Bui Nhat Minh
Intern Writer
Công nghệ này có thể là giải pháp duy nhất ngăn cách thế giới khỏi tình trạng biến đổi khí hậu tàn khốc.
Đây là sự thật khó chịu đằng sau hầu hết các kế hoạch dài hạn nhằm chống lại biến đổi khí hậu và ngăn nhiệt độ thế giới tăng quá 2 độ C, giới hạn được chấp nhận rộng rãi trước khi các tác động của khí hậu trở nên thảm khốc: Hầu như không có kế hoạch nào nói rằng họ có thể hoàn thành nhiệm vụ chỉ bằng cách cắt giảm khí thải nhiên liệu hóa thạch và đầu tư vào năng lượng tái tạo. Thay vào đó, hầu như mọi kế hoạch tiềm năng đều dựa vào một chiến lược được gọi là thu giữ và lưu trữ carbon, hay CCS. Vấn đề: CCS chỉ tồn tại một cách khó khăn như một công nghệ khả thi.
CCS, nói chung, là bất kỳ phương pháp nào thu thập CO2 và đưa nó đến nơi mà nó sẽ không góp phần gây ra biến đổi khí hậu. Về lý thuyết, với đủ hệ thống CCS, có thể đạt được một thế giới có lượng khí thải CO2 âm ngay cả khi chúng ta tiếp tục đốt nhiên liệu hóa thạch. Một chiến dịch CCS mạnh mẽ có thể ngăn chặn hầu hết thiệt hại do biến đổi khí hậu mà không cần phải chuyển đổi hầu hết các nhà máy điện và phương tiện chạy bằng nhiên liệu hóa thạch của chúng ta sang chạy bằng các nguồn năng lượng sạch hơn.
Tuy nhiên, trên thực tế, CCS chỉ đang ở giai đoạn đầu phát triển và chúng ta còn lâu mới đạt được ước mơ đốt nhiên liệu hóa thạch mà không phải lo thải carbon vào không khí.
Có một số ít nhà máy điện than trên thế giới hiện đang sử dụng công nghệ CCS. Nhà máy lớn nhất như vậy đã mở cửa tại Texas vào năm ngoái . Nhà máy WA Parish thu được khoảng 5.000 tấn CO2 mỗi ngày từ khí thải của mình. Con số này chiếm khoảng 90 phần trăm tổng lượng CO2 mà nhà máy sản xuất. Lượng CO2 này sau đó được dẫn xuống lòng đất và bị giữ lại trong hàng thiên niên kỷ. Lượng CO2 đó sẽ không bao giờ đóng góp gì vào biến đổi khí hậu nữa và chúng ta vẫn nhận được năng lượng từ nhà máy. Nghe có vẻ như đôi bên cùng có lợi.
Nhà máy điện than WA Parrish ở thị trấn Thompsons, Texas.
Nhưng không phải vậy, không thực sự như vậy. 5.000 tấn CO2 mỗi ngày là rất nhiều, nhưng nó còn lâu mới là lượng khí thải tiêu cực. Nhà máy vẫn thải CO2 vào khí quyển và góp phần gây ra biến đổi khí hậu, chỉ ở mức thấp hơn. Ngay cả khi mọi nhà máy điện than trên thế giới đều sử dụng công nghệ CCS theo cách này, biến đổi khí hậu vẫn sẽ trở nên tồi tệ hơn, chứ không phải tốt hơn. Đó là một phần lý do tại sao "than sạch" là một huyền thoại .
Ngoài ra, phép tính đó không tính đến những gì xảy ra khi CO2 được bơm vào lòng đất. Để làm cho các hệ thống CCS của WA Parish có lợi nhuận, carbon dioxide thu được sau đó được bơm vào lòng đất tại một mỏ dầu gần đó với mục đích khai thác dầu nhanh hơn. Điều này được gọi là thu hồi dầu tăng cường và hoạt động tương tự như fracking ở chỗ nó được sử dụng để khai thác dầu mà nếu không thì rất khó tiếp cận. Dầu đó sau đó được đốt trong các nhà máy điện khác, hoặc trong ô tô, máy bay hoặc thuyền, điều này chỉ thải ra nhiều CO2 hơn vào khí quyển.
Điều này phổ biến đối với một số ít nhà máy "than sạch" hiện đang hoạt động. CCS đơn giản là quá tốn kém để vận hành theo cách khác. Những người ủng hộ CCS hy vọng rằng những người áp dụng sớm này sẽ đẩy nhanh công nghệ để một ngày nào đó việc thu giữ carbon trở nên khả thi để triển khai như một sản phẩm độc lập.
