Loại bỏ CO₂

Ngày 8/9 vừa qua, nhà máy thu khí CO₂ trực tiếp từ không khí lớn nhất thế giới đã chính thức đi vào hoạt động tại Iceland, đánh dấu bước đột phá trong mục tiêu đạt mức phát thải ròng toàn cầu bằng 0 (net-zero) vào năm 2050.

Với công suất lên đến 4.000 tấn CO₂ mỗi năm, tương đương với lượng khí thải hằng năm từ khoảng 790 ô tô, nhà máy Orca hoạt động theo cơ chế tách CO₂ trực tiếp từ không khí và chôn khí thải vào trong lòng đất.

Công nghệ này là một trong nhiều phương pháp loại bỏ khí nhà kính (chủ yếu là CO₂ – nguyên nhân chính gây hiệu ứng nhà kính) đang được nghiên cứu và áp dụng trên thế giới hiện nay nhằm hướng tới mục tiêu đạt được mức phát thải ròng toàn cầu bằng 0.

Không thể phủ nhận rằng các chiến lược giảm phát thải như chuyển dịch sang năng lượng tái tạo, sử dụng năng lượng hiệu quả và chống phá rừng đóng vai trò vô cùng quan trọng. Tuy nhiên, chỉ riêng chúng sẽ là không đủ để hiện thực hóa tham vọng nêu trên.

Sự cần thiết loại bỏ CO₂ ra khỏi khí quyển

Theo Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC), thế giới ngày nay trung bình ấm hơn 1,1^oC so với năm 1850. Nếu xu hướng này tiếp tục, hành tinh của chúng ta sẽ nóng hơn 2-3^oC vào cuối thế kỷ này.

Nguyên nhân chính của sự gia tăng nhiệt độ là do lượng CO₂ trong khí quyển cao hơn, khiến bầu khí quyển giữ lại nhiệt của Mặt trời và không cho nó phản xạ vào không gian. Từ năm 1850, tỷ lệ CO₂ trong không khí đã tăng từ 0,029% lên 0,041% (288 ppm đến 414 ppm).

Trong 50 năm qua, hơn 1.200 tỷ tấn CO₂ đã được thải vào bầu khí quyển của Trái đất - riêng năm 2018 là 36,6 tỷ tấn. Như một hệ quả tất yếu, nhiệt độ trung bình toàn cầu đã tăng 0,8^oC chỉ trong nửa thế kỷ.

Năm 2015, thế giới đã cùng nhau ký kết Thỏa thuận chung Paris về biến đổi khí hậu, trong đó đặt ra mục tiêu giữ mức tăng nhiệt độ toàn cầu trong thế kỷ này ở mức thấp hơn 2°C và theo đuổi các nỗ lực để hạn chế nó ở mức 1,5°C. Thỏa thuận đưa ra giới hạn lượng CO₂ có thể thải vào khí quyển. Theo tính toán của Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu, nếu phát thải tối đa khoảng 300 tỷ tấn, sẽ có 50% cơ hội hạn chế mức tăng nhiệt độ toàn cầu ở 1,5^oC. Tuy nhiên, nếu lượng phát thải CO₂ vẫn giữ nguyên ở mức hiện tại, thì “ngân sách” CO₂ nói trên sẽ được sử dụng hết chỉ trong 7 năm.

Báo cáo đặc biệt của Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu đã nhấn mạnh tầm quan trọng của việc đạt mức phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050, đồng thời nêu rõ chỉ đơn thuần cắt giảm lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính là không đủ. Để ngăn chặn những tác động tồi tệ nhất của sự nóng lên toàn cầu, cần mở rộng mạnh mẽ quy mô các công nghệ loại bỏ carbon (công nghệ phát thải âm – NET).

