Bếp khí hóa sinh khối do chính Việt Nam sản xuất sẽ cách mạng hóa toàn bộ "ngành bếp lò nước nhà", bạn không tin thì xin mời đọc bài viết này

Tổ tiên ta không biết được điều này, nhưng năng lượng là thứ cho phép sự sống tồn tại. Con người đã sử dụng năng lượng cho mục đích sinh tồn từ xa xưa, từ những ngày ăn lông ở lỗ cho tới khi xây dựng được những cỗ máy khổng lồ để thu thập năng lượng một cách hiệu quả hơn.

Ta tạo nên những cối xay gió lớn để thu năng lượng từ gió, những bánh xe nước để lấy về sức mạnh từ dòng nước chảy bất tận. Dần dần, ta phát triển những thứ công nghệ cổ xưa có tuổi đời cả thập kỷ ấy để tạo nên những nhà máy thủy điện, những cánh đồng cối xay gió tạo điện.

Có thể bạn không để ý rằng chúng ta cũng đã tìm ra được một cách biến bếp lò thông thường thành một thứ bếp tiên tiến hơn, hiệu quả hơn, tốn ít nhiên liệu hơn mà lại thân thiện với môi trường. Một điểm đặc biệt nữa, đó là Việt Nam ta đang có một chỗ đứng vững chãi trong ngành này: ta đã sản xuất được ra bếp mạnh mẽ hàng đầu thế giới.

Trong kết quả được lấy từ thử nghiệm của Đại học Đại học Công nghệ Delft Hà Lan như trong bảng dưới đây, ta có thể thấy hiệu quả nhiệt của lò lên tới được 57% khi bắt đầu thử từ lúc lò nguội, lên 67% khi lò đã nóng sẵn và khi đun ở nhiệt độ vừa, thì hiệu quả nhiệt của lò đạt được mốc 48%.

Trong tài liệu công khai trên trang web của Liên minh Bếp nấu Sạch Toàn Cầu, thì bếp hóa sinh khối mạnh nhất là bếp Mimi Moto của Nhật Bản, chỉ đạt được con số 43%. Vậy là nhỏ hơn cả bếp của Việt Nam ta khi hoạt động ở công suất thấp (Low Power).

Tôi đang nói tới công nghệ bếp khí hóa sinh khối.

Tại sao ta lại phải chuyển bếp làm gì cho mất công, trong khi đã có bếp than, bếp củi bếp rơm rạ để đun nấu một cách tiện lợi rồi?

Theo như số liệu năm 2014 của Global Alliance Cookstove – Liên hiệp Bếp Toàn cầu thì hiện trên thế giới, khoảng 3 tỷ người đang nấu ăn bằng những loại bếp hở, sử dung nhiên liệu là những chất đốt rắn như than, củi hay bất kì phụ phẩm nông nghiệp nào tiện lợi cho họ. Và “nhờ” có sự tiện lợi ấy, họ vô tình sản xuất ra 15% lượng khí thải nhà kính mà Trái Đất phải nhận về. Trong thời đại giảm thiểu khí gây hiệu ứng nhà kính và giảm ô nhiễm, tăng cường sử dụng năng lượng tái tạo này, bếp than tổ ong dần trở thành một sản phẩm nguy hiểm.

Tại Việt Nam ta, có khoảng 51% người dân vẫn đang sử dụng bếp đun bằng nhiên liệu rắn. Số người tử vong do ô nhiễm khói bụi từ bếp lò lên tới con số 45.502 người. Khi có một phương pháp đun nấu hiệu quả hơn, những con số đáng tiếc trên sẽ được giảm đi đáng kể.

Vậy phương pháp được người ta gọi là “bếp khí hóa sinh khối” thì hơn gì?

Có lẽ bạn ít nghe thấy, thậm chí là chưa từng biết tới quá trình đốt nhiên liệu kì lạ này. Nhưng hãy vui mừng khi biết rằng nếu phương pháp đốt này mà được nổi tiếng, được toàn cầu hóa, nó hoàn toàn có khả năng đứng cạnh năng lượng gió, năng lượng nước và năng lượng Mặt Trời để trở thành “những vị thần sức mạnh” trong ngành năng lượng tái tạo. Ta có thần Gió, thần Nước, thần Mặt Trời, ta cũng có thể có thần Khí.

Quá trình khí hóa (gasification) là một phản ứng hóa học sử dụng một lượng oxygen giới hạn để chuyển đổi những chất đốt chứa carbon thành khí gas tổng hợp (synthetic gas - syngas). Có thể nghe giống với sự cháy thông thường, nhưng thực chất không phải vậy.

Mô hình bếp trong quá trình thử nghiệm tại Việt Nam.

