Công ty Firefly Green Fuels đang biến nước thải đã qua xử lý thành nhiên liệu máy bay phản lực. Nguồn nguyên liệu này miễn phí, dồi dào và sắp không còn được sử dụng làm phương pháp xử lý nước thải truyền thống trong nhiều thập kỷ qua.
Ngành hàng không là lĩnh vực vận tải khó khử carbon nhất. Pin quá nặng cho các chuyến bay đường dài, hydro vẫn còn nhiều năm nữa mới có thể sản xuất quy mô lớn, và các nhiên liệu bền vững hiện có chủ yếu phụ thuộc vào nguyên liệu thô đang khan hiếm. Vì vậy, việc tìm kiếm một loại nhiên liệu rẻ, dồi dào và thực sự có lượng khí thải carbon thấp vẫn đang tiếp diễn. Một công ty ở Bristol tin rằng câu trả lời nằm ở cuối mỗi nhà máy xử lý nước thải trên toàn thế giới.
Nhiên liệu xanh đom đóm Công ty này biến nước thải đã qua xử lý, được biết đến trong ngành là chất thải sinh học, thành nhiên liệu hàng không bền vững. Công ty đang phát triển nhà máy đầu tiên tại Anh ở Harwich và có thỏa thuận bao tiêu với Wizz Air trị giá gần một tỷ đô la. Nguyên liệu đầu vào của công ty là chất thải mà hầu hết mọi người không muốn nghĩ đến.
Nguyên liệu đầu vào được tìm thấy bằng phương pháp loại trừ
Firefly Green Fuels là một công ty mới, nhưng quá trình tìm tòi để tạo ra nó thì không hề mới. James Hygate, người sáng lập kiêm giám đốc điều hành của công ty, đã thành lập một công ty trước đó, Green Fuels, vào năm 2003, chuyên sản xuất thiết bị nhiên liệu sinh học tại hơn 90 quốc gia bằng cách sử dụng dầu và mỡ thải. Những hạn chế của nguồn cung đó đã sớm bộc lộ rõ.
Hygate nhớ lại việc nhận ra nguồn nguyên liệu đầu vào rất hạn chế từ sớm. Theo lời ông, công ty đã đặt ra cho mình “mục tiêu cao cả là khử carbon hoàn toàn trong ngành hàng không”, một thách thức “ở cấp độ gigaton”. Ông nói: “Chúng tôi đã xem xét mọi loại chất thải, mọi vật liệu, mọi quy trình”. Mỗi lựa chọn đều thất bại vì một trong ba lý do: quá tốn kém để sản xuất, không đáp ứng được các tiêu chí bền vững, hoặc quy trình quá phức tạp.
Sinh khối ẩm liên tục được nhắc đến như một ứng cử viên tiềm năng. Hướng suy nghĩ đó đã dẫn nhóm nghiên cứu đến với nước thải, và Hygate nhanh chóng đính chính giả định hiển nhiên về nguồn gốc của ý tưởng này.
“Tôi không hề ngồi trong phòng tắm một buổi sáng và nghĩ, đoán xem, tôi có thể biến thứ này thành nhiên liệu,” ông nói. “Thực sự đó là một quá trình kéo dài để xác định đây là nguyên liệu lý tưởng để sản xuất số lượng lớn nhiên liệu hàng không bền vững (SAF) giá rẻ.”
Một tuyến đường xử lý rác thải sắp bị đóng cửa.
Bùn thải là sản phẩm cuối cùng của quá trình phân hủy kỵ khí tại các nhà máy xử lý nước thải. Trong nhiều năm, chúng được bón cho ruộng của nông dân. Hiện nay, kênh bón này đang bị đóng lại, và lý do khiến thời điểm ra mắt sản phẩm của Firefly trở nên lý tưởng.
"Phương pháp xử lý rác thải hiện tại đang dần biến mất do các hóa chất, vi nhựa và kim loại khó phân hủy vĩnh viễn," Hygate nói. "Vì vậy, trên toàn thế giới, phương pháp này đang được loại bỏ dần, trở thành một vấn đề về rác thải."
Những chất gây ô nhiễm đó đến từ toàn bộ hệ thống cống rãnh chứ không phải từ cơ thể người. Bùn thải tập trung mọi thứ còn sót lại sau quá trình xử lý, vì vậy PFAS (các "hóa chất vĩnh cửu") bám vào chất rắn, vi nhựa đến từ vải dệt tổng hợp và bao bì, và kim loại chủ yếu từ chất thải công nghiệp. Việc phát hiện trong phòng thí nghiệm chính xác hơn và các quy định chặt chẽ hơn đã bắt kịp với nguy cơ này, và một số khu vực pháp lý hiện nay cấm hoàn toàn việc xin cấp phép sử dụng đất. do lo ngại chất tồn dư sẽ xâm nhập vào chuỗi thức ăn.