Tuy nhiên, loại CCS này sẽ không bao giờ mang lại cho chúng ta tương lai phát thải âm. Ngay cả khi chúng ta có thể đạt được mức phát thải ròng bằng không từ các nhà máy điện than (điều này sẽ rất tuyệt), thì đó chỉ là một nguồn phát thải CO2 tổng thể đang thu hẹp. Để đạt được mức phát thải âm, chúng ta sẽ phải bắt đầu thu CO2 từ không khí ngoài trời. Đây là nơi tập trung phần lớn các nghiên cứu hiện tại về thu giữ carbon.
Một công ty khởi nghiệp, Climeworks , đang xây dựng các bộ thu CO2 lớn có thể thu được tới 50 tấn CO2 mỗi bộ lọc mỗi năm. Công ty đã xây dựng hai cơ sở CCS sử dụng công nghệ của họ, trong đó cơ sở lớn hơn có thể loại bỏ gần một nghìn tấn CO2 mỗi năm trực tiếp từ khí quyển.
Climeworks, cùng với các công ty khởi nghiệp CCS khí quyển khác như Global Thermostat và Carbon Engineering , sử dụng các hợp chất như amin hoặc hydroxide để thu giữ CO2. Đây thường là các hợp chất đơn giản trải qua phản ứng hóa học khi có carbon dioxide . Khi các hợp chất này được đun nóng, phản ứng hóa học sẽ bị đảo ngược và giải phóng CO2 bị giữ lại, sau đó được thu thập và bán, bơm xuống lòng đất hoặc sử dụng trong các ứng dụng chuyên biệt.
Công nghệ này có thể thành công, nhưng nếu xem xét kỹ hơn các con số, chúng ta sẽ thấy chúng ta vẫn còn phải đi xa đến mức nào. Nếu mỗi bộ thu gom Climeworks có thể lấy 50 tấn CO2 ra khỏi không khí hàng năm và nhà máy có thể sản xuất 150 bộ thu gom mỗi năm, một số phép tính nhanh cho thấy nếu Climeworks tiếp tục chế tạo bộ thu gom nhanh nhất có thể, trong mười năm, họ sẽ lấy 75.000 tấn CO2 ra khỏi khí quyển hàng năm.
Nếu điều đó nghe có vẻ nhiều, hãy cân nhắc điều này: con người thải gần 40 tỷ tấn CO2 vào khí quyển chỉ riêng năm ngoái. Với tốc độ Climeworks đang tạo ra các bộ thu, họ sẽ cần một tỷ năm mới có thể hòa vốn. Mục tiêu của công ty là thu được 1 phần trăm lượng khí thải hàng năm vào năm 2025, có thể nói là tham vọng.
Vậy làm thế nào để chúng ta đạt đến điểm mà CCS bắt đầu tạo ra sự khác biệt có ý nghĩa trong mức CO2? Chủ yếu là bằng cách tài trợ mạnh mẽ cho nghiên cứu và triển khai CCS ngay hôm nay. Các dự án như WA Parrish có thể cung cấp hỗ trợ sớm cho nghiên cứu CCS và ngay cả khi chúng không tự cô lập được một lượng CO2 có ý nghĩa, chúng có thể khám phá ra các phương pháp rẻ hơn và hiệu quả hơn mà chúng ta có thể sử dụng trong tương lai.
Ngoài ra, một số sáng kiến như Virgin Earth Challenge và Carbon XPrize đang tổ chức các cuộc thi cho các nhóm tư nhân để tài trợ cho sự phát triển CCS. "Phát triển có nghĩa là đưa các dự án vào hoạt động mà chúng ta có thể nhanh chóng học hỏi, lặp lại và tối ưu hóa", Marcius Extavour, giám đốc cấp cao về Năng lượng và Tài nguyên tại XPrize cho biết.
Những cuộc thi như thế này có thể thúc đẩy các doanh nhân tìm ra các phương pháp CCS hiệu quả hơn, chi phí thấp hơn so với các phương pháp hiện đang được sử dụng. Climeworks, Climate Engineering và Global Thermostat đều là một phần của Virgin Earth Challenge , cũng có các đối thủ cạnh tranh khám phá một số giải pháp phi truyền thống hơn. Các công ty khởi nghiệp như Black Carbon và Biochar Solutions đang chuyển đổi CO2 thành than củi, trong khi Biorecro đang thu giữ CO2 từ các nhà máy nhiên liệu sinh học.
