Nếu chỉ có nó là dễ dàng. Olivier Le Moal / Shutterstock
Theo một LHQ lớn gần đây báo cáo, nếu chúng ta muốn hạn chế sự gia tăng nhiệt độ đến 1.5 ° C và ngăn chặn những tác động thảm khốc nhất của biến đổi khí hậu, chúng ta cần giảm lượng khí thải CO₂ toàn cầu xuống mức 0 bằng 2050. Điều này có nghĩa là loại bỏ việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch nhanh chóng - nhưng để giải quyết quá trình chuyển đổi và bù đắp các khu vực hiện không có sự thay thế cho chất dễ cháy, chúng ta cần chủ động loại bỏ CO₂ khỏi khí quyển. Trồng cây và xây dựng lại là một phần lớn về giải pháp này, nhưng chúng tôi rất có thể sẽ cần hỗ trợ công nghệ hơn nữa nếu chúng tôi muốn ngăn chặn sự cố khí hậu.
Vì vậy, khi những tin tức gần đây xuất hiện rằng công ty Carbon Engineering của Canada đã khai thác một số hóa học nổi tiếng để thu giữ CO₂ từ khí quyển với chi phí dưới $ 100 một tấn, nhiều nguồn truyền thông đã ca ngợi cột mốc này là viên đạn ma thuật. Thật không may, bức tranh lớn không đơn giản. Thực sự giảm cân bằng từ nguồn carbon sang bể carbon là một công việc tinh vi, và quan điểm của chúng tôi là chi phí năng lượng liên quan và có khả năng sử dụng CO bị bắt ở hạ nguồn có nghĩa là đạn Bullet của Carbon Engineering là bất cứ điều gì ngoài ma thuật.
Cho rằng CO₂ chỉ chiếm 0.04% các phân tử trong không khí của chúng ta, việc nắm bắt nó có vẻ như là một điều kỳ diệu về công nghệ. Nhưng các nhà hóa học đã làm nó trên quy mô nhỏ từ thế kỷ 18, và nó thậm chí có thể được thực hiện - mặc dù không hiệu quả - với nguồn cung cấp từ cửa hàng phần cứng địa phương.
Như học sinh hóa học ở trường cấp hai sẽ biết, CO₂ phản ứng với nước vôi (dung dịch canxi hydroxit) để tạo ra canxi cacbonat không tan màu trắng sữa. Các hydroxit khác thu được CO₂ theo cách tương tự. Lithium hydroxide là cơ sở của Chất hấp thụ CO₂ giúp các phi hành gia trên Apollo 13 tồn tại và kali hydroxit thu được CO hiệu quả đến mức nó có thể được sử dụng để đo hàm lượng carbon của một chất được đốt cháy. Bộ máy thế kỷ 19 được sử dụng trong quy trình sau này vẫn có trên logo của Hiệp hội Hóa học Mỹ.
Thật không may, đây không còn là vấn đề quy mô nhỏ nữa - hiện chúng ta cần phải thu được hàng tỷ tấn CO₂, và nhanh chóng.
Kỹ thuật của Carbon Engineering là hóa học hydroxide tốt nhất. Tại nhà máy thí điểm của nó ở British Columbia, không khí được kéo vào bởi những chiếc quạt lớn và tiếp xúc với kali hydroxit, với CO phản ứng tạo thành kali cacbonat hòa tan. Giải pháp này sau đó được kết hợp với canxi hydroxit, tạo ra canxi cacbonat rắn và dễ tách, cùng với dung dịch kali hydroxit, có thể được tái sử dụng.
Phần này của quá trình tiêu tốn tương đối ít năng lượng và sản phẩm của nó về cơ bản là đá vôi - nhưng việc tạo ra các núi canxi cacbonat không giải quyết được vấn đề của chúng tôi. Mặc dù canxi cacbonat đã được sử dụng trong nông nghiệp và xây dựng, quá trình này sẽ quá tốn kém như một nguồn thương mại. Nó cũng không phải là một lựa chọn thực tế cho việc lưu trữ carbon do chính phủ tài trợ do số lượng lớn canxi hydroxit sẽ được yêu cầu. Để có thể khả thi, việc thu không khí trực tiếp cần tạo ra CO₂ đậm đặc như sản phẩm của nó, có thể được lưu trữ an toàn hoặc đưa vào sử dụng.
Do đó, canxi cacbonat rắn được nung nóng đến 900 ° C để thu hồi CO₂ nguyên chất. Bước cuối cùng này đòi hỏi một lượng lớn năng lượng. Trong nhà máy đốt khí tự nhiên của Carbon Engineering, toàn bộ chu trình tạo ra nửa tấn CO₂ cho mỗi tấn thu được từ không khí. Nhà máy đã thu được CO extra bổ sung này, và tất nhiên có thể được cung cấp năng lượng tái tạo để cân bằng carbon lành mạnh hơn - nhưng vấn đề phải làm gì với tất cả lượng khí thu được vẫn còn.
