Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam
Thứ hai, 31/10/2005 14:41 (GMT+7)

Biến nước thải thành Hyđrô: Thị trường mới cho các nhà máy xử lý nước thải

Đây là phương pháp xử lý theo phương pháp kỵ khí, sử dụng dòng điện từ pin nhiên liệu vi khuẩn (MFC) do các nhà nghiên cứu thuộc Trường đại học bang Penn (University Park, Pa.) và Liên hiệp sản xuất điện Ion (New Castle, Del.) triển khai. Hệ thống này cho phép vi khuẩn trực tiếp lấy hyđrô ra khỏi sinh khối nhiều hơn gấp 4 lần so với khả năng sinh ra do quá trình tự lên men.

Bruce Logan, Giám đốc, nhà phát triển công nghệ thuộc Trung tâm năng lượng hyđrô của bang Penn. cho biết: "Cũng giống như quá trình điện phân nước – dùng điện để điện phân nước thành hyđrô và ôxy – ngoài ra, về bản chất vi khuẩn điện phân chất hữu cơ, chúng thu proton và đẩy electron ra khỏi chất hữu cơ, nhưng không thể tách được hyđrô vì không đủ điện thế. Tuy nhiên, bằng cách tăng thêm một chút điện thế và sử dụng điện thế do vi khuẩn phát ra, hệ thống sẽ tạo ra hyđrô hiệu quả hơn các hệ thống lọc sinh học tương tự, đồng hoá được tất cả chất hữu cơ dễ bị phân huỷ bởi các vi sinh vật, gồm chất thải sinh hoạt, chất thải nông nghiệp hay nước thải công nghiệp.

Ông Logan cho biết; giống như ác quy, pin nhiên liệu truyền thống tạo ra điện bằng phản ứng hoá học, nhưng nó nhận được nguồn nhiên liệu không thay đổi do quá trình phát ra liên tục của các electron. Đặc trưng của pin nhiên liệu là tiêu thụ hyđrô, nhưng đối với pin nhiên liệu vi khuẩn thì vi khuẩn giải phóng hyđrô khi chúng chuyển hoá thức ăn như chất hữu cơ trong nước thải. Trong nghiên cứu gần đây, Logan và các đồng nghiệp của ông đã thay đổi hoàn toàn quy trình. Thay vì cho hyđrô kết hợp oxy để tạo ra điện, các nhà khoa học đã chuyển pin thành nguồn hyđrô bằng cách sử dụng pin nhiên liệu vi khuẩn tương tự, giữ ôxy ở bên ngoài và tăng một chút dòng điện vào hệ thống.

Ông Logan và đồng nghiệp của mình gọi pin nhiên liệu vi khuẩn tạo ra hyđrô là “lò phản ứng vi khuẩn” được hỗ trợ bởi quá trình điện hoá sinh (BEAMR). Cho đến thời điểm này thì thiết bị mới chỉ được trình diễn trong phòng thí nghiệm, nhưng nếu thử nghiệm thành công, hệ thống này có thể thay thế các hệ thống xử lý bằng bùn hoạt tính, máy lọc chảy nhỏ giọt và các quá trình xử lý sinh học khác.

Rào cản trong quá trình lên men

Trong tạp chí Environmental Science & Technology, các nhà khoa học đã giải thích rằng: Quá trình sản xuất Hydro bằng phương pháp lên men vi khuẩn hiện nay đang bị hạn chế bởi “Rào cản quá trình lên men”, thực tế không có tăng năng lượng, vi khuẩn chỉ có thể biến đổi các hyđrát-cácbon thành hyđrô với khối lượng hạn chế. Hầu hết chất hữu cơ còn lại bị thải đi do hỗn hợp các sản phẩm lên men như axit axetic và axit butyric ở trong “tình trạng chết”.

Tuy nhiên, việc vi khuẩn làm tăng dòng điện, khoảng 0,25 V cho phép chúng vượt qua rào cản quá trình lên men và biến đổi các sản phẩm lên men đang trong tình trạng bế tắc thành điôxit cácbon và hyđrô, với hơn 90% electron được thu hồi dưới dạng khí hyđrô. Lars Angenent, kỹ sư môi trường thuộc Đại học Washington (St.Louis), đang nghiên cứu về pin nhiên liệu vi khuẩn cho biết: "Đây là giải pháp rất thông minh để khắc phục những nhược điểm của nhiệt động, đặc trưng cho quá trình sản xuất hyđrô từ chất hữu cơ và làm tăng lượng hyđrô có thể tạo ra".

Serge Guiot, trưởng nhóm nghiên cứu thuộc Viện Nghiên cứu Công nghệ Sinh học Canada đã thừa nhận; "Đây thực sự là một sự đột phá". Từ lâu, con người đã nghiên cứu sản xuất hyđrô bằng qúa trình lên men kỵ khí truyền thống, sử dụng sinh khối, nhưng phương pháp này hết sức khó khăn bởi vì lượng hyđrô quá thấp. Bằng phương pháp nghiên cứu mới có thể khắc phục nhược điểm của quá trình hoá sinh."

