Helix Carbon biến khí thải lò cao thành nguyên liệu, giúp sản xuất sắt rẻ hơn

Ngành luyện kim và thép từ lâu đã nằm trong nhóm những ngành gây ô nhiễm lớn nhất thế giới. Nhiều startup đã cố gắng cắt giảm khí thải của ngành này, chủ yếu bằng cách phát triển những phương pháp sản xuất kim loại hoàn toàn mới. Nhưng Helix Carbon cho rằng các startup đó đã đi sai hướng ngay từ đầu.

"Mọi nỗ lực khử cacbon cho ngành thép mà không giải quyết được vấn đề lò cao thì đều sẽ thất bại," David Brown, đồng sáng lập kiêm CEO của Helix Carbon, chia sẻ với TechCrunch.

Lò cao là loại lò khổng lồ dùng để biến quặng sắt thành sắt dùng cho sản xuất thép. Thay vì thay thế lò cao, Helix muốn làm sạch chúng. Cách tiếp cận của công ty hứa hẹn vừa cắt giảm mạnh lượng khí thải carbon của ngành thép, vừa nâng cao biên lợi nhuận cho các nhà sản xuất sắt — một kết quả "đôi bên cùng có lợi" hiếm thấy đối với một quy trình công nghiệp vốn gây ô nhiễm nặng.

Lò cao và bài toán khí thải

Lò cao đã được dùng để luyện sắt suốt nhiều thế kỷ, sử dụng than cốc — một dạng than đã qua chế biến — để biến quặng sắt thô (sắt liên kết với oxy) thành sắt kim loại. Than cốc khi cháy cung cấp nhiệt cho phản ứng nhưng không trực tiếp tham gia vào phản ứng đó. Thay vào đó, khí carbon monoxide sinh ra từ quá trình đốt cháy mới là chất khử sắt, tức là tách các nguyên tử oxy ra khỏi quặng.

Quá trình này thải ra một lượng lớn khí carbon dioxide (CO2), và thông thường lượng khí này được xả thẳng ra khí quyển. Nhưng Helix Carbon đã nghĩ ra cách biến lượng CO2 thải ra đó thành carbon monoxide và tái đưa trở lại lò cao.

Công nghệ điện phân xử lý trực tiếp khí thải

Quy trình của Helix Carbon dựa trên một thiết bị điện phân (electrolyzer), sử dụng điện và chất xúc tác để tách một nguyên tử oxy ra khỏi phân tử CO2. Thiết bị điện phân không phải là công nghệ mới, nhưng theo Brown, thiết kế của startup này có thể xử lý toàn bộ dòng khí thải thô từ lò cao.

Hầu hết các thiết bị điện phân hiện nay quá "nhạy cảm" với loại khí thải thô như vậy. Chúng chỉ hoạt động với CO2 đã được tinh lọc và cô đặc, nên khí thải thường phải qua xử lý trước khi đưa vào thiết bị. Đây chính là điểm khác biệt mà Helix Carbon muốn khai thác.

Khi bơm carbon monoxide trở lại lò cao, các nhà sản xuất sắt có thể dùng ít than cốc hơn. Mức tiết kiệm chính xác đến đâu vẫn còn gây tranh luận. Brown cho biết một số bài báo khoa học gợi ý có thể loại bỏ tới 90% lượng than cốc, trong khi các nghiên cứu khác cho rằng con số này chỉ khoảng 30% đến 40%.

Con số kinh tế đằng sau công nghệ

Helix Carbon đề xuất các nhà sản xuất sắt bắt đầu bằng việc thay thế 33% lượng than cốc. Công ty tuyên bố nếu áp dụng công nghệ của mình, họ sẽ tiết kiệm được 14 USD mỗi tấn sắt.

"Nghe có vẻ không nhiều, nhưng biên lợi nhuận trong ngành sản xuất sắt vốn nổi tiếng là rất mỏng," Brown nói.

Theo Grand View Research, thị trường luyện kim và thép cộng lại trị giá 2.000 tỷ USD, khiến đây trở thành mục tiêu hấp dẫn cho một startup trẻ. Tuy nhiên, ngành này cũng di chuyển rất chậm, một phần vì thiết bị có tuổi thọ rất dài.

"Có những lò cao đã tồn tại hơn 100 năm," Brown cho biết.

Chiến lược mở rộng

Để có doanh thu sớm, Helix Carbon dự định nhắm tới ngành hóa chất chuyên dụng trước.

"Chúng tôi không cần phải thu giữ CO2 trước," Brown nói. "Chúng tôi chỉ cần tận dụng nó, và điều đó mở ra cánh cửa sản xuất hóa chất ngay tại chỗ từ chính các dòng chất thải."

Helix Carbon đã trình bày trực tiếp trên sân khấu tại cuộc thi Startup Battlefield trong khuôn khổ sự kiện TechCrunch Disrupt ở San Francisco, diễn ra từ ngày 13 đến 15 tháng 10.

Ý nghĩa với Việt Nam

Việt Nam đang là một trong những quốc gia sản xuất thép tăng trưởng nhanh trong khu vực, với các nhà máy lớn như Formosa Hà Tĩnh hay Hòa Phát. Việc tận dụng khí thải lò cao thay vì đầu tư thay thế toàn bộ dây chuyền có thể là hướng đi thực tế hơn cho các doanh nghiệp trong nước, đặc biệt khi áp lực về tiêu chuẩn môi trường và cơ chế điều chỉnh carbon xuyên biên giới của EU ngày càng siết chặt. Những công nghệ kiểu này, nếu chứng minh được hiệu quả kinh tế, có thể trở thành lựa chọn đáng cân nhắc cho ngành thép Việt Nam trong thập kỷ tới.