Năng lượng đại dương có thể cung cấp năng lượng cho việc loại bỏ carbon?
của Caitlin McDermott-Murphy, Phòng thí nghiệm năng lượng tái tạo quốc gia
Nhóm nghiên cứu đã kiểm tra nhiều phương pháp quản lý carbon ở biển, bao gồm thu hồi carbon ở biển, tách carbon dioxide khỏi không khí hoặc đại dương; cô lập, lưu trữ vĩnh viễn lượng carbon đã thu giữ; và loại bỏ, thực hiện cả hai. Không có gì là không có lỗi. Nhà cung cấp hình ảnh: James Niffenegger, NREL
Trên vùng nước hoang sơ nổi tiếng của Biển Caribe nổi lên một đống rong biển có màu gỉ sắt rộng 5.000 dặm. Khi rong biển đó, một dạng sargassum, tụ lại trên các bãi biển và phân hủy, nó sẽ thải ra khí hydro sunfua (còn được gọi là khí đầm lầy), có mùi giống như trứng thối và ở liều lượng cao có thể gây độc. Vì những lý do rõ ràng, đàn rong biển này là một vấn đề lớn đối với ngành du lịch và người dân vùng Caribe - và có thể là đối với Florida, nơi tiếp theo sẽ là đàn rong biển này.
Nhưng loài rong biển hôi hám này cũng có thể là một phần của giải pháp.
James Niffenegger cho biết: “Nếu bạn thả rong biển đó xuống biển sâu, bạn có thể tránh được những vấn đề đó”. "Và khi rong biển chìm xuống, bạn càng lặn sâu thì bạn càng có thể lưu trữ lượng carbon dioxide mà nó hấp thụ từ không khí và nước càng lâu."
Niffenegger, nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia (NREL), là tác giả của một nghiên cứu mới đã xem xét nhiều phương pháp khác nhau để thu giữ carbon dioxide từ không khí hoặc đại dương và cô lập hoặc lưu trữ vĩnh viễn—hoặc tốt hơn nữa là thực hiện cả hai cùng một lúc.
Những kỹ thuật này—được gọi là thu giữ carbon ở biển, cô lập carbon ở biển và loại bỏ carbon dioxide ở biển—gần như đa dạng như động vật hoang dã ở biển: Một số liên quan đến việc nuôi trồng hoặc đánh chìm rong biển, một số khác bơm carbon thu được vào đá biển sâu và một số tận dụng hóa học thông minh để loại bỏ carbon trực tiếp khỏi đại dương. Nhưng hầu hết tất cả đều là những công nghệ tương đối mới và chưa được thử nghiệm, đồng thời chi phí, tác động môi trường và hiệu quả tiềm năng của chúng phần lớn vẫn chưa được nghiên cứu.
Cho đến bây giờ.
Đối với nghiên cứu của mình, Niffenegger và các đồng nghiệp của ông—David Greene, Robert Thresher và Michael Lawson—đã phân tích những lợi ích và hạn chế của từng kỹ thuật quản lý carbon biển hứa hẹn nhất. Nhưng họ cũng xem xét làm thế nào đất nước—và thế giới—có thể cung cấp năng lượng cho những thiết bị thu hồi carbon này, đặc biệt là những thiết bị hoạt động ở vùng biển xa xôi, cách xa bất kỳ lưới điện nào.
Nhóm nghiên cứu nhận thấy đại dương có thