Thông tin chuyên ngành Xi măng Việt Nam

Các dự án nhóm khí hydro đáng chú ý

Một số dự án CCU/S liên quan tới ngành xi măng ở Châu Âu đã được công bố liên quan tới các nhóm khí hydro. Điều này đã được xúc tiến thêm nhờ việc xuất bản chiến lược hydro của Liên minh Châu Âu hồi giữa năm 2020, mà trong đó coi hydro như là một bước đi cần thiết cho ngành công nghiệp khử carbon và cho nền kinh tế rộng hơn. Hầu hết các dự án này đều bày tỏ mong muốn được sử dụng CCU/S tại các nhà máy xi măng, nhưng lại không đưa ra thông tin chi tiết về cách thức thu gom CO₂ tại các nhà máy xi măng.

Dự án Carbon2ProductAustria (C2PAT) bao gồm Lafarge Zementwerke, OMV, Verbund và Borealis. Dự án nhằm mục đích sử dụng khí hydro do Verbund sản xuất ra để cho phép OMV chuyển hoá CO₂ thu gom được thành nhiều loại olefin, nhiên liệu và nhựa. Sau đó, Borealis sẽ sử dụng một số sản phẩm này làm nguyên liệu để sản xuất nhựa. Giai đoạn thứ ba của dự án này sẽ chứng kiến một tổ hợp thiết bị CCU/S được xây dựng tại nhà máy xi măng Mannersdorf để thu gom toàn bộ 0,7 triệu tấn CO₂ phát thải/năm. Dự án đã được công bố vào giữa năm 2020.

Tháng 8/2020, dự án khí hydro sạch Westküste100 đã cho biết là dự án đã nhận được ý kiến phê duyệt nguồn vốn cấp từ Bộ Kinh tế Liên bang ở Đức. Kế hoạch được hỗ trợ nhờ một khoản đầu tư 89 triệu Euro, trong đó 30 triệu Euro được phê duyệt cho khởi động dự án vào tháng 8/2020. Sáng kiến này dự định sẽ sản xuất khí hydro sạch, vận chuyển nó trong mạng lưới khí đốt, sử dụng nó trong các quá trình công nghệ và kết nối các chu trình vật liệu khác nhau trong cơ sở hạ tầng hiện có. Liên danh bao gồm 10 đối tác: EDF Deutschland, Holcim Deutschland, OGE, Ørsted Deutschland, Raffinerie Heide, tiện ích đô thị của Heide, Thüga và thyssenkrupp Industrial Solutions, cùng với cơ quan phát triển vùng Heide và Trường Đại học Khoa học ứng dụng Westküste. Trong giai đoạn sau của dự án, khí hydro từ quá trình điện phân và CO₂ từ một nhà máy xi măng ở Schleswig-Holstein sẽ được sử dụng trong quá trình. Trong giai đoạn đầu của dự án Westküste100, các công tác chuẩn bị sẽ được thực hiện để chuyển đổi nhà máy xi măng Lägerdorf sang một quá trình đốt nhiên liệu oxy. Tháng 6/2021, dự án đã báo cáo rằng các nghiên cứu kỹ thuật xem xét quá trình nhiên liệu oxy cùng với thyssenkrupp Industrial Solutions và Linde đã hoàn thành tại nhà máy xi măng Lägerdorf và đánh giá tổng thể cũng đã hoàn thành. 

Nhà máy Cemex Balcones ở Texas, US, đang tham gia vào các thử nghiệm để đánh giá tính hiệu quả của kỹ thuật chiết tách CO₂ dựa vào màng chắn.

Tháng 2/2021, công ty con ở UK của HeidelbergCement là Hanson đã cho biết rằng công ty đã tham gia liên danh HyNet North West. Dự án, do Cơ quan Năng lượng Tiến bộ chủ trì, đang được thực hiện bởi một liên danh các tổ chức thuộc vùng tây bắc nước Anh, bao gồm Cadent, CF Fertilisers, Eni UK, Essar, INOVYN và Đại học Chester. Tháng 3/2021, Hanson đã xác nhận rằng cong ty đang chuẩn bị tiến hành nghiên cứu thu gom và tồn trữ carbon (CCS) tại nhà máy xi măng Padeswood của mình ở Flintshire sau khi công ty nhận được khoản tiền tài trợ 84 triệu Euro. Nghiên cứu sẽ hỗ trợ phần thiết kế sơ sở và dự toán chi phí cho tổ hợp thiết bị thu gom carbon tại nhà máy xi măng và phần kết nối với hệ thống vận chuyển và tồn trữ CO₂ của HyNet North West theo kế hoạch. Khoản tiền tài trợ 46 triệu Euro nhận được từ các đối tác của liên danh, còn lại 38 triệu Euro nhận được từ khoản tài trợ cho Thách thức Khử Carbon trong Công nghiệp của Tổ chức Nghiên cứu và Đổi mới Sáng tạo Vương Quốc Anh (UKRI).

