Nhiều công ty khai thác mỏ đang chuyển sang sử dụng nhiên liệu sạch như một giải pháp tức thời để giảm lượng khí thải trong hoạt động. Chúng tôi xem xét các lựa chọn sẵn có trong khi lĩnh vực này đang chờ cuộc cách mạng điện khí hóa.
Ngành công nghiệp khai thác mỏ là chìa khóa cho quá trình chuyển đổi năng lượng toàn cầu, nhưng nó cũng góp phần đáng kể vào cả vấn đề biến đổi khí hậu và môi trường. Tiêu thụ hàng tỷ lít dầu diesel mỗi năm và góp phần lớn vào việc phát thải khí nhà kính, ngành khai thác mỏ của Australia đang nỗ lực tìm kiếm sự thay đổi. Một giải pháp mà nó đang tiến gần hơn bao giờ hết là điện khí hóa mỏ – chiếc chén thánh.
Diesel tái tạo có thể giúp các nhà khai thác mỏ giảm lượng khí thải Nhà cung cấp hình ảnh: Lucian Coman / Shutterstock.
Nhưng điện khí hóa hoàn toàn vẫn là một thách thức lớn đối với ngành công nghiệp ngốn nhiều năng lượng này và khó có thể đạt được cho đến tận thập kỷ tới. Các giải pháp tạm thời như sử dụng nhiên liệu 'cầu' sạch hơn là một phần thiết yếu để giảm lượng khí thải sớm hơn.
Những cập nhật gần đây về Cơ chế bảo vệ của Úc, một phần của Gói giải pháp khí hậu năm 2019, là một lý do khác để ngành của nước này hành động khử cacbon. Bao trùm bất kỳ hoạt động công nghiệp nào thải ra 100.000 tấn CO₂ mỗi năm, cơ chế này đang đưa hoạt động khai thác vững chắc vào con đường khử cacbon. Việc thiết lập đường cơ sở hàng năm sẽ yêu cầu các hoạt động không đạt được mục tiêu phải mua tín chỉ carbon.
Tiên phong giải pháp hydro và propan
Hai giải pháp tiên phong đang được các nhà khai thác mỏ trên khắp thế giới khám phá là hydro và propan. Anglo American cho biết họ đang “tiên phong” một số sáng kiến hydro toàn cầu thông qua chương trình Khai thác thông minh tương lai. Từ xe tải khai thác chạy bằng hydro ở Nam Phi đến tàu chở hàng ở Úc, họ hy vọng cuối cùng sẽ tạo ra hydro từ quá trình điện phân bằng cách sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo tại các mỏ của mình trên toàn cầu.
Vào tháng 5 năm 2022, công ty đã trình làng chiếc xe tải chở mỏ siêu hạng chạy bằng hydro First Mode nuGen có khả năng chở trọng tải 290 tấn. Được thiết lập để thử nghiệm tại mỏ bạch kim lộ thiên Mogalakwena ở Nam Phi, nó tự hào có một chiếc xe tải hybrid pin hydro 2MW.
Khi thông báo tin này, Giám đốc điều hành Anglo American Duncan Wanblad cho biết: “Trong vài năm tới, chúng tôi dự tính chuyển đổi hoặc thay thế đội xe tải chạy bằng diesel hiện tại của mình bằng hệ thống vận chuyển không phát thải, chạy bằng hydro xanh.”
Nếu thành công, chương trình thí điểm có thể giúp công ty loại bỏ tới 80% lượng khí thải diesel tại các mỏ lộ thiên trên toàn đội tàu của mình.
Propane cũng đang trở nên phổ biến hơn, với ngày càng nhiều nhà cung cấp tích cực tìm kiếm sự tham gia vào lĩnh vực này. Chẳng hạn, Heller's Gas đang cung cấp nó cho các khách hàng khai thác trên khắp miền đông Hoa Kỳ. Được sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ diesel và máy phát điện, công ty cho biết đây là “giải pháp thay thế tốt nhất” cho thị trường dầu biến động hiện nay, cung cấp “nguồn năng lượng sạch, tiết kiệm chi phí, hiệu quả và đáng tin cậy”. Trong khi đó, ở Canada, Superior Propane đang phục vụ các địa điểm trên toàn quốc. Nó cho biết cùng với sự ổn định về giá, nguồn năng lượng này an toàn hơn, tạo ra ít khí thải hơn và mang lại hiệu suất vượt trội hơn so với dầu diesel.