Loại bỏ carbon đề cập đến việc tách CO₂ hiện có ra khỏi khí quyển bằng các phương pháp từ đơn giản là trồng cây đến phức tạp như chế tạo các máy thu nạp carbon khổng lồ. Việc loại bỏ carbon là điều cần thiết vì Trung Quốc, Ấn Độ và các nền kinh tế mới nổi khác sẽ tiếp tục sử dụng nhiên liệu hóa thạch để làm năng lượng trong nhiều năm tới. Bên cạnh đó, một số lĩnh vực của nền kinh tế, như hằng không và sản xuất thép, có thể sẽ vẫn phải dựa vào năng lượng hóa thạch trong nhiều thập kỷ.

Để đạt được mức phát thải ròng toàn cầu bằng 0 trước năm 2050, những lượng phát thải trên sẽ phải được hạn chế bằng cách loại bỏ carbon.

Nỗ lực loại bỏ CO₂ ở các nước

Với vai trò là chủ nhà của COP26, Vương quốc Anh đang cho thấy những bước đi mạnh mẽ trong việc giảm thiểu lượng phát thải CO₂ trong bầu khí quyển, hướng tới phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050 và ngăn chặn cuộc khủng hoảng khí hậu.

Tháng 5 vừa qua, một dự án trị giá 30 triệu bảng Anh - được Tổ chức Nghiên cứu và Đổi mới sáng tạo Vương quốc Anh tài trợ - đã chính thức được công bố nhằm thử nghiệm các phương pháp để cụ thể hóa nỗ lực trên một cách hiệu quả và khả thi trên diện tích đất 100 ha. Đây là một trong những cuộc thử nghiệm lớn nhất trên thế giới.

Theo đó, dự án sẽ được triển khai trên khắp Vương quốc Anh, sử dụng cây xanh, than bùn, đá vụn và than củi để thu khí CO₂ từ không khí.

Các vùng đất than bùn bị thoái hóa ở dãy núi Pennines (phía bắc xứ England) và ở khu vực tây xứ Wales sẽ được tái tạo độ ẩm và phủ cây xanh, trong khi các mảnh đá hấp thu CO₂ khi chúng vỡ vụn trong đất sẽ được thử nghiệm tại các trang trại ở Devon, Hertfordshire và miền trung xứ Wales. Loại than củi đặc biệt, hay còn được gọi là than sinh học, sẽ được chôn tại bãi xử lý nước thải, trên các khu mỏ cũ và các bờ kè đường sắt.

Việc thử nghiệm sử dụng cây xanh trên quy mô lớn để thu CO₂ sẽ được tiến hành trên khắp lãnh thổ Vương quốc Anh. Trong khi đó, thử nghiệm cuối cùng sẽ đo lường tiềm năng loại bỏ carbon của các loại cây năng lượng như cây liễu và cỏ Miscanthus ở quy mô thương mại. Những loại cây này sẽ được đốt cháy để lấy năng lượng, với lượng khí thải CO₂ bị giữ lại và lưu trữ dưới lòng đất.

Theo kết luận của các nhà khoa học tại Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu, không có cách nào giữ mức tăng nhiệt độ toàn cầu trong phạm vi là 1,5^oC như mục tiêu thế giới đang hướng đến mà không cắt giảm lượng khí thải và loại bỏ hàng tỷ tấn CO₂ mỗi năm từ nay đến năm 2050. Các cố vấn khí hậu chính thức của Vương quốc Anh ước tính, để đạt phát thải ròng bằng 0 vào giữa thế kỷ này, lượng CO₂ mà Vương quốc Anh cần phải loại bỏ hằng năm sẽ vào khoảng 100 triệu tấn.

Việc loại bỏ carbon được coi là cần thiết vì sẽ rất khó để ngăn chặn tất cả khí thải từ các lĩnh vực như hàng không, nông nghiệp và xi măng vào năm 2050. Các thử nghiệm mới là một phần của chương trình chính phủ trị giá 110 triệu bảng Anh, trong đó cũng bao gồm các thử nghiệm sử dụng công nghệ để tách CO₂ trực tiếp từ không khí.