Cemex và Synhelion

Tháng 9/2020, Cemex đã công bố rằng công ty đang làm việc với Synhelion để phát triển một lò phản ứng năng lượng mặt trời cho các nhà máy xi măng và rằng thử nghiệm thí điểm đầu tiên đã được dự kiến tiến hành vào năm 2022. Giai đoạn đầu của dự án dự định sẽ thay thế việc sử dụng nhiên liệu hoá thạch trên các dây chuyền sản xuất tương tự sang SOLPART (Các Lò phản ứng được gia nhiệt bằng năng lượng mặt trời cho Sản xuất Công nghiệp các Hạt Phản ứng) ở Pháp và Heliogen ở Hoa Kỳ.

Tuy nhiên, công bố này cũng đã lưu ý rằng phát thải CO₂ quá trình có thể ‘dễ dàng’ chiết tách được, khi chúng hoà trộn với chất lỏng truyền nhiệt cho bộ thu năng lượng mặt trời đã thiết lập. Sau đó, công bố đã đề xuất sử dụng CO₂ thu gom được cho sản xuất nhiên liệu tổng hợp.

Vào tháng 11/2020 và tháng 2/2021, Cemex cũng đã công bố hai dự án tại các nhà máy ở Hoa Kỳ sử dụng Nguồn Vốn tài trợ của Bộ Năng Lượng. Dự án đầu tiên là nghiên cứu khả thi đánh giá xem kỹ thuật phân tách bằng màng chắn của Cơ quan Nghiên cứu & Công nghệ Màng chắn có thể được sử dụng ra sao tại nhà máy xi măng Balcones ở New Braunfels, Texas. Dự án thứ hai là dự án thử nghiệm thí điểm sử dụng quá trình tẩy rửa dung môi của Carbon Clean tại nhà máy xi măng Victorville ở California.

Bộ thu năng lượng mặt trời năng suất 250kW của Synhelion đã đạt được nhiệt độ khí >1550°C. Nó đã phát sáng sau khi sử dụng.

CarbonFree SkyMine

CarbonFree, trước đây được biết đến là Skyonic, đã tuyên bố sẽ cho ra mắt nhà máy thu gom và sử dụng carbon thương mại đầu tiên trên thế giới cho bất kỳ ngành nào khi công ty cho ra mắt SkyMine của mình vào năm 2015. Đây chắc chắn là tổ hợp thiết bị CCU/S thương mại đầu tiên trong lĩnh vực xi măng.

Tổ hợp thiết bị này sử dụng khí thải ống khói từ nhà máy xi măng Capital Aggregates ở bên cạnh ở San Antonio. Tổ hợp này có năng suất thu gom CO₂ là 75.000 tấn/năm mặc dù công ty cho biết tổ hợp này hiện thu gom được khoảng 50.000 tấn/năm. Tổ hợp thiết bị này dự định sẽ thu gom tới 20% CO₂ trong khí thải ống khói nhà máy xi măng.

Tổ hợp này tự tạo ra natri hydroxide (NaOH) thông qua quá trình điện phân clo-kiềm, một quá trình mà cũng giải phóng khí hydro (H₂) và khí clo (Cl₂). Sau đó, CO₂ trong khí thải ống khói từ nhà máy xi măng phản ứng với NaOH để tạo ra natri bicarbonate (baking soda – NaHCO₃), còn khí hydro và khí clo sẽ kết hợp với nhau để tạo ra axit hydrocloric (HCl) và dung dịch thuốc tẩy (natri hypochlorite – NaClO). Baking soda (Muối nở), axit hydrochloric và thuốc tẩy sau đó sẽ được bán đi.
(Hết)

Kể từ khi ra mắt SkyMine vào năm 2015, CarbonFree đã cố gắng để cho ra đời quy trình công nghệ SkyCycle của mình. Nhà máy SkyCycle đầu tiên của CarbonFree hiện được dự kiến sẽ triển khai thực hiện trong năm 2022.

Tài liệu tham khảo

1. Các thông cáo báo chí của công ty, các báo cáo bền vững và trang web của công ty.

2. The Skyonic SkyMine: The future of cement plant carbon capture? Global Cement Magazine, May 2015.

3. Plaza, MG; Martinez S; Rubiere F. CO₂ Capture, Use, and Storage in the Cement Industry: State of the Art and Expectations. Energies 2020, 13, 5692.

Nguyễn Thị Kim Lan dịch từ Global Cement Magazine số tháng 11/2021
ximang.vn