Nhưng hydro và điện khí hóa vẫn còn non trẻ, có nghĩa là hiện tại cần có các giải pháp khác và cấp bách hơn.
Diesel sạch hơn làm nhiên liệu cầu
Dầu diesel sinh học và dầu diesel tái tạo đã được sử dụng làm nhiên liệu tạm thời trong khi chúng ta chờ đợi các công nghệ không khí thải tiên tiến hơn ra đời. Mặc dù cả hai đều được ưa chuộng hơn động cơ diesel truyền thống về mặt thông số môi trường, nhưng chúng có một chút khác biệt về cách sản xuất, thành phần hóa học và cách sử dụng.
Lợi ích to lớn là cả hai đều không yêu cầu đầu tư cơ sở hạ tầng tốn kém vì cả hai đều phù hợp với động cơ đốt diesel hiện có. Điều này có nghĩa là các mỏ có thể giảm lượng khí thải trong khi dành nguồn tài chính cho đầu tư trong tương lai vào quá trình khử cacbon trên quy mô rộng.
Dầu diesel tái tạo hoặc dầu thực vật đã qua xử lý bằng hydro (HVO) đắt hơn nhưng có thể pha trộn với tỷ lệ lên tới 100%. Nhiên liệu lỏng dựa trên sinh học parafinic này có nguồn gốc từ dầu thực vật và mỡ động vật và có thể được sử dụng làm nhiên liệu “thả vào” trong hầu hết các động cơ diesel, cắt giảm tới 90% lượng khí thải CO₂, 27% NOₓ và các hạt vật chất. đáng kinh ngạc 84% theo ngành.
Không yêu cầu điều chỉnh động cơ, HVO đang nhanh chóng trở thành nhiên liệu thay thế được lựa chọn trong nhiều ngành công nghiệp. Mặc dù giá mỗi lít của nó cao hơn một chút so với nhiên liệu hóa thạch, với một số ước tính cho rằng nó ở mức 25%, nhưng chi phí đang giảm khi nguồn cung tăng lên. Ngành công nghiệp HVO cũng chỉ ra rằng hiệu suất động cơ tăng lên và khả năng bảo trì giảm sau đó, khả năng lưu trữ trong nhiều năm và nhãn phân hủy sinh học của nó, nghĩa là sự cố tràn hoặc rò rỉ không liên quan đến các mối lo ngại về môi trường thông thường của nhiên liệu hóa thạch.
Rẻ hơn một chút, dầu diesel sinh học hoặc metyl este axit béo (FAME) cũng sạch hơn đáng kể so với dầu diesel nhưng bị hạn chế trong việc pha trộn với dầu diesel thông thường do sự khác biệt về thành phần hóa học của nó so với dầu diesel hóa thạch. Nó cũng có thời hạn sử dụng giới hạn khoảng một năm, trong khi HVO có thể được lưu trữ lên đến một thập kỷ.
Nhiên liệu FAME, là thế hệ nhiên liệu thay thế đầu tiên, đã và đang tiếp tục đóng một vai trò trong quá trình chuyển đổi từ nhiên liệu hóa thạch. Tuy nhiên, có khả năng là họ sẽ không còn được hưởng mức độ phổ biến như trước đây khi thị trường trưởng thành.
Các chuyên ngành khai thác mỏ của Úc đạt được tiến bộ với động cơ diesel tái tạo
Một công ty đang tìm cách tận dụng dầu diesel tái tạo là BHP. Đầu năm 2023, gã khổng lồ dầu mỏ BP tuyên bố đã hợp tác với BHP để thử nghiệm việc sử dụng động cơ diesel HVO hỗn hợp tại mỏ quặng sắt Yandi ở vùng Pilbara của Tây Úc. Sáng kiến kéo dài ba tháng bao gồm việc lựa chọn xe tải chở hàng, máy ủi và máy xúc với hỗn hợp hỗn hợp bắt đầu ở mức 20%, tăng lên 50% khi tiến triển.
