Cỗ máy gây tranh cãi đưa CO2 ra đại dương và tạo ra hydro
20 tháng 12 năm 2024
Cỗ máy gây tranh cãi đưa CO2 ra đại dương và tạo ra hydro
Equatic là một trong những công ty khởi nghiệp đang khám phá cách khai thác đại dương để thu giữ và lưu trữ carbon. Nhưng không phải ai cũng chắc chắn rằng đó là một ý tưởng hay.
Nhiều nhà khoa học hiện cho rằng ít nhất một số công nghệ thu giữ và lưu trữ carbon sẽ cần thiết để ngăn chặn nhiệt độ tăng nguy hiểm.
Một thách thức riêng biệt, nhưng cũng liên quan đến biến đổi khí hậu, là việc mở rộng quy mô của hydro xanh, thường được coi là chìa khóa để thay thế nhiên liệu hóa thạch trong các lĩnh vực như công nghiệp, vận tải biển và hàng không - mặc dù sản lượng hiện tại là rất nhỏ.
Vì vậy, tuyên bố của công ty khởi nghiệp Equatic có trụ sở tại LA rằng đã tạo ra một cỗ máy loại bỏ carbon trên đại dương có thể giải quyết cả hai rào cản này cùng một lúc rõ ràng là hấp dẫn.
Edward Sanders, giám đốc điều hành của Equatic, cho biết:
Chúng tôi có một công nghệ thực hiện hai việc khá tốt,
“Một là chúng tôi lấy CO2 ra khỏi khí quyển và lưu trữ vĩnh viễn. Việc thứ hai là chúng tôi sản xuất hydro xanh”.
Equatic là một trong số các công ty đang khám phá cách khai thác đại dương để thu giữ và lưu trữ carbon trong thời gian dài, như một giải pháp thay thế cho đề xuất phổ biến hơn là bơm nó vào đá bên dưới bề mặt Trái đất. Công ty cho biết đây là công ty duy nhất cũng đang sản xuất hydro xanh trong quá trình này.
Lượng khí thải toàn cầu không ngừng đã khiến nhiều nhà khoa học tin rằng hiện tại chúng ta cần can thiệp để đưa một lượng lớn CO2 trở lại khí quyển
Tuy nhiên, không phải ai cũng nghĩ rằng việc loại bỏ carbon trên đại dương là một ý tưởng hay.
Mary Church, giám đốc chiến dịch địa kỹ thuật tại Trung tâm Luật Môi trường Quốc tế (Ciel), một công ty luật môi trường phi lợi nhuận có trụ sở tại Geneva, Thụy Sĩ, cho biết:
Việc loại bỏ CO2 trên biển thực sự quá rủi ro,
“Nó có thể làm thay đổi thành phần hóa học của đại dương, gây ra những thay đổi về mức độ dinh dưỡng và sự phong phú của các loài, với những hậu quả đáng kể đối với các hệ sinh thái.”
Những người khác lo ngại về tính khả thi của việc loại bỏ carbon trên biển và liệu nó có thực sự có thể làm giảm đáng kể lượng khí thải hay không.
Với hàng chục triệu đô la hiện đang đổ vào các công ty như Equatic, việc loại bỏ carbon trên biển đang nhanh chóng trở thành vấn đề được quan tâm hàng đầu trong chương trình nghị sự về khí hậu. Những người chỉ trích cho rằng các cơ quan quản lý và phần còn lại của chúng ta cần phải bắt kịp.
Đại dương đã là một đồng minh rộng lớn và thường không được công nhận trong việc bảo vệ con người khỏi biến đổi khí hậu. Nó đã hấp thụ hơn 90% nhiệt lượng sinh ra từ khí thải nhà kính của chúng ta và hấp thụ ít nhất một phần tư lượng khí thải CO2 của chúng ta. Lượng CO2 mà nó sẽ lưu trữ tự nhiên trong tương lai hiện là chủ đề được các nhà khoa học quan tâm sâu sắc.
Lượng khí thải toàn cầu không ngừng đã khiến nhiều nhà khoa học tin rằng chúng ta hiện cần can thiệp để đưa một lượng lớn CO2 trở lại bầu khí quyển. Cho đến nay, phần lớn sự chú ý cho việc này tập trung vào các kỹ thuật trên cạn, chẳng hạn như hấp thụ CO2 bằng cây cối hoặc thảm thực vật khác, hoặc thu trực tiếp CO2 từ không khí, sau đó chôn sâu xuống lòng đất.
