Công nghệ đột phá mới trong xử lý khí methane tại các mỏ than

Theo phóng viên TTXVN tại Sydney, Cơ quan Khoa học Quốc gia Australia (CSIRO) vừa thử nghiệm thành công công nghệ đột phá trong việc xử lý và tiêu hủy khí methane nồng độ thấp trong hệ thống thông gió tại các mỏ than dưới lòng đất.

Hoạt động tại mỏ than ở Newcastle, Australia. Ảnh: AFP/TTXVN

Hiện tượng khí methane rò rỉ từ các vỉa than vào hệ thống đường hầm luôn là mối đe dọa nghiêm trọng đến an toàn lao động tại các mỏ than, hầm lò. Các nhà khoa học cho biết biện pháp xử lý truyền thống hiện nay là liên tục bơm không khí sạch để làm loãng và đẩy khí methane ra ngoài.

Tuy nhiên, quy trình này vô tình tạo ra một thách thức lớn cho môi trường khi lượng khí thải thoát ra từ hệ thống thông gió mỏ than (VAM) mang theo hàm lượng methane dù ở mức an toàn (thường dưới 1%), nhưng lại chiếm tới hơn 60% tổng lượng phát thải rò rỉ từ các mỏ than tại Australia và khoảng 15% tổng lượng phát thải khí methane của quốc gia này.

Trong bối cảnh các quy định pháp lý về an toàn mỏ tại Australia ngày càng nghiêm ngặt, các nhà vận hành mỏ đang phải đối mặt với áp lực giảm mạnh nồng độ methane trung bình trong dòng khí thải VAM xuống còn 0,2% - 0,4%. Tuy nhiên, công nghệ oxy hóa nhiệt (công nghệ sử dụng nhiệt độ cực cao để đốt cháy và phân hủy các chất hữu cơ dễ bay hơi, khí độc hại có trong khí thải công nghiệp) hiện nay không còn phù hợp do đòi hỏi nồng độ methane đầu vào đạt ít nhất 0,3%.

Nhằm giải quyết rào cản kỹ thuật trên, CSIRO đã phát triển công nghệ mới mang tên CataVAM sử dụng chất xúc tác hiệu suất cao trên nền cấu trúc lỗ rỗng dạng tổ ong có tính năng tái sinh nhiệt được thiết kế chuyên dụng. Hoạt động tương tự bộ chuyển đổi xúc tác ô tô, hệ thống này xử lý triệt để khí methane ở nồng độ cực thấp (từ 0,1% đến 0,5%) mà không cần nhiên liệu bổ sung. Đáng chú ý, thiết kế cấu trúc lỗ rỗng cải tiến giúp tăng công suất xử lý VAM gấp hơn 4 lần so với công nghệ nhiệt cùng kích thước, cho phép thu nhỏ thiết bị để di chuyển và lắp đặt linh hoạt giữa các giếng thông gió.

Trong đợt thử nghiệm thực địa quy mô lớn kết thúc vào tháng 4 vừa qua tại mỏ than Appin (phía Nam bang New South Wales), mô hình thử nghiệm CataVAM đã đạt Mức độ sẵn sàng công nghệ (TRL) 7. Hệ thống đã xử lý thành công lưu lượng khí thông gió thực tế lên tới 1,38 mét khối/giây.

Tiến sĩ Gareth Kennedy, Giám đốc Nghiên cứu Công nghệ Khai thác Bền vững của CSIRO, cho biết đây là lần đầu tiên trên thế giới một công nghệ giảm thiểu khí thải VAM bằng phương pháp xúc tác đạt hiệu suất cao được chứng minh thành công ở quy mô lớn trong điều kiện khai thác thực tế. Thử nghiệm của nhóm đã đạt hiệu suất tiêu hủy methane hơn 98% đối với dòng khí VAM thực tế có nồng độ methane chỉ ở mức 0,2% hoặc thấp hơn.

Hiện tại, CSIRO đang phối hợp cùng đối tác thương mại triển khai giai đoạn thử nghiệm tiếp theo với một thiết bị có công suất 5 mét khối/giây. Đây là bước thử nghiệm công nghệ cuối cùng trước khi tiến tới phát triển các module thương mại hoàn chỉnh với công suất thiết kế 20 mét khối/giây, phục vụ triển khai song song tại các giếng mỏ quy mô lớn.

Theo CSIRO, thành công của CataVAM được kỳ vọng sẽ đóng vai trò quan trọng giúp ngành khai khoáng đáp ứng các hạn mức của Cơ chế Bảo vệ (Safeguard Mechanism) của Chính phủ Australia, đồng thời hiện thực hóa cam kết của quốc gia này đối với Cam kết Methane Toàn cầu nhằm giảm 30% lượng phát thải vào năm 2030.