Lộ trình thu giữ, sử dụng và lưu trữ các-bon tiết lộ các công nghệ sẵn sàng hoạt động
bởi Kate McAlpine, Đại học Michigan
Biểu đồ cho thấy tiềm năng của các công nghệ thu giữ và tái sử dụng carbon để lưu trữ hoặc tái sử dụng carbon với 10% thị phần cho mỗi sản phẩm, cũng như bao lâu nữa chúng có thể đạt được 10% thị phần đó. Tín dụng: Sáng kiến CO2 toàn cầu
Khi Sáng kiến CO2 toàn cầu lần đầu tiên đến với Đại học Michigan vào năm 2018, loại bỏ carbon dioxide khỏi khí thải hoặc không khí và sử dụng nó để tạo ra các sản phẩm có lợi nhuận dường như là một giấc mơ xa vời. Volker Sick, giám đốc sáng kiến và là giáo sư kỹ thuật cơ khí cho biết điều đó đang bắt đầu thay đổi.
Nhóm đã phát hành một nghiên cứu thị trường và lộ trình vào tháng 9 với tiêu đề "Thực hiện thu giữ và sử dụng CO2 ở quy mô và tốc độ." Nó nêu bật các công nghệ đã sẵn sàng triển khai, những gì đang trong quá trình triển khai và các chiến lược hỗ trợ sự phát triển của lĩnh vực mới này. Chúng tôi đã trao đổi với Giáo sư Sick về bản báo cáo.
Báo cáo của bạn nêu bật bê tông và cốt liệu xây dựng là hai sản phẩm có thể tái sử dụng CO2 đồng thời cung cấp khả năng lưu trữ lâu dài. Bạn có thể cho chúng tôi biết thêm về các giải pháp này?
Sản phẩm loại bỏ carbon dioxide trong thời gian rất dài là giải pháp tốt nhất cho môi trường. Đây thực chất là vật liệu xây dựng bao gồm bê tông đúc sẵn và các cốt liệu như sỏi và cát.
Bê tông, được phát triển trong phòng thí nghiệm của Victor Li và Brian Ellis, cũng mang lại lợi thế về hiệu suất vì bê tông trở nên cứng hơn khi nó hấp thụ carbon dioxide trong quá trình đóng rắn. Thêm cốt liệu làm bằng CO2 vào bê tông này sẽ loại bỏ nhiều CO2 hơn nữa. Cuối cùng, bê tông của họ bao gồm các sợi tạo thêm tính linh hoạt cho vật liệu để ngăn ngừa nứt - mang lại tuổi thọ lâu hơn cho bê tông.
Nếu chúng ta tăng cường năng lực sản xuất cốt liệu và bê tông, chúng ta có thể loại bỏ hoặc chuyển hướng tới 10 gigatons carbon khỏi khí quyển mỗi năm.
Biểu đồ thanh cho thấy các công nghệ thu hồi và tái sử dụng carbon đầu tư, được chia nhỏ theo ngành. Tín dụng: Sáng kiến CO2 toàn cầu
Bạn cũng đã xác định được một loại công nghệ có thể trì hoãn phát thải, tái sử dụng carbon trước khi thải vào khí quyển. Cơ hội hiện tại ở đây là gì?
Nhiên liệu hàng không bền vững là một cơ hội lớn. Mặc dù khả thi để điện khí hóa khả năng di chuyển trên mặt đất, nhưng điều này vẫn chưa (chưa) thực tế đối với các chuyến bay đường dài. Carbon bị thu giữ có thể phù hợp với các quy trình hiện có để sản xuất nhiên liệu bao gồm dầu hỏa thường được sử dụng trong ngành hàng không.