Việc loại bỏ carbon trên đại dương cũng sẽ cố gắng lưu trữ thêm carbon trong đại dương, nhưng vẫn chưa được sử dụng rộng rãi hoặc thử nghiệm kỹ lưỡng. Tuy nhiên, nó đang gia tăng, với hàng chục triệu đô la đổ vào lĩnh vực này, bao gồm cả từ một số tên tuổi lớn nhất trong lĩnh vực công nghệ, chẳng hạn như Microsoft và Shopify, cũng như một số hãng hàng không.
Sifang Chen, cố vấn khoa học và đổi mới tại Carbon180, một tổ chức phi lợi nhuận có trụ sở tại Washington ủng hộ các giải pháp loại bỏ CO2, cho biết:
Đại dương rất rộng lớn, lưu trữ tự nhiên là một lợi thế quan trọng [so với các kỹ thuật trên cạn]
“Lưu trữ CO2 đã loại bỏ hiệu quả hơn về mặt chi phí và chúng tôi không cần cơ sở hạ tầng giống như đường ống mà chúng tôi sử dụng để thu giữ trực tiếp không khí”.
Bà cho biết, carbon thu được cũng rất ổn định và cả Equatic và Ebb Carbon, một công ty loại bỏ carbon trên đại dương khác có trụ sở tại San Carlos ở California, công nghệ của công ty này cũng làm giảm quá trình axit hóa đại dương, đều
Dự kiến có thể loại bỏ carbon bền vững trong hơn một nghìn năm.
Quy trình của Equatic hoạt động như sau: đầu tiên, công ty bơm nước biển vào máy điện phân, một máy sử dụng điện để phân tách nước thành hydro và oxy, trong trường hợp của Equatic, máy này chạy bằng điện sạch như gió, mặt trời hoặc thủy điện. Quá trình này chuyển đổi nước biển thành khí hydro, khí oxy, một dòng axit và bùn kiềm của các vật liệu gốc canxi và magiê. Bùn kiềm được tiếp xúc với không khí, kéo CO2 ra và giữ lại, sau đó thải ra biển. Bước cuối cùng là trung hòa dòng chất thải axit bằng đá (để tránh axit hóa đại dương) trước khi dòng này cũng được thải ra biển.
CO2 mà Equatic thu được sẽ trôi ra đại dương dưới dạng các ion bicarbonate hòa tan và các khoáng chất cacbonat rắn, các dạng mà CO2 được cố định trong 10.000 năm và hàng tỷ năm,
Công ty cho biết,
Trong các phương pháp điện hóa chuyển đổi CO2 thành cacbon ổn định như cacbonat rắn, CO2 được khóa đã bị loại bỏ vĩnh viễn,
Chen đồng ý,
Trừ khi cacbonat đó được đun nóng đến nhiệt độ cao khoảng 900C (1.200K), CO2 đó sẽ không được giải phóng trở lại.
Tuy nhiên, những người khác lại không đồng ý. James Kerry, một nhà khoa học về biển và khí hậu tại OceanCare, một tổ chức phi lợi nhuận bảo tồn biển có trụ sở tại Thụy Sĩ và Đại học James Cook ở Úc, cho biết việc loại bỏ CO2 trên biển quy mô lớn có thể gây hại cho vai trò quan trọng của đại dương trong khí hậu, an ninh lương thực và sản xuất oxy. Các công nghệ loại bỏ CO2 trên biển gây ra
Ông cho biết,
Các mối đe dọa đáng kể đối với quyền con người và môi trường, đặc biệt là ở quy mô lớn,
Xin Chen, nhà khoa học cấp cao và đồng sáng lập tại Equatic, cho biết chìa khóa cho quy trình của Equatic là phát triển một cực dương chọn lọc oxy cụ thể cho phép thực hiện điện phân trực tiếp nước biển thô để tạo ra hydro - mà không tạo ra khí clo. Clo là một loại khí độc và ăn mòn thường được tạo ra khi nước biển được điện phân, nghĩa là thông thường nước biển cần được khử muối để loại bỏ muối (natri clorua) trước khi có thể sử dụng trong quá trình điện phân.
