Nhóm nghiên cứu trong nước đã tạo ra hydrocarbon lỏng có thành phần như xăng và naphta bằng cách dùng cacbon dioxit và hydro. Điều này được chú ý vì là trường hợp tạo ra nhiên liệu và nguyên liệu hóa học mà không cần một giọt dầu thô nào. Kết quả lần này được tạo ra từ thiết bị thử nghiệm của Viện Nghiên cứu Hóa học Hàn Quốc. Trước đây cũng đã có công nghệ nhiên liệu tổng hợp tương tự. Nhưng cần 2 bước: trước tiên đổi cacbon dioxit thành cacbon monoxit, rồi lại kết hợp với hydro. Nhóm nghiên cứu giải thích rằng họ đã rút gọn quá trình này thành một lần, cho thấy khả năng đơn giản hóa quy trình để giảm dùng năng lượng và gánh nặng chi phí. Hiện nay sản lượng là khoảng 50kg mỗi ngày. So với quy mô thị trường nhiên liệu và hóa dầu trong nước, đây vẫn là giai đoạn thử nghiệm rất nhỏ. Nhóm nghiên cứu đang đặt mục tiêu quy trình thương mại sản xuất hơn 100K tấn mỗi năm vào thập niên 2030. Trong tình hình bất ổn nguồn cung dầu thô ngày càng lớn, cũng có kỳ vọng rằng đây có thể trở thành phương án thay thế để giảm mức phụ thuộc nhập khẩu.
원문 보기
Nói làm xăng không cần dầu thô, chính xác là có nghĩa gì
Khi mới xem tin, nghe hơi lạ đúng không. Xăng và naphta vốn là thứ được làm bằng cách tinh chế dầu thô lấy từ dưới đất lên mà. Điểm quan trọng ở đây là tách riêng 'sản phẩm cuối cùng' và 'nguyên liệu ban đầu'. Thứ được tạo ra lần này là hydrocarbon lỏng thuộc nhóm xăng·naphta (các phân tử lỏng gồm cacbon và hydro), và điểm xuất phát của nó không phải dầu thô mà là cacbon dioxit và hydro.
Hiểu được điều này thì tin tức sẽ rõ hơn nhiều. Xăng và naphta không phải là chất đặc biệt chỉ có trong dầu thô, mà là hỗn hợp của nhiều loại hydrocarbon. Vì vậy, dù không dùng cách đun rồi tách từ dầu thô, nếu kết hợp lại cacbon và hydro để tạo ra phạm vi phân tử tương tự thì vẫn có thể đi đến cùng nhóm sản phẩm. Nói đơn giản, đây không phải là 'nhiên liệu tách ra từ dầu thô' mà là 'nhiên liệu được tổng hợp mới'.
Điểm giống nhau giữa nhà máy lọc dầu và công nghệ lần này cũng nằm ở đây. Cả hai cuối cùng đều tạo ra hydrocarbon lỏng mà con người có thể sử dụng. Nhưng nhà máy lọc dầu gần với việc tách ra và xử lý các phân tử đã có sẵn trong dầu thô, còn công nghệ lần này gần với quy trình tạo mới các phân tử cần thiết, bắt đầu từ những phân tử đơn giản hơn là CO2 và H2. Nếu hiểu được khác biệt này, bạn sẽ thấy 'xăng không có dầu thô' không phải là phóng đại mà là cách giải thích theo hóa học.
Công nghệ lần này cho thấy một con đường nguyên liệu mới để thay thế dầu thô.
Sản phẩm chính vẫn là xăng·naphta quen thuộc, nhưng điểm bắt đầu khác ở chỗ là CO2 và hydro.
