Khí hóa plasma là một quá trình chuyển đổi chất hữu cơ thành khí tổng hợp (syngas), điện và xỉ bằng plasma. Bên trong bộ khí hóa, các khí nóng từ đầu plasmatron hoặc hồ quang tiếp xúc với nguyên liệu, như chất thải rắn đô thị, chất thải nghiền ô tô, chất thải y tế, sinh khối hoặc chất thải nguy hại, đốt nóng nó đến hơn 3.000 độ F (»1650 oC).
Nhiệt cực cao này duy trì các phản ứng khí hóa, phá vỡ các liên kết hóa học của nguyên liệu và chuyển chúng thành khí tổng hợp (syngas). Khí tổng hợp bao gồm chủ yếu là carbon monoxide và hydro – các nguyên tố cấu thành cơ bản cho hóa chất, phân bón, khí tự nhiên thay thế và nhiên liệu chuyển hóa lỏng. Khí tổng hợp cũng có thể được sử dụng trong các tuabin khí hoặc động cơ pittông để sản xuất điện, hoặc đốt cháy để tạo ra hơi nước cho máy phát tua bin hơi nước.
Khí hóa plasma sử dụng nhiệt độ cực cao trong môi trường thiếu oxy để phân hủy hoàn toàn chất thải thành các phân tử rất đơn giản trong một quá trình tương tự như nhiệt phân. Bởi vì các nguyên liệu phản ứng trong bộ khí hóa được chuyển đổi thành các yếu tố cơ bản của chúng, ngay cả chất thải nguy hại cũng trở thành một khí tổng hợp hữu ích.
Các vật liệu vô cơ trong nguyên liệu được nấu chảy và nung chảy thành xỉ giống như thủy tinh, không độc hại và có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng, như vật liệu xây dựng làm nền đường và vật liệu lợp mái nhà. Nó được sử dụng thương mại như một dạng xử lý chất thải và đã được thử nghiệm để khí hóa sinh khối và hydrocarbon rắn, như than đá, cát dầu và đá phiến dầu.
- Nguyên liệu cơ bản để xử lý chất thải bằng plasma thường là chất thải rắn đô thị, chất thải hữu cơ hoặc cả hai;
- Xử lý chất thải bằng plasma sạch sẽ về mặt sinh thái;
- Việc thiếu oxy ngăn ngừa sự hình thành của nhiều chất độc;
- Nhiệt độ cao trong lò phản ứng cũng ngăn các thành phần chính của khí hình thành các hợp chất độc hại như furan, dioxins, NOx hoặc sulfur dioxide;
- Quá trình lọc với nước loại bỏ tro bụi và khí ô nhiễm;
- Sản xuất khí tổng hợp sạch sẽ với sinh thái là mục tiêu tiêu chuẩn;
- Sản phẩm khí không chứa phenol hoặc hydrocarbon phức tạp;
- Một phần của khí tổng hợp được tạo ra cung cấp cho các tua-bin tại chỗ, cung cấp năng lượng cho các đầu phát plasma và các hệ thống điện. Vì vậy, đây là dạng năng lượng điện tự duy trì.
Những lợi ích sinh thái chính của khí hóa plasma
Khí hóa plasma đạt được một số lợi ích then chốt vượt trội so với hệ thống thiêu đốt:
- Nó giải phóng lượng năng lượng lớn nhất từ chất thải;
- Nguyên liệu có thể được trộn lẫn, như chất thải rắn đô thị, sinh khối, lốp xe, chất thải nguy hại và chất thải nghiền ô tô;
- Nó không tạo ra khí mê-tan, một loại khí nhà kính mạnh;
- Đây không phải là thiêu đốt và do đó, không tạo ra tro đáy hoặc tro bay;
- Tiêu huỷ sạch sẽ chất thải nguy hại, ngăn không phải vận chuyển đến bãi rác chôn cất;
- Nó hầu như không có khí thải môi trường độc hại;
- Sản xuất xỉ hợp kim sạch có thể được sử dụng làm vật liệu xây dựng;
- Xử lý chất thải hữu cơ thành khí tổng hợp dễ cháy để tạo ra năng lượng điện và năng lượng nhiệt;
- Sản xuất các sản phẩm giá trị gia tăng (kim loại) từ xỉ.
Nhà máy điện plasma cũng có thể sử dụng rác thải từ các bãi chôn lấp hiện tại làm nguyên liệu, do đó làm sạch các bãi rác ô nhiễm trước đây và cho bán chúng cho các mục đích sử dụng khác như phát triển. Đối với những người có ý thức về sự cần thiết phải cắt giảm lượng khí thải carbon của họ, thì phương pháp này hầu như không đóng góp khí thải carbon vào môi trường. Phân tích quá trình khí hóa plasma đã được chứng minh là có dấu chân carbon “âm tính” so với các dạng sản xuất năng lượng khác, tạo ra lượng khí thải gần như bằng không và có tỷ lệ phân tán bãi rác cao nhất so với bất kỳ công nghệ có sẵn nào, khiến nó thu hút sự chú ý với chính quyền địa phương. Trong khi công nghệ plasma đã được sử dụng trong nhiều năm, nó chỉ mới được phát triển gần đây như một giải pháp quản lý chất thải.
Điều này một phần là do cách tiếp cận bãi rác thông thường ít tốn kém hơn đáng kể, ngay cả với chi phí vận chuyển và phí lưu trữ, và không có yêu cầu quy định năng lượng với hàm lượng carbon thấp. Tuy nhiên, với các mục tiêu phân chia bãi rác ngày càng tăng và các mục tiêu năng lượng tái tạo, chi phí tương đối của công nghệ đã được chuyển đổi.
Lợi ích tài chính chính:
Một nhà máy quy mô trung bình sử dụng 100.000 tấn MSW có thể tạo ra 6 luồng doanh thu ổn định từ mỗi điểm:
- Phí xử lý chất thải nhận được;
- Nguồn thu do bán bất kỳ vật liệu tái chế nào;
- Điện được tạo ra (bán cho lưới điện địa phương theo hợp đồng mua bán điện dài hạn);
- Hệ thống sưởi hoặc làm mát được bán cho các công ty địa phương, ví dụ như bệnh viện, văn phòng;
- Bán sản phẩm phụ thủy tinh, được sản xuất theo quy trình và bán làm vật liệu xây dựng;
- Hoạt động theo các chương trình Năng lượng tái tạo (ví dụ: Double ROCS under the UK Renewable Obligation scheme và các chương trình tương tự ở các nước khác).
Nguồn: utagtechnology.com
