Góc nhìn chuyên gia
Phần 2: Vì sao tỷ lệ thu hồi than củi lại thấp hơn rất nhiều so với tưởng tượng?
Than củi là một trong những vật liệu năng lượng lâu đời nhất mà con người sử dụng. Nếu xem việc con người phát hiện ra lửa là bước tiến đầu tiên, thì việc tạo ra than củi chính là bước tiến tiếp theo trong hành trình kiểm soát và lưu trữ năng lượng nhiệt.
Về bản chất, than củi được hình thành thông qua quá trình nhiệt phân yếm khí – nơi cấu trúc cacbonhydrat trong gỗ bị phá vỡ, giải phóng các hợp chất bay hơi và giữ lại phần carbon rắn. Riêng với than trắng, quá trình còn tiếp tục loại bỏ hydro và các chất bốc ở nhiệt độ rất cao để tăng độ tinh khiết carbon.
Trong thực tế sản xuất, việc đốt than không đơn thuần là kỹ thuật mà gần như là một “nghệ thuật vật liệu”. Người thợ phải quan sát liên tục các yếu tố như nhiệt độ lò, màu khói, mùi khói, áp suất lò… để điều chỉnh phản ứng than hóa và tối ưu tỷ lệ thu hồi.
Vậy thực tế 1 tấn củi cho ra bao nhiêu than?
Trước tiên phải loại bỏ nước trong gỗ. Gỗ tươi thường chứa từ 50 – 70% nước, tùy giống cây. Ví dụ với bạch đàn tại Việt Nam, từng giống sẽ cho kết quả rất khác nhau – có loại cho than nặng, có loại cho than nhẹ do mật độ gỗ và cấu trúc sợi khác nhau.
Sau khi loại nước, phần vật chất khô chỉ còn khoảng 40% khối lượng ban đầu.
Tiếp theo là giai đoạn than hóa. Trong điều kiện lý tưởng, vật chất hữu cơ sẽ phân tách thành:
• Phần rắn (carbon – than)
• Phần lỏng và khí (giấm gỗ, khí gas, tar…)
Tuy nhiên trong thực tế, phản ứng không bao giờ đạt 100% hiệu suất. Nếu giả sử hiệu suất khoảng 80%, thì tỷ lệ than thu được từ gỗ khô sẽ khoảng:
40% × 50% × 80% ≈ 16% (than đen)Với than trắng – tỷ lệ còn thấp hơn
Than trắng cần thêm giai đoạn “luyện than” – nơi người thợ đưa oxy vào lò có kiểm soát để đốt một phần than và khí trong lò nhằm nâng nhiệt độ lên trên 1.000°C. Ở mức nhiệt này, cấu trúc vật liệu carbon được tái sắp xếp, loại bỏ thêm chất bốc và tăng mật độ carbon.
Quá trình này làm giảm thêm khoảng 50% khối lượng than.
Than trắng bạch đàn trung bình chỉ còn khoảng 8% từ khối lượng gỗ ban đầuĐiều gì quyết định thành bại trong sản xuất than?
Từ góc nhìn thực tế sản xuất:
• ~70% rủi ro nằm ở nguồn nguyên liệu (giống cây, độ ẩm, tuổi cây, cách khai thác)
• ~30% nằm ở kỹ thuật đốt và vận hành lò
Nhưng nghịch lý là phần 30% kỹ thuật lại là nơi “đốt tiền” nhiều nhất. Nếu sai từ khâu nguyên liệu, nhà máy thường thất bại sớm. Nhưng nếu sai ở kỹ thuật, chi phí vận hành, hao hụt năng lượng và sai quy trình có thể kéo dài nhiều năm trước khi nhận ra vấn đề.
Hiểu đúng bản chất vật liệu và quy trình than hóa không chỉ giúp tối ưu chi phí sản xuất, mà còn quyết định trực tiếp đến chất lượng than đầu ra – yếu tố sống còn trong thị trường than cao cấp hiện nay.