Sử dụng khí CO2 phát thải từ nhà máy nhiệt điện để sản xuất Metanol

Quá trình sản xuất metanol từ khí thiên nhiên gồm những bước sau: reforming khí thiên nhiên để sản xuất khí tổng hợp, chuyển hoá khí tổng hợp thành metanol thô, sau đó chưng cất metanol thô để có loại metanol đạt độ tinh khiết theo yêu cầu.

Quá trình sản xuất metanol từ than đá hoặc sinh khối cũng bao gồm những giai đoạn tương tự như ở quá trình sản xuất metanol từ khí thiên nhiên: khí hoá than để tạo ra khí tổng hợp, tổng hợp metanol thô, tinh chế metanol thô.

Khi sản xuất khí tổng hợp bằng cách khí hoá sinh khối và dùng không khí làm tác nhân khí hoá thường gặp một nhược điểm là tạo ra một loại khí tổng hợp có tỷ lệ H ₂: CO ₂rất thấp, trong khi đó loại khí tổng hợp đạt tiêu chuẩn để tổng hợp metanol phải có tỷ lệ H ₂: CO ₂> 2. Để có loại khí tổng hợp đạt tiêu chuẩn, người ta phải tách bớt CO ₂hoặc bổ sung thêm H ₂vào khí tổng hợp sinh ra từ quá trình khí hoá sinh khối.

Metanol có thể được sản xuất từ CO ₂và H ₂theo phương trình sau đây:

CO ₂+ 3H ₂→ CH ₃OH + H ₂O

Nguồn hydro để tổng hợp metanol theo quy trình nói trên được lấy từ các nhà máy điện phân nước hoặc từ sản xuất xút, còn CO ₂, được lấy từ khí ống khói của các nhà máy điện dùng nhiên liệu hoá thạch, của các nhà máy xi măng hay từ các quá trình lên men cũng như từ không khí.

So sánh những quá trình sản xuất metanol như đã nói ở trên, người ta đưa ra một số nhận định như sau:

- Về mặt phát thải CO ₂trong quá trình sản xuất và sử dụng metanol:

Quá trình sản xuất metanol từ than có mức phát tán CO ₂là cao nhất (3,8 kg CO ₂/kg metanol); tiếp theo lần lượt là quá trình dùng khí thiên nhiên (1,6 kg CO ₂/kg metanol); quá trình dùng CO ₂trong khí ống khói (0,8 kg/kg metanol); quá trình đi từ sinh khối (0,2 kg/kg metanol) và thấp nhất là quá trình sản xuất metanol lấy CO ₂từ khí quyển (0,1 kg/kg metanol).

- Về mặt hiệu quả chuyển hoá năng lượng

Về phương diện này, quá trình sản xuất metanol từ khí thiên nhiên có mức cao nhất (75%), tiếp sau đó lần lượt là: quá trình sản xuất từ than 48,5 - 61,3%), từ sinh khối (51), từ CO ₂tách từ khói ống khói (46%) và từ CO2 khí quyển (36%).

- Về mặt chi phí sản xuất

Metanol được sản xuất từ sinh khối hay từ CO ₂có trong khói ống khói có chi phí đắt gấp 2 - 3 lần so với metanol sản xuất từ nhiên liệu hoá hoạch. Cụ thể là: Chi phí sản xuất metanol từ sinh khối vào khoảng 300 - 400 euro/ tấn metanol; đối với metanol sản xuất từ các quá trình sử dụng CO ₂con số đó là 500 - 600 euro/tấn metanol; còn đối với quá trình đi từ khí thiên nhiên thì chỉ là 100 - 200 euro/tấn metanol.

Hiện nay tại nhiều nước công nghiệp phát triển, ở giờ thấp điểm, đặc biệt là về ban đêm, công suất thừa ở các nhà máy phát điện là rất lớn và không thể dự trữ được. Phương án sử dụng công suất điện thừa trong giờ thấp điểm để chạy máy điện phân sản xuất hydro đã được đề cập tới.

Tuy nhiên việc lưu giữa hydro là rất phức tạp và tốn nhiều chi phí nên người ta dùng hydro để sản xuất metanol (một chất mang hydro) để lưu trữ và dễ tiêu thụ. Ở quy trình này người ta còn cần đến CO ₂dễ dàng thu được từ khói ống khói của các nhà máy nhiệt điện hoặc các nhà máy xi măng. Như vậy sản xuất metanol theo cách trên là có nhiều triển vọng, đặc biệt việc tách CO ₂từ khói ống khói của các nhà máy sẽ góp phần làm giảm lượng khí CO ₂phát tán ra khí quyển và làm giảm hiệu ứng nhà kính.