Công ty khởi nghiệp Thụy Sĩ Climeworks đang sử dụng CO₂ bị bắt tương tự để hỗ trợ quang hợp và cải thiện năng suất cây trồng trong các nhà kính gần đó, nhưng giá vẫn chưa thể cạnh tranh. CO₂ có thể được tìm thấy ở nơi khác chỉ bằng một phần mười của dòng dưới $ 100 của Carbon Engineering. Cũng có nhiều cách rẻ hơn cho các chính phủ để bù đắp lượng khí thải: việc nắm bắt CO₂ tại nguồn phát thải dễ dàng hơn nhiều, nơi nồng độ cao hơn nhiều. Vì vậy, công nghệ này có thể chủ yếu quan tâm đến các ngành công nghiệp phát thải cao có thể được hưởng lợi từ CO₂ với thông tin xanh.
Ví dụ, một trong những nhà đầu tư quan trọng trong công nghệ nắm bắt của Carbon Engineering là Công ty dầu khí ngẫu nhiên, một người dùng chính của Tăng cường phục hồi dầu phương pháp. Trong một phương pháp như vậy, CO₂ được bơm vào các giếng dầu để tăng lượng dầu thô có thể được phục hồi, nhờ áp suất tăng tốt và / hoặc cải thiện đặc tính dòng chảy của chính dầu. Tuy nhiên, bao gồm chi phí năng lượng cho việc vận chuyển và tinh chế loại dầu thừa này, sử dụng công nghệ theo cách này có thể sẽ làm tăng lượng khí thải ròng, không làm giảm chúng.
Một chìa khóa khác nói về hoạt động của Carbon Engineering là Air To Nhiên liệu công nghệ, trong đó CO₂ được chuyển đổi thành nhiên liệu lỏng dễ cháy, sẵn sàng để đốt cháy trở lại. Về mặt lý thuyết điều này cung cấp một chu trình nhiên liệu trung tính carbon, với điều kiện là mỗi bước của quá trình được cung cấp năng lượng tái tạo. Tuy nhiên, ngay cả việc sử dụng này vẫn còn cách xa công nghệ phát thải âm.
Khung kim loại hữu cơ là chất rắn xốp có khả năng thu giữ CO₂.
Có những lựa chọn thay thế đầy hứa hẹn trên đường chân trời. Khung kim loại hữu cơ là các chất rắn giống như bọt biển ép diện tích bề mặt CO₂ tương đương của sân bóng đá vào kích thước của một viên đường. Sử dụng các bề mặt này để chụp CO₂ đòi hỏi ít năng lượng hơn - và các công ty đã bắt đầu khám phá tiềm năng thương mại của họ. Tuy nhiên, việc sản xuất quy mô lớn vẫn chưa được hoàn thiện và các câu hỏi về sự ổn định lâu dài của họ đối với các dự án nắm bắt CO₂ bền vững có nghĩa là chi phí cao của họ vẫn chưa được hưởng.
Với rất ít khả năng các công nghệ vẫn còn trong phòng thí nghiệm sẽ sẵn sàng để thu thập quy mô gigatonne trong thập kỷ tới, các phương pháp được sử dụng bởi Carbon Engineering và Climeworks là phương pháp tốt nhất chúng tôi hiện có. Nhưng điều quan trọng cần nhớ là chúng không ở đâu hoàn hảo. Chúng tôi sẽ cần chuyển sang các phương pháp thu thập CO₂ hiệu quả hơn ngay khi có thể. Là người sáng lập của Carbon Engineering, David Keith chỉ ra, các công nghệ loại bỏ carbon được các nhà hoạch định chính sách áp đảo, và đã nhận được tài trợ nghiên cứu rất ít.
Tổng quát hơn, chúng ta phải chống lại sự cám dỗ để xem việc bắt không khí trực tiếp như một viên đạn ma thuật giúp chúng ta khỏi phải giải quyết chứng nghiện carbon. Giảm hoặc vô hiệu hóa gánh nặng carbon trong vòng đời của nhiên liệu hydrocarbon có thể là một bước tiến tới các công nghệ phát thải âm. Nhưng nó chỉ là - một bước. Sau khi ở phía sai của sổ cái carbon quá lâu, đã đến lúc để nhìn xa hơn chỉ là hòa vốn.
Giới thiệu về Tác giả
Chris Hawes, Giảng viên Hóa học vô cơ, Đại học Keele
Bài viết này được tái bản từ Conversation theo giấy phép Creative Commons. Đọc ban đầu bài viết.
Sách liên quan