Brandon Craig, chủ tịch bộ phận quặng sắt Tây Úc của BHP, cho biết: “Khoảng 40% [theo dữ liệu năm 2020] lượng phát thải khí nhà kính do hoạt động của BHP đến từ việc sử dụng nhiên liệu diesel…Cuối cùng, mục tiêu của chúng tôi là có đội xe tải chạy hoàn toàn bằng điện tại các địa điểm của mình, nhưng nhiên liệu thay thế như HVO có thể giúp chúng tôi giảm lượng khí thải trong thời gian chờ đợi.”
Phát biểu về dự án trong báo cáo thường niên tháng 8 năm 2023, công ty cho biết: “Thử nghiệm đã cung cấp cái nhìn sâu sắc và kiến thức có giá trị về động cơ diesel tái tạo và sẽ được sử dụng để đánh giá xem động cơ diesel tái tạo có thể là một lộ trình chuyển đổi bổ sung thực tế để hỗ trợ kế hoạch khử cacbon trong hoạt động của BHP như thế nào”.
Tuy nhiên, BHP không phải là công ty đầu tiên có bước đột phá mới. Rio Tinto – năm ngoái cho biết khoảng 12% lượng khí thải GHG của họ là do đội tàu di động và đường sắt của họ – cho biết sau các cuộc thử nghiệm, vào tháng 6 năm 2023, mỏ lộ thiên Boron ở California đã trở thành mỏ đầu tiên trên thế giới di chuyển toàn bộ máy móc hạng nặng. từ diesel hóa thạch đến diesel tái tạo.
Rio Tinto cho biết: “Việc thay đổi sang động cơ diesel tái tạo mang lại mức giảm tương đương CO₂ lên tới 45.000 tấn mỗi năm, tương đương với việc loại bỏ lượng khí thải hàng năm của khoảng 9.600 ô tô”.
Thành công đó đã dẫn đến một cuộc thử nghiệm khác tại mỏ đồng Kennecott ở Utah, nơi cuộc thử nghiệm xe chạy bằng pin-điện đang diễn ra. Làm việc với Cummins để thử nghiệm động cơ diesel tái tạo trong một môi trường khác, họ đã xem xét khả năng tăng tốc, tốc độ, thời gian chu kỳ, mức sử dụng nhiên liệu và báo cáo kiểm tra động cơ của hai xe tải chạy bằng dầu diesel tái tạo so với hai xe tải chạy bằng nhiên liệu thông thường. Công ty sau đó cho biết họ đã giành được hợp đồng cung cấp dầu diesel tái tạo tại địa điểm này từ năm 2024 trở đi, một dấu hiệu rõ ràng rằng thử nghiệm cũng đã thành công.
Năm nay, Rio cho biết họ hy vọng sẽ bắt đầu thử nghiệm xe tải chạy bằng pin điện ở Pilbara và xem xét các phương án phát triển chuỗi cung ứng nhiên liệu sinh học của Australia. Tổng quát hơn, trong báo cáo về biến đổi khí hậu mới nhất của mình, họ cho biết rằng họ sẽ tiếp tục sử dụng nhiên liệu sinh học như một giải pháp khử cacbon tạm thời để đạt được các mục tiêu cuối thập kỷ của mình.
Báo cáo cho biết: “Nhiên liệu sinh học rất quan trọng để đảm bảo chúng tôi đáp ứng các mục tiêu phát thải Phạm vi 1 và 2 vào năm 2030”. “Chúng tôi đang khám phá các lựa chọn nhiên liệu sinh học thương mại ngắn hạn và trung hạn để giảm nhanh sự phụ thuộc vào dầu diesel.”
Có vẻ như ngành khai thác mỏ của Úc đang đạt được tiến bộ tốt trong việc sử dụng động cơ diesel thay thế, chắc chắn được khuyến khích bởi việc thắt chặt các quy định nhằm cắt giảm lượng khí thải CO₂. Nước này đang tìm cách tăng cường nguồn cung dầu diesel sinh học và tái tạo trong nước, sau khi tuyên bố vào tháng 11 rằng họ sẽ tham gia nỗ lực toàn cầu nhằm tăng gấp ba công suất tái tạo vào cuối thập kỷ này.
Trong khi đó, khi hoạt động khai thác hướng tới một tương lai điện khí hóa và hydro xanh, chính sức mạnh của động cơ diesel thay thế sẽ thúc đẩy tham vọng biến đổi khí hậu của họ.
