Cùng với sự phát triển không ngừng của nền kinh tế, mức độ sử dụng năng lượng trên thế giới không ngừng tăng lên. Trong khi đó, nguồn năng lượng hóa thạch truyền thống không phải là vô hạn, còn công nghệ sản xuất năng lượng tái tạo lại chưa đạt trình độ thuần thục như công nghệ sản xuất năng lượng hóa thạch. Điều này làm nảy sinh nhu cầu tìm kiếm các giải pháp bền vững sử dụng tiết kiệm năng lượng. Cùng với những thành tựu khoa học công nghệ liên quan đến cải tiến về thiết kế các thế hệ thiết bị/phương tiện theo hướng tăng hiệu quả sử dụng năng lượng, giải pháp sử dụng phụ gia tiết kiệm năng lượng được xem là giải pháp mang lại hiệu quả kinh tế cao, dễ dàng áp dụng và ít tốn chi phí đầu tư ban đầu.

Các loại phụ gia tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải ô nhiễm khá đa dạng, bao gồm phụ gia không chứa kim loại (như alcol, este, amin, nitril, amit…), hoặc phụ gia là các kim loại, hợp chất của kim loại Ce, Ca, Fe, Ni, V... (như ferrocene, sulphate, carbonatee…), phụ gia vi nhũ… Tuy nhiên, đặc điểm chung của các phụ gia này là mỗi loại phụ gia tiết kiệm nhiên liệu thường chỉ phù hợp với một loại nhiên liệu nhất định, chẳng hạn, phụ gia cho nhiên liệu xăng, phụ gia cho nhiên liệu diesel, phụ gia cho nhiên liệu FO, phụ gia cho nhiên liệu rắn. Ngoài ra, tỷ lệ pha trộn phụ gia vào nhiên liệu còn khá cao, tỷ lệ thấp nhất cũng vào khoảng 0,01% so với khối lượng nhiên liệu. Điều này có nguy cơ gây ảnh hưởng đến chất lượng nhiên liệu trong quá trình bảo quản và sử dụng, do sự có mặt của một lượng đáng kể phụ gia trong nhiên liệu có thể có tác động đến các chỉ tiêu chất lượng của nhiên liệu. Bên cạnh đó, hiệu quả tiết kiệm năng lượng của các loại phụ gia nhìn chung chưa vượt trội, dao động trong khoảng 5% khối lượng nhiên liệu. Một số phụ gia chứa nano oxit kim loại có thể làm tăng mài mòn và ăn mòn các cấu trúc kim loại của động cơ, dẫn đến làm giảm tuổi thọ của động cơ. Ngoài ra, phụ gia sau khi được thải ra trong khí thải động cơ có nguy cơ tạo ra nguồn thải độc hại hơn cho sức khỏe con người và hệ sinh thái.

Xuất phát từ thực tiễn đó, Cơ quan chủ trì Phòng thí nghiệm trọng điểm Công nghệ cùng phối hợp với Chủ nhiệm đề tài GS.TS. Vũ Thị Thu Hà thực hiện nghiên cứu “Hoàn thiện công nghệ sản xuất phụ gia đa năng nhằm tiết kiệm năng lượng trên cơ sở các hợp chất có chỉ số khúc xạ mol cao, qui mô 5.000 lít/năm” với mục tiêu: Hoàn thiện công nghệ và hệ thống thiết bị sản xuất phụ gia nhiên liệu đa năng trên cơ sở các hợp chất có chỉ số khúc xạ mol cao, qui mô 5.000 lít/năm; Sản xuất thử nghiệm 500 lít phụ gia nhiên liệu đa năng trên cơ sở các hợp chất có chỉ số khúc xạ mol cao, để tiết kiệm nhiên liệu; Triển khai ứng dụng thử nghiệm phụ gia trên các phƣơng tiện giao thông vận tải, lò đốt công nghiệp.

