ĐẨY METHAN TỔNG HỢP CỦA NHẬT BẢN MỞ RỘNG CƠ HỘI CHO VIỆC THU HỒI VÀ LƯU TRỮ CARBON/CCS
BẢN TÓM TẮT
Tuy nhiên, sẽ cần có những động lực và thúc đẩy chính sách mạnh mẽ hơn để hiện thực hóa tham vọng dài hạn của Tokyo.
Nỗ lực mới của Nhật Bản nhằm giảm lượng khí đốt tự nhiên tiêu thụ bằng cách thay thế nó bằng một chất thay thế tổng hợp có thể mở ra cơ hội lớn cho Tokyo trong việc biến việc thu hồi và lưu trữ carbon (CCS) trở thành động lực chính trong hành trình hướng tới mức không phát thải carbon của Nhật Bản. Tuy nhiên, sẽ cần có những động lực và thúc đẩy chính sách mạnh mẽ hơn để hiện thực hóa tham vọng dài hạn của Tokyo.
Các công ty Nhật Bản bao gồm Tokyo Gas, nhà cung cấp khí đốt thành phố hàng đầu của đất nước và là một trong những nhà nhập khẩu LNG lớn nhất, đang khám phá việc sản xuất khí mê-tan tổng hợp. Được biết đến như nhiên liệu điện, khí mê-tan tổng hợp là chất thay thế ít cacbon hoặc trung tính cacbon cho khí tự nhiên truyền thống được sản xuất từ CO₂ và hydro xanh thông qua phản ứng hóa học gọi là metan hóa.
Khí mê-tan tổng hợp rất hấp dẫn đối với Nhật Bản vì nó có thể tận dụng cơ sở hạ tầng khí đốt rộng lớn hiện có của đất nước, bao gồm hàng chục trạm nhập khẩu LNG, các hãng vận chuyển LNG và các cơ sở khí đốt trong thành phố. Chính phủ Nhật Bản đang định vị quá trình mêtan hóa như một ngành công nghiệp tăng trưởng và là một trong những cách quan trọng để Nhật Bản đạt được mục tiêu đã đề ra về lượng phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050.
Bộ kinh tế, thương mại và công nghiệp (METI) muốn khí mê-tan tổng hợp thay thế 1% lượng khí đốt của thành phố vào năm 2030, tăng lên 90% vào thời hạn cuối cùng là 0 vào năm 2050. Chuyển đổi hoàn toàn sang khí mê-tan tổng hợp cho tất cả khí đốt nội địa trong thành phố tiêu thụ sẽ cắt giảm lượng khí thải CO2 của Nhật Bản khoảng 10%.
Nhật Bản dự định sản xuất hydro thông qua điện tái tạo trong khi CO2 sẽ được lấy từ các nhà máy điện và nhà máy hoặc thu khí trực tiếp. Đây là lúc ngành công nghiệp CCS đóng vai trò chính vì việc cung cấp CO2 sẽ rất cần thiết cho quá trình metan hóa quy mô lớn. Việc triển khai CCS sẽ hỗ trợ các lĩnh vực khí đốt lân cận khác ở Nhật Bản, chẳng hạn như bằng cách kéo dài tuổi thọ của hoạt động sản xuất điện chạy bằng khí đốt trong cơ cấu năng lượng ngày càng ít carbon và tận dụng chuyên môn đóng tàu của Nhật Bản.
Lộ trình dài hạn
Tokyo đã đặt ra các mục tiêu và kế hoạch triển khai đầy tham vọng cho CCS cả trong và ngoài nước, đồng thời các công ty đã công bố các dự án quy mô lớn có thể đưa Nhật Bản trở thành thị trường CCS lớn.
Vào tháng 3, METI đã hoàn thiện Lộ trình CCS dài hạn của Nhật Bản, trong đó vạch ra cách quốc gia này sẽ phát triển ngành CCS non trẻ của mình. Lộ trình đặt mục tiêu thương mại hóa các dự án CCS với tổng công suất thu hồi 6-12 triệu tấn CO2 tương đương/năm vào năm 2030.
Đây là một mục tiêu táo bạo vì Nhật Bản hiện chỉ có công suất khai thác 0,1 triệu tấn/năm với dự án thí điểm CCS quy mô lớn đầu tiên tại một nhà máy hydro xám ở thành phố Tomakomai của Hokkaido, nơi chỉ thu được 300.000 tấn tính đến tháng 11 năm 2019. cho biết, vào tháng 6, METI đã chọn bảy dự án CCS quy mô lớn có tổng công suất 13 triệu tấn/năm. Năm khu vực sẽ ở Nhật Bản và hai khu vực còn lại ở Malaysia và Châu Đại Dương. Sự phát triển của các khu vực này đồng nghĩa với việc mục tiêu nắm bắt vào năm 2030 của lộ trình đang được thực hiện.
