Các thử nghiệm ban đầu cho thấy việc đồng phun CO2 địa nhiệt là một kịch bản "cùng có lợi"
Đồ họa của một giếng khai thác địa nhiệt và chu trình khai thác, tái phun và mở rộng quy mô. (nguồn: GNS Science)
Các nghiên cứu do GNS Science thực hiện cho thấy việc đồng phun CO2 với nước muối địa nhiệt làm giảm hiện tượng đóng cặn silica trong khi vẫn trung hòa CO2 trong quá trình phát điện địa nhiệt.
Các thử nghiệm quy mô phòng thí nghiệm do viện nghiên cứu GNS Science có trụ sở tại New Zealand thực hiện đã chỉ ra rằng việc tái phun CO2 tự nhiên của chất lỏng địa nhiệt dẫn đến một kịch bản cùng có lợi, vừa giảm phát thải vừa giảm hiện tượng đóng cặn silica trong bể chứa.
Theo các thông lệ hiện tại ở hầu hết các nơi trên thế giới, các nhà máy điện địa nhiệt thải ra CO2 tự nhiên ban đầu được hòa tan trong chất lỏng địa nhiệt như một phần của quá trình phát điện. Mặc dù lượng CO2 thải ra rất nhỏ, nhưng điều đó có nghĩa là việc phát điện địa nhiệt không hoàn toàn không phát thải carbon và không phải trả thuế carbon.
Đã có một số nỗ lực trên toàn thế giới nhằm tái phun CO2 này vào bể chứa địa nhiệt. Điều này có khả năng biến các máy phát địa nhiệt từ nguồn phát thải CO2 thành trung tính với CO2. Một ví dụ đáng chú ý về điều này là Nhà máy điện địa nhiệt Ngawha của Top Energy, cũng ở New Zealand, nơi đã đạt được 100% khả năng tái phun khí không ngưng tụ như một phần của Dự án Ngawha Carbon Zero. Tuy nhiên, vẫn còn một khoảng cách kiến thức về cách một bể chứa địa nhiệt sẽ phản ứng với việc tái phun CO2 dài hạn.
Kết quả thử nghiệm trong phòng thí nghiệm
Các thử nghiệm đã được thực hiện bằng phương pháp hấp tiệt hai giai đoạn mới của GNS Science. Bên cạnh mục tiêu tái phun CO2, lý thuyết cho rằng CO2 tạo thành axit cacbonic khi hòa tan trong chất lỏng. Điều này làm cho nước muối có tính axit hơn và giúp ngăn ngừa sự hình thành cặn silic trong bể chứa. Sự hình thành cặn trong thành tạo là một vấn đề đặc biệt lớn trong các giếng tái phun, vì nó có thể làm giảm khả năng phun và cuối cùng đòi hỏi phải khoan các giếng mới.
Thí nghiệm đã được thực hiện bằng cách sử dụng đá xám, một loại đá chứa chính được tìm thấy trong Vùng núi lửa Taupo. Thí nghiệm kiểm soát cho thấy hiện tượng đóng cặn silica vừa phải xảy ra với nước muối địa nhiệt tiêu chuẩn và hiện tượng đóng cặn này tăng lên khi đưa canxit vào. Tuy nhiên, sử dụng nước muối chứa 2000 mg CO2/kg nước muối dẫn đến hiện tượng đóng cặn gần như bằng không.
CO2 như một chất làm sạch tự nhiên
Kết quả thử nghiệm cho thấy việc loại bỏ canxit nhanh chóng khỏi đá là một tác dụng phụ quan trọng của việc đồng phun CO2 với nước muối địa nhiệt. Là một giải pháp “cùng có lợi”, việc đồng phun CO2 thu được với nước muối địa nhiệt có thể:
giảm lượng khí thải, do đó giảm thuế carbon, đối với các nhà khai thác địa nhiệt
làm cho nước muối địa nhiệt đã sử dụng chảy vào lòng đất vẫn giữ được tính axit, làm chậm quá trình đóng cặn silica trong đá
ở nồng độ cao, đẩy nhanh quá trình loại bỏ canxit khỏi đá, nghĩa là CO2 hoạt động như một “chất làm sạch” vì nó loại bỏ nguyên nhân gây ra hiện tượng đóng cặn silica.
Do đó, đồng phun có thể loại bỏ lượng khí thải carbon đồng thời cải thiện hiệu quả hoạt động sản xuất và tính bền vững của bể chứa địa nhiệt.
Các bước tiếp theo
Các nghiên cứu tại địa điểm cụ thể được tài trợ bởi cả các nhà khai thác địa nhiệt trong nước và quốc tế, và đã dẫn đến việc xây dựng khái niệm mới về CO2 như một chất chống đóng cặn silica. Nghiên cứu do GNS Science thực hiện được hỗ trợ bởi Hợp đồng chương trình C05X1702 của Quỹ đầu tư khoa học chiến lược (SSIF) do Bộ Kinh doanh, Đổi mới và Việc làm (MBIE) cấp.
Được khuyến khích bởi những kết quả đầy hứa hẹn, hai nhà máy điện địa nhiệt của New Zealand đã yêu cầu thử nghiệm thêm. Mục tiêu là khám phá thêm các tác động của việc đồng phun CO2, có khả năng dẫn đến sản xuất điện địa nhiệt hiệu quả và bền vững hơn.