Là nước phát thải CO₂ lớn thứ 2 thế giới, Mỹ cũng đang có những bước đi quan trọng trong nỗ lực loại bỏ CO₂ khỏi khí quyển. Ngày 17/8 vừa qua, Bộ Năng lượng Mỹ (DOE) đã công bố khoản tài trợ 24 triệu USD cho 9 dự án nghiên cứu nhằm khám phá và phát triển các phương pháp thu nhận và lưu trữ carbon mới từ không khí.

Bộ trưởng Năng lượng Jennifer M. Granholm cho biết: “Tìm cách loại bỏ và lưu trữ carbon trực tiếp từ không khí là điều cần thiết tuyệt đối trong cuộc chiến chống khủng hoảng khí hậu của chúng ta. Khoản đầu tư vào nghiên cứu công nghệ thu giữ carbon thông qua các trường đại học và phòng thí nghiệm của Bộ sẽ đưa Mỹ trở thành nước đi đầu trong lĩnh vực đang phát triển này, tạo ra việc làm được trả lương cao và giúp biến tương lai không carbon của chúng ta thành hiện thực”.

Các nghiên cứu chỉ ra rằng việc hạn chế lượng phát thải carbon là không đủ, và các phương pháp tiếp cận sáng tạo như thu giữ CO₂ trực tiếp từ không khí sẽ là cần thiết để đối phó với cuộc khủng hoảng khí hậu.

Theo đó, khoản tài trợ 24 triệu USD được trao cho hai phòng thí nghiệm quốc gia và bảy trường đại học, trong đó có Đại học Bang Bắc Carolina A&T, với các dự án nghiên cứu các vật liệu, hóa chất và quy trình mới chiết xuất CO₂ từ không khí, bên cạnh đó là những nghiên cứu kết hợp giữa tính toán và thực nghiệm về thu giữ CO₂ để cô lập hoặc tái sử dụng.

Tháng 9/2020, Na Uy công bố khoản tài trợ 1,8 tỷ USD cho dự án thu giữ và lưu trữ carbon (CCS) quy mô đầy đủ đầu tiên trên thế giới, với tên gọi “Longship”.

Theo đó, số tiền sẽ được dùng để triển khai các cơ sở thu giữ carbon tại một nhà máy xi măng ở miền nam Na Uy (do công ty xi măng Heidelberg của Đức vận hành) và một nhà máy đốt rác ở Oslo (do công ty năng lượng Fortum của Phần Lan vận hành). Theo Fortum, dự án này sẽ giúp loại bỏ lượng CO₂ tương đương phát thải của 60 nghìn xe ô tô ra khỏi bầu khí quyển mỗi năm.

Cả hai cơ sở đặt mục tiêu thu giữ khoảng 400 nghìn tấn khí thải CO₂.

“Longship” cũng bao gồm dự án Northern Lights - một liên doanh giữa các đại gia dầu khí Equinor, Shell và Total. Dự án Northern Lights chịu trách nhiệm vận chuyển CO₂ lỏng bằng tàu từ các nhà máy thu giữ đến một cơ sở trên đất liền ở bờ biển phía tây của Na Uy (Øygarden, hạt Vestland) để lưu trữ tạm thời. Sau đó, theo đường ống dẫn, số CO₂ này được đưa đến một bể chứa dưới đáy đại dương ở Biển Bắc.

Thủ tướng Na Uy Erna Solberg cho biết đây là một “cột mốc quan trọng” trong nỗ lực chống biến đổi khí hậu của chính phủ Na Uy. “Dự án sẽ giúp cắt giảm khí thải, và thúc đẩy phát triển công nghệ mới cũng như tạo ra nhiều việc làm mới”.

Nỗ lực loại bỏ carbon không chỉ nhận được sự quan tâm từ chính phủ các nước, mà còn đang ngày càng thu hút sự chú ý và chung tay của doanh nghiệp và các nhà đầu tư.