Dự án của Malaysia nổi bật vì có sự tham gia của TotalEnergies và Petronas cùng với Mitsui. Vào cuối tháng 9, người đứng đầu METI Yasutoshi Nishimura đã có cuộc hội đàm với các giám đốc điều hành của Petronas mà truyền thông Nhật Bản đưa tin sẽ mở đường cho một thỏa thuận về vận hành dự án giữa METI, Petronas và Tổ chức An ninh Năng lượng và Kim loại Nhật Bản.
Dự án đề xuất sẽ thu được 2 triệu tấn khí thải/năm từ các nhà máy hóa chất và nhà máy lọc dầu ở khu vực phía Tây và Kyushu ở Nhật Bản, và lưu trữ chúng ngoài khơi Malaysia khi nó ra mắt vào năm 2028.
Để đạt được mục tiêu năm 2030, Tokyo sẽ tài trợ cho các nghiên cứu khả thi cho bảy dự án CCS được chọn vào tháng 6 để đạt được quyết định đầu tư cuối cùng vào năm 2026 và bắt đầu hoạt động vào năm 2030.
Thách thức hơn đáng kể là mục tiêu dài hạn của lộ trình là công suất khai thác 120-240 triệu tấn/năm vào năm 2050. METI đã đặt ra tiêu chuẩn cao khi phần trên của phạm vi mục tiêu chiếm hơn 1/5 trong số 1,12 tỷ tấn phát thải. của Nhật Bản trong 12 tháng tính đến tháng 3 năm 2022.
Việc đạt được mục tiêu sẽ khó khăn nếu không có sự hỗ trợ chính sách bổ sung. Hỗ trợ tài chính từ chính phủ tụt hậu so với các thị trường CCS lớn khác như Mỹ và Anh, nhưng trợ cấp và giá carbon cao hơn có thể giúp Nhật Bản tăng cường năng lực khai thác sau năm 2030 để đạt được mục tiêu năm 2050.
Theo Viện Nghiên cứu Môi trường Quốc gia Nhật Bản, CCS có thể là công nghệ chủ chốt để khử cacbon trong các ngành công nghiệp và năng lượng của Nhật Bản, vốn thải ra tổng cộng 646 triệu tấn CO2 hoặc 61% tổng lượng khí thải vào năm 2021. Việc trang bị CCS cho các nhà máy điện đốt than và khí đốt để giảm khí thải sẽ rẻ hơn so với việc cung cấp nhiên liệu bằng hydro, vì vị trí địa lý không thân thiện với năng lượng tái tạo của Nhật Bản khiến việc sản xuất hydro sạch trong nước cũng như nhập khẩu hydro sạch đắt hơn so với các thị trường khác như Úc.
Tiềm năng lưu trữ đáng kể
Nhật Bản có nhiều tiềm năng lưu trữ carbon mặc dù quỹ đất có hạn. Có khoảng
236 tỷ tấn dung lượng lưu trữ CO2, mặc dù chủ yếu ở các địa điểm ngoài khơi, theo các cuộc khảo sát địa chấn 2D được thực hiện vào năm 2005 và 2012. Năm 2014, Tokyo đã bắt đầu các cuộc khảo sát địa chấn 3D chính xác hơn và cho đến nay đã xác nhận được 16 tỷ tấn công suất lưu trữ CO2 ở 11 địa điểm, đủ để lưu trữ toàn bộ lượng khí thải carbon hàng năm của Nhật Bản trong 15 năm.
Các hoạt động này được chính phủ tài trợ hoàn toàn, chính phủ đã chi 550 triệu yên (3,7 triệu đô la) cho các cuộc khảo sát địa chấn trong năm kết thúc vào tháng 3 năm 2023. Để khai thác tiềm năng lưu trữ ngoài khơi của Nhật Bản, quốc gia này sẽ cần các tàu chở CO2 hóa lỏng (LCO2) quy mô lớn để vận chuyển carbon thu được đến nơi lưu trữ.
Việc thăm dò và nghiên cứu về lưu trữ trên đất liền và các mỏ dầu khí đã cạn kiệt ở Nhật Bản chưa được tiến hành rộng rãi, nhưng các nghiên cứu học thuật gần đây về tiềm năng lưu trữ của các mỏ đã qua sử dụng ở quận Niigata – một trong số ít khu vực ở Nhật Bản sản xuất nhiên liệu hóa thạch – đã cho thấy điều đó. có thể chứa tới 402 triệu tấn CO2. Đây chỉ là một phần nhỏ trong tổng tiềm năng lưu trữ của Nhật Bản nhưng đủ cho các dự án CCS quy mô lớn.
