English
Xác lập các thông số cơ bản của các phương pháp khí hóa than ngầm phục vụ định hướng công tác thăm dò, khai thác và sử dụng hợp lý than ở bể than Sông Hồng
Chủ trì nhiệm vụ: PGS.TS. Tô Kim Anh
Thời gian thực hiện nhiệm vụ: 2017-2019
Thành tựu
Với mục tiêu nghiên cứu đánh giá khả năng áp dụng công nghệ khí hóa sinh học than ngầm tại bể than Sông Hồng để đề xuất phương pháp khai thác khả thi tài nguyên than có độ biến chất thấp, nằm tại độ sâu lớn và chuyển hướng sử dụng nhiên liệu hóa thạch một cách hiệu quả phục vụ phát triển kinh tế xanh, ứng phó biến đổi khí hậu, nhiệm vụ nghiên cứu đã đạt được các thành tựu về nghiên cứu và công bố như sau:
Thành tựu nghiên cứu:
- Khẳng định được tính khả dụng sinh học của các đặc tính địa sinh học tại khu vực nghiên cứu Nam Định – Thái Bình, thuộc bể than Sông Hồng để tiến hành khí hóa than ngầm bằng vi sinh vật: tồn tại 05 vỉa than tương ứng 5 vị trí lấy mẫu (C1 đến C5) có bề dày vỉa khoảng từ 3-5 m; các vỉa than có thành phần chất bốc cao (40,29 ̶ 47,19%); kích thước lỗ rỗng phù hợp cho vi sinh vật xâm nhập trong than (> 400 nm, chiếm 11,98 ̶ 36,08% tổng thể tích lỗ) cùng tính liên thông lỗ rỗng tốt; nước ngầm liên kết bể than mang đặc trưng của một bể than có khả năng sinh khí.
- Chứng minh được sự tồn tại của quần xã vi sinh vật bản địa có khả năng chuyển hóa than thành khí trong bể than sông Hồng tại khu vực nghiên cứu. Ngành Proteobacteria chiếm ưu thế trong các vỉa than, với chi phổ biến nhất thuộc Burkholderia-Caballeronia-Paraburkholderia. Các ngành Proteobacteria – Archaea – Firmicutes – Actinobacteria – Bacteroidete là các ngành phổ biến theo mức độ giảm dần trong mẫu nước liên kết bể than, với chi phổ biến nhất là Shewanella. Con đường chuyển hóa sinh khí methane dinh dưỡng methyl với nhóm cổ khuẩn Methanolobus chiếm ưu thế. Quần xã vi sinh vật bản địa đáp ứng với việc bổ sung dinh dưỡng, cho hiệu suất sinh khí cao hơn trong thời gian ngắn hơn, dao động từ 1,14 đến 4,96 mL CH4/g than.
- Xác định được tính khả thi và phạm vi áp dụng phù hợp của giải pháp khí hóa sinh học than ngầm trong bể than Sông Hồng tại vùng nghiên cứu là các vỉa than có chiều sâu vỉa tới 745,25 m.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Ý nghĩa khoa học:
- Xây dựng được quy trình nghiên cứu triển khai công nghệ khí hóa sinh học than ngầm quy mô phòng thí nghiệm với đối tượng là các vỉa than tại bể than Sông Hồng và quần xã vi sinh vật bản địa kị khí nghiêm ngặt.
- Mở rộng lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng của vi sinh vật theo một hướng mới: chuyển hóa tài nguyên khoáng sản trong lòng đất từ dạng này sang dạng khác, tạo ra sản phẩm mới với phương pháp khai thác mới khả thi.
- Lần đầu tiên đưa ra được bộ dữ liệu có cơ sở khoa học với độ tin cậy cao, nhằm hoàn chỉnh bước thử nghiệm thực tế tiến đến khai thác thương mại than tại trong bể than Sông Hồng.
- Là tiền đề quan trọng để phát triển và hoàn thiện công nghệ khí hóa than ngầm tại bể than Sông Hồng.
Ý nghĩa thực tiễn:
- Đề xuất được một giải pháp khai thác than ngầm tại bể than Sông Hồng khả thi trong điều kiện hiện tại, để đưa nguồn tài nguyên than chưa có phương pháp khai thác hợp lý vào sử dụng, góp phần phát triển kinh tế xã hội và đảm bảo an ninh năng lượng;
- Công nghệ khí hóa sinh học than ngầm không chỉ là giải pháp công nghệ khai thác than hiệu quả (tiếp cận được các vỉa than với độ sâu lớn đến vài nghìn mét) tại bể than Sông Hông mà còn chuyển loại hình sử dụng năng lượng hóa thạch từ đốt than trực tiếp sang đốt khí; cho phép sử dụng nguồn năng lượng hiệu quả cao hơn nhiều (~ 35%) và đồng thời giảm phát thải khí CO2 (đến >50%), không gây biến đổi cấu trúc địa chất, môi trường và bề mặt cảnh quan; đảm bảo an ninh năng lượng, phát triển kinh tế xanh, ứng phó với biến đổi khí hậu.
- Khai thác than ngầm bằng công nghệ khí hóa sinh học than sẽ giảm thiểu triệt để số lượng lao động phổ thông, giảm tối đa phát thải độc hại; bảo vệ môi trường và sức khỏe của người lao động trực tiếp nói riêng và công đồng khu vực khai thác nói chung;
- Là dữ liệu đáng tin cậy cho các nhà khoa học tham khảo và giúp các nhà hoạch định chính sách có cách nhìn và đánh giá mới trong việc xây dựng chiến lược và qui hoạch khai thác than tại bể than Sông Hồng.
Triển vọng tương lai
Giải pháp khí hóa sinh học than ngầm (MECoM) trở thành một trong những giải pháp hữu ích, giúp tận thu nguồn năng lượng phong phú từ các vùng than có độ biến chất thấp cũng như có độ sâu tồn tại lớn theo cách thức xanh, sạch, hiệu quả, tiết kiệm và bền vững góp phần bảo vệ môi trường và phát triển năng lượng toàn cầu.
Công bố quốc tế: 03 bài báo ISI, Q1
- Lan Hoang, Thi Thuy Phung, Michael Urynowicz, Kim Anh To, Quoc Hung Le, Zaixing Huang, Hong Thanh Lai, Qiurong Wang, Rizwan Haider, Lan Huong Nguyen (2021), “First investigation of microbial diversity and biogenic methane potential in coal mines located in the Red River Basin, Vietnam”, International Journal of Coal Geology, Vol. 234, pp. (ISI, Q1, IF 6,806)
- Zaixing Huang, Michael A Urynowicz, Rizwan Haider, Hamed Sattar, Mahmood Saleem, Lan Hoang, Ngoc Tran Han, Kim Anh To, Quoc Hung Le, Muhammad Ishtiaq Ali, Honggunag Guo, Huan He, Fang-Jing Liu (2021), “Biogenic methane generation from Vietnamese coal after pretreatment with hydrogen peroxide”, International Journal of Energy Research, Vol. 45, No.13, pp.18713-18721. (ISI, Q1, IF 5,164)
- Lan Hoang, Ngoc Han Tran, Michael Urynowicz, Van Giap Dong, Kim Anh To, Zaixing Huang, Lan Huong Nguyen, Thi Mai Phuong Pham, Duc Dung Nguyen, Canh Duong Do, Quoc Hung Le (2022), “The characteristics of coalbed water and coal in a coal seam situated in the Red River Basin, Vietnam”, Science of the Total Enviroment, Vol.807, pp.151056. (ISI, Q1, IF 7,963)