Khối lượng liên quan rất lớn. Vương quốc Anh sản xuất khoảng 1.1 triệu tấn chất rắn khô Mỗi năm, Đức, nhà sản xuất lớn nhất của EU, sản xuất khoảng 1.85 triệu tấn. Hoa Kỳ sản xuất nhiều hơn nhiều, khoảng 7 triệu tấn mỗi năm. Tất cả số tấn đó giờ đây đều cần được xử lý ở đâu đó.
Tại Anh, Hygate ước tính bùn thải có thể cung cấp khoảng một phần ba lượng nhiên liệu hàng không bền vững (SAF) cần thiết cho năm 2040. Ở nước ngoài, con số này còn cao hơn. Đối tác của Firefly tại Mỹ, công ty Synagro chuyên xử lý bùn thải, chế biến 16 triệu tấn mỗi năm. Ông cho biết: “Nếu có thể chuyển đổi lượng bùn thải đó thành nhiên liệu lỏng, sản lượng SAF của Mỹ sẽ tăng gấp đôi”.
Nếu tính thêm phân chuồng và các chất thải ướt được quy định khác, thì giới hạn còn cao hơn nữa. “Bạn có thể khử carbon hoàn toàn trong ngành hàng không, điều này thật đáng kinh ngạc,” Hygate nói. “Về cơ bản, có hàng triệu tấn chất thải này ngoài kia.”
James Hygate có bài phát biểu tại Ankara nhân dịp công bố thỏa thuận với Công ty kỹ thuật Altaca của Thổ Nhĩ Kỳ.
Nồi áp suất là cốt lõi của vấn đề.
Quá trình chuyển đổi này dựa trên phương pháp hóa lỏng thủy nhiệt, hay HTL, một quy trình có từ những năm 1970. Hygate sử dụng một phép so sánh quen thuộc hàng ngày để mô tả nó.
“Ở dạng đơn giản nhất, nó giống như một nồi áp suất,” ông nói. “Bạn cho vào các vật liệu ẩm, ví dụ như sinh khối ẩm, và đặt chúng dưới áp suất tương đối cao, ở nhiệt độ vừa phải, đến mức nước trở nên phản ứng và phân hủy vật liệu bên trong.”
Sản phẩm đầu ra là một loại dầu sinh học có thành phần gần giống với dầu thô hóa thạch, cộng thêm than sinh học và nước. Sau đó, dầu sinh học này trải qua quá trình xử lý bằng hydro, một bước tinh chế mà ngành công nghiệp dầu mỏ đã thực hiện trong suốt một thế kỷ. Hygate mô tả quá trình hóa học này như một phiên bản được tăng tốc của một quá trình tự nhiên.
“Nếu bạn nghĩ về nhiên liệu hóa thạch, chúng vẫn là nhiên liệu sinh học, chỉ là cần hàng triệu năm để hình thành,” ông nói. “Đây là một cách để đẩy nhanh quá trình đó lên rất, rất nhanh.”
Phân tích độc lập của Đại học Cranfield cho thấy mức tiết kiệm carbon là... Hiệu quả 92% so với nhiên liệu máy bay phản lực hóa thạch trên cơ sở vòng đời sản phẩm. Con số đó không bao gồm bất kỳ hoạt động thu giữ carbon nào. Bởi vì than sinh học giữ lại carbon cố định, và vì giai đoạn HTL giải phóng CO2 có thể thu giữ được, Hygate nhận thấy còn nhiều tiềm năng hơn nữa. Ông nói: “Có tiềm năng để đưa sản phẩm này trở thành nhiên liệu trung hòa carbon hoặc thậm chí là nhiên liệu âm carbon”.
Vì sao nguyên liệu đầu vào có chi phí âm lại làm thay đổi phương trình tài chính
Vấn đề kinh tế nằm ở chỗ nguồn nguyên liệu hiện có đang ở đâu. Các công ty cấp nước phải trả tiền để xử lý bùn thải, vì vậy người mua thu mua nguyên liệu này sẽ giải quyết được một khoản nợ ngày càng tăng. Điều đó giúp Firefly có được nguồn nguyên liệu đầu vào với chi phí âm, cung cấp sản phẩm mà các hãng hàng không sẽ mua với số lượng lớn.
Các mối quan hệ đối tác xung quanh dự án này được xây dựng nhằm giảm thiểu rủi ro. Firefly đã ký kết một thỏa thuận. Hợp đồng 15 năm với Wizz Air Thỏa thuận này, được cho là trị giá gần một tỷ đô la, cung cấp 525,000 tấn nhiên liệu hàng không bền vững (SAF), bên cạnh khoản đầu tư 5 triệu bảng Anh trước đó từ hãng hàng không.