Nhà sản xuất iPhone Apple mới đây đã công bố một quỹ đầu tư trị giá 200 triệu USD với mục tiêu loại bỏ khí thải carbon khỏi bầu khí quyển và hỗ trợ các dự án trồng rừng. Restore Fund (hay còn gọi là Quỹ phục hồi), do Apple phối hợp triển khai cùng Cơ quan Bảo tồn quốc tế và Tập đoàn tài chính Goldman Sachs. Đây là nỗ lực nhằm loại bỏ một triệu tấn CO₂ khỏi bầu khí quyển mỗi năm, tương đương với lượng khí thải do khoảng hơn 200 nghìn phương tiện chở khách hằng năm thải ra. Dự án này đã chứng minh với các tập đoàn khác về khả năng thu lợi nhuận từ đầu tư vào môi trường.

Ngày 22/4 vừa qua, cuộc thi XPRIZE tập trung vào công nghệ loại bỏ carbon đã chính thức được khởi động với tổng giá trị giải thưởng lên tới 100 triệu USD – được tài trợ bởi Giám đốc điều hành công ty Tesla, ông Elon Musk, và Quỹ Musk.

Cuộc thi sẽ kéo dài 4 năm trên phạm vi toàn cầu, thách thức các đội tham gia từ khắp nơi trên thế giới trình diễn các giải pháp thu giữ CO₂ từ khí quyển hoặc đại dương và cô lập chúng một cách lâu dài và bền vững. Để giành được giải thưởng lớn, các giải pháp phải chứng minh quy mô xử lý ít nhất 1.000 tấn CO₂ mỗi năm; mô hình hóa chi phí ở quy mô 1 triệu tấn mỗi năm; và đưa ra một lộ trình để đạt được quy mô giga tấn mỗi năm trong tương lai.

Các đội tham gia có thể phát triển và giới thiệu các cách tiếp cận dựa trên tự nhiên hoặc công nghệ, miễn là chứng minh được khả năng đạt phải thải ròng âm, cô lập CO₂ lâu dài, và có lộ trình bền vững tiến tới quy mô xử lý giga tấn CO₂ với chi phí thấp.

Phân tích của Viện Tài nguyên Thế giới (WRI) đã chỉ ra rằng chiến lược hiệu quả nhất về chi phí và rủi ro thấp nhất để xây dựng năng lực loại bỏ CO₂ bao gồm việc phát triển và triển khai song song nhiều phương pháp tiếp cận khác nhau.

Mỗi cách tiếp cận loại bỏ CO₂ đều mang lại nhiều hứa hẹn và thách thức, nhưng việc thu giữ và lưu trữ CO₂ tồn tại trong không khí phải là một phần của chiến lược biến đổi khí hậu trên toàn thế giới để ngăn chặn các mức độ nguy hiểm của hiện tượng nóng lên toàn cầu.

Tầm quan trọng của việc loại bỏ CO₂ ra khỏi khí quyển là điều không phải bàn cãi. Tuy nhiên, theo ông Christian Bauer, một nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm phân tích hệ thống năng lượng (Thụy Sĩ), các công nghệ thu giữ CO₂ chỉ đơn thuần là sự bổ sung cho một chiến lược khử cacbon tổng thể – nghĩa là để giảm lượng phát thải CO₂ – và không thể thay thế nó. Giáo sư Cameron Hepburn (Đại học Oxford) cũng khẳng định quan điểm này, nhấn mạnh cắt giảm lượng khí thải từ đốt nhiên liệu hóa thạch càng nhanh càng tốt vẫn là yếu tố then chốt để giải quyết vấn đề nóng lên toàn cầu.

Ngày xuất bản: 29/10/2021
Chỉ đạo thực hiện: TRƯỜNG SƠN
Tổ chức thực hiện: HỒNG VÂN
Thực hiện: VĂN TOẢN, PHAN ANH
Nguồn tin và dữ liệu: Vox, DW, The Conversation, Reuters, The Guardian, WRI, Energy.gov