượng tái tạo sản xuất ra nguồn điện rẻ hơn 2-4 lần so với điện hạt nhân. Đồng thời, công nghệ năng lượng tái tạo mở ra nhiều cơ hội kinh tế và tạo việc làm. Vào năm 2017, chỉ tính riêng những tấm pin mặt trời đã có thể sản xuất ra sản lượng điện nhiều hơn từ than đá, khí đốt và hạt nhân cộng lại.

Pháp có thể phát triển mạnh năng lượng tái tạo và song song với đó giảm năng lượng hạt nhân mà không phải từ bỏ việc đóng cửa các nhà máy nhiệt điện than. Phải đợi đến cuối năm 2018 mới biết được Pháp sẽ áp dụng những mục tiêu của châu Âu vào Chương trình quốc gia về năng lượng dài hạn (PPE). Chương trình này chú trọng cân bằng giữa năng lượng tái tạo và hạt nhân trong 10 năm tới. Phe ủng hộ năng lượng hạt nhân biện hộ rằng, sự sụt giảm nhanh chóng của năng lượng hạt nhân trong hỗn hợp năng lượng của Pháp sẽ đi cùng với sự gia tăng của khí thải vì sẽ làm tăng sản lượng điện sản xuất từ năng lượng hóa thạch.

Một nghiên cứu của Energy Union Choices và Ủy ban Năng lượng châu Âu hợp tác với ban lãnh đạo Bền bững Cambridge mang tên “Sạch hơn, thông minh hơn, tiết kiệm chi phí: nắm bắt cơ hội với hệ thống điện châu Âu trong chuyển đổi năng lượng” chỉ ra rằng, Pháp có thể phát triển năng lượng mặt trời và gió nhanh chóng, đạt 90GW vào năm 2030, giảm năng lượng hạt nhân xuống 1/3 (-20GW) mà không phải từ bỏ ý định đóng cửa các nhà máy nhiệt điện than. Điều này có thể giúp giảm mạnh khí thải CO2 trong lĩnh vực điện. Vào năm 2030, tỷ lệ năng lượng tái tạo trong sản lượng điện của Pháp có thể đạt 51% trong khi vẫn có thể xuất khẩu sản lượng điện như hiện nay.

Theo S.Phương/Petrotimes.vn (8/8/2018)