Hoạt động lọc dầu hạ nguồn được thực hiện trên công nghệ của Chevron Lummus Global theo một thỏa thuận độc quyền.
Các thiết bị HTL ở thượng nguồn đến từ công ty kỹ thuật Altaca của Thổ Nhĩ Kỳ.
Nhà máy thương mại sẽ được đặt tại một nhà máy lọc dầu hiện có ở Harwich thuộc sở hữu của... Haltermann CarlessTheo ước tính của Hygate, 80% cơ sở hạ tầng đã được xây dựng sẵn.
“Chúng tôi đã giảm thiểu rủi ro cho công nghệ bằng cách sử dụng công nghệ đã được chứng minh,” ông nói. Một cơ sở trình diễn đang được xây dựng và theo lời ông, “dự kiến sẽ đi vào hoạt động vào cuối năm nay.” Nhà máy Harwich dự kiến sẽ đi vào sản xuất thương mại vào khoảng năm 2029, được hỗ trợ bởi vòng gọi vốn 40 triệu đô la do quỹ SkiesFifty dẫn đầu, với Boeing nằm trong số các nhà đầu tư.
Tổng quan về quy trình
Nguyên liệu đầu vào, nhiên liệu thứ hai.
Chính sách đã chuyển biến theo hướng có lợi cho Firefly. Nhiệm vụ của Lực lượng Vũ trang Singapore (SAF) của Vương quốc Anh đã bắt đầu, và Đạo luật nhiên liệu hàng không bền vững Dự luật đã được thông qua vào tháng 3 năm 2026, mang đến Cơ chế Đảm bảo Doanh thu, đảm bảo cho các nhà sản xuất mức giá cố định trong hợp đồng 15 năm. Hygate muốn một mô hình hoạt động mà không cần sự hỗ trợ như vậy, để phương pháp này có thể được áp dụng rộng rãi. Ông nói: “Điều này có thể thực hiện được trong một thị trường có động lực, điều này thực sự quan trọng”.
Theo ông, điều làm nên sự khác biệt của Firefly chính là hướng đi của nhu cầu. Trong khi hầu hết các công ty sản xuất nhiên liệu hàng không bền vững (SAF) đang tìm kiếm nguồn nguyên liệu khan hiếm, Firefly lại nhận được yêu cầu từ các nhà cung cấp muốn thanh lý vật liệu.
“Chúng tôi tập trung vào nguyên liệu đầu vào,” Hygate nói. “Chúng tôi nhận được nhiều liên hệ về việc sản xuất SAF.” Các công ty điện lực ở Hoa Kỳ và Mỹ Latinh, bao gồm cả Sanepar của Brazil, nằm trong số những khách hàng tiềm năng. “Mục tiêu của chúng tôi là khử carbon trong ngành hàng không, nhưng thực chất chúng tôi đang giải quyết thách thức xử lý nước thải hiện nay.”
Hygate đã từng chứng kiến mô hình này trước đây. Green Fuels phát triển mạnh sau lệnh cấm sử dụng dầu ăn đã qua sử dụng làm thức ăn chăn nuôi năm 2003, đưa một loại vật liệu bị loại bỏ vào thị trường chỉ sau một đêm. Ông lập luận rằng chất thải sinh học cũng tuân theo logic tương tự nhưng ở quy mô lớn hơn nhiều. “Chúng ta đều tạo ra nó mỗi ngày. Có rất nhiều chất thải này,” ông nói.
Một gánh nặng đáng để mang
Khi Hygate nhận ra vấn đề và giải pháp tiềm năng, ông ấy không thể nào bỏ qua nó được. “Một khi bạn đã nhận ra mình có thể giải quyết được vấn đề lớn này, bạn không thể không làm,” Hygate nói. “Nó đột nhiên chiếm trọn tâm trí bạn, đó là một gánh nặng khá khó khăn.”
Ngành hàng không không có nhiều lựa chọn. "Bạn không thể làm gì khác với ngành hàng không ngoài việc phục vụ cho Lực lượng Vũ trang Singapore (SAF)", ông nói. "Nhưng hiện tại, về cơ bản không có thế hệ SAF thứ hai."
Nếu những con số của Firefly là chính xác, một dòng chất thải được tạo ra mỗi ngày, ở mọi quốc gia, có thể trở thành nguồn nhiên liệu máy bay phản lực carbon thấp đáng kể, đồng thời giải quyết được vấn đề xử lý chất thải cho ngành công nghiệp nước. Vật liệu mà không ai muốn này lại có thể trở thành một giải pháp năng lượng đầy tiềm năng.