Quy trình nhiên liệu tổng hợp CO2 và nhà máy lọc dầu giống nhau ở đâu, khác nhau ở đâu
| Hạng mục so sánh | Lọc dầu truyền thống | Nhiên liệu tổng hợp dựa trên CO2 |
|---|---|---|
| Nguyên liệu ban đầu | Dầu thô | Cacbon dioxit + hydro |
| Cách tạo ra | Chưng cất, phân tách và cải biến dầu thô để phù hợp tiêu chuẩn sản phẩm | Tổng hợp mới các phân tử hydrocacbon bằng phản ứng xúc tác |
| Giai đoạn trung gian | Chia và xử lý nhiều thành phần dầu có trong dầu thô | Chuyển đổi CO2, hydro hóa và tổng hợp hydrocacbon là cốt lõi |
| Sản phẩm cuối cùng | Xăng, naphta, dầu diesel vân vân | Hydrocacbon lỏng thuộc nhóm xăng·naphta |
| Điểm mạnh | Hệ thống sản xuất quy mô lớn đã hoàn thiện | Có thể làm ra sản phẩm cùng nhóm ngay cả khi không có dầu thô |
| Giới hạn | Phụ thuộc vào khai thác và nhập khẩu dầu thô hóa thạch | Chi phí điện·hydro và việc kiểm chứng mở rộng quy mô lớn vẫn còn là bài toán |
Dùng lại CO2 làm nhiên liệu không phải là xóa bỏ carbon mà là tuần hoàn dùng lại
Ở đây có một chỗ nhiều người dễ nhầm. Khi nói biến khí cacbonic thành nhiên liệu, nghe như khí thải bỗng nhiên trở thành năng lượng vậy. Nhưng thực tế gần như ngược lại. CO2 vốn đã là một phân tử khá ổn định, nên nó không tự nhiên trở thành nhiên liệu tốt. Vì vậy, hiểu chính xác là công nghệ này không đốt chính CO2, mà là lấy nguyên tử carbon bên trong nó đưa lại vào phân tử nhiên liệu để dùng tiếp.
Vì thế, cách nói 'tái chế carbon' nhìn chung là đúng, nhưng nói chính xác hơn thì đó là cho carbon tuần hoàn thêm một lần nữa. Kết hợp CO2 đã thu giữ với hydro để tạo ra methanol hoặc nhiên liệu tổng hợp, rồi khi dùng loại nhiên liệu này thì carbon cuối cùng vẫn quay lại khí quyển. Nói cách khác, đây không hẳn là công nghệ xóa carbon mãi mãi, mà gần hơn với công nghệ dùng lại carbon hiện có thêm một lần mà không phải khai thác nhiên liệu hóa thạch mới.
Hiểu điều này thì cũng sẽ hiểu vì sao người ta nói hydro và điện rất quan trọng. Muốn biến CO2 trở lại thành nhiên liệu thì cần nhiều năng lượng từ bên ngoài, mà nếu điện và hydro đó dựa trên nhiên liệu hóa thạch thì hiệu quả khí hậu có thể giảm đi rất nhiều. Ngược lại, nếu dùng điện carbon thấp và hydro phát thải thấp, thì nó sẽ trở thành phương án bổ sung có thể dùng trong các lĩnh vực khó giải quyết bằng pin như hàng không, hàng hải, vận tải đường dài. Vì vậy, giá trị của công nghệ này không nằm ở 'xóa carbon như phép màu', mà ở việc xem xét dùng ở đâu và với điều kiện nào thì mới có ý nghĩa.
Thành bại của việc biến CO2 thành nhiên liệu phụ thuộc không phải vào bản thân CO2 mà vào mức phát thải carbon của hydro và điện.
Công nghệ này đúng hơn nên được xem là vật bổ sung lấp chỗ trống cho các lĩnh vực khó điện khí hóa, hơn là đối thủ của xe điện.
