Hoạt động thu hồi và lưu trữ khí CO2 (CCS) gần đây bắt đầu trở thành lĩnh vực kinh doanh mới ở nhiều quốc gia trên thế giới. Đây được xem là lĩnh vực giúp các quốc gia đạt mục tiêu đạt khí thải ròng bằng 0 vào năm 2050. Hãy cùng Intech Energy tìm hiểu CCS là gì và ảnh hưởng của nó đến mục tiêu Net Zero qua bài viết dưới đây.
Công nghệ CCS là gì?
CCS (Carbon Capture and Storage) là một quá trình thu hồi và lưu giữ khí carbon dioxide (CO2) từ các nguồn phát thải lớn như nhà máy điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch và các ngành công nghiệp nặng (thép, xi măng, hóa chất). Quá trình này sẽ đưa khí phát thải tới các điểm lưu giữ an toàn, lâu dài như các cấu tạo địa chất sâu dưới lòng đất, lòng biển…. Công nghệ CCS được phát triển nhằm ngăn chặn lượng CO2 này thoát ra khí quyển, từ đó giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu.
CCS được coi là một giải pháp tiềm năng để giúp các quốc gia đạt được mục tiêu giảm phát thải khí nhà kính, đặc biệt là trong những ngành công nghiệp khó thay thế hoàn toàn nhiên liệu hóa thạch.
Thu giữ, sử dụng và lưu trữ Carbon (CCUS) là gì? Sự khác biệt giữa CCUS và CCS là gì?
CCUS cũng là một công nghệ nhằm giảm lượng khí carbon dioxide (CO2) phát thải vào khí quyển. Công nghệ này kết hợp ba bước chính: Thu giữ carbon (Capture); Sử dụng carbon (Utilization); Lưu trữ carbon (Storage).
Sự khác biệt giữa CCUS và CCS:
- CCUS không chỉ tập trung vào việc thu giữ và lưu trữ CO2, mà còn bổ sung thêm giai đoạn sử dụng CO2, giúp chuyển đổi nó thành những sản phẩm có giá trị kinh tế.
- CCS tập trung vào việc thu giữ và lưu trữ CO2, không có giai đoạn tái sử dụng.
CCUS được đánh giá là hướng đi tiềm năng hơn vì nó tạo cơ hội tái chế carbon, biến CO2 từ “chất thải” thành nguồn tài nguyên mới.
Các giai đoạn trong CCS
Thu giữ Carbon
Giai đoạn thu giữ carbon là bước cơ bản trong quy trình CCS, sử dụng công nghệ tiên tiến để tách CO2 từ khí thải của các nhà máy điện và các ngành công nghiệp. Tại đây, CO2 được tách ra khỏi hỗn hợp khí bằng cách sử dụng các chất hấp thụ hoặc màng lọc. Khi khí thải đi qua, CO2 sẽ được giữ lại trong các chất hấp thụ này.
Sau đó, các chất hấp thụ chứa CO2 sẽ được gia nhiệt để giải phóng CO2 ở dạng đậm đặc. CO2 thu được từ quá trình này sẽ được chuẩn bị cho bước tiếp theo là vận chuyển đến nơi lưu trữ hoặc tái sử dụng. Dù quá trình thu giữ có vẻ đơn giản, nhưng yêu cầu sự tối ưu hóa kỹ thuật nhằm tăng hiệu quả, giảm tiêu hao năng lượng và đảm bảo an toàn. Những cải tiến trong công nghệ đã và đang giúp quy trình này trở nên tiết kiệm và hiệu quả hơn, góp phần vào mục tiêu phát triển bền vững.
Vận chuyển Carbon
CO2 được tách ra từ khí thải sẽ trải qua quá trình nén hoặc hóa lỏng nhằm giảm thể tích, giúp dễ dàng hơn cho việc vận chuyển. Hiện nay, CO2 chủ yếu được vận chuyển qua hệ thống đường ống, là phương pháp hiệu quả nhất đối với các khoảng cách ngắn và trung bình.
Đối với những khoảng cách xa hơn, CO2 có thể được vận chuyển bằng tàu thủy. Ngoài ra, khi lượng CO2 cần vận chuyển không quá lớn, các phương tiện như ô tô tải hoặc tàu hỏa cũng có thể được sử dụng để đưa CO2 đến địa điểm lưu trữ hoặc tái sử dụng.
Lưu trữ Carbon
CO2 sau khi thu hồi sẽ được vận chuyển đến các địa điểm thích hợp để tiến hành lưu trữ lâu dài. Những vị trí tiềm năng cho việc lưu trữ dưới lòng đất bao gồm các tầng ngậm nước mặn sâu, các bể dầu và khí đã cạn kiệt, các lớp đá muối hoặc các hang động, cũng như các lớp than không thể khai thác. Bên cạnh việc lưu trữ, CO2 cũng có thể được sử dụng cho các mục đích thương mại, giúp tạo ra giá trị kinh tế, lúc này công nghệ CCS sẽ được gọi là CCUS.
