Buzz
Quy trình mới có khả năng giảm đến 84% khí thải CO2 và giảm chi phí sản xuất pin xe điện thêm 5 - 7% so với hiện nay.
Xây dựng công nghiệp trung hòa carbon đòi hỏi giảm nhanh khí thải, trong đó chuyển đổi từ nhiên liệu hóa thạch sang điện, nhất là trong giao thông và sản xuất công nghiệp, là giải pháp then chốt. Tuy nhiên, sự chuyển đổi này phụ thuộc lớn vào một vật liệu: nickel.
Nickel không chỉ quan trọng trong sản xuất thép không gỉ mà còn là thành phần thiết yếu trong pin xe điện và hệ thống lưu trữ năng lượng tái tạo. Dự kiến đến 2040, nhu cầu nickel tăng gấp đôi do tốc độ điện khí hóa nhanh. Tuy nhiên, quy trình sản xuất nickel hiện tại gây ô nhiễm nặng khi thải khoảng 20 tấn CO₂ mỗi tấn nickel, khiến ta chỉ đổi loại ô nhiễm mà chưa giải quyết được vấn đề môi trường.
Chiết xuất nickel bằng hydro plasma: Giảm 84% khí thải CO₂
Các nhà khoa học tại Viện Max Planck về Vật liệu Bền vững (MPI-SusMat) đã phát triển công nghệ sản xuất nickel không phát thải carbon bằng hydro plasma, giảm đến 84% CO₂ và tiết kiệm 18% năng lượng so với cách truyền thống, đặc biệt hiệu quả khi kết hợp điện tái tạo và hydro xanh.
Khác với quy trình nhiều bước tốn năng lượng như nung, luyện, khử và tinh chế, phương pháp mới chỉ cần một bước để chiết xuất nickel từ quặng, thậm chí có thể xử lý quặng nickel chất lượng thấp chiếm tới 60% trữ lượng toàn cầu nhưng thường bị bỏ qua do cấu trúc hóa học phức tạp.
Nhờ kiểm soát chính xác nhiệt độ lò hồ quang điện kết hợp hydro plasma, các nhà khoa học đã tách cấu trúc khoáng phức tạp thành hợp kim ferronickel chỉ trong một lần xử lý, không cần dùng thêm chất xúc tác.
Dễ dàng mở rộng quy mô, sẵn sàng áp dụng trong sản xuất công nghiệp
Ngoài lợi ích môi trường, công nghệ này còn giảm chi phí sản xuất nickel bằng cách tận dụng quặng chất lượng thấp và giảm sự phụ thuộc vào nguồn quặng cao cấp ngày càng khan hiếm.
Nhóm nghiên cứu đang tiến hành để ứng dụng quy trình vào thực tiễn. Việc khuấy trộn quặng trong lò và duy trì vùng phản ứng tiếp xúc liên tục với nguyên liệu hoàn toàn khả thi nhờ các kỹ thuật công nghiệp phổ biến như hồ quang ngắn cường độ cao, khuấy từ hoặc bơm khí.
Sản phẩm cuối cùng là hợp kim ferronickel có thể dùng trực tiếp trong sản xuất thép không gỉ, hoặc nếu tinh chế thêm sẽ thành vật liệu điện cực pin phù hợp cho xe điện và hệ thống lưu trữ năng lượng tái tạo.
Ngay cả phần chất thải sau quy trình cũng có thể tái sử dụng để sản xuất gạch hoặc xi măng, tăng giá trị bền vững. Hơn nữa, công nghệ này còn có thể điều chỉnh để khai thác cobalt, một kim loại quan trọng trong ngành pin xe điện.
Tác động tích cực đến ngành công nghiệp xe điện
Phát triển quy trình chiết xuất nickel sạch, hiệu quả từ quặng kém chất lượng đánh dấu bước đột phá cho ngành xe điện, giảm chi phí sản xuất pin và giảm thiểu tác động môi trường từ khai thác đến tinh luyện.
Ước tính ban đầu cho thấy khi áp dụng đại trà, công nghệ này có thể tiết kiệm 5–7% chi phí sản xuất pin xe điện nhờ giảm giá nguyên liệu nickel và tối ưu năng lượng, góp phần hạ giá xe điện và thúc đẩy chuyển đổi xanh toàn cầu.