Nhiên liệu hóa CCU, CCS và điện khí hóa trực tiếp khác nhau thế nào
| Hạng mục | Nhiên liệu hóa CCU | CCS | Điện khí hóa trực tiếp |
|---|---|---|---|
| Số phận của carbon | Sau khi đổi thành nhiên liệu, lại tiếp tục thải ra | Sau khi thu giữ thì lưu trữ dưới lòng đất | Giảm chính việc sử dụng nhiên liệu |
| Nguồn năng lượng chính | Điện carbon thấp + hydro | Năng lượng để thu giữ, nén và lưu trữ | Điện |
| Lĩnh vực phù hợp | Hàng không, vận tải biển, hạ tầng nhiên liệu lỏng hiện có | Xi măng, luyện thép và các nguồn thải quy mô lớn | Xe chở khách, sưởi ấm, một số thiết bị công nghiệp |
| Ưu điểm | Có thể kết nối với hệ thống nhiên liệu hiện có | Có thể cô lập carbon trong thời gian dài | Hiệu suất năng lượng nhìn chung cao |
| Giới hạn chính | Gánh nặng về hiệu suất và chi phí lớn | Cần hạ tầng lưu trữ và sự chấp nhận của xã hội | Không thể áp dụng ngay cho mọi vận tải và quy trình |
Điểm khác biệt thật sự của công nghệ lần này: giảm quy trình 2 giai đoạn xuống còn 1 giai đoạn
| Hạng mục so sánh | Chuyển đổi gián tiếp 2 giai đoạn cũ | Chuyển đổi trực tiếp lần này |
|---|---|---|
| Cấu trúc quy trình | Đổi CO2 thành CO rồi tiếp tục tổng hợp hydrocarbon | Chuyển đổi trực tiếp thành hydrocarbon lỏng trong một hệ phản ứng |
| Điều kiện giai đoạn đầu | RWGS cần nhiệt độ cao từ 800℃ trở lên | Giảm gánh nặng riêng của giai đoạn nhiệt độ cao |
| Điều kiện giai đoạn thứ hai | Cần thiết bị áp suất cao cho phản ứng Fischer-Tropsch | Hoạt động ở mức 270~330℃, 10~30bar |
| Độ phức tạp của thiết bị | Gánh nặng lớn về lò phản ứng, quản lý nhiệt và xử lý chất trung gian | Có khả năng giảm gánh nặng về số lượng lò phản ứng và kết nối quy trình |
| Ý nghĩa | Về lý thuyết là có thể, nhưng gánh nặng năng lượng và chi phí rất lớn | Cho thấy khả năng giảm sử dụng năng lượng và CAPEX (chi phí đầu tư thiết bị ban đầu) |
| Bài toán còn lại | Có những giới hạn đã được biết đến | Cần kiểm chứng tuổi thọ chất xúc tác, độ chọn lọc, vận hành dài hạn và mở rộng quy mô |
Từ 50kg mỗi ngày đến 100,000 tấn mỗi năm, nhìn bằng con số thì còn xa đến mức nào
Nếu đổi thí điểm hiện tại sang mức theo năm, thì là khoảng 18.25 tấn. So với mục tiêu, có thể thấy ngay là vẫn còn ở điểm bắt đầu.
Vậy điểm nghẽn của sản xuất hàng loạt cuối cùng sẽ xuất hiện ở đâu
| Điểm nghẽn | Vì sao quan trọng | Điểm cần chú ý khi đọc bây giờ |
|---|---|---|
| Giá hydro | Nhiên liệu tổng hợp dùng nhiều hydro nên ảnh hưởng lớn đến giá thành cuối cùng | Nếu trong bài công nghệ có kế hoạch cung ứng hydro thì nhất định nên xem cùng |
| Chi phí điện | Đơn giá điện carbon thấp liên quan trực tiếp đến chi phí hydro | Nếu không bảo đảm điện tái tạo, hiệu quả kinh tế có thể bị lung lay |
| Tuổi thọ chất xúc tác | Nếu chất xúc tác mòn nhanh, chi phí vận hành và thời gian dừng sẽ tăng | Dữ liệu kiểu 'chạy lâu vẫn giữ hiệu suất' là điểm cốt lõi để thương mại hóa |
| Nguồn cung CO2 | Điều quan trọng là nhận CO2 đã thu giữ ổn định đến mức nào | Đây là giai đoạn cần mô hình liên kết với nhà máy điện và nhà máy |
| Mở rộng nhà máy | Quản lý nhiệt, quản lý áp suất và vận hành liên tục khó hơn ở thiết bị lớn | Thành công ở giai đoạn thử nghiệm không có nghĩa là sẽ thành công ngay ở nhà máy thương mại |
Vì sao công nghệ này được chú ý hơn ở Hàn Quốc: mốc thời gian của an ninh năng lượng
Công nghệ này đặc biệt gây chú ý ở Hàn Quốc vì nó không chỉ là thử nghiệm thân thiện môi trường đơn giản, mà còn liên quan đến vấn đề an ninh năng lượng đã tồn tại từ lâu.
