Hút carbon bằng năng lượng gió

Quá trình công nghiệp hóa nhanh chóng và xu hướng sử dụng năng lượng ngày càng tăng dẫn đến việc khai thác tài nguyên thiên nhiên, nhất là nhiên liệu hóa thạch cho sản xuất điện ngày càng nhiều. Hầu hết các đơn vị phát điện (như nhà máy nhiệt điện và tổ máy phát điện diesel), phương tiện vận tải đều dựa trên nhiên liệu hóa thạch nên dẫn đến gia tăng lượng khí thải, đặc biệt là CO2.

Giới khoa học cho rằng, khí CO2 tồn tại hàng trăm đến hàng nghìn năm trong khí quyển, việc tiếp tục phát thải khí này sẽ càng làm trầm trọng thêm tình trạng biến đổi khí hậu.

Ủy ban liên Chính phủ về Biến đổi khí hậu (IPCC) cho rằng, để đạt được mục tiêu giới hạn sự tăng nhiệt độ trái đất ở mức 1,50C, thế giới cần phải làm nhiều hơn nữa, không chỉ giảm phát thải mà còn triển khai các công nghệ để loại bỏ CO2 khỏi khí quyển.

Theo dự báo công bố trên Tạp chí SN Applied Sciences (Thụy Sĩ): Đến năm 2030, sản lượng năng lượng sơ cấp từ than sẽ đạt 3.976 triệu tấn dầu quy đổi (TOE) và lượng khí thải CO2 là 38.749 triệu tấn CO2 mỗi năm. Khoảng 82% năng lượng cần thiết trên toàn thế giới được tạo ra từ nhiên liệu hóa thạch thông qua nhiều quá trình khác nhau và hậu quả CO2 thải ra môi trường ngày càng tăng.

Vì vậy, việc thu hồi và lưu giữ carbon (CCS) được coi là “chìa khóa” để giảm phát thải khí nhà kính, giải quyết tình trạng ấm lên toàn cầu.

CO2 có thể được thu giữ trong quá trình xử lý nhiên liệu, hoặc sau khi đốt cháy nhiên liệu và được vận chuyển đến nơi để lưu trữ lâu dài. Một loạt các kỹ thuật tách và thu giữ carbon bao gồm hấp thụ vào chất lỏng, tách pha khí, hấp phụ trên các quá trình rắn và lai như hệ thống màng hấp phụ. Ngoài ra, các quy định về CCS, phân tích kinh tế và các vấn đề chính sách cũng đồng thời được nghiên cứu giải quyết.

CCS có thể đóng góp đáng kể để đạt được quá trình khử carbon triệt để theo quy mô lớn và trong khung thời gian tương đối ngắn trong một số ngành công nghiệp. Hydro đang được quan tâm trở lại, nó sẽ tạo cơ hội để phát triển thị trường CCS kết hợp với sự phát triển của nền kinh tế hydro. Hydro khử carbon có thể được sản xuất thông qua việc ứng dụng CCS trên các thiết bị reforming khí mêtan hoặc thông qua quá trình điện phân sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo.

Theo công ty nghiên cứu thị trường BloombergNEF, thị trường carbon có thể đạt 1.000 tỉ USD vào năm 2037 nếu các nước có những quy định ưu tiên giải pháp loại bỏ carbon chất lượng cao.

Mô phỏng cơ sở thu giữ CO2 trực tiếp hoạt động bằng năng lượng gió

Và mới đây, Mỹ đã triển khai xây dựng cơ sở thu giữ CO2 đầu tiên trên thế giới tại Tom Green, thuộc bang Texas, hoạt động hoàn toàn bằng năng lượng gió, với nhiều hy vọng rằng công nghệ này có thể được mở rộng quy mô và giúp giải quyết tình trạng trái đất nóng lên.

Theo Interesting Engineering, cơ sở mang tên Concho, dự kiến loại bỏ 500.000 tấn CO2/năm khỏi khí quyển và chôn sâu dưới lòng đất, hứa hẹn trở thành một giải pháp tiên phong đối phó với biến đổi khí hậu.

Concho sử dụng công nghệ thu giữ trực tiếp từ không khí (DAC), cho phép loại bỏ CO2 trong không khí xung quanh mà không phụ thuộc vào nguồn phát thải cụ thể. Nhờ vậy, nó có thể triển khai ở bất kỳ đâu, kể cả những vùng đất không thích hợp cho sản xuất nông nghiệp.

Tuy nhiên, do nồng độ CO2 trong không khí rất thấp, DAC tiêu tốn nhiều năng lượng hơn và dẫn đến chi phí cao. Để giải quyết vấn đề này, dự án Concho đã kết hợp công nghệ DAC với nguồn năng lượng giá rẻ từ trang trại điện gió gần đó, biến thách thức thành cơ hội.

Dự án là màn hợp tác giữa 2 công ty Return Carbon (Hà Lan) và Verified Carbon (Mỹ), những tên tuổi nổi bật trong lĩnh vực năng lượng sạch. Thiết bị DAC mà Concho sử dụng do Skytree Stratus, thuộc Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA), phát triển. Thiết bị này không chỉ dễ dàng lắp đặt mà còn có khả năng nâng cấp linh hoạt khi vật liệu thu giữ được cải tiến.

Nguồn năng lượng cho toàn bộ cơ sở được cung cấp bởi trang trại điện gió do Greenalia xây dựng và vận hành, bảo đảm chi phí vận hành thấp và hiệu quả cao.

Giai đoạn đầu, Concho đặt mục tiêu loại bỏ 50.000 tấn CO2 mỗi năm vào năm 2030. Khi được mở rộng, cơ sở này có thể đạt công suất thu giữ lên tới 500.000 tấn CO2 hằng năm. Lượng CO2 thu giữ sẽ được lưu trữ lâu dài dưới lòng đất, góp phần giảm thiểu nồng độ khí nhà kính trong khí quyển.

Ngoài ra, dự án còn cung cấp tín chỉ carbon để bán trên thị trường, thúc đẩy các giải pháp kinh tế xanh.

Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), trên thế giới hiện có hơn 40 cơ sở thu giữ CO2 quy mô lớn, thu 50,5 triệu tấn CO2 mỗi năm, chiếm khoảng 0,1% tổng lượng phát thải hằng năm của thế giới. Số lượng khí thải này sẽ phải tăng gấp 15 lần nếu thế giới muốn đạt mục tiêu trung hòa khí thải CO2 vào năm 2050.

Concho không chỉ là một bước tiến lớn trong việc giảm phát thải CO2 mà còn mang lại lợi ích cho đôi bên. Trang trại gió bảo đảm nguồn điện giá rẻ và ổn định cho công nghệ DAC, trong khi DAC giúp tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng tái tạo.