SMM

I. Giới thiệu

Với nhận thức toàn cầu ngày càng tăng về bảo vệ môi trường, ngành hàng không, là một nguồn phát thải carbon lớn, đang đối mặt với áp lực đáng kể để giảm phát thải. Để đạt được phát triển bền vững, ngành hàng không đang tích cực khám phá các loại nhiên liệu mới, trong đó Nhiên liệu Hàng không Bền vững (SAF) đã thu hút sự chú ý đáng kể nhờ các đặc tính bảo vệ môi trường và hiệu quả giảm phát thải. Quy trình Hydro hóa Este và Axit Béo (HEFA), là một trong những phương pháp sản xuất chính của SAF, mang lại các lợi thế như công nghệ trưởng thành và triển vọng ứng dụng thương mại rộng rãi. Bài viết này cung cấp giới thiệu chi tiết về quá trình hydro hóa nhiên liệu hàng không bền vững, bao gồm khái niệm cơ bản về SAF, nguyên lý của quy trình HEFA, quy trình sản xuất, tình trạng ngành, thách thức và xu hướng phát triển trong tương lai.

II. Tổng quan về Nhiên liệu Hàng không Bền vững

Nhiên liệu Hàng không Bền vững (SAF) là nhiên liệu hàng không được sản xuất từ nguyên liệu sinh khối như dầu động thực vật và chất thải nông lâm nghiệp thông qua các quy trình cụ thể. Loại nhiên liệu này có hiệu suất cháy tương tự như nhiên liệu phản lực hóa thạch truyền thống, nhưng điểm khác biệt lớn nhất của nó nằm ở các đặc tính bảo vệ môi trường. SAF có thể giảm đáng kể lượng khí thải carbon dioxide và là một trong những công nghệ then chốt để đạt được chuyển đổi xanh của ngành hàng không.

Nguồn nguyên liệu cho SAF rất đa dạng, chủ yếu bao gồm dầu động thực vật, chất thải nông lâm nghiệp, chất thải đô thị và các nguồn tài nguyên sinh khối khác. Những nguyên liệu này có thể được xử lý qua các bước tiền xử lý, chuyển đổi và tinh chế để sản xuất SAF đạt tiêu chuẩn nhiên liệu phản lực. So với nhiên liệu phản lực hóa thạch truyền thống, SAF giảm đáng kể lượng khí thải carbon dioxide trong quá trình cháy, giúp giảm thiểu biến đổi khí hậu toàn cầu.

SAF có thể được sử dụng theo nhiều cách khác nhau, độc lập hoặc pha trộn với nhiên liệu phản lực hóa thạch. Khi pha trộn, tỷ lệ pha trộn của SAF có thể được điều chỉnh theo nhu cầu để đáp ứng yêu cầu của các hãng hàng không khác nhau. Ngoài ra, phương pháp lưu trữ, vận chuyển và sử dụng SAF tương tự như nhiên liệu phản lực truyền thống, không cần thay đổi lớn đối với cơ sở hạ tầng hàng không hiện có.

III. Quy trình Hydro hóa Este và Axit Béo (HEFA)

Quy trình Hydro hóa Este và Axit Béo (HEFA) hiện là một trong những phương pháp thương mại chính để sản xuất SAF. Quy trình này chuyển đổi nguyên liệu dựa trên este và axit béo thành các hợp chất hydrocarbon thông qua hydro hóa, sản xuất SAF đạt tiêu chuẩn nhiên liệu phản lực.

1. Nguồn nguyên liệu

Nguồn nguyên liệu cho quy trình HEFA rất đa dạng, chủ yếu bao gồm dầu thực vật, mỡ động vật, dầu tảo và dầu thải. Những nguyên liệu này giàu hợp chất este và axit béo, làm cho chúng trở thành nguyên liệu lý tưởng để sản xuất SAF.