Ông cho biết,
Đối với một nhà điện hóa học, việc điện phân nước biển trực tiếp mà không cần các bước bổ sung để làm sạch nước biển giống như một chén thánh,
Mục tiêu chính trong phòng thí nghiệm của ông hiện nay là sản xuất một điện cực không chứa một nhóm các nguyên tố hiếm và đắt tiền được gọi là kim loại nhóm bạch kim. Ông cho biết, nguồn cung hạn chế các kim loại này có thể làm gián đoạn chuỗi cung ứng khi Equatic mở rộng quy mô. Ông cho biết nhóm đã tạo ra một điện cực thế hệ thứ hai không chứa các kim loại này trong điều kiện phòng thí nghiệm, nhưng hiện cần phải thử nghiệm bên ngoài phòng thí nghiệm.
Equatic vẫn còn quá sớm để thực hiện, nhưng công ty đang mở rộng quy mô. Vào đầu năm 2023, công ty đã bắt đầu vận hành hai nhà máy thí điểm trên xà lan ở Singapore và Los Angeles, mỗi nhà máy loại bỏ khoảng 30-40 tấn CO2 mỗi năm (tương đương với lượng khí thải hàng năm của khoảng tám chiếc ô tô). Hiện công ty đang xây dựng nhà máy loại bỏ CO2 trên đại dương lớn nhất thế giới tại Singapore. Nhà máy này sẽ lớn hơn gấp 100 lần so với các nhà máy thí điểm, loại bỏ 4.000 tấn CO2 và sản xuất khoảng 100 tấn hydro mỗi năm.
Equatic cũng đang trong giai đoạn đầu xây dựng một nhà máy thu giữ quy mô thương mại tại Quebec, Canada chạy bằng thủy điện và có kế hoạch có công suất loại bỏ hơn 100.000 tấn CO2 và sản xuất 3.600 tấn hydro. Sanders cho biết nhà máy này sẽ bao phủ diện tích khoảng 30 mẫu Anh (12 ha) và sẽ đi vào hoạt động sớm nhất vào cuối năm 2026.
Việc mở rộng quy mô như vậy là cần thiết đối với một công ty khởi nghiệp loại bỏ carbon vì áp lực phải giảm chi phí và chứng minh phương pháp thu giữ carbon mà họ chọn thực sự khả thi. Sanders cho biết công ty đã thiết kế công nghệ của mình để tuân thủ các quy định về môi trường hiện hành. Ông cho biết thách thức là phải thiết kế một hệ thống mạnh mẽ, hoạt động trong các giấy phép quy hoạch hiện có và ở mức giá đủ thấp để tín dụng carbon có thể chi trả được ở quy mô lớn.
Tín dụng carbon là mục tiêu lớn đối với các công ty như Equatic. Họ hoạt động theo một chương trình thu giữ một lượng CO2 cụ thể, lưu trữ vĩnh viễn (ít nhất là trên lý thuyết) và bán lượng khí thải này dưới dạng "tín dụng" hoặc "bù trừ" mà người khác có thể mua.
Asbjørn Torvanger, một nhà nghiên cứu về kinh tế và chính sách khí hậu tại Trung tâm Nghiên cứu Khí hậu Quốc tế ở Na Uy, cho biết khách hàng chính của các khoản tín dụng như vậy hiện là các công ty trên thị trường tự nguyện hướng tới mục tiêu trung hòa carbon. Nhưng ông cho biết có thể có nhiều động lực hơn nữa thông qua các thị trường tuân thủ: ví dụ, EU đang phát triển một chương trình cấp chứng chỉ loại bỏ CO2.
Đã có một làn sóng bê bối về mức độ mà nhiều dự án tín dụng carbon trên đất liền thực sự cắt giảm hoặc hấp thụ khí thải, bao gồm các cuộc điều tra của The Guardian và Bloomberg. Do đó, sự hoài nghi về tín dụng carbon ngày càng cao. Điều này đã khiến Equatic thực hiện toàn bộ quy trình của mình bên trong một hệ thống khép kín trong nhà máy của mình (ban đầu, công ty đã lên kế hoạch xả một luồng kiềm vào biển, về mặt lý thuyết, cuối cùng sẽ thu giữ carbon thông qua trao đổi khí biển-không khí). Điều này cho phép công ty dễ dàng đo lường và xác thực lượng CO2 thực sự thu giữ được,
Sanders, cho biết:
[Đó] là một thách thức kỹ thuật khác mà nhóm chưa bao giờ hình dung rằng họ sẽ phải thực hiện.