Tuy nhiên, hiện tại, nhiên liệu hàng không bền vững làm từ CO2 sẽ có giá cao hơn, với thị trường này ban đầu hướng đến những người đi máy bay tư nhân. Đối với thị trường này, tiền không phải là đối tượng, vì vậy việc tăng gấp đôi hoặc thậm chí gấp ba chi phí nhiên liệu xứng đáng là lợi thế đạo đức của việc bay với nhiên liệu bền vững. Cũng như với các tấm pin mặt trời, chúng tôi dự đoán chi phí sẽ giảm nhanh chóng khi được áp dụng, làm cho nhiên liệu hàng không bền vững trở nên thiết thực cho các chuyến bay thương mại trong dài hạn.
Một thị trường khác có thể chịu được chi phí sản xuất cao ban đầu là quân đội, hiện đang vận chuyển nhiên liệu hàng không với chi phí lớn, với những lo ngại về an ninh cao. Nếu bạn có thể sản xuất nhiên liệu tại chỗ hoặc trên đường đi, điều đó sẽ giảm thiểu rủi ro cho nguồn cung cấp và tính mạng. Do chi phí vận chuyển nhiên liệu hàng không đáng kể, việc sản xuất nhiên liệu từ carbon thu được đã có tính cạnh tranh.
Công nghệ khác đã sẵn sàng để đi theo đường đua này là metanol - về cơ bản là metan với việc bổ sung nguyên tử oxy. Metanol được sử dụng trong nhiều quy trình công nghiệp tạo ra một loạt các sản phẩm như chất kết dính, dung môi và bọt. Nó cũng có thể được sử dụng trực tiếp làm nhiên liệu hàng hải để vận chuyển.
Đối với tất cả các công nghệ này, khía cạnh quan trọng của việc tái sử dụng carbon là các nguồn điện không phát thải. Khi chúng tôi xây dựng năng lực công nghiệp mới tại các địa điểm có thể thu hoạch và xử lý khí thải, chẳng hạn như nhà máy thép, cách chúng tôi cung cấp năng lượng cho các nhà máy mới này cũng rất quan trọng.
Làm thế nào chúng ta có thể đẩy nhanh việc áp dụng những công nghệ này?
Một dấu hiệu tốt mà chúng tôi đã thấy là nguồn vốn đầu tư mạo hiểm (VC) cho các công nghệ thu giữ và sử dụng carbon đã tăng hơn gấp 4 lần vào năm 2021 so với năm 2020 và 2019. Các công ty VC đã thấy đủ tiến bộ về công nghệ nên rủi ro thất bại thấp hơn nhiều so với trước đây. Ngoài ra, các thay đổi chính sách ở Châu Âu, Châu Á và Hoa Kỳ hỗ trợ các hoạt động liên quan đến thu giữ, sử dụng và lưu trữ các-bon. Đây là cơ hội để đầu tư và phát triển trong một ngành công nghiệp mới nổi.
Tốc độ phát triển của nó sẽ phụ thuộc vào các biện pháp khuyến khích như định giá carbon và giảm thuế. Nó có thể sẽ đi theo một con đường tương tự như năng lượng mặt trời và năng lượng gió, với sự hỗ trợ lớn cho việc lắp đặt cuối cùng sẽ làm giảm giá cho đến khi ngành này tự duy trì.
Chúng tôi cũng khuyến khích việc áp dụng bộ công cụ phân tích vòng đời và đánh giá kinh tế - kỹ thuật, bộ công cụ này đo lường một cách khách quan và minh bạch các lợi ích và rủi ro về môi trường và kinh tế của một công nghệ nhất định. Điều này đặc biệt quan trọng để sử dụng trong giai đoạn đầu của nghiên cứu và phát triển công nghệ điện tử để hướng tới tiến trình giới thiệu thị trường. Bộ công cụ của chúng tôi đã được sử dụng tại các trường đại học, công ty và cơ quan chính phủ, bao gồm Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, nhưng việc Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế thông qua sẽ giúp đảm bảo rằng chúng tôi đang so sánh các công nghệ toàn cầu một cách công bằng.
