Đó là công nghệ nhiệt độ thấp sử dụng các xúc tác hỗn hợp oxit kim loại chuyển tiếp để xử lý từ 70 đến 100% khí thải chứa hydrocarbon, VOCs, CO, NOx, SOx và bụi sinh ra trong những quá trình sản xuất công nghiệp.

GS.TS Lê Minh Thắng cùng các cộng sự làm việc với sơ đồ công nghệ xử lý khí thải trong PTN. Ảnh: KHPT

Các nhà máy công nghiệp vừa và nhỏ tại Việt Nam hiện nay phần lớn đều không có công nghệ xử lý khí thải triệt để mà chỉ sử dụng các biện pháp hấp thụ bằng nước hoặc hấp phụ bằng than đơn giản. Dù các phương pháp này có thể giải quyết được phần nào bài toán môi trường nhưng hiệu quả của chúng không cao và chỉ giữ lại các chất ô nhiễm chứ không xử lý, do đó vẫn tạo nên gánh nặng xử lý sau này, GS. Lê Minh Thắng - đồng tác giả của nghiên cứu nhận định. Theo ông, các nhà máy quy mô lớn có thể tính đến việc sử dụng chất xúc tác - tức các chất có thể đẩy nhanh quá trình chuyển hóa khí thải ô nhiễm thành những chất trung hòa hơn như carbon dioxit, nito và nước. Tuy nhiên, đây cũng không giải pháp tối ưu bởi các chất xúc tác thường được làm từ kim loại quý hoặc vật liệu đắt tiền, phải mua ở nước ngoài và được cung cấp đồng bộ theo gói công nghệ của nhà máy nên "ở Việt Nam, chưa có thị trường cho các chất xúc tác công nghiệp”.

Để giải quyết bài toán nói trên, nhóm nghiên cứu đã tìm cách phát triển công nghệ nội địa sử dụng lõi gốm Cordierit và các chất xúc tác từ hỗn hợp oxit kim loại chuyển tiếp Mn, Co, Ce, Zr, Ba để xử lý các loại khí thải của nhà máy. Kết quả cho thấy sản phẩm xúc tác này có thể làm giảm 100% khí CO, hơn 90% hydrocarbon và 70% NOx trong dòng khí thải ở điều kiện thích hợp.

Bí quyết công nghệ nằm ở chỗ, các nhà nghiên cứu đã tìm ra được các oxit cần sử dụng và tỷ lệ thích hợp để phối hợp với nhau cho phép cung cấp nhiều tâm hoạt tính cho các giai đoạn khác nhau của phản ứng. Hỗn hợp xúc tác từ oxit kim loại chuyển tiếp đã được so sánh đối chứng với các xúc tác từ kim loại quý (thường là Pt-Pd) sử dụng trong động cơ xe Vespa. Kết quả cho thấy chúng có khả năng xử lý tương đương nhưng chuyển hóa các chất ở nhiệt độ thấp hơn đáng kể, chỉ từ 250-300 độ C, so với mức 350-500 độ C của chất xúc tác thương mại thông thường.

Theo GS.TS Lê Minh Thắng, điều này rất quan trọng bởi phần lớn các nhà máy hiện nay đã có sẵn công nghệ đốt và thiết bị hạ tầng nên không phải lúc nào họ cũng có thể lắp đặt bộ xúc tác xử lý khí thải ở những vị trí tốt nhất để tận dụng được nguồn nhiệt sẵn có. Đôi khi, người ta phải dẫn khí thải ra một đường mới và có thể phải bổ sung thêm nhiệt để xử lý, do vậy giảm được năng lượng cần thiết để gia nhiệt là giảm được chi phí lớn. Thêm vào đó, hỗn hợp xúc tác oxit kim loại có khả năng hoạt động ở nhiệt độ thấp nên ngay khi quá trình nhiệt trong nhà máy chưa đạt đến nhiệt độ cao, các quá trình xử lý khí ô nhiễm đã có thể diễn ra.

Ưu điểm của sản phẩm của nhóm nghiên cứu, ngoài việc giảm được đáng kể giá thành so với các sản phẩm nhập ngoại từ kim loại quý đắt tiền, còn có khả năng ổn định cao hơn vì những xúc tác kim loại quý dễ bị thiêu kết trong môi trường nhiệt độ cao và dễ mất hoạt tính sau một thời gian ngắn khi gặp clo và lưu huỳnh trong khí thải.

Công nghệ đã được Cục Sở hữu trí cấp Bằng độc quyền sáng chế vào năm 2019 và sẵn sàng cho thương mại hoá. Hiện nay, một số nhà máy nhiệt phân cao su phế thải ở Hải Dương đã lắp đặt bộ xúc tác này trên hệ thống ống xả với chi phí khoảng 100 triệu đồng/lần. Phải sau tối thiểu 2-3 năm, các nhà máy này mới cần phải thay thế bộ xúc tác.

Tuy nhiên cơ hội ra thị trường của sản phẩm xúc tác xử lý khí thải vẫn còn hạn chế do các doanh nghiệp Việt Nam vẫn chưa thực sự quan tâm đến vấn đề môi trường. Đại diện nhóm nghiên cứu tin rằng họ có thể góp phần thúc đẩy phần nào sự quan tâm đó bằng cách tạo ra một thị trường mới cho những chất xúc tác xử lý khí thải công nghiệp ở Việt Nam, bởi khi sản phẩm sẵn có với chi phí hợp lý thì doanh nghiệp sẽ chủ động hơn.