Mặc dù, công trình nghiên cứu tập trung vào tăng tốc độ sản xuất điện năng và chuyển chất hữu cơ thành điện và hyđrô, Logan và đồng nghiệp của ông cũng đã quan trắc những biến đổi nhu cầu oxy hoá sinh (BOD) trong phạm vi từ 60% đến 95%, phụ thuộc vào hệ thống và thời gian tích giữ. Logan cho biết; Chúng tôi hy vọng quy trình này sẽ hoạt động hiệu quả giống như bộ lọc nhỏ giọt, loại bỏ hầu hết BOD hoà tan, nhưng nhu cầu xử lý nước thải chắc chắn sẽ cao hơn để đáp ứng những quy định nghiêm ngặt về xả thải.

Nguồn hyđrô tái tạo

Logannhấn mạnh, hiện nay hyđrô ở dạng tinh khiết được bán với giá 6 USD/kg, so với mêtan bán với giá là 0,43 USD/kg. Do đó, đây là sản phẩm có giá trị cao, hơn nữa, nó có thể thay đổi quy trình xử lý nước thải từ phương pháp sử dụng tốn kém năng lượng gây thiệt hại kinh tế thành một ngành công nghiệp có khả năng sinh lợi."

Những thách thức lớn

Cần có nhiều quy trình sản xuất các pin nhiên liệu vi khuẩn phát điện hoặc hyđrô thì mới có giá trị thương mại. Logan lưu ý, trước hết là phải mở rộng từ quy mô triển lãm đến các hệ thống thử nghiệm ở quy mô lớn. Tốc độ sản xuất điện năng cũng phải tăng. Theo Rittmann: “Để có thể phát triển được pin nhiên liệu vi khuẩn để thương mại, chúng ta phải tăng tốc độ sản xuất ít nhất 100 lần so với hiện nay". Hơn nữa, phải tạo ra được hợp đồng sản xuất pin nhiên liệu vi khuẩn và cần có kế hoạch hoạt động một cách ổn định và liên tục trong dài hạn.

Các nhà nghiên cứu cho rằng, những thách thức này có thể khắc phục được. Nếu pin nhiên liệu vi khuẩn trở thành lĩnh vực thương mại thì cuộc cách mạng hoá về xử lý chất thải và sản xuất năng lượng sẽ diễn ra trên toàn thế giới.

Logancho biết: "Bằng sự phát triển của công nghệ này, chúng ta không chỉ đưa ra các công nghệ xử lý hiệu quả hơn ở từng quốc gia mà thậm chí còn cung cấp mô hình công nghệ bền vững cho các quốc gia khác."

Theo Fuelcelltoday.com, 2005

Xem Thêm

Phát triển nhân lực trẻ cho các lĩnh vực công nghệ chiến lược
Bộ Khoa học và Công nghệ được giao nghiên cứu, đề xuất cơ chế, chính sách phát triển nhân lực trẻ chất lượng cao trong các lĩnh vực công nghệ thông tin, trí tuệ nhân tạo, hàng không vũ trụ và năng lượng nguyên tử, với thời hạn hoàn thành trong quý IV/2026.
Thúc đẩy khởi nghiệp đổi mới sáng tạo gắn với tự tạo việc làm cho thanh niên trí thức
Sáng ngày 28/7, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) đã phối hợp với Viện Khoa học và Quản lý kinh tế (IESEM) tổ chức hội thảo "Thực trạng và giải pháp thúc đẩy khởi nghiệp đổi mới sáng tạo gắn với tự tự tạo việc làm cho thanh niên trí thức trong bối cảnh Cách mạng công nghiệp 4.0".
Thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý năng lượng - Giải pháp then chốt giảm phát thải nhà kính
Ngày 17/12, tại phường Bà Rịa, thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM), Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Sở Công Thương TP.HCM, Trung tâm Chứng nhận Chất lượng và Phát triển Doanh nghiệp và Công ty Cổ phần Tập đoàn Vira tổ chức Hội thảo khoa học “Giải pháp thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý, sử dụng năng lượng hiệu quả nhằm giảm phát thải khí nhà kính”.
Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách
Trong hai ngày 12-13/11, tại tỉnh Cao Bằng, Liên hiệp các Hội KH&KT Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PanNature) và Liên hiệp các Hội KH&KT tỉnh Cao Bằng tổ chức Chương trình chia sẻ “Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách”.
Thúc đẩy ứng dụng thực tiễn của vật liệu tiên tiến trong sản xuất năng lượng sạch
Ngày 24/10, tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Hội Khoa học Công nghệ Xúc tác và Hấp phụ Việt Nam (VNACA) tổ chức Hội thảo khoa học “Vật liệu tiên tiến ứng dụng trong sản xuất nhiên liệu tái tạo và giảm phát thải khí nhà kính”.
Dựa vào thiên nhiên để phát triển bền vững vùng núi phía Bắc
Đó là chủ đề của hội thảo "Đa dạng sinh học và giải pháp dựa vào thiên nhiên cho phát triển vùng núi phía Bắc" diễn ra trong ngày 21/10, tại Thái Nguyên do Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Vusta) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PANNATURE) phối hợp tổ chức.
Muốn công tác quy hoạch hiệu quả, công nghệ phải là cốt lõi
Phát triển đô thị là một quá trình, đô thị hoá là tất yếu khách quan, là một động lực quan trọng cho phát triển kinh tế - xã hội nhanh và bền vững. Trong kỷ nguyên vươn mình, quá trình đô thị hoá không thể tách rời quá trình công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước...
Hội thảo quốc tế về máy móc, năng lượng và số hóa lần đầu tiên được tổ chức tại Vĩnh Long
Ngày 20/9, tại Vĩnh Long đã diễn ra Hội thảo quốc tế về Máy móc, năng lượng và số hóa hướng đến phát triển bền vững (IMEDS 2025). Sự kiện do Hội Nghiên cứu Biên tập Công trình Khoa học và Công nghệ Việt Nam (VASE) - hội thành viên của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long (VLUTE) tổ chức.

