Nghiên cứu mới: Than hoạt tính giảm phát thải khí metan từ bãi rác

Khí mê-tan, thường được sử dụng để nấu ăn và sưởi ấm, là một khí gây hiệu ứng nhà kính mạnh với khả năng giữ nhiệt cao gấp 20 lần so với khí carbon dioxide trong khí quyển.  Một nguồn phát sinh khí mê-tan là các bãi rác.

Trong khi việc chứa đựng khí mê-tan tại các khu vực bãi rác như vậy có thể tốn kém, các nhà nghiên cứu trường Đại học Illinois tại Chicago tin rằng có một cách hiệu quả và rẻ tiền để hấp thụ được dễ dàng khí mê-tan như việc đặt lên đó một bao than sinh học gồm thành phần chính là than củi.

Nghiên cứu của giáo sư về khoa học môi trường và trái đất - Jean Bogner thuộc UIC cho thấy 1 lớp than sinh học, hoặc than trộn lẫn với đất, có thể bẫy và giữ được sự thoát khí mê-tan đủ lâu cho vi khuẩn methanotropic phá vỡ cấu trúc, sản xuất ra chất ít có hại và carbon dioxide sinh ra như là một sản phẩm phụ của quá trình phân hủy.

 "Khái niệm của chúng tôi là thiết kế một hệ thống rẻ và hiệu quả," ông Reddy, người đã thực hiện nghiên cứu sâu rộng về các giải pháp quản lý bãi chôn lấp.  "Chúng tôi đã thực hiện nghiên cứu sơ bộ trên than sinh học và thấy nó có đặc tính là có thể để hấp thu khí mê-tan."

Than sinh học là than làm từ sinh khối, chẳng hạn như gỗ và chất thải từ cây trồng. Về cơ bản là carbon với các khu vực bề mặt cao, nơi vi khuẩn bám vào, chờ đợi để hấp thụ và phân hủy bất kỳ khí mê-tan nào đi qua. Hầu hết sự thoát ra của khí mê-tan từ bãi chôn lấp cũ đều bay vào khí quyển trước khi các vi khuẩn có thể làm công việc của mình. Than sinh học giúp giữ khí đốt tại chỗ.

Reddy và Bogner nhận được một khoản trợ cấp nghiên cứu 350.000 USD từ Quỹ khoa học quốc gia để kiểm tra hiệu quả than sinh học sử dụng trên các bãi chôn lấp.  Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ ước tính có ít nhất 10.000 bãi cũ hoặc bị bỏ rơi và bãi rác trên khắp đất nước có thể sử dụng một nắp ngăn chặn không tốn kém để bẫy rò rỉ chậm của khí mê-tan.

Reddy và Bogner sẽ làm phân tích trong phòng thí nghiệm về than sinh học từ các nguồn khác nhau, thử nghiệm khả năng giữ độ ẩm, nồng độ axit, và hàm lượng tro.  Họ sẽ xác định yếu tố và diều kiện mà than làm việc tốt nhất với bãi chôn lấp có chứa khí mê-tan, nó hoạt động như thế nào trong hỗn hợp đất, và độ dày là cần thiết để có hiệu quả tối ưu.

Reddy cho biết một lợi thế của than sinh học là nó bổ xung cho đất oxy, cung cấp một môi trường mà vi khuẩn methanotropic có thể phát triển. Nó là một sản phẩm bền vững giá rẻ mà có thể được làm từ chất thải cây trồng trong một đơn vị nhiệt phân trên khu vực tại một bãi rác. Quá trình này cũng có thể tạo ra khí sinh học hoặc sản phẩm phụ dầu được sử dụng cho nhiên liệu.

 "Dữ liệu phòng thí nghiệm của chúng tôi sẽ được đưa vào một mô hình toán học mà chúng tôi sẽ sử dụng để mở rộng hệ thống", Reddy nói.  "Chúng tôi sẽ làm thử nghiệm nhiều yếu tố để xác nhận các mô hình khác nhau."  Các dự án UIC sẽ mất khoảng ba năm.

 "Chúng tôi muốn mô hình của chúng tôi phục vụ như một công cụ thiết kế", Reddy cho biết.  Tất cả các bãi chôn lấp khác nhau, nhưng chúng tôi hy vọng mô hình của chúng tôi có thể được sử dụng để phân tích cho từng khu vực cụ thể về điều kiện để thiết kế một hệ thống hiệu quả. "