Giai đoạn 1: Khủng hoảng dầu mỏ thập niên 1970
Hàn Quốc có cơ cấu gần như nhập khẩu toàn bộ dầu thô, nên giá dầu thế giới tăng mạnh và gián đoạn nguồn cung đã trở thành rủi ro cho vận hành quốc gia. Từ lúc đó, năng lượng bắt đầu được nhìn không phải là vấn đề giá cả mà là vấn đề sống còn.
Giai đoạn 2: Dự trữ và đa dạng hóa nguồn nhập khẩu
Sau đó, Hàn Quốc tăng các biện pháp chống đỡ bằng cách tích trữ dầu, chia nhỏ nơi nhập khẩu, và mở rộng hệ thống điện hạt nhân, lọc dầu và hóa dầu. Điểm cốt lõi là chuẩn bị cho tình huống 'nếu không nhập được thì phải làm sao'.
Giai đoạn 3: Hợp tác quốc tế từ sau thập niên 2000
Cùng với việc gia nhập IEA, hệ thống ứng phó khẩn cấp và khung hợp tác quốc tế đã được tăng cường. Nhưng điểm là cơ cấu này vẫn phụ thuộc vào nhập khẩu thì không thay đổi nhiều.
Giai đoạn 4: Cú sốc chuỗi cung ứng thập niên 2020
Khi chiến tranh, rủi ro Trung Đông và bất ổn logistics chồng lên nhau, giá trị của 'công nghệ năng lượng và nguyên liệu có thể thay thế trong nước' lại tăng lên. Nhiên liệu tổng hợp được chú ý cũng chính là trong bối cảnh này.
Nhập khẩu dầu thô của Hàn Quốc vẫn còn tỷ trọng Trung Đông cao
Nếu nhìn bằng con số, lý do bài báo nói là 'giải pháp thay thế để giảm mức độ phụ thuộc nhập khẩu' sẽ rõ hơn.
Thường được nhắc cùng xăng, nhưng vai trò của naphtha hoàn toàn khác
| Hạng mục | Xăng | Naphtha |
|---|---|---|
| Công dụng chính | Nhiên liệu cho ô tô | Nguyên liệu cho nhà máy hóa dầu |
| Ai chủ yếu sử dụng | Tài xế và lĩnh vực vận tải | NCC(thiết bị phân tách naphtha ở nhiệt độ cao) và các công ty hóa chất |
| Ý nghĩa trong tin tức | Liên quan trực tiếp đến giá dầu và giá sinh hoạt | Liên quan đến chi phí sản xuất của ngành chế tạo như nhựa, sợi, cao su |
| Lý do quan trọng ở Hàn Quốc | Cung ứng nhiên liệu vận tải | Nguyên liệu đầu vào của ngành hóa dầu |
| Ý nghĩa của công nghệ lần này | Khả năng có nhiên liệu tổng hợp không cần dầu thô | Khả năng về con đường nguyên liệu hóa chất sản xuất trong nước |
Con đường một giọt naphtha đi tới nhựa
Vì sao naphtha được xem trọng trong tin tức công nghiệp, chỉ cần nhìn theo dòng chảy là hiểu ngay thôi.