Với mức độ phát triển ngày càng nhanh của các phương tiện giao thông ở hầu hết các quốc gia trên thế giới, vấn đề tiêu thụ năng lượng và phát thải khí gây ô nhiễm môi trường, ngày càng trở nên trầm trọng và luôn là sức ép đối với mọi nền kinh tế trên thế giới. Vì vậy, nhu cầu có một giải pháp hiệu quả để tiết kiệm nhiên liệu và giảm khói thải ô nhiễm từ các hoạt động giao thông, vận tải luôn luôn cấp thiết và được quan tâm nghiên cứu.

Một trong những biện pháp được áp dụng để tiết kiệm năng lượng và giảm ô nhiễm từ khí thải của động cơ là cải tiến động cơ kết hợp sử dụng kỹ thuật xử lý khói thải (Công nghệ luân hồi khí xả ERG; Công nghệ tăng áp động cơ; Hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail; Thiết bị xử lý khí thải dạng bẫy tái sinh liên tục (CRT) để xử lý CO, HC, muội; Kết hợp thiết bị CRT và thiết bị khử chọn lọc bằng xúc tác SCR để xử lý đồng thời CO, HC, muội và Nox). Tuy nhiên, các công nghệ cải tiến trên đi kèm với giá thành cao và chỉ phù hợp với các thiết kế động cơ mới, khó can thiệp vào các động cơ có thiết kế cũ hiện hành.

Tuy nhiên, rất dễ dàng nhận thấy rằng, cho đến nay, gần như chưa có một loại phụ gia tiết kiệm nhiên liệu nhập khẩu nào được áp dụng một cách rộng rãi. Cũng chưa có công trình nào tiến hành nghiên cứu triển khai một cách bài bài bản, toàn diện và hệ thống về phụ gia tiết kiệm nhiên liệu, từ khâu nghiên cứu cơ sở khoa học, triển khai công nghệ, cho đến khâu ứng dụng thử nghiệm sản phẩm và xây dựng các giải pháp hiệu quả để thương mại hóa sản phẩm. Một vài công trình nghiên cứu ứng dụng phụ gia nhập khẩu trên một số dòng phương tiện khác nhau nhưng cũng chưa nghiên cứu một cách hệ thống khâu đánh giá tác động của nhiên liệu pha phụ gia đến tính an toàn trong vận hành, trong bảo quản, vận chuyển, đánh giá tính hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu và giảm phát phát.

Sau thời gian nghiên cứu, đề tài đã thu được những kết quả như sau:

- Đã hoàn thiện qui trình công nghệ sản xuất phụ gia đa năng trên cơ sở các hợp chất có chỉ số khúc xạ mol cao, qui mô 10.000 lít/năm, ứng dụng trong tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải ô nhiễm trong hoạt động giao thông vận tải.

- Đã thiết kế, lắp đặt 01 hệ thống thiết bị sản xuất phụ gia đa năng trên cơ sở các hợp chất có chỉ số khúc xạ mol cao, qui mô 10.000 lít/năm, trên cơ sở khai thác một số thiết bị sẵn có của cơ quan chủ trì Dự án.

- Đã sản xuất được 748 lít phụ gia đa năng trên cơ sở các hợp chất có chỉ số khúc xạ mol cao để pha trộn với nhiên liệu

- Đã biên soạn được bộ tài liệu thiết kế, hướng dẫn lắp đặt, vận hành và bảo dưỡng hệ thống thiết bị sản xuất phụ gia đa năng trên cơ sở các hợp chất có chỉ số khúc xạ mol cao, qui mô 10.000 lít/năm, ứng dụng trong tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải ô nhiễm trong các hoạt động giao thông vận tải

- Đã tiến hành đánh giá hiệu quả, tác động của phụ gia đa năng trên các phương tiện thí nghiệm và phương tiện chạy trên hiện trường sử dụng xăng, xăng sinh học và diesel

- Đã lập được báo cáo đánh giá hiệu quả kinh tế - kỹ thuật, môi trường và xây dựng phương án phát triển hệ thống và công nghệ ở qui mô lớn

Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 18720/2021) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

Đ.T.V (NASATI)