Một lợi thế lớn mà Nhật Bản nắm giữ là sự hiện diện của các công ty hàng đầu trong nước về công nghệ CCS. Mitsubishi Heavy Industries (MHI) đã đi tiên phong và dẫn đầu sự phát triển toàn cầu về công nghệ thu hồi carbon hấp thụ chất lỏng. MHI đã phát triển công nghệ thu hồi carbon độc quyền của mình với Kansai Electric Power vào những năm 1990, và quy trình thu hồi carbon Dioxide Kansai Mitsubishi cùng dung môi amin đã được chuyển giao cho 18 dự án thương mại trên toàn thế giới – 14 dự án trong số đó hiện đang hoạt động.
Công nghệ của MHI có thể được áp dụng cho nhiều nguồn phát thải khác nhau bao gồm sản xuất metanol, sản xuất phân bón và sản xuất điện. Công nghệ này được sử dụng cho năng lượng sinh học trong các dự án CCS cũng như hệ thống thu giữ carbon nhỏ gọn được sử dụng tại nhà máy điện sinh khối 7 MW ở Hiroshima được đưa vào vận hành năm ngoái.
Nhật Bản cũng có thể tận dụng ngành đóng tàu của mình để cung cấp tàu chở LCO2 cho các dự án CCS. Nhật Bản là nước đóng tàu lớn thứ ba thế giới sau Trung Quốc và Hàn Quốc với thị phần 17% tính theo tổng trọng tải vào năm 2022, theo thống kê của Liên Hợp Quốc.
Mitsubishi Shipbuilding, công ty con của MHI và là một trong những hãng đóng tàu lớn của Nhật Bản, đã tổ chức lễ hạ thủy tàu sân bay LCO2 có sức chứa 1.450 m³ vào cuối tháng 3. Tàu sân bay dài 72m đang được phát triển thành tàu thử nghiệm trình diễn do chính phủ Nhật Bản tài trợ, dự kiến hoàn thành và bàn giao trong vài tháng tới - khi đó nó có thể sẽ là tàu sân bay LCO2 đầu tiên trên thế giới đi vào hoạt động.
Đối với các tàu LCO2 quy mô lớn, Mitsubishi Shipbuilding đã hợp tác với Nihon Shipyard, một liên doanh giữa Imabari Shipbuilding và Japan Marine United Corporation, để hoàn thành việc đóng các tàu LCO2 quy mô lớn vào năm 2027. Mitsubishi cũng đã hợp tác với TotalEnergies để nghiên cứu khả thi về LCO2 chuyên chở.
Các công ty vận tải biển Nhật Bản cũng đang nổi lên như những người đi đầu trong việc vận hành các hãng vận tải LCO2. Kawasaki Kisen Kaisha (K Line) đã giành được hợp đồng dài hạn để quản lý hai tàu chở LCO2 có sức chứa 7.500 m³ cho dự án Northern Lights ở Na Uy, dự kiến khởi công vào năm tới. Kinh nghiệm từ dự án này có thể giúp K Line đóng góp cho các dự án CCS của Nhật Bản.
Cần chính sách cứng rắn hơn
Nhật Bản là quốc gia đầu tiên ở châu Á áp dụng thuế carbon đối với các nhà phát thải nhiên liệu hóa thạch vào năm 2012, nhưng mức thuế này không thay đổi trong 11 năm qua ở mức 289 yên/tấn – không đủ để khuyến khích các ngành công nghiệp đầu tư vào CCS. Một số ngành khó giảm thuế như thép, xi măng cũng được miễn thuế này. Và mặc dù Tokyo đã đề xuất Phụ phí Chuyển đổi Xanh mới đối với khí thải từ năm 2028, nhưng nó sẽ chỉ áp dụng cho các tiện ích điện, khí đốt và nhà kinh doanh.
Trong trường hợp không có chính sách định giá carbon mạnh mẽ, các ngành phát thải nhiều khí thải sẽ cần được khuyến khích thực hiện CCS. Ví dụ, trong lĩnh vực điện, Nhật Bản đặt mục tiêu hiệu quả cho các nhà máy than quá yếu để loại bỏ dần than hoặc buộc các chủ đội tàu phải trang bị thêm CCS cho các nhà máy than.
Chính phủ đã đưa ra tiêu chuẩn hiệu suất năng lượng than vào năm 2021, chỉ đạo mỗi nhà phát điện đảm bảo các đội tàu đốt than của họ đáp ứng tiêu chuẩn hiệu suất toàn đội là 43% vào năm 2030. Điều này có thể đạt được bằng cách ngừng hoạt động các nhà máy than kém hiệu quả, đồng đốt với amoniac hoặc sinh khối, hoặc giảm thời gian sử dụng của các nhà máy kém hiệu quả hơn.