• Dầu thực vật: Như dầu đậu nành, dầu cải và dầu cọ, giàu axit béo và là một trong những nguyên liệu chính để sản xuất SAF.
• Mỡ động vật: Như mỡ lợn và mỡ bò, cũng chứa nhiều axit béo và có thể được sử dụng để sản xuất SAF.
• Dầu tảo: Tảo là sinh vật phát triển nhanh và sinh sản mạnh với hàm lượng dầu cao, làm cho chúng trở thành nguyên liệu tiềm năng để sản xuất SAF.
• Dầu thải: Như dầu ăn đã qua sử dụng và dầu cống, có thể được xử lý và sử dụng để sản xuất SAF, đạt được tái sử dụng tài nguyên.

2. Quy trình sản xuất

Quy trình sản xuất của quy trình HEFA chủ yếu bao gồm ba bước: tiền xử lý nguyên liệu, hydro hóa và phân đoạn sản phẩm.

• Tiền xử lý nguyên liệu: Bao gồm làm sạch, nghiền và chuyển este hóa nguyên liệu để tăng hiệu quả của quá trình hydro hóa tiếp theo. Trong quá trình tiền xử lý, các tạp chất và độ ẩm trong nguyên liệu phải được loại bỏ để đáp ứng yêu cầu cho hydro hóa.
• Hydro hóa: Dưới tác động của chất xúc tác, nguyên liệu đã tiền xử lý phản ứng với hydro để chuyển đổi thành các hợp chất hydrocarbon. Trong quá trình hydro hóa, các thông số như nhiệt độ phản ứng, áp suất và loại chất xúc tác cần được kiểm soát để đảm bảo phản ứng diễn ra suôn sẻ và chất lượng sản phẩm.
• Phân đoạn sản phẩm: Các sản phẩm đã hydro hóa được phân đoạn để thu được các thành phần nhiên liệu hàng không với các điểm sôi khác nhau. Trong quá trình phân đoạn, các sản phẩm được tách và tinh chế dựa trên điểm sôi và tính chất của chúng để sản xuất SAF đạt tiêu chuẩn nhiên liệu phản lực.

3. Đặc điểm kỹ thuật

Quy trình HEFA có đặc điểm là công nghệ trưởng thành, nguồn nguyên liệu đa dạng và chất lượng sản phẩm cao.

• Công nghệ trưởng thành: Quy trình HEFA đã trải qua nhiều năm nghiên cứu và phát triển, làm cho công nghệ này tương đối trưởng thành, đáng tin cậy và ổn định.
• Nguồn nguyên liệu đa dạng: Quy trình HEFA sử dụng nhiều loại nguyên liệu, bao gồm dầu thực vật, mỡ động vật, dầu tảo và dầu thải, dễ dàng tìm thấy trong tự nhiên và dễ dàng thu thập.
• Chất lượng sản phẩm cao: Thông qua hydro hóa và phân đoạn sản phẩm, quy trình HEFA sản xuất SAF đạt tiêu chuẩn nhiên liệu phản lực, với chất lượng và hiệu suất tương đương với nhiên liệu phản lực truyền thống, đáp ứng nhu cầu của các hãng hàng không.

IV. Tình trạng ngành và thách thức

1. Tình trạng ngành

Hiện nay, nhiều quốc gia và công ty trên toàn thế giới đang đầu tư vào ngành SAF, với quy trình HEFA đóng vai trò quan trọng. Tình trạng hiện tại của ngành SAF bao gồm:

• Tăng trưởng công suất: Trong những năm gần đây, công suất SAF toàn cầu đã tăng đều đặn và dự kiến đạt hàng chục triệu tấn mỗi năm vào năm 2030, với quy trình HEFA chiếm một phần đáng kể.
• Hỗ trợ chính sách: Các chính phủ trên toàn thế giới đã đưa ra các chính sách khuyến khích sản xuất và sử dụng SAF. Ví dụ, chính phủ Mỹ đã đặt mục tiêu đạt được trung hòa carbon trong ngành hàng không vào năm 2050 và dự kiến sẽ tăng đáng kể việc sử dụng SAF trong những năm tới.
• Sự tham gia của doanh nghiệp: Nhiều hãng hàng không, công ty năng lượng và doanh nghiệp hóa chất đang tham gia vào ngành SAF, tích cực đầu tư vào R&D và sản xuất. Những công ty này đang thúc đẩy sự phát triển của ngành SAF thông qua đổi mới công nghệ và hợp tác.

