Tiềm năng của công nghệ thu giữ CO2 từ không khí
Một công ty khởi nghiệp của Mỹ vừa chính thức khai trương cơ sở thương mại đầu tiên sử dụng công nghệ hút carbon dioxide (CO2) trực tiếp từ không khí. Sự kiện này được xem là cột mốc quan trọng trong nỗ lực phát triển các công nghệ xử lý khí thải và hướng tới các mục tiêu chống biến đổi khí hậu toàn cầu.
Sức mạnh tự nhiên của đá vôi
Công ty công nghệ khí hậu Heirloom Carbon Technologies có trụ sở tại San Francisco của Mỹ hôm 9/11 đã chính thức đưa vào vận hành cơ sở thu giữ CO2 đầu tiên tại Tracy, bang California. Theo New York Times, với nhà máy này, Heirloom có thể hấp thụ khoảng 1.000 tấn carbon dioxide mỗi năm.
Heirloom Carbon Technologies mô tả phương pháp hoạt động của nhà máy mới khai trương là dựa trên khả năng tận dụng sức mạnh tự nhiên của đá vôi để loại bỏ CO2 khỏi khí quyển. Trên trang web của mình, Heirloom viết: Đá là một trong những bể chứa carbon quan trọng nhất của hành tinh. Theo thời gian, CO2 từ khí quyển liên kết với các khoáng chất và vĩnh viễn biến thành đá, một quá trình được gọi là khoáng hóa carbon. Đá vôi, một trong những loại đá có nhiều nhất trên hành tinh, được hình thành khi calci oxide liên kết với carbon dioxide. Quá trình hình thành đá vôi trong môi trường tự nhiên có thể mất nhiều năm và công nghệ của Heirloom đẩy nhanh quá trình này chỉ còn vài ngày.
Tại nhà máy ở California, các công nhân của Heirloom nung đá vôi ở nhiệt độ 1.650oF (gần 900oC) trong lò nung hoạt động bằng năng lượng tái tạo. Carbon dioxide giải phóng khỏi đá vôi và được bơm vào các bể chứa. Calci oxide còn sót lại, có mầu trắng giống bột mì, sau đó được nhúng vào nước và trải lên các khay lớn, được robot vận chuyển lên các giá đỡ cao 12 m và phơi ngoài trời.
Sau khoảng ba ngày, chất bột mầu trắng sẽ hấp thụ carbon dioxide trong không khí và biến thành đá vôi một lần nữa. Sau đó, đá vôi được đưa trở lại lò nung và chu trình được lặp lại. Salama, người đồng sáng lập Heirloom cho biết, công đoạn nghiên cứu khó khăn nhất trong nhiều năm qua của công ty là điều chỉnh các yếu tố như khoảng cách giữa các khay, kích thước và độ ẩm của nguyên liệu để đạt tốc độ hấp thụ CO2 nhanh nhất.
Carbon dioxide sau khi thu được tiếp tục cần được xử lý. Ở California, Heirloom hợp tác với CarbonCure, một công ty sử dụng công nghệ trộn khí vào bê-tông để khoáng hóa, khiến CO2 không thể thoát ra ngoài không khí một lần nữa. Đại diện của Heirloom tiết lộ, trong tương lai công ty này sẽ tính toán đến việc bơm carbon dioxide vào các giếng chứa dưới lòng đất và chôn lấp chúng.
Heirloom đặt mục tiêu loại bỏ 1 tỷ tấn CO2 khỏi khí quyển vào năm 2035 bằng cách sử dụng công nghệ thu giữ khí trực tiếp, với nguồn tài trợ đến từ các công ty mua tín chỉ carbon để bù đắp vào lượng khí thải do chính những công ty này phát ra.
Hàng trăm công ty khởi nghiệp theo đuổi ý tưởng thu giữ khí thải từ không khí đã ra đời. Independent cho biết, chính quyền Tổng thống Mỹ Joe Biden hồi tháng 8 đã công bố khoản ngân sách 1,2 tỷ USD để hỗ trợ một số công ty, trong đó có Heirloom, trong việc xây dựng các nhà máy thu giữ khí CO2 với quy mô lớn hơn ở Texas và Louisiana. Tập đoàn Microsoft đã ký thỏa thuận với Heirloom để loại bỏ 315.000 tấn carbon dioxide khỏi khí quyển.
Heirloom không phải là công ty đầu tiên trên thế giới triển khai công nghệ thu giữ khí carbon trực tiếp từ khí quyển. Công ty khởi nghiệp Climeworks AG có trụ sở tại Thụy Sĩ, vận hành các cơ sở thương mại ở Thụy Sĩ và Iceland, có khả năng loại bỏ 4.000 tấn CO2 mỗi năm. Theo một số nhà khoa học, quy mô của các nhà máy sử dụng công nghệ này hiện còn khá nhỏ, song kỹ thuật mà các công ty kể trên đang triển khai có thể là bước tiến quan trọng trong cuộc chiến chống biến đổi khí hậu.
