Công nghệ thu giữ và lưu trữ carbon chống biến đổi khí hậu

Do khủng hoảng khí hậu Island muốn tiến hành thu gom với khối lượng lớn CO2, biến khí này sang thể rắn để vùi sâu chôn chặt dưới đất đá núi lửa. Điều đó có thực hiện được không?

Tại một vùng đất hoang vu, lạnh lẽo kéo dài tới tận chân trời hiện lên ba cái vòm bằng thép hình hài như những trạm không gian. Một trong những cái tháp đó là của Edda Sif Aradóttir, đi vào tháp là một đường ống, vào đến bên trong tháp, ống bẻ cong 90 độ xuyên sâu vào lòng đất.

Chất được dẫn xuống độ sâu 800 mét hòa tan trong hydrogen sulfide là một phân tử nay trở thành một trong những nỗi lo của toàn nhân loại: carbon dioxide. Người đứng đầu Carbfix, một doanh nghiệp của Iceland thực hiện dự án này trên quy mô lớn cho biết: “Chúng tôi phải tìm cách loại bỏ phần lớn khí CO2 mà con người thải ra”.

Những ngày này, các nhà ngoại giao từ khắp nơi trên thế giới tham gia hội nghị thượng đỉnh về khí hậu thế giới tại Glasgow. Các quốc gia đều thấy cần phải có sự điều chỉnh để đạt được mục tiêu giảm 1,5 độ C nhằm hạn chế sự nóng lên của trái đất. Tuy nhiên với đà tiến triển như hiện nay thì mục tiêu này hầu như không thể đạt được vì thế giới vẫn thải ra một lượng lớn khí gây nhiệu ứng nhà kính. Để đến giữa thế kỷ này đạt được sự trung hòa khí hậu thì phải lấy ra khỏi bầu khí quyển một lượng lớn khí CO2.

Những cái túi  trong khung cảnh dung nham

Cách mái vòm thép vài trăm mét, trong  cảnh quan dung nham ở tây nam Iceland, có một tòa nhà khác thường trông giống như một khối hộp rỗng ngoại cỡ. Hàng chục túi lớn treo trên các bức tường bên cạnh. Những cái túi nằm theo chiều ngang cứ đều đặn căng phồng lên rồi lại tọp xuống.

Tại đây có thiết bị giống như quạt gió quay ngược, hút không khí xung quanh và ép qua một bộ lọc xenlulo. Chúng được bao phủ bởi một chất lỏng liên kết CO2 ở dạng muối. Khi được làm nóng đến 100 độ, chất này được giải phóng khỏi bộ lọc, được hút ra và vận chuyển bên  trong đường ống. Nhà máy điện địa nhiệt Hellisheiði nằm liền kề cung cấp điện và nhiệt cho hoạt động  này.

Kári Helgason, trưởng bộ phận nghiên cứu tại Carbfix, cho biết: “Ở đây chúng tôi hít thở không khí như ở thời tiền công nghiệp.

Tháng 9 vừa qua hệ thống lọc CO2 của Climeworks, một doanh nghiệp Thụy Sĩ đã đi vào hoạt động. Có thể nói đây là một hệ thống lớn nhất thế giới. Hệ thống này mỗi năm có thể loại bỏ 4.000 tấn carbon dioxide khỏi bầu không khí, tuy nhiên so với tổng lượng khí thải toàn cầu thì con số này chỉ là một giọt nước giữa đại dương. Từ năm 2030, nếu mọi thứ diễn ra theo kế hoạch, sẽ có vài triệu tấn CO2 được thu gom; các mô-đun có thể được tăng lên theo yêu cầu. Audi và Microsoft đã trả tiền để bù đắp lượng khí thải mà các tập đoàn này sản sinh ra, ngay cả ban nhạc Coldplay của Anh cũng vậy – họ cũng muốn có những chuyến  lưu diễn trung hòa với khí hậu. Helgason nói: “Chúng tôi phải lọc khí thải ra để trả giá cho tội lỗi của con người.

Một công nghệ gây nhiều tranh cãi

Tại một số nơi trên thế giới, cũng có kế hoạch ép CO2 xuống dưới lòng đất. Tuy nhiên, trong hầu hết các trường hợp, CO2 được tống sâu xuống  đáy biển và lưu  trữ  trong các khu mỏ dầu và khí đốt đã khai thác cạn trước đây. Ở Đức, biến thể của công nghệ thu giữ và lưu trữ carbon (CCS) này đang gây rất nhiều tranh cãi - đặc biệt là vì nguy cơ khí nhà kính này có thể đến một lúc nào đó thoát lên bề mặt một lần nữa.

Vấn đề này không nảy sinh ở Iceland. Tại đây CO2 đã được lưu trữ trong đất bazan  từ năm 2014 - lúc đầu nó đến từ nhà máy điện địa nhiệt lân cận, tại đây nó là một sản phẩm phụ. Khí nhà kính, hiện được lọc trực tiếp từ không khí và hòa tan trong nước, chảy qua một đường ống vào các tháp bằng thép của Edda Aradóttir ở sâu dưới lòng đất. Theo một nghiên cứu khoa học năm 2016, điều  xảy ra ở đây rất đáng phấn khởi, trong vòng hai năm, khí CO2 bị lưu giữ tại đây đã  khoáng hóa.