2. Thách thức

Mặc dù đã đạt được tiến bộ đáng kể, ngành SAF vẫn đối mặt với một số thách thức:

• Nguồn cung nguyên liệu: Nguồn cung nguyên liệu cho quy trình HEFA bị hạn chế bởi các yếu tố như sản xuất, giá cả và vận chuyển. Ngoài ra, tính bền vững và tác động môi trường của nguyên liệu cũng cần được xem xét.
• Thách thức kỹ thuật: Mặc dù quy trình HEFA tương đối trưởng thành, việc mở rộng sản xuất vẫn gặp khó khăn kỹ thuật, như giảm chi phí sản xuất, cải thiện tỷ lệ sử dụng nguyên liệu và nâng cao chất lượng sản phẩm.
• Chấp nhận thị trường: Hiện tại, sự chấp nhận của thị trường đối với SAF vẫn còn thấp. Một số hãng hàng không còn thận trọng về chất lượng và hiệu suất của SAF, trong khi người tiêu dùng lo ngại về lợi ích môi trường và hiệu quả chi phí của nó.
• Hỗ trợ chính sách: Mặc dù các chính phủ đã đưa ra các chính sách khuyến khích sản xuất và sử dụng SAF, sức mạnh và hiệu quả của các chính sách này cần được cải thiện. Hơn nữa, sự khác biệt về chính sách giữa các quốc gia tạo ra sự không chắc chắn cho sự phát triển của ngành SAF.

V. Xu hướng phát triển trong tương lai

1. Đổi mới công nghệ

Với sự tiến bộ liên tục của công nghệ, ngành SAF dự kiến sẽ chứng kiến nhiều đổi mới hơn. Ví dụ, cải thiện chất xúc tác, tối ưu hóa điều kiện phản ứng và nâng cao tỷ lệ sử dụng nguyên liệu có thể tăng cường sản xuất và chất lượng SAF. Ngoài ra, các nguồn nguyên liệu mới và công nghệ chuyển đổi sẽ tiếp tục xuất hiện, cung cấp nhiều khả năng hơn cho sự phát triển của ngành SAF.

2. Đa dạng hóa nguyên liệu

Để vượt qua hạn chế về nguồn cung nguyên liệu, ngành SAF sẽ tích cực khám phá nhiều loại nguyên liệu hơn. Ngoài các nguồn truyền thống như dầu thực vật, mỡ động vật và dầu tảo, chất thải đô thị và dư lượng nông nghiệp cũng có thể được sử dụng để sản xuất SAF. Những nguyên liệu này không chỉ dễ dàng tìm thấy mà còn tái tạo và thân thiện với môi trường, thúc đẩy sự phát triển bền vững của ngành SAF.

3. Hỗ trợ chính sách và hợp tác quốc tế

Để thúc đẩy sự phát triển của ngành SAF, các chính phủ sẽ tiếp tục đưa ra các chính sách như trợ cấp tài chính, ưu đãi thuế và hỗ trợ R&D. Hợp tác quốc tế cũng sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy ngành SAF. Bằng cách tăng cường hợp tác quốc tế, các thành tựu công nghệ có thể được chia sẻ, phân bổ tài nguyên được tối ưu hóa và mở rộng thị trường, mang lại động lực mới cho sự phát triển của ngành SAF.

4. Nhu cầu thị trường ngày càng tăng

Với nhận thức môi trường toàn cầu ngày càng tăng và sự phát triển nhanh chóng của ngành hàng không, nhu cầu thị trường đối với SAF sẽ tiếp tục tăng. Trong những năm tới, việc sử dụng SAF dự kiến sẽ tăng đáng kể, trở thành nhiên liệu chính cho ngành hàng không toàn cầu. Điều này sẽ cung cấp không gian thị trường rộng lớn và cơ hội phát triển cho ngành SAF.