Một ví dụ điển hình là việc sử dụng CO2 để tăng cường thu hồi dầu khí (EOR) bằng cách bơm vào các mỏ dầu khí đã gần cạn kiệt để tăng sản lượng khai thác. Ngoài ra, CO2 còn có thể được kết hợp trong các quy trình sử dụng sinh khối như gỗ, được gọi là quá trình năng lượng sinh học kết hợp với CCS (BECCS).
Ảnh hướng của CCS trong hành trình đạt mục tiêu Net Zero
Công nghệ thu hồi và lưu trữ carbon (CCS) đóng vai trò quan trọng trong việc giúp các quốc gia đạt được mục tiêu Net Zero. Ở nhiều quốc gia phát triển như Mỹ, Anh, Nhật Bản, EU và Trung Quốc, CCS không chỉ là một phương pháp giảm thiểu khí thải, mà còn trở thành một lĩnh vực kinh doanh tiềm năng. Bên cạnh lợi ích kinh tế, CCS còn hỗ trợ mạnh mẽ trong việc giảm phát thải khí nhà kính, giúp đạt được mục tiêu cắt giảm 45% lượng khí thải vào năm 2030 (so với năm 2010) và đạt phát thải ròng bằng không vào năm 2050. Đây là các mục tiêu quan trọng trong Thỏa thuận Paris 2015 nhằm giữ nhiệt độ toàn cầu không tăng quá 1,5°C.
Theo báo cáo của Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), hành trình hướng tới Net Zero đòi hỏi lượng CO2 được thu hồi và lưu trữ tăng lên đáng kể, từ 40 triệu tấn năm 2020 lên 1,6 tỷ tấn vào năm 2030 và 7,6 tỷ tấn vào năm 2050. Phần lớn lượng CO2 này (95%) cần được lưu trữ trong các kho địa chất vĩnh viễn, trong khi 5% còn lại có thể được sử dụng cho các mục đích khác như sản xuất nhiên liệu sinh học.
Nhiều quốc gia đã đưa CCUS vào lộ trình phát thải ròng bằng không như một phần cam kết tại COP26. Tuy nhiên, để đạt được mục tiêu này, công suất CCS cần phải tăng gấp 7 lần vào năm 2050. Theo Wood Mackenzie, năng lực hiện tại của CCS vẫn cần cải thiện đáng kể để đáp ứng yêu cầu giảm phát thải và kiểm soát nhiệt độ toàn cầu.
Số lượng các dự án CCS đang tăng nhanh chóng. Tính đến tháng 9/2022, theo Global CCS Institute, có 194 dự án CCS/CCUS toàn cầu, tăng 44% so với năm trước đó. Mỹ dẫn đầu với 34 dự án mới, theo sau là Canada và Anh. Đến nay, có 30 dự án đã hoạt động với công suất 42,58 triệu tấn CO2/năm, chủ yếu phục vụ cho tăng cường thu hồi dầu (EOR). Trong khi đó, 11 dự án đang xây dựng và 153 dự án khác đang trong giai đoạn phát triển, với nhiều dự án thuộc các tập đoàn dầu khí lớn như Exxon Mobil, đơn vị chiếm khoảng 1/5 công suất thu giữ CO2 toàn cầu.
Tính khả thi của công nghệ CCUS
Mặc dù nhiều quốc gia đã chú trọng và đầu tư vào các dự án năng lượng sạch và công nghệ CCUS, nhưng quy mô và mức độ đầu tư vẫn còn khác biệt giữa các nước do chi phí phát triển khá cao. Theo báo cáo của IEA, từ tháng 10 năm 2021, toàn cầu đã chi khoảng 470 tỷ USD cho các giải pháp năng lượng sạch đến năm 2030, tuy nhiên, mức đầu tư này chỉ đáp ứng khoảng 40% nhu cầu trong Kế hoạch phục hồi bền vững của IEA để đạt được mục tiêu Net Zero vào năm 2050.
CCUS không phải là giải pháp duy nhất cho quá trình khử carbon, mà được coi là một giải pháp tạm thời giúp giảm thiểu khí thải trong các ngành công nghiệp khó chuyển đổi nhanh chóng như sản xuất xi măng. Ngoài ra, công nghệ này còn gặp một số thách thức như thiếu sự thống nhất về chính sách toàn cầu, chi phí đầu tư ban đầu cao và thiếu các động lực tài chính hỗ trợ. Các quan ngại về an toàn trong việc lưu trữ CO2 dưới lòng đất cũng gây ra tranh cãi.
Không có giải pháp duy nhất cho biến đổi khí hậu, do đó, bên cạnh việc phát triển năng lượng tái tạo và nâng cao hiệu suất năng lượng, CCUS vẫn đóng vai trò quan trọng trong việc giảm lượng khí thải, góp phần vào hành trình đạt được mục tiêu Net Zero trên quy mô toàn cầu.
Hy vọng qua bài viết trên, Intech Energy đã bạn giúp làm rõ các khía cạnh quan trọng của công nghệ CCS là gì cùng với những ảnh hưởng của nó đến mục tiêu Net Zero trên toàn cầu.
