Giảm thiểu phát thải khí methane đóng vai trò quan trọng trong hiện thực hóa những chiến lược biến đổi khí hậu.

QLM Technology Ltd, doanh nghiệp thuộc Đại học Bristol, phát triển một camera kích hoạt lượng tử ghi ảnh khí gas mới, hướng tới mục đích hỗ trợ ngành công nghiệp dầu khí cắt giảm rò rỉ khí methane gây tổn hại môi trường.

Camera này được thiết kế để có thể quan sát và định lượng lượng khí thất thoát do rò rỉ từ đường ống bằng phương pháp đo xa và cung cấp một giải pháp hiệu quả hơn so với những phương pháp phát hiện rò rỉ hiện nay, không thể thực hiện thường xuyên và cho phí cao.

 

Các hệ thống ứng dụng laser đo methane sử dụng các mảng gương phức tạp và đắt tiền để phản xạ ánh sáng vào một máy dò thông thường. Ngược lại, máy ảnh kích hoạt lượng tử QLM sử dụng công nghệ dò photon đơn dòng (SPAD), máy dò đủ nhạy để phát hiện chỉ một vài photon ánh sáng và không cần gương.

Công trình được tài trợ bởi Quỹ Thách thức Chiến lược Công nghiệp trong dự án giải quyết khó khăn thương mại hóa công nghệ lượng tử và là kết quả của dự án Ghi ảnh Phát thải Carbon (SPLICE) Lidar Photon đơn dòng kéo dài hai năm. SPLICE là một Doanh nghiệp dự án Đổi mới của Anh, hoạt động như một phần của Chương trình Công nghệ Lượng tử Quốc gia. Theo website của QML, quỹ sẽ hỗ trợ giải pháp trực quan hóa khí của QLM thành sản phẩm thương mại hoàn chỉnh.

Thách thức với bất kỳ kỹ thuật đo lường môi trường nào là quá trình đưa một hệ thống từ phòng thí nghiệm vào thực địa. Trong khuôn khổ dự án SPLICE (Single Photon Lidar Imaging of Carbon Emission) do Innovate UK tài trợ, Phòng thí nghiệm Vật lý quốc gia Anh – NPL phối hợp với QLM tiến hành những thử nghiệm thực địa ban đầu của máy ảnh lượng tử.

Cuối dự án, camera và những phụ kiện đi cùng sẽ được cung cấp cho các ngành công nghiệp dầu khí và khoa học môi trường, thiết lập sự thay đổi đột phá phương thức giám sát mức khí methane và carbon dioxide quy mô cấp cơ sở doanh nghiệp.

Máy ảnh kích hoạt lượng tử QCL có thể liên tục phát hiện, định lượng và lập mô hình sự phát triển của rò rỉ trên khoảng cách xa và thông báo cho ban lãnh đạo nhà máy lập tức khi khí thoát ra. Hệ thống cũng được dùng để giám sát tốc độ phát thải và tạo bản đồ chính xác về các vị trí rò rỉ khí.

Murray Reed, Giám đốc điều hành của QLM Technology cho biết: “Các chuyên gia dầu khí cam kết giảm đáng kể lượng khí thải methane, nhưng không thể quản lý được những gì không thể đo lường đúng phương pháp, liên tục và rộng khắp. Quy mô của vấn đề rất lớn, hơn nửa triệu giếng khí đốt đang hoạt động ở Bắc Mỹ, hàng nghìn giàn khoan và cơ sở khai thác khí đốt ngoài khơi trên toàn thế giới. Tại Anh có 24 trạm máy nén khí, cung cấp cho các đường ống dẫn khí đốt tự nhiên đường dài và hàng trăm cơ sở kho chứa trên mặt đất. Tất cả hệ thống đều bị rò rỉ vào một lúc nào đó ”.

Nhóm nhà khoa học các trường đại học Sheffield, Aston và Bristol tiếp tục nghiên cứu mở rộng phạm vi những loại khí khác nhau, đặc biệt là khí nhà kính mà các cảm biến mới có thể phát hiện nhằm ứng dụng công nghệ này trong các lĩnh vực khác như nông nghiệp, bảo vệ môi trường.

Bổ sung cho dự án SPLICE, QLM hợp tác với Inzpire Limited, nhà cung cấp dịch vụ đào tạo, tư vấn và hệ thống công nghệ tiên tiến để thử nghiệm hệ thống máy bay không người lái điều khiển từ xa (RPAS) đo và phát hiện khí methane.

Văn phòng Dịch vụ Chiến lược và Kỹ thuật của Inzpire sẽ phối hợp với QLM đánh giá khả năng phát hiện và định lượng lượng khí thải methane của camera lidar khi gắn trên RPAS. Máy ảnh sử dụng tia laser bán dẫn hồng ngoại an toàn cho mắt và phát hiện photon đơn dòng để đếm các phân tử khí riêng lẻ từ độ cao hơn 150 m (492,13 ft).

Công nghệ quét laser trong môi trường sẽ xây dựng ảnh đồ họa 3D về những vật thể và phân tử khí, cho thấy chính xác vị trí rò rỉ và quy mô của khí gas. Những thử nghiệm đầu tiên đã được tiến hành vào tháng 7 và tiếp tục được thực hiện theo kế hoạch.