VI. Các nghiên cứu điển hình

1. Nghiên cứu của Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia Hoa Kỳ (NREL)

Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia Hoa Kỳ (NREL) đã tiến hành phân tích toàn diện về ngành SAF thông qua quy trình HEFA, bao gồm nguồn cung nguyên liệu, quy trình sản xuất, kinh tế và tính bền vững. Nghiên cứu của NREL chỉ ra rằng quy trình HEFA hiện là phương pháp thương mại duy nhất để sản xuất SAF với khối lượng lớn. Đến năm 2030, tổng công suất SAF tại Hoa Kỳ dự kiến đạt khoảng 3,6 tỷ lít mỗi năm. Ngoài ra, NREL nhấn mạnh rằng các cơ sở trong tương lai sẽ ngày càng được thiết kế để sản xuất cả SAF và diesel tái tạo (RD) nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên và hiệu quả kinh tế.

2. Phát triển ngành SAF của Trung Quốc

Trong những năm gần đây, Trung Quốc cũng đang tích cực đầu tư vào ngành SAF. Các công ty năng lượng như Sinopec và PetroChina đã tham gia vào R&D và sản xuất để thúc đẩy sự phát triển của ngành. Ví dụ, SAF được sản xuất bởi Sinopec Zhenhai Refining & Chemical đã được sử dụng thành công trong các chuyến bay trình diễn SAF đầu tiên của máy bay COMAC ARJ21 và C919 của Trung Quốc.Hơn nữa, Trung Quốc đã ban hành một loạt chính sách để khuyến khích sản xuất và sử dụng SAF, tạo ra môi trường chính sách thuận lợi cho sự phát triển của ngành.

VII. Kết luận

Con đường Hydroprocessed Esters and Fatty Acids (HEFA), là một trong những phương pháp sản xuất chính của Nhiên liệu Hàng không Bền vững (SAF), được đặc trưng bởi sự trưởng thành về công nghệ, nguồn nguyên liệu đa dạng và chất lượng sản phẩm cao. Với nhận thức toàn cầu ngày càng tăng về bảo vệ môi trường và sự phát triển nhanh chóng của ngành hàng không, ngành SAF sẽ đối mặt với cả cơ hội và thách thức. Thông qua đổi mới công nghệ, đa dạng hóa nguyên liệu, hỗ trợ chính sách và hợp tác quốc tế, sự phát triển bền vững của ngành SAF có thể được thúc đẩy, cung cấp sự hỗ trợ mạnh mẽ cho quá trình chuyển đổi xanh của ngành hàng không toàn cầu.

Tuy nhiên, những thách thức như hạn chế nguồn cung nguyên liệu, khó khăn kỹ thuật, mức độ chấp nhận thị trường thấp và sự không chắc chắn về chính sách vẫn tồn tại trong sự phát triển của ngành SAF. Để vượt qua những thách thức này, cần tăng cường hợp tác và trao đổi quốc tế để chia sẻ thành tựu công nghệ và tối ưu hóa phân bổ nguồn lực. Đồng thời, cần có sự nỗ lực chung từ chính phủ, doanh nghiệp và các tổ chức nghiên cứu để thúc đẩy sự phát triển và cải tiến liên tục của ngành SAF.

Trong tương lai, với sự nâng cao nhận thức toàn cầu về môi trường và tiến bộ công nghệ, ngành SAF sẽ đón nhận triển vọng phát triển rộng lớn hơn. Chúng tôi tin rằng với những nỗ lực chung, SAF sẽ trở thành nhiên liệu chủ chốt cho ngành hàng không toàn cầu, đóng góp đáng kể vào quá trình chuyển đổi xanh và phát triển bền vững của lĩnh vực hàng không.