Tại XPrize , các đối thủ tập trung vào quá trình chuyển đổi carbon, quá trình biến CO2 thành sản phẩm hữu ích. "Chúng tôi thấy các đội tạo ra mọi thứ từ hóa chất và nhiên liệu đến vật liệu xây dựng rắn như bê tông cho đến các vật liệu tiên tiến như hạt nano graphene hoặc ống nano carbon", Extavour cho biết.
Cùng nhau, những đối thủ cạnh tranh này đang phát triển hàng chục cách có thể để thu giữ carbon có lợi nhuận. Mặc dù không phải tất cả đều có khả năng thành công, nhưng ít nhất một số có khả năng sẽ mở rộng thành các ngành công nghiệp hoàn chỉnh. Chúng ta càng khuyến khích các công nghệ CCS ngày hôm nay, thì các công nghệ này sẽ càng thành công hơn vào ngày mai.
Đây không hẳn là nơi tốt nhất để chống lại biến đổi khí hậu. Chúng ta vẫn đang hoạt động với giả định rằng CCS sẽ thành công mà không biết chắc liệu nó có thành công hay không. Nhưng chúng ta không có lựa chọn nào khác. Hoặc là chúng ta tìm ra cách thu giữ CO2 từ không khí, hoặc Trái đất sẽ bị tàn phá không thể phục hồi do tác động của biến đổi khí hậu. Vì lợi ích của tất cả chúng ta, hãy hy vọng là trường hợp đầu tiên.
Nguồn: Popularmechanics
Đây là sự thật khó chịu đằng sau hầu hết các kế hoạch dài hạn nhằm chống lại biến đổi khí hậu và ngăn nhiệt độ thế giới tăng quá 2 độ C, giới hạn được chấp nhận rộng rãi trước khi các tác động của khí hậu trở nên thảm khốc: Hầu như không có kế hoạch nào nói rằng họ có thể hoàn thành nhiệm vụ chỉ bằng cách cắt giảm khí thải nhiên liệu hóa thạch và đầu tư vào năng lượng tái tạo. Thay vào đó, hầu như mọi kế hoạch tiềm năng đều dựa vào một chiến lược được gọi là thu giữ và lưu trữ carbon, hay CCS. Vấn đề: CCS chỉ tồn tại một cách khó khăn như một công nghệ khả thi.
CCS, nói chung, là bất kỳ phương pháp nào thu thập CO2 và đưa nó đến nơi mà nó sẽ không góp phần gây ra biến đổi khí hậu. Về lý thuyết, với đủ hệ thống CCS, có thể đạt được một thế giới có lượng khí thải CO2 âm ngay cả khi chúng ta tiếp tục đốt nhiên liệu hóa thạch. Một chiến dịch CCS mạnh mẽ có thể ngăn chặn hầu hết thiệt hại do biến đổi khí hậu mà không cần phải chuyển đổi hầu hết các nhà máy điện và phương tiện chạy bằng nhiên liệu hóa thạch của chúng ta sang chạy bằng các nguồn năng lượng sạch hơn.
Tuy nhiên, trên thực tế, CCS chỉ đang ở giai đoạn đầu phát triển và chúng ta còn lâu mới đạt được ước mơ đốt nhiên liệu hóa thạch mà không phải lo thải carbon vào không khí.
Dọn dẹp nhà máy than
Ngày nay, việc thu giữ carbon chủ yếu hoạt động như một loại bẫy carbon trong các nhà máy điện than . Nhà máy điện than có lẽ là nơi dễ thu thập carbon dioxide nhất vì nhà máy sản xuất ra rất nhiều carbon dioxide, vì vậy không có gì ngạc nhiên khi CCS có thể đạt được một chút thành công ở đây.Có một số ít nhà máy điện than trên thế giới hiện đang sử dụng công nghệ CCS. Nhà máy lớn nhất như vậy đã mở cửa tại Texas vào năm ngoái . Nhà máy WA Parish thu được khoảng 5.000 tấn CO2 mỗi ngày từ khí thải của mình. Con số này chiếm khoảng 90 phần trăm tổng lượng CO2 mà nhà máy sản xuất. Lượng CO2 này sau đó được dẫn xuống lòng đất và bị giữ lại trong hàng thiên niên kỷ. Lượng CO2 đó sẽ không bao giờ đóng góp gì vào biến đổi khí hậu nữa và chúng ta vẫn nhận được năng lượng từ nhà máy. Nghe có vẻ như đôi bên cùng có lợi.
Nhà máy điện than WA Parrish ở thị trấn Thompsons, Texas.
