Làm sao để tách và lưu trữ Cacbon một cách an toàn và hiệu quả nhất? Khi khí CO2 trong khí quyển tăng cao đã làm thay đổi chất lượng môi trường, ô nhiễm kéo theo hàng loạt hệ lụy như tăng hiệu ứng nhà kính, biến đổi khí hậu, làm nhiệt độ trái đất.
Tách CO2 nhờ màng lọc hiếu khí
Các kỹ thuật để xử lý khí thải hiện nay đa phần vẫn chưa thể tách và lưu giữ hoàn toàn khí CO2 từ các ngành công nghiệp. Vì thế màng lọc khí mang đến triển vọng trong việc giảm lượng khí CO2 đi vào khí quyển. Vậy đặc điểm của các màng lọc ra sao?
- Về cấu tạo: gồm màng xốp hoạt động như bộ lộc chỉ cho phép CO2 đi qua nhờ sự chênh lệch áp suất giữa 2 bên màng có tác dụng ngăn oxy, nito đi qua.
- Ít tốn năng lượng, dễ lắp đặt và không cần giám sát. Màng có tính chọn lọc và tính thấm của vật liệu để phát triển công nghệ.
- Trong khi các vật liệu khác rất hiếm, thường chế tạo từ vật liệu đắt tiền, cần thời gian dài, phức tạp nên khá tốn kém. Vì thế màng lọc khí chứa nguyên tố flo, polyme càng trở nên hấp dẫn để cải thiện khả năng thu giữ và tách khí CO2.
- Flo có giá thành khá rẻ nên được dùng với phương pháp hóa học đơn giản góp phần làm tăng hiệu suất. Cách này tạo ra diện tích bề mặt, cấu trúc ổn định hoạt động trong điều kiện môi trường cao.
Ứng dụng công nghệ thu giữ – lưu trữ cacbon
Khi CO2 phát thải nhiều tại các nhà máy điện quy mô lớn, nhà máy sản xuất xi măng, sản xuất cồn, hydro,… nguồn thải lớn. Người ta đã sử dụng công nghệ CCS (thu giữ – lưu trữ cacbon) với 4 quy trình cơ bản: thu CO2 -> vận chuyển đến khu vực lưu giữ -> bơm CO2 vào bể chứa ngầm -> kiểm soát quá trình bơm và cô lập CO2.
Thu khí CO2
Thu khí sau khi đốt
- Tách khí CO2 từ ống khói sau khi đốt nhiên liệu hóa thạch hoặc sinh khối.
- Dùng dung môi hóa học để thu giữ CO2 từ ống khói.
Thu khí trước khi đốt
- Kết hợp cùng khí đốt hoặc hơi nước để đốt chất thải và lưu giữ CO2.
- Nhờ công nghệ cải hóa khí tự nhiên dùng hơi nước để tách khí hydro từ khí tự nhiên.
- Tách khí CO2 cần thiết cho quá trình chuyển hóa than thành nhiên liệu lỏng thông qua phản ứng hóa học.
Thu khí thông qua đốt nhiên liệu bằng oxy
- Oxy đóng vai trò làm khí đốt tạo ra hỗn hợp khí chứa CO2 và nước. CO2 sau đó được nén, vận chuyển và lưu trữ.
- Giải pháp này dần được cải thiện, nhất là điều chỉnh phạm vi nhiệt độ cháy của oxy tinh khiết.
Vận chuyển CO2
- Phương pháp phổ biến nhất là dùng đường ống vận chuyển khí CO2 nên đòi hỏi phải thiết kế, giám sát tình trạng rò rỉ và kiểm tra đường ống dưới áp lực cao. Chi phí vận chuyển phụ thuộc vào xây dựng, phí vận hành, bảo trì, cách quản lý
- CO2 còn vận chuyển nhờ tàu biển tải trọng lớn, đa phần ứng dụng cho chất đốt hóa lỏng tự nhiên, propan, butan. Chi phí vận chuyển thấp hơn đường ống vì chỉ ứng dụng cho hệ thống CO2 quy mô nhỏ.
Lưu trữ cacbon dưới biển
- Nhiều đại dương có khả năng hấp thụ hàng tỷ tấn CO2 mỗi năm. CO2 từ quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch tồn tại trong khí quyển được đại dương, thực vật và đất hấp thụ.
- Mặc dù lưu giữ đến 90% lượng CO2 nhưng phải mất hàng nghìn năm để CO2 thành axit cacbonic hòa tan trong nước biển.
- Điều đáng nói khi lượng CO2 hấp thụ ngày càng tăng khiến tầng nước mặt của đại dương không còn khả năng hấp thụ CO2 vì bị axit hóa.
- Khi bơm, lưu giữ CO2 dưới tầng biển sâu nên chúng sẽ được hòa trộn, lưu giữ và cân bằng nồng độ CO2 khí quyển.
- Giải pháp này vẫn còn bỏ ngỏ vì phải tính đến các tác động như ảnh hưởng đến hệ sinh thái biển, giảm độ pH, độ axit tăng làm tổn hại đến một số quần thể vi sinh.
Hy vọng sẽ có ngày càng nhiều các giải pháp xử lý môi trường để cải thiện môi trường, thu giữ, tách và loại bỏ khí CO2 từ các hoạt động công nghiệp, sản xuất, nông nghiệp ứng dụng trên nhiều phạm vi khác nhau.