Tin mới

Đề xuất giải pháp tăng cường vai trò kết nối của VUSTA với các Hội ngành trong hoạt động tư vấn, phản biện
Ngày 23/10, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) tổ chức hội thảo đề xuất các giải pháp đổi mới cơ chế phối hợp, phát huy tối đa tiềm năng của mạng lưới 92 Hội ngành trong hoạt động tư vấn, phản biện; khẳng định quyết tâm nâng tầm vai trò cầu nối của VUSTA, biến trí tuệ đội ngũ trí thức KH&CN thành những luận cứ khoa học tin cậy phục vụ các quyết sách của Đảng, Nhà nước và MTTQ.
Đưa tri thức số về bản, giúp người dân làm chủ công nghệ
Phổ biến kiến thức khoa học, kỹ thuật chỉ thực sự phát huy giá trị khi người dân có thể vận dụng vào đời sống. Từ hoạt động giảng dạy của chuyên gia Hội Mã số Mã vạch Việt Nam trong chương trình tập huấn “Người bản số” tại Lào Cai, có thể thấy rõ cách tiếp cận lấy kỹ năng thực hành, khả năng tự chủ và an toàn trên môi trường số làm trọng tâm.
VUSTA tập huấn nâng cao kiến thức, kỹ năng phòng cháy, chữa cháy và cứu nạn, cứu hộ tại cơ sở
Nhằm nâng cao nhận thức, trách nhiệm và kỹ năng xử lý tình huống cháy, nổ cho cán bộ, nhân viên làm việc tại tòa nhà, ngày 23/10, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam tổ chức tập huấn công tác phòng cháy, chữa cháy và cứu hộ, cứu nạn. Chương trình kết hợp phổ biến quy định pháp luật với hướng dẫn kỹ năng thực hành, góp phần chủ động phòng ngừa và hạn chế thiệt hại khi có sự cố xảy ra.
Phát huy vai trò cầu nối của Liên hiệp Hội Việt Nam trong hoạt động tư vấn, phản biện và giám định xã hội
Tăng cường kết nối giữa các hội thành viên, đội ngũ trí thức khoa học và công nghệ với các cơ quan Đảng, Nhà nước và Mặt trận Tổ quốc Việt Nam là yêu cầu quan trọng nhằm nâng cao chất lượng hoạt động tư vấn, phản biện, góp phần hoàn thiện chính sách và thúc đẩy phát triển đất nước.
Đắk Lắk: Từ chính sách đãi ngộ đến yêu cầu sử dụng hiệu quả nguồn nhân lực chất lượng cao
Việc HĐND tỉnh Đắk Lắk thông qua Nghị quyết quy định chính sách thu hút, hỗ trợ đào tạo phát triển nguồn nhân lực giai đoạn 2026- 2031 thể hiện sự đồng thuận cao đối với yêu cầu nâng cao chất lượng nguồn nhân lực, tạo nền tảng cho phát triển trong giai đoạn mới. Vấn đề đặt ra là làm thế nào để chính sách đi vào cuộc sống, thu hút được người có năng lực và tạo môi trường để trí thức cống hiến.
Bác Giáp: Sâu nặng những ân tình với VIFOTЕС
Điều mà những người làm khoa học kính phục ở con người Đại tướng Võ Nguyên Giáp là cả khi khỏe mạnh hay đau yếu, ông vẫn hướng tới việc chung, vì sự nghiệp đổi mới, sáng tạo của đất nước. Khi sức khỏe không còn đủ để đến tham dự các lễ trao giải, tôn vinh nhà khoa học, Đại tướng vẫn dõi theo; các thành viên trong Quỹ và Liên hiệp Hội Việt Nam vẫn đến gặp Đại tướng để báo cáo và nghe chỉ đạo.
Phụ nữ VUSTA: Tự tin tỏa sáng và làm chủ hạnh phúc
Sáng ngày 20/10, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) đã tổ chức đã tổ chức Chương trình chúc mừng Ngày Phụ nữ Việt Nam 20/10. Sự kiện là dịp tôn vinh nét đẹp của đội ngũ nữ cán bộ, người lao động VUSTA, đồng thời lan tỏa những thông điệp truyền cảm hứng về hành trình tự tin, hạnh phúc của phụ nữ.