Hướng Tới Việc sử Dụng ‘Than Sạch’
Mai Thanh Truyết
Than là một nguồn năng lượng thiên nhiên mà các quốc gia trên thế giới vẫn còn sử dụng với một tỷ lệ quan trọng so với tất cả các nguồn năng lượng khác. Mặc dù vẫn còn quá nhiều vấn nạn về ô nhiễm môi trường do kỹ nghệ than mang đến, thế giới vẫn xem đây là một nguồn năng lượng chính chưa thể thay thế được, ít nhất trong vòng 20 năm tới. Tại Hoa Kỳ, quốc gia đã có kỹ thuật cao độ, đã đem vào áp dụng năng lượng nguyên tử, dầu hỏa, năng lượng tái tạo, nhưng năng lượng do than cung cấp vẫn chiếm hàng đầu với 52% trên tổng số nhu cầu năng lượng toàn quốc.
Than là một loại nguyên liệu dễ khai thác về kỹ thuật và rẻ về giá thành nhất so với tất cả các nguồn nguyên liệu khác. Công nghệ than ở Hoa Kỳ hàng năm lên đến 350 tỷ Mỹ kim với trên 75.000 mõ than đang được khai thác. Sản lượng hàng năm là 1 tỷ tấn cho năm 2003, tăng lên 1,2 tỷ năm 2004, và 1,4 tấn năm 2006. Trử lượng than của nước nầy có thể xài trong vòng 250 năm nữa.
Về phía Trung Quốc, mức sản xuất than là 1,2 tỷ tấn năm 2002.
Trở qua Việt Nam, than cũng là một nguồn năng lượng chiến lược. Năm 2004, Việt Nam dự định sản xuất 19,4 triệu tấn và dự kiến xuất cảng 6 triệu tấn. Theo lời ông Đoàn Văn Kiên, Tổng giám đốc công ty than Vinacoal, nhu cầu cho 5 năm sắp tới là sẽ sản xuất từ 33 đến 36 triệu tấn than, trong đó có 10 triệu tấn dùng cho xuất cảng.
Vấn nạn ô nhiễm do công nghệ than
Tại Hoa Kỳ, công nghệ than đã dự phần quan trọng hàng đầu vào việc ô nhiễm môi trường như: thải hồi 60% lượng khí sulfur dioxide (SO2), 33% lượng thủy ngân, 25% Nitrogen monoxide (NOx), và 33% thán khí (CO2) trên tổng số ô nhiễm không khí toàn quốc. Do đó, dù có những thuận lợi về kinh tế trong kỹ nghệ năng lượng, than đã tạo ra một khối lượng khí thải khỗng lồ, hũy diệt cả vùng cảnh quan chung quanh các nhà máy sản xuất than, ô nhiễm ao hồ, nguồn nước và không khí..
Riêng tại Việt Nam, than đã biến vùng khai thác chính là Quảng Ninh thành một thị trấn đen. Theo Hải học Viện Nha Trang, có thể có đến 50% san hô vùng Hạ long bị chết “ngộp” vì bị than bám vào trầm tích dưới biển san hô của vùng nầy.
Tuy nhiên, để đổi lại, than là một nguồn năng lượng dễ tìm, dễ đốt, và có mặt ở hầu hết khắp nơi. Do đó, vấn đề còn lại là làm thế nào để biến công nghệ than thành một nguồn năng lượng sạch trước khi chuyển đổi qua việc ứng dụng các nguồn năng lượng khác.
Hướng giải quyết
Có hai phương pháp để chuyển đổi than thành một công nghệ sạch đúng theo tinh thần của Hóa học Xanh:
*1- Xây dựng hệ thống thu hồi khí thải sulfur oxide và thán khí. Theo ước tính, nếu các nhà máy than ở tiểu bang Chicago có lắp đặt hệ thống nầy thì số tử vong hàng năm liên quan đến than sẽ giảm từ 400 xuống còn 100.
*2- Áp dụng quy trình sản xuất năng lượng mới từ than hoàn toàn không có khí thải hồi như SO2, NOx, và CO2. Đó là công nghệ biến than thành khí tạo ra điện (integrated gasification combined-cycle technology – IGCC).
Nhà máy loại nầy có khả năng như một nhà máy hóa chất hơn là nhà máy biến than thành năng lượng. Hoa Kỳ và một số quốc gia Tây phương đã thành công trong việc chuyển đổi nầy. Trên thế giới hiện có khoảng 400 nhà máy đang hoạt động và không gây ô nhiễm môi trường.
Nguyên tắc của việc dùng than “sạch” là: Than tác dụng với hơi nước và oxy ở nhiệt độ và áp suất cao. Phản ứng tổng hợp sẽ cho ra Hydrogen cùng với Carbon monoxide (CO), khí Methane (CH4), và thán khí (CO2). Các phụ phẩm rắn sẽ được loại trừ bằng phượng pháp gạn lọc. Sau cùng, tổng hợp các khí kễ trên sẽ biến thành năng lượng để chạy các turbine, và từ đó cho ra điện năng. Do đó sẽ không còn ô nhiễm không khí khi áp dụng phương pháp nầy. Theo ước tính chi phí xây dựng một nhà máy điện dựa theo phương pháp nầy tốn 1.200 Mỹ kim/KW so với 1.000 Mỹ kim/KW nếu xây dựng một nhà máy điện từ than theo phương pháp cổ điển.
Giá thành điện năng của phương pháp mới sẽ gấp đôi so với phương pháp cũ là 40 Mỹ kim/MW-giờ so với 20$/MW-giờ. Đây cũng là cái giá phải trả cho việc ngăn ngừa ô nhiễm môi trường. Sau đây là một thí dụ điển hình về chi phí y tế công cộng do ô nhiễm môi trường không khí ở Trung Quốc. Mới đây, TQ vừa công bố rằng hàng năm phải tiêu tốn 6% ngân sách quốc gia để giải quyết các chi phí y tế công cộng đặc biệt là các chứng bịnh về đường hô hấp và mắt gây ra do việc ô nhiễm không khí và nguồn nước. Mức tăng trưởng kinh tế quốc gia của TQ là 8% hàng năm, như vậy cho chúng ta thấy chi phí trên chiếm vị trí rất quan trọng trong ngân sách quốc gia của nước nầy.