Đề xuất "ngược đời": Thải nhiều khí CO2 hơn có thể hạn chế biến đổi khí hậu

  • 1.212

Carbon dioxide đang ngày càng được quan tâm. Nguyên nhân là, vào ngày 11/5, hàm lượng CO2 trong không khí chạm mốc 415 phần triệu (ppm), cao hơn 100 ppm so với nồng độ khí quyển điển hình của chúng ta trong 800 nghìn năm qua. Giờ đây, ngay cả khi chúng ta ngừng phát thải, khí nhà kính vẫn sẽ làm Trái đất nóng lên trong hàng ngàn năm tới.

Tuy nhiên, một số nhà khoa học cho rằng khí methane, một loại khí nhà kính, là giải pháp "trong tầm tay" để ổn định khí hậu của chúng ta. Trong một nghiên cứu, các nhà khoa học của Đại học Stanford (Mỹ) cho rằng chúng ta có thể hạn chế sự nóng lên của Trái Đất bằng cách chuyển hóa methane thành carbon dioxide.

Khí methane, hay CH4, hiện có nồng độ trong không khí ở mức 1.860 phần tỷ, gấp khoảng 2,5 lần so với trước Cách mạng Công nghiệp. 60% lượng khí thải methane là do con người gây ra, từ các hoạt động nông nghiệp cũng như sản xuất nhiên liệu hóa thạch. Loại khí này tồn tại một thời gian ngắn trong khí quyển, trung bình một thập niên, nhưng lại "hết mình" làm nóng mọi thứ trong thời gian đó. Khí methane làm nóng bầu khí quyển gấp 84 lần khí CO2 trong 20 năm và gấp 28 lần trong một thế kỷ.

Khí thải carbon
Các nhà khoa học cho rằng khí methane, một loại khí nhà kính, là giải pháp "trong tầm tay" để ổn định khí hậu của chúng ta.

Hóa học phân tử biến methane thành khí nhà kính, nhưng đây cũng là một giải pháp tiềm năng, nhóm nhà nghiên cứu lập luận. Methane kết hợp với oxy tạo ra carbon dioxide và nước, giải phóng năng lượng. Phản ứng này xảy ra tự nhiên trong bầu khí quyển. Nếu chúng ta có thể tạo ra một quá trình công nghiệp đẩy nhanh khuynh hướng tự nhiên này, thì đây có thể là chiến lược quan trọng trong việc làm chậm sự nóng lên của Trái Đất, nghiên cứu đề xuất.

Bề ngoài, việc này có thể trông giống như các thiết kế được đề xuất để thu giữ carbon trực tiếp - những chiếc quạt khổng lồ hút rồi đưa không khí qua một phương tiện giúp khí methane chuyển thành CO2. Không giống như thu hồi carbon, khí thải không cần phải được bơm vào và lưu trữ. Thay vào đó, carbon dioxide sẽ tự nhiên "sinh ra". Bởi vì carbon dioxide là một loại khí nhà kính yếu hơn methane, tác động ròng vẫn sẽ là cắt giảm sự nóng lên toàn cầu. Chuyển đổi tất cả khí methane do con người gây ra trong khí quyển sẽ giải phóng thêm 8,2 tỷ tấn CO2, số lượng chúng ta thải ra trên toàn cầu trong vài tháng. Dù vậy, quá trình này sẽ cắt giảm khoảng một phần sáu sự nóng lên toàn cầu mà chúng ta đã trải qua từ khi bắt đầu đốt nhiên liệu hóa thạch, nghiên cứu ước tính. "Điều này sẽ cho chúng ta thời gian để giải quyết các nguồn carbon dioxide khó khăn hơn", Rob Jackson, trưởng nhóm nghiên cứu cho biết.

Tất nhiên, đề xuất này chỉ đang trong giai đoạn ý tưởng và vẫn còn nhiều thách thức với việc thực thi. Theo nghiên cứu, một trong những thách thức rõ ràng nhất là khí methane rất khuếch tán trong không khí. Với nồng độ ở mức 1.860 ppb, methane chiếm một phần rất nhỏ so với tất cả các phân tử trong không khí và loãng hơn khoảng 200 lần so với khí CO2.