Bài toán chi phí
Heirloom không tiết lộ chi phí chính xác, song các chuyên gia ước tính rằng, việc thu hồi khí thải trực tiếp từ khí quyển có giá khoảng 600 đến 1.000 USD cho mỗi tấn carbon dioxide thu được, khiến đây là phương pháp đắt đỏ nhất hiện nay để hạn chế khí thải. Ngay cả khi doanh nghiệp có thể nhận các khoản tín dụng liên bang trị giá lên tới 180 USD mỗi tấn CO2 thu giữ được, thì chi phí bỏ ra kể trên vẫn rất lớn.
Heirloom đã đặt mục tiêu trong dài hạn giảm chi phí xuống còn 100 USD/tấn CO2 thu giữ được, một phần thông qua việc mở rộng quy mô sản xuất hàng loạt. Đối với nhà máy tiếp theo, được lên kế hoạch xây dựng ở Louisiana, Heirloom sẽ thiết kế lò nung hiệu quả hơn và bố trí chúng dày đặc hơn để tiết kiệm chi phí đất đai. Julio Friedmann, nhà khoa học của công ty tư vấn Carbon Direct cho biết, khi triển khai hàng loạt, chi phí sẽ giảm xuống. Điều này đã được chứng minh với các công nghệ đi trước như pin mặt trời, turbine khí…
Việc tìm đủ năng lượng sạch cho quy trình tiêu tốn nhiều năng lượng có thể là một thách thức. Tại California, Heirloom đã trả tiền cho một nhà cung cấp địa phương để bổ sung thêm điện từ nguồn tái tạo vào lưới điện của nhà máy. Các chuyên gia cho rằng, cần tính toán cẩn thận để bảo đảm rằng, các nhà máy thu khí carbon trực tiếp không vô tình làm tăng lượng khí thải từ ngành sản xuất điện.
Một số nhà nghiên cứu môi trường chỉ trích, nhiều phương pháp nhân tạo nhằm loại bỏ carbon dioxide khỏi bầu không khí hiện nay cực kỳ tốn kém. Một số nhà phê bình cũng bày tỏ lo ngại rằng, các công nghệ thu giữ CO2 có thể làm xao nhãng nỗ lực giảm lượng khí thải. Các nhà môi trường tỏ ra cảnh giác với việc các công ty dầu mỏ đầu tư vào công nghệ này và lo ngại phương pháp thu giữ khí thải có thể được sử dụng để kéo dài thời gian khai thác nhiên liệu hóa thạch.
Tuy nhiên, cũng có không ít ý kiến đánh giá cao tiềm năng của công nghệ thu giữ trực tiếp carbon dioxide từ không khí. Ủy ban Liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC) cho rằng, thế giới gần như không thể kiềm chế tình trạng nóng lên của Trái đất, trừ khi các quốc gia vừa phải cắt giảm mạnh lượng khí thải vừa phải loại bỏ hàng tỷ tấn carbon dioxide khỏi khí quyển vào giữa thế kỷ này. Công nghệ thu giữ CO2 từ không khí có thể được coi là biện pháp quan trọng để loại bỏ khí thải.
Bộ trưởng Năng lượng Mỹ Jennifer Granholm cho biết, các báo cáo khoa học đã chỉ rõ rằng, việc cắt giảm lượng khí thải carbon chỉ thông qua năng lượng tái tạo sẽ không ngăn được thiệt hại do biến đổi khí hậu. Công nghệ thu giữ CO2 trực tiếp từ không khí là một công cụ có thể góp phần thay đổi cuộc chơi, giúp thế giới có cơ hội loại bỏ tình trạng ô nhiễm carbon đã hình thành từ lâu trong khí quyển.
Microsoft, khách hàng lớn nhất của Heirloom, đã đặt mục tiêu đạt mức phát thải ròng bằng 0 vào năm 2030. Tập đoàn công nghệ này đang nỗ lực làm mọi thứ có thể để cắt giảm khí thải, như cung cấp điện cho các trung tâm dữ liệu bằng nguồn năng lượng tái tạo. Microsoft cho biết, sẽ không chi các khoản đền bù truyền thống như trả tiền cho người dân để bảo vệ rừng, vì các phương pháp này khó xác minh tính hiệu quả và có thể không tồn tại lâu dài. Việc hút carbon dioxide trực tiếp từ không khí và chôn vùi chúng được đánh giá là bền hơn và dễ đo lường tính hiệu quả hơn.
Brian Marrs, Giám đốc cấp cao về năng lượng và carbon của Microsoft cho rằng, chi phí loại bỏ carbon có thể đắt hơn rất nhiều so việc bù đắp các tổn thất do khí thải, tuy nhiên về mặt tác động đến khí hậu số tiền bỏ ra để thu giữ khí thải là hoàn toàn tương xứng. Ông Marrs cho biết, còn quá sớm để dự đoán công nghệ loại bỏ carbon nào sẽ hoạt động hiệu quả nhất, vì vậy ngoài Heirloom, tập đoàn công nghệ này đang đầu tư vào nhiều phương pháp khác nhau.
Emily Grubert, Phó GS về chính sách năng lượng bền vững tại Đại học Notre Dame, cho biết cuộc tranh luận về vai trò của việc loại bỏ carbon trong giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu vẫn còn ở giai đoạn đầu. Nhưng với hàng tỷ USD đang đổ vào nghiên cứu các công nghệ loại bỏ khí thải như hiện nay, đây sẽ là một trong những hướng đi quan trọng của cuộc chiến chống biến đổi khí hậu.
