Công nghệ làm lạnh giúp giảm chi phí thu và lưu giữ carbon

Trong nhiều năm qua, việc thu thập và lưu trữ carbon (CCS) đã được xem là một bước tiến mặc dù tốn kém nhưng rất cần thiết để giảm thiểu khí thải và bảo vệ môi trường. Mới đây, một nghiên cứu được thực hiện bởi tổ chức SINTEF (Na Uy) đã cho thấy công nghệ làm lạnh CO₂ có thể giảm chi phí đến 30% và có thể áp dụng nhanh hơn vào các nhà máy sản xuất công nghiệp.

Vậy công nghệ này hoạt động như thế nào? Làm lạnh khí thải từ ống khói của các nhà máy điện lớn và khu công nghiệp sẽ khiến hợp chất CO₂ cô đọng thành dạng lỏng. Chất lỏng này sau đó có thể được vận chuyển qua đường ống, trong thùng chứa hoặc trên tàu biển. Nghiên cứu gợi ý rằng, công nghệ có thể sử dụng ít năng lượng hơn so với phương pháp xử lý bằng hóa học hoặc các vật liệu tiên tiến để chiết xuất CO₂ và tiềm năng sẽ làm giảm chi phí vận chuyển carbon.

Kristin Jordal - nhà khoa học tại SINTEF cho biết: "CO₂ dạng lỏng có thể được đưa lên khoang chứa của một con tàu biển và vẩn chuyển đến các khu vực lưu trữ ngoài khơi trước khi đường ống được lắp đặt. Nếu những phát hiện của chúng tôi mở ra tiềm năng thu thập CO₂ lạnh, những khu lưu trữ CO₂ bên dưới biển Bắc có thể được xây dựng".

Bên dưới biển Bắc có một khu vực được gọi tên là Sleipner. Đây là một khu vực chứa 11 triệu tấn CO₂ kể từ khi loại chất thải này được thu thập vào năm 1996 và rất có tiềm năng lưu trữ một lượng CO₂ cực lớn. Cơ quan thăm dò địa chất Anh (BGS) ước lượng dung tích chứa tại Sleipner có thể lên đến 6 x 1011m³ và mỗi 1% không gian có thể chứa lượng khí thải tương đương 50 năm hoạt động của 20 nhà máy dùng nhiên liệu than đá.

Tuy nhiên, giới chuyên môn vẫn e ngại rằng điều gì sẽ xảy ra nếu CO₂ bị rò rỉ? Nếu CO₂ bị hấp thụ vào nước, nó sẽ tăng tính axit và tiềm năng ảnh hưởng đến hệ sinh thái. Trước mối nguy hại này, đã có 6 cuộc thăm dò địa chất 3 chiều được thực hiện và lần thăm dò gần đây nhất là vào năm 2008. Tất cả kết quả thăm dò đều cho thấy CO₂ vẫn đang được lưu trữ an toàn trong lớp đá phiền sét bên dưới đại dương.

Các nhà khởi xướng cho rằng công tác thu thập và lưu trữ carbon có thể giảm thiểu lượng khí thải carbon và hiệu ứng nhà kính. Trong một báo cáo được công bố ngày 13 tháng 4 vừa qua, Ủy ban liên chính phủ về thay đổi khí hậu (IPCC) đã nhấn mạnh rằng, việc triển khai thu thập và lưu trữ carbon ở quy mô toàn cầu là một bước tiến toàn diện nhằm bảo vệ bầu khí quyển của chúng ta. IPCC khẳng định rằng nhằm tạo ra một kịch bản vào năm 2100 khi chúng ta có thể giữ mức biến đổi nhiệt độ dưới 2 độ C, việc thu thập và lưu trữ carbon sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu khí thải toàn cầu từ 25 đến 55% so với mức khí thải năm 2010.

Các nhà nghiên cứu tham gia dự án Cold CO₂ Capture - từ trái sang là giám đốc khoa học Petter Nekså, Kristin Jordal và David Berstad, tất cả đều thuộc SINTE Energy Research

Tuy nhiên, ngay ở những điều kiện lý tưởng nhất, việc thu thập và lưu trữ carbon không thể giải quyết những thách thức về khí hậu dài hạn. Là một phần của công nghệ giảm khí thải, CCS đã thành công khi kịp thời loại bỏ lượng carbon đủ để trung hòa các hoạt động gây ô nhiễm của chúng ta. Nhưng cuối cùng, carbon thu được sẽ không còn nơi để chứa. Nếu chúng ta không khai thác các nguồn năng lượng tái tạo theo quy mô lớn, chúng ta sẽ trở lại tình trạng ban đầu.

Thêm nữa, công nghệ CCS cần được triển khai đúng thời điểm. Theo viện Global CCS, sẽ mất từ 5 đến 10 năm để chuẩn bị cho một khu vực lưu trữ carbon như đã nêu. Điều này có nghĩa nếu một dự án thương mại được khởi động ngay từ hôm nay, nó sẽ cần được xúc tiến mạnh mẽ để sẵn sàng lưu trữ carbon trước năm 2020. Nhà nghiên cứu Kyle Sherer cũng từng đặt ra câu hỏi về công nghệ CCS vào năm 2008 rằng nếu như chúng ta có đủ thời gian để áp dụng một cách hiệu quả công nghệ này cách đây 6 năm, và hôm nay chúng ta có 12 hệ thống CCS vận hành theo quy mô công nghiệp thì con số này vẫn quá nhỏ so với 2300 nhà máy điện dùng than đá theo thống kê của IEA Clean Coal Centre.

Tiềm năng của công nghệ làm lạnh trong việc thu thập và lưu trữ carbon là một bước tiến quan trọng để khắc phục vấn đề về chi phí và năng lượng theo khía cạnh áp dụng và triển khai nhưng nó chỉ hữu ích nếu các công ty và chính phủ cùng liên kết với nhau để nhanh chóng xây dựng các hạ tầng cần thiết. Qua đó, các nhà nghiên cứu mới có thể bước thêm một bước nữa để đi đến các giải pháp dài hạn hơn.