Bước 1: Từ quá trình lọc dầu thô tạo ra naphtha
Naphtha là hỗn hợp hydrocacbon lỏng nhẹ tạo ra khi tách dầu thô theo sự khác nhau về điểm sôi. Nó gần với nhóm xăng, nhưng vai trò chính là làm nguyên liệu cho nhà máy.
Bước 2: Tách naphtha ở NCC
NCC là viết tắt của naphtha cracker. Nó tách naphtha bằng nhiệt rất cao để biến thành các nguyên liệu hóa dầu cơ bản như ethylene, propylene, butadiene, BTX.
Bước 3: Nguyên liệu hóa dầu cơ bản trở thành vật liệu
Các nguyên liệu hóa dầu cơ bản này tiếp tục thành nhiều loại nguyên liệu trung gian như nhựa, sợi tổng hợp, cao su tổng hợp, vật liệu đóng gói, nguyên liệu chất tẩy rửa. Nói cách khác, naphtha gần như là bước đầu tiên của các nhà máy làm đồ dùng hằng ngày.
Bước 4: Tình hình quốc tế lan tới chi phí sản xuất trong nước
Nếu giá naphtha hoặc nguồn nhập khẩu bị biến động, chi phí từ nhựa đến linh kiện ô tô đều có thể bị ảnh hưởng. Vì vậy, tin tức về naphtha không chỉ là tin về nguyên liệu thô mà còn cần được hiểu là tin về sức cạnh tranh của ngành chế tạo Hàn Quốc.
Vậy nên nên đọc tin này như thế nào
Tin này đúng hơn là nên hiểu như thông báo rằng đã có một con đường mới có thể từng bước làm lung lay cấu trúc phụ thuộc vào dầu thô, chứ không phải là tuyên bố 'cuối cùng cũng không cần dùng dầu mỏ nữa'. Về mặt công nghệ, đây là bước tiến khá lớn. Vì họ đã tạo ra hydrocacbon lỏng thuộc nhóm xăng·naphtha từ CO2 và hydro, hơn nữa còn đi tới sản xuất thử nghiệm bằng quy trình đơn giản hơn trước nữa.
Nhưng khi đọc như một bài báo công nghiệp, bạn cần nhìn thêm một bước. 50kg mỗi ngày rõ ràng là một kết quả kiểm chứng có ý nghĩa, nhưng vẫn còn khoảng cách lớn so với mục tiêu thiết kế quy trình sản xuất hơn 100K tấn mỗi năm vào đầu những năm 2030. Cuối cùng, thứ lấp đầy khoảng cách này là điện carbon thấp giá rẻ, nguồn cung hydro, tuổi thọ chất xúc tác, dữ liệu vận hành nhà máy quy mô lớn. Sau này nếu có tin tức tương tự, thay vì chỉ nhìn 'đã làm được bao nhiêu kg', bạn hãy xem cùng cả 'duy trì được bao lâu, rẻ đến mức nào, chạy bằng loại điện nào' thì sẽ đánh giá chính xác hơn nhiều.
Và trong bối cảnh Hàn Quốc, còn có thêm một ý nghĩa nữa. Công nghệ này không chỉ là vấn đề nhiên liệu, mà còn liên quan tới khả năng thay thế một phần nguyên liệu hóa dầu như naphtha bằng con đường nội địa. Tức là, đây vừa là tin về công nghệ trung hòa carbon, đồng thời cũng là tin về an ninh năng lượng và chuỗi cung ứng công nghiệp. Nếu hiểu tới đây, lần sau khi đọc bài tương tự, bạn sẽ có thể phân biệt giữa 'thí nghiệm thú vị' và 'thay đổi công nghiệp thực tế'.
Có công bố cùng nhau thời gian vận hành liên tục, cách cung ứng hydro, nguồn điện hay không?
Thị trường mục tiêu có rõ ràng không: là thay thế nhiên liệu, thay thế nguyên liệu hóa học, hay nhắm tới một thị trường pha trộn cụ thể?
Chúng tôi sẽ chỉ bạn cách sống ở Hàn Quốc
Hãy dành thật nhiều tình cảm cho gltr life nhé