Aradóttir lấy trong hòm một tảng đá với những lỗ thủng lỗ chỗ. Khi axit cacbonic tiếp xúc với đá bazan, chứa nhiều magie, canxi và sắt, sẽ tạo thành muối cacbonat. Người kỹ sư với mái tóc vàng dưới chiếc mũ cứng với tay lấy một viên đá khác trong hộp, lần này tảng đá chứa đầy những hạt màu trắng. Vị kỹ sư này giải thích “Đá bazan giống như một miếng bọt biển. Chúng tôi đã tạo ra được khoảng  100.000 tấn CO2 theo cách này“.

Đến năm 2030, con số này sẽ lên đến vài triệu tấn, nhưng ngay cả khi đó thì tiềm năng vẫn chưa hết: Riêng ở Iceland, có tới 90% đá bazan, lượng CO2 hàng năm có thể lưu trữ được gấp 80 đến 200 lần so với thế giới, Helgason giải thích. Tiềm năng cũng rất lớn ở các khu vực khác trên thế giới - bao gồm miền bắc nước Đức, Ấn Độ và Hoa Kỳ. Hiện đã có một dự án tương tự ở phía đông nam bang Washington. Vì các lỗ khoan sẽ tự đóng kín lại sau một khoảng thời gian nhất định do quá trình hóa đá, nên sẽ cần tiến hành rất nhiều lỗ khoan.

Bằng chứng về tính khả thi

Theo nhà khoa học địa lý Hao Wu của Đại học Kỹ thuật Virginia, hai dự án thử nghiệm đã chứng minh tính khả thi của quá trình này. Tuy nhiên, trước khi quy trình này có thể được áp dụng ở nơi khác trên quy mô công nghiệp, mối liên hệ giữa quá trình khoáng hóa và hành vi dòng chảy của chất lỏng cần  phải được điều tra nghiên cứu  tốt hơn.

Không giống như trường hợp của công nghệ nứt vỡ gây tranh cãi để khai thác khí đốt tự nhiên, CO2 không bị ép sâu hàng km vào trái đất với áp suất cao, điều này ít nhất giúp hạn chế các rủi ro tối thiểu như động đất. Tuy nhiên, vẫn có những can thiệp lớn vào cảnh quan. Tuy nhiên, Iceland sẵn sàng tiếp tục triển khai theo hướng này nhằm không chỉ bù đắp lượng khí thải của chính mình mà còn của các nước láng giềng.

Tại cảng công nghiệp Straumsvík ở phía tây nam của đất nước, hiện hoạt động rất nhộn nhịp để xây  dựng Coda Terminal. Dự kiến đến năm 2025, Helgason ​​sẽ đón con tàu đầu tiên của nước ngoài, chất đầy các thùng thép chứa CO2 lỏng và lạnh.

Toàn bộ cơ sở hạ tầng sẽ được hoàn thiện vào năm 2030 gồm đường ống, bể chứa, tàu thủy - và nhà ga trị giá 200 triệu đô la. Thách thức thực sự là thu gom CO2 ở các quốc gia khác nhau và vận chuyển  đến Iceland với  chi phí tiết kiệm nhất. Helgason dự kiến ​​chi phí vận chuyển một tấn  từ 20 đến 50 đô la.

Mặt khác, chi phí cho việc lưu trữ có khả năng không đến 20 euro cho mỗi tấn carbon dioxide trong tương lai gần - thấp hơn giá hiện tại trong giao dịch thương mại chứng chỉ của EU. Liệu nó có thành công hay không và tầm nhìn của Helgason đối với sự đóng góp cho một nền kinh tế xanh mới sẽ phụ thuộc phần lớn vào  giá CO2 tăng nhanh như thế nào.

Điều này có thể mở ra một mô hình kinh doanh mới cho Iceland. Nền kinh tế nước này cho tới nay chỉ dựa chủ yếu vaò ngành du lịch và đánh bắt hải sản do đó nước này mong muốn có thêm một trụ cột thứ ba.

Những người chỉ trích dự án tranh luận từ hai phía: một số thì kêu dự án diễn ra quá chậm chạp, một số lại phàn nàn quá nhanh. Một số lại kêu ca lượng CO2 đã được cân bằng cho đến nay không đáng kể. Những người khác lo ngại rằng nhiều doanh nghiệp  sẽ thích mua lại hoặc vận chuyển chất thải CO2 của họ thay vì thiết lập trung hòa carbon vì phải đầu tư nhiều tiền bạc. Do đó, Helgason muốn "ưu tiên" cho những khách hàng không thể giảm lượng khí thải của họ, ví dụ như các lò cao, nhà máy luyện thép hoặc nhà máy sản xuất xi măng.

Tóm lại theo Edda Aradóttir "Iceland không thể tự mình đơn thương độc mã giải quyết cuộc khủng hoảng khí hậu".

Nguồn: CCS-Technologie gegen den Klimawandel: Begraben in der Tiefe des Gesteins - taz.de

Xuân Hoài tổng hợp - Tạp chí Tia Sáng