Một công ty con của Học viện Công nghệ Karlsruhe (KIT) là ICODOS vừa hợp tác với Sở nước thải Mannheim (Đức) để lập một cơ sở biến khí sinh học trong nước thải thành nhiên liệu cho tàu biển. Hệ thống trình diễn này gọi là Mannheim 001, được lắp đặt tại nhà máy xử lý nước thải của thành phố Mannheim.

Ngành vận tải biển và công nghiệp hóa chất đang chiếm 5% lượng khí thải toàn cầu và rất cần các giải pháp năng lượng sạch. Nhưng năng lượng Mặt trời, gió và cả nhiên liệu hydro là không đủ cho tàu biển và cũng chưa mấy khả thi. Để cải thiện tình hình, các nhà nghiên cứu của KIT nhận thấy có một loại nhiên liệu “xanh” hơn dầu diesel là methanol và họ đã tìm ra cách tổng hợp nó nhờ tận dụng khí sinh học có trong nước thải.

Khi xử lý nước thải, các nhà máy sẽ thu được rất nhiều loại khí sinh học đến từ sự phân hủy chất hữu cơ, chủ yếu là mêtan (CH₄), cacbon dioxit (CO₂), ammoniac (NH₃) và hydro sulfit (H₂S). Cho nên KIT đã phát triển một quy trình tận dụng khí sinh học lấy từ số nước thải đó để chuyển thành methanol (CH₃OH).

Hệ thống tổng hợp methanol của ICODOS.

Đầu tiên, hỗn hợp khí sinh học thô sẽ được tinh chế, loại bỏ tạp chất và thu lấy khí CO₂ cùng với mêtan. Còn hydro “xanh” thì được sản xuất bằng cách điện phân, nhờ nguồn năng lượng gió hoặc pin Mặt trời. Tiếp đó, CO₂ phản ứng với hydro “xanh” này cho ra methanol và nước. Cuối cùng hỗn hợp thành phẩm được tách nước để thu lấy methanol.

Thường thì quá trình chiết tách CO₂/mêtan và tổng hợp methanol sẽ thực hiện riêng biệt. Nhưng trong quy trình của KIT thì tất cả đều diễn ra trong một hệ thống duy nhất đặt ngay tại nhà máy nước thải, giúp giảm chi phí.

Do việc sản xuất ra CO₂ và hydro đều không phát thải, nên thành phẩm methanol được coi là “trung hòa carbon”. Methanol này sẽ dùng làm nhiên liệu cho tàu thuyền hoặc là nguyên liệu cho các nhà máy hóa chất. Mặt khác, khí mêtan sau khi loại bỏ tạp chất cũng được biến thành khí mêtan tinh khiết, cũng có thể dùng làm nguồn năng lượng sưởi ấm, phát điện hoặc làm nhiên liệu vận tải giống methanol.

Vì hệ thống này khá gọn có thể đặt vừa trong vài thùng container, nên ICODOS đang đàm phán để lắp đặt chúng ở các nhà máy nước thải khác. Theo ICODOS, với công nghệ của họ thì các nhà máy có thể sản xuất hàng triệu tấn methanol mỗi năm tính riêng tại Đức. Từ đó sẽ giúp nước này bớt lệ thuộc vào nguồn năng lượng nhập khẩu.

Trong Liên minh Châu Âu hiện có hơn 20 ngàn nhà máy nước thải, còn nếu tính cả châu Âu thì có thể lên tới 80 ngàn. Nếu được lắp ở hàng chục ngàn cơ sở đó thì hệ thống của ICODOS hẳn sẽ làm thành một mạng lưới nhiên liệu xanh khổng lồ trong tương lai.