Sự cháy sử dụng nhiều oxygen để tạo ra nhiệt và ánh sáng thông qua lửa. Khí hóa chỉ sử dụng chỉ một lượng oxygen nhỏ kết hợp với hơi nước và được “nấu” dưới một áp lực lớn. Điều này tạo ra một phản ứng dây chuyền tạo ra một hỗn hợp khí gas bao gồm carbon monoxide và hydrogen. Loại khí gas syngas này có thể được đốt trực tiếp dưới dạng chất đốt hoặc để sản xuất phân bón, các chất đốt khác.

Cụ thể hơn, nó là quá trình phản ứng nhiệt hóa học khi đốt cháy nhiên liệu sinh khối trong điều kiện thiếu oxy (cháy sơ cấp), sản sinh ra hỗn hợp khí gas (CO, H2, CH4). Hỗn hợp này được đốt cháy ở giai đoạn hai khi tiếp xúc với nguồn oxy ở nhiệt độ đủ cao (cháy thứ cấp). Quá trình đốt nhiên liệu này vừa tiết kiệm, vừa hiệu quả cao lại an toàn với người dùng lẫn với môi trường vốn đang bị ô nhiễm.

Trong quá trình khí hóa, những vật chất mang tính carbon đi qua nhiều giai đoạn:

1. Giai đoạn mất nước diễn ra tại mốc 100 độ C, tạo ra hơi nước toát ra và trộn lẫn với dỏng chảy của khí gas.

2. Giai đoạn nhiệt phân xuất hiện khi vật chất cháy tới mốc 200-300 độ C, than sẽ mất đi khoảng 70% khối lượng.

3. Giai đoạn cháy, khi mà nhiên liệu tiếp xúc với khí oxy, tạo ra phản ứng hóa học C O2->CO2

4. Quá trình khí hóa diễn ra, khi mà than cháy tiếp xúc với hơi nước với phản ứng hóa học C H2O -> H2 CO

5. Bên cạnh đó, quá trình phản ứng nước-khí gas bị đảo ngược đạt điểm cân bằng nhanh chóng trong quá trình khí hóa. Điều này khiến cho lượng CO, hơi nước, CO2 và H2 được cân bằng. Phản ứng hóa học sẽ diễn ra hai chiều, CO H2O <-> CO2 H2.

Vì quá trình này xoay vòng liên tục, lượng khí CO độc hại sẽ được xử lý ngay bên trong hệ thống đốt, khiến lò khí hóa này trở nên an toàn và hiệu quả hơn nhiều lò than thông thường.

Tuy nhiên, đây cũng không phải là sản phẩm của thời hiện đại này, nó đã tồn tại nhiều thập kỷ nay rồi. Kỹ sư người Scotland, ông William Murdoch chính là người đã tìm ra quá trình khí hóa này và phát triển nó. Cuối những năm 1790, ông sử dụng than để tạo ra một loại khí gas tổng hợp đủ mạnh để có thể thắp sáng cho căn nhà mình.

Những lợi ích nào khiến bếp khí hóa sinh khối vượt trội so với những người anh em của mình? Chưa nghĩ tới những yếu tố có lợi với môi trường vội, ta hãy ích kỷ một chút mà nghĩ cho bản thân, rằng bếp này có lợi gì với những người tiêu dùng bình thường.

Đầu tiên, giá thành nhiên liệu của những viên chất đốt này rẻ hơn than tổ ong và thậm chí còn rẻ hơn bếp ga hay bếp từ. Hiệu suất đốt nhiên liệu của bếp khí hóa là cao hơn 10 lần so với việc đốt trực tiếp (40% so với 4%). Trong bảng số liệu dưới đây, bạn có thể thấy rõ điều đó: giá thành của mỗi lít nước đun được, sau khi tính qua giá thành nhiên liệu và thời gian đun, lượng nước đun được thấp đáng kể:

Hơn nữa, ta chẳng phải lo về mùi than cháy khét (kèm mùi thịt nướng) bay sang ảnh hưởng tới nhà hàng xóm hay ám vào quần áo, bởi lẽ bếp khí hóa sinh cháy không tạo mùi, sản phẩm thải ra chỉ có CO2 và nước. Những nhà bên cạnh chỉ còn khó chịu bởi mùi thịt cháy quá thơm mà thôi.

Đối với những người nông dân đã quen với việc kết hợp trồng trọt, chăn nuôi với các loại nhiên liệu và chất đốt, họ cũng sẽ nhanh chóng làm quen với sản phẩm này. Than sinh học sau, phụ phẩm cháy sau khi đốt hỗn hợp viên gỗ và trấu kia có thể được sử dụng để bón vào đất, bởi lẽ trong than còn có carbon cố định (fixed carbon), có khả năng cải tạo đất rất tốt.

Ở bài viết sau chúng tôi sẽ nói rõ hơn về chiếc bếp mà Việt Nam đã vượt qua tất cả các nước phát triển trên thế giới để dành vị trí top 1 toàn cầu.