Syngas là nhiên liệu của tương lai

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Không phải tất cả các quốc gia đều giàu tài nguyên thiên nhiên. Và nếu việc thiếu các mỏ vàng hoặc mỏ kim cương chỉ đơn giản là có thể gây khó chịu, thì sự hiện diện của các mỏ hydrocacbon thường trở thành vấn đề về khả năng tồn tại của quốc gia, đặc biệt là trong thời kỳ chiến tranh. Đức có được kinh nghiệm phong phú trong việc sản xuất ersatz (sản phẩm thay thế) trong nửa đầu thế kỷ XX.

Ngay từ năm 1915, tàu ngầm Đức đã đặt Anh vào tình thế cực kỳ khó khăn, ngăn cản việc cung cấp "máu chiến tranh" cho quần đảo. Trong Chiến tranh thế giới thứ hai, Đức cũng rơi vào tình cảnh khó khăn không kém, đặc biệt là sau khi các mỏ dầu ở Romania bị mất. Nó dường như nhiều hơn một chút, và sự đầu hàng là không thể tránh khỏi. Xe tăng, máy bay, tàu và tàu ngầm sẽ không thể tham gia vào các cuộc chiến, chúng sẽ không có gì để tiếp nhiên liệu, nhưng cuộc chiến vẫn tiếp tục trong nhiều tháng dài. Than đá, được khai thác rất nhiều ở Reich, hóa ra lại là nguyên liệu thích hợp để sản xuất hydrocacbon tổng hợp, trong đó chủ yếu là khí tổng hợp.

Các nhà khoa học Đức tài năng và được đào tạo xuất sắc từ rất lâu trước khi chiến tranh bắt đầu phát triển vấn đề này. Franz Fischer, người đứng đầu Viện KaiserWilhelm, vào năm 1926 đã xuất bản một công trình khoa học về tổng hợp trực tiếp các hydrocacbon ở áp suất khí quyển, không chỉ chứng minh khả năng này mà còn chứng minh tính khả dụng về công nghệ của nó. Khí tổng hợp được tạo ra từ phản ứng khử hydro của CO với sự có mặt của các chất xúc tác, chẳng hạn như hỗn hợp oxit kẽm với sắt hoặc oxit crom với coban, diễn ra ở nhiệt độ 270 độ C. Quá trình như vậy có thể tạo ra các chất đồng đẳng metan ở thể khí, lỏng và rắn.

Trên những thước phim về biên niên sử thời chiến, thỉnh thoảng bạn có thể thấy một chiếc xe hơi chạy bằng … gỗ. Đúng vậy, máy phát điện cung cấp hỗn hợp dễ cháy cho động cơ tương đối nhỏ gọn, và để chiếc xe chuyển động, bạn chỉ cần lấy một chiếc rìu và đi đến khu rừng gần nhất là đủ.

Sự kết hợp hóa học của các phân tử cacbon monoxit và H2, tức là khí tổng hợp, có thể được thực hiện không chỉ từ than mà còn từ bất kỳ nguyên liệu thô nào có chứa cacbon. Quá trình này được gọi là tổng hợp Fischer-Tropsch, theo tên của các nhà phát minh. Vào thời điểm xuất bản, có nhiều cách khác để thu được nhiên liệu hữu cơ từ than đá, bỏ qua khí tổng hợp. Cũng tại Đức, Bergius nhận xăng từ than vào năm 1911, nhưng quy trình công nghệ phức tạp hơn không thể so sánh được.

Giống như công việc trước đó, thành tựu này là kết quả của một giải pháp cho vấn đề mà các quốc gia công nghiệp hóa và quân sự phát triển không được tiếp cận với các hydrocacbon tự nhiên.

Trong những năm sau chiến tranh, việc thu thập khí tổng hợp tạm thời không còn phù hợp nữa. Mối quan tâm đến công nghệ này được hồi sinh vào đầu những năm 1970, khi cái gọi là "khủng hoảng dầu mỏ" phát sinh do kết quả của việc các nước OPEC tăng giá dầu.

Không nghi ngờ gì nữa, kinh nghiệm thu được hydrocacbon từ nguyên liệu thô sẽ ngày càng có nhu cầu nhiều hơn khi các nguồn tài nguyên thiên nhiên đang cạn kiệt, đặc biệt là dầu và khí đốt, tầm quan trọng của nó như một nguyên liệu thô cho ngành công nghiệp hóa chất vẫn còn bị đánh giá thấp hôm nay. Một khi D. I. Mendeleev đã so sánh việc sử dụng chúng làm nguồn năng lượng với việc đốt tiền giấy.