Công nhân đổ bột sắt vào lò.
Nhiều ngành công nghiệp vận hành nhờ những quá trình tạo ra năng lượng tỏa một lượng lớn nhiệt. Tuy nhiên, các nhà khoa học chưa thỏa mãn với cách thức tạo ra năng lượng nhờ nhiên liệu hóa thạch, họ mong muốn tìm tới những nguồn khác sạch hơn, khai thác dễ dàng hơn và an toàn hơn. Một trong số đó là bột kim loại.
Khi được nghiền mịn, bột sắt rẻ tiền có thể cháy ở nhiệt độ cực cao, tỏa ra một lượng lớn năng lượng khi mà sắt bị oxit hóa trong một phản ứng KHÔNG tạo ra khí thải carbon, đồng thời phụ phẩm sẽ chỉ là gỉ sắt dễ thu thập hoặc oxit sắt. Ta hoàn toàn có thể tái chế gỉ sắt thành bột sắt thông qua năng lượng điện, và nếu thực hiện quá trình tái chế bằng điện mặt trời, điện gió hoặc bất cứ cách thức tạo điện sạch nào, ta sẽ có một vòng tạo năng lượng khép kín không thải ra carbon.
Khái niệm đốt bột sắt có thể xa lạ với bạn, nhưng lò nấu bia truyền thống của nhà Swinkel, Hà Lan đã ứng dụng hệ thống này được ít lâu. Thực chất, họ là doanh nghiệp đầu tiên trên thế giới thực hiện đốt bột sắt lấy năng lượng ở quy mô công nghiệp. Công ty Hà Lan này bắt tay hợp tác với Liên doanh Bột Kim loại và các nhà nghiên cứu tại TU Eindhoven để chế tạo hệ thống tạo năng lượng từ nguyên liệu sắt. Xưởng bia đã có thể tạo ra lượng nhiệt cần thiết trong quá trình sản xuất 15 triệu vại bia/năm.
“Chúng tôi tự hào vô cùng với danh tiếng công ty đầu tiên thử nghiệm thứ nhiên liệu mới ở quy mô công nghiệp, góp phần tăng tốc quá trình chuyển đổi thói quen sử dụng năng lượng”, Peer Swinkels, CEO của nhà máy bia lâu đời cho hay. “Với bản chất là kinh doanh hộ gia đình, chúng tôi đầu tư vào một nền kinh tế năng lượng duy trì được lâu dài, bởi lẽ chúng tôi nghĩ tới tương lai theo từng thế hệ chứ không phải từng năm tài chính”.
“Chúng tôi kết hợp lối suy nghĩ này với kiến thức chất lượng cao có được khi hợp tác với Liên doanh Bột Kim loại. Thông qua sáng kiến công nghệ này, chúng tôi muốn biến quá trình nấu bia trở nên ít phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch hơn. Chúng tôi vẫn sẽ tiếp tục đầu tư vào công nghệ mới này”.
Bột sắt là một trung gian chứa năng lượng sạch có thể khai thác thông qua việc đốt. Loại nhiên liệu này vừa rẻ, vừa nhiều, vận chuyển dễ dàng và chứa nhiều năng lượng trên mỗi đơn vị thể tích. Nhiệt độ cháy của bột sắt lên tới 1.800 độ C, việc chuẩn bị cũng không yêu cầu gì nhiều như những loại nhiên liệu khác, đơn cử như quá trình làm lạnh hydro hay việc bảo quản nhiên liệu xăng để không bay hơi trong quá trình lưu trữ.
Để hệ thống hoạt động hiệu quả, các nhà nghiên cứu phải tối ưu được quá trình đưa năng lượng vào lại bột sắt khi tái chế. Dựa trên nghiên một nghiên cứu công bố năm 2018, thì oxit sắt điện phân có thể lưu giữ tới 80% lượng năng lượng mà bột sắt tỏa ra trong quá trình đốt.
Bột sắt chính là thứ nhiên liệu của tương lai?
“Dù vẫn rất tự hào khi đạt được dấu mốc này, chúng tôi vẫn hướng về tương lai”, Chan Botter cho hay. Botter là người dẫn dắt nhóm nghiên cứu trẻ SOLID tại trường TU Eindhoven chuyên nghiên cứu về tiềm năng của nhiên liệu kim loại; họ đã có lộ trình phát triển những hệ thống hiệu quả hơn, và dự định biến đổi nhà máy năng lượng than thành nhà máy năng lượng nhiên liệu sắt đầu tiên vào năm 2030.
Trên lý thuyết và cũng dựa theo báo cáo khoa học xuất bản năm 2018, quy trình khép kín này có hiệu năng khoảng 40%, tức là hệ thống sẽ tận dụng được khoảng 40% lượng năng lượng mà bột sắt tạo ra. Tuy nhiên, nếu tìm được phương pháp lưu trữ, phân phối hay thậm chí xuất khẩu chỗ năng lượng thừa, hoạt động đốt bột sắt có thể đều đặn tạo ra năng lượng, thậm chí cung cấp điện khi lưới điện quá tải trong giai đoạn cao điểm.
Yếu tố kinh tế sẽ quyết định tương lai của bột sắt. Có thể ở thời điểm hiện tại, bột sắt chưa phải lựa chọn tối ưu khi mà hydro, pin li-ion hay các cách lưu trữ năng lượng bằng “cần cẩu” vẫn đầy tiềm năm, nhưng rõ ràng thứ vật liệu rẻ và nhiều như bột sắt cũng đáng được lưu tâm lắm.