Nhưng không phải vậy, không thực sự như vậy. 5.000 tấn CO2 mỗi ngày là rất nhiều, nhưng nó còn lâu mới là lượng khí thải tiêu cực. Nhà máy vẫn thải CO2 vào khí quyển và góp phần gây ra biến đổi khí hậu, chỉ ở mức thấp hơn. Ngay cả khi mọi nhà máy điện than trên thế giới đều sử dụng công nghệ CCS theo cách này, biến đổi khí hậu vẫn sẽ trở nên tồi tệ hơn, chứ không phải tốt hơn. Đó là một phần lý do tại sao "than sạch" là một huyền thoại .
Ngoài ra, phép tính đó không tính đến những gì xảy ra khi CO2 được bơm vào lòng đất. Để làm cho các hệ thống CCS của WA Parish có lợi nhuận, carbon dioxide thu được sau đó được bơm vào lòng đất tại một mỏ dầu gần đó với mục đích khai thác dầu nhanh hơn. Điều này được gọi là thu hồi dầu tăng cường và hoạt động tương tự như fracking ở chỗ nó được sử dụng để khai thác dầu mà nếu không thì rất khó tiếp cận. Dầu đó sau đó được đốt trong các nhà máy điện khác, hoặc trong ô tô, máy bay hoặc thuyền, điều này chỉ thải ra nhiều CO2 hơn vào khí quyển.
Điều này phổ biến đối với một số ít nhà máy "than sạch" hiện đang hoạt động. CCS đơn giản là quá tốn kém để vận hành theo cách khác. Những người ủng hộ CCS hy vọng rằng những người áp dụng sớm này sẽ đẩy nhanh công nghệ để một ngày nào đó việc thu giữ carbon trở nên khả thi để triển khai như một sản phẩm độc lập.
Tuy nhiên, loại CCS này sẽ không bao giờ mang lại cho chúng ta tương lai phát thải âm. Ngay cả khi chúng ta có thể đạt được mức phát thải ròng bằng không từ các nhà máy điện than (điều này sẽ rất tuyệt), thì đó chỉ là một nguồn phát thải CO2 tổng thể đang thu hẹp. Để đạt được mức phát thải âm, chúng ta sẽ phải bắt đầu thu CO2 từ không khí ngoài trời. Đây là nơi tập trung phần lớn các nghiên cứu hiện tại về thu giữ carbon.
Từ không khí mỏng
Nhiều nhóm đang nghiên cứu công nghệ được thiết kế để loại bỏ CO2 khỏi khí quyển, một nhiệm vụ vô cùng khó khăn. Nồng độ CO2 trong khí quyển có thể thấp hơn tới 300 lần so với nồng độ bạn tìm thấy trong khí thải từ các nhà máy điện than. Thật tốt! Nhưng điều đó cũng có nghĩa là khó tạo ra sự khác biệt hơn và CCS trong khí quyển tốn kém hơn nhưng lợi nhuận lại thấp hơn.Một công ty khởi nghiệp, Climeworks , đang xây dựng các bộ thu CO2 lớn có thể thu được tới 50 tấn CO2 mỗi bộ lọc mỗi năm. Công ty đã xây dựng hai cơ sở CCS sử dụng công nghệ của họ, trong đó cơ sở lớn hơn có thể loại bỏ gần một nghìn tấn CO2 mỗi năm trực tiếp từ khí quyển.
Climeworks, cùng với các công ty khởi nghiệp CCS khí quyển khác như Global Thermostat và Carbon Engineering , sử dụng các hợp chất như amin hoặc hydroxide để thu giữ CO2. Đây thường là các hợp chất đơn giản trải qua phản ứng hóa học khi có carbon dioxide . Khi các hợp chất này được đun nóng, phản ứng hóa học sẽ bị đảo ngược và giải phóng CO2 bị giữ lại, sau đó được thu thập và bán, bơm xuống lòng đất hoặc sử dụng trong các ứng dụng chuyên biệt.
Công nghệ này có thể thành công, nhưng nếu xem xét kỹ hơn các con số, chúng ta sẽ thấy chúng ta vẫn còn phải đi xa đến mức nào. Nếu mỗi bộ thu gom Climeworks có thể lấy 50 tấn CO2 ra khỏi không khí hàng năm và nhà máy có thể sản xuất 150 bộ thu gom mỗi năm, một số phép tính nhanh cho thấy nếu Climeworks tiếp tục chế tạo bộ thu gom nhanh nhất có thể, trong mười năm, họ sẽ lấy 75.000 tấn CO2 ra khỏi khí quyển hàng năm.