Cấu trúc hóa học của methane cũng là rào cản cho việc chuyển đổi. Với hình dạng tứ diện - bốn nguyên tử hydro phân nhánh từ một carbon ở trung tâm, methane không có điểm tiếp xúc cho chất xúc tác. Tuy nhiên, có một số bằng chứng đầy hứa hẹn cho thấy có thể sử dụng zeolite, một loại khoáng chất với hệ thống lỗ xốp để chuyển đổi khí methane. Những lỗ xốp li ti của zeolite có thể giúp làm ướt khí methane và phản ứng với chất xúc tác kim loại, tạo điều kiện cho việc chuyển đổi thành CO2.

Giống như thu giữ carbon, quá trình này có thể sử dụng rất nhiều năng lượng. Xây dựng các thiết bị, khai thác zeolite và vận hành hệ thống quạt sẽ cần đến nguồn điện. Theo Jackson, hệ thống chuyển đổi khí methane sẽ chạy lý tưởng trên các nguồn không có carbon, như gió và năng lượng mặt trời. Và, bởi vì phản ứng có giải phóng năng lượng, ông tin rằng có thể thu giữ và sử dụng năng lượng đó để duy trì hoạt động.

Tài chính cũng là một vấn đề. Hiện tại, giải phóng carbon vào khí quyển về cơ bản là miễn phí, nên không có cách nào để kiếm tiền từ quy trình này. Một sắc lệnh từ phía chính quyền hoặc đặt ra một mức giá cho carbon sẽ là điều cần thiết để tăng quy mô thu giữ khí methane. Như nghiên cứu chỉ ra, với mức giá 500 USD/tấn CO2, quá trình làm giảm sự nóng lên toàn cầu được tạo ra từ việc chuyển đổi khí methane thành carbon dioxide sẽ mang lại 12.500 USD trên mỗi tấn khí methane được chuyển đổi.

Một số người nghĩ rằng dựa vào giá carbon là quá lạc quan, và chúng ta nên chi tiền cho năng lượng tái tạo. "Ý tưởng này rất nặng về vật chất và năng lượng và không thể cạnh tranh ngay cả với mức giá carbon lớn hơn 500 USD/tấn", Sgouris Sgouridis, nhà khoa học kỹ thuật công nghiệp tại Đại học Khalifa cho ý kiến. "Tại sao lại theo đuổi một chiến lược rất tốn kém thay vì mở rộng chiến lược rẻ hơn?"

Bởi vì khí methane tồn tại trong thời gian ngắn, hãy để tự nhiên xử lý nó. "Có một giải pháp đơn giản hơn nhiều cho đóng góp của CH4 vào sự nóng lên toàn cầu", Pieter Tans, giám đốc của Tập đoàn khí nhà kính Carbon Cycle NOAA. "Tôi đề xuất chúng ta giảm lượng khí thải CH4 theo những cách đã biết và để cho bầu khí quyển xử lý quá trình oxy hóa thành CO2 trong khoảng 10 năm".

Theo ông Jackson, công nghệ, ngay cả với những thách thức của nó, có thể có một vị trí quan trọng trong tương lai về khí hậu. Ông hy vọng đề xuất của mình khơi nguồn cho nghiên cứu về các vật liệu lý tưởng để xúc tác cho quá trình chuyển đổi khí methane và các ý tưởng cho cơ sở công nghiệp tập trung khí methane, làm cho nó dễ phản ứng hơn. Đối với Jackson, đó không chỉ là việc cố gắng ổn định hành tinh đang nóng lên. Công nghệ này thậm chí có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc tiếp tục cắt giảm khí thải của chúng ta, trong việc "phục hồi bầu khí quyển". "Tôi nghĩ rằng việc sửa chữa bầu không khí là một chiến lược tốt hơn là ổn định nó".

Cập nhật: 28/05/2019 Theo vnreview
  • 1.212

Theo dõi cộng đồng KhoaHoc.tv trên facebook