Nếu điều đó nghe có vẻ nhiều, hãy cân nhắc điều này: con người thải gần 40 tỷ tấn CO2 vào khí quyển chỉ riêng năm ngoái. Với tốc độ Climeworks đang tạo ra các bộ thu, họ sẽ cần một tỷ năm mới có thể hòa vốn. Mục tiêu của công ty là thu được 1 phần trăm lượng khí thải hàng năm vào năm 2025, có thể nói là tham vọng.
Hy vọng cuối cùng?
Với những con số này, thật dễ hiểu tại sao người ta lại hoài nghi về CCS. Đây là một công nghệ khá mới và không thể bù đắp được lượng khí thải carbon của chúng ta, ít nhất là không phải trong tương lai gần. Tuy nhiên, công nghệ còn nhiều nghi vấn có thể là hy vọng duy nhất của chúng ta. Trong vòng chưa đầy một thập kỷ, chúng ta sẽ sử dụng hết ngân sách carbon của mình , điều đó có nghĩa là nếu thế giới vẫn chưa đạt được trạng thái trung hòa carbon vào thời điểm đó—và chúng ta sẽ không đạt được—thì chúng ta sẽ cần CCS để tránh những tác động tồi tệ nhất của biến đổi khí hậu.Vậy làm thế nào để chúng ta đạt đến điểm mà CCS bắt đầu tạo ra sự khác biệt có ý nghĩa trong mức CO2? Chủ yếu là bằng cách tài trợ mạnh mẽ cho nghiên cứu và triển khai CCS ngay hôm nay. Các dự án như WA Parrish có thể cung cấp hỗ trợ sớm cho nghiên cứu CCS và ngay cả khi chúng không tự cô lập được một lượng CO2 có ý nghĩa, chúng có thể khám phá ra các phương pháp rẻ hơn và hiệu quả hơn mà chúng ta có thể sử dụng trong tương lai.
Ngoài ra, một số sáng kiến như Virgin Earth Challenge và Carbon XPrize đang tổ chức các cuộc thi cho các nhóm tư nhân để tài trợ cho sự phát triển CCS. "Phát triển có nghĩa là đưa các dự án vào hoạt động mà chúng ta có thể nhanh chóng học hỏi, lặp lại và tối ưu hóa", Marcius Extavour, giám đốc cấp cao về Năng lượng và Tài nguyên tại XPrize cho biết.
Những cuộc thi như thế này có thể thúc đẩy các doanh nhân tìm ra các phương pháp CCS hiệu quả hơn, chi phí thấp hơn so với các phương pháp hiện đang được sử dụng. Climeworks, Climate Engineering và Global Thermostat đều là một phần của Virgin Earth Challenge , cũng có các đối thủ cạnh tranh khám phá một số giải pháp phi truyền thống hơn. Các công ty khởi nghiệp như Black Carbon và Biochar Solutions đang chuyển đổi CO2 thành than củi, trong khi Biorecro đang thu giữ CO2 từ các nhà máy nhiên liệu sinh học.
Tại XPrize , các đối thủ tập trung vào quá trình chuyển đổi carbon, quá trình biến CO2 thành sản phẩm hữu ích. "Chúng tôi thấy các đội tạo ra mọi thứ từ hóa chất và nhiên liệu đến vật liệu xây dựng rắn như bê tông cho đến các vật liệu tiên tiến như hạt nano graphene hoặc ống nano carbon", Extavour cho biết.
Cùng nhau, những đối thủ cạnh tranh này đang phát triển hàng chục cách có thể để thu giữ carbon có lợi nhuận. Mặc dù không phải tất cả đều có khả năng thành công, nhưng ít nhất một số có khả năng sẽ mở rộng thành các ngành công nghiệp hoàn chỉnh. Chúng ta càng khuyến khích các công nghệ CCS ngày hôm nay, thì các công nghệ này sẽ càng thành công hơn vào ngày mai.
Đây không hẳn là nơi tốt nhất để chống lại biến đổi khí hậu. Chúng ta vẫn đang hoạt động với giả định rằng CCS sẽ thành công mà không biết chắc liệu nó có thành công hay không. Nhưng chúng ta không có lựa chọn nào khác. Hoặc là chúng ta tìm ra cách thu giữ CO2 từ không khí, hoặc Trái đất sẽ bị tàn phá không thể phục hồi do tác động của biến đổi khí hậu. Vì lợi ích của tất cả chúng ta, hãy hy vọng là trường hợp đầu tiên.
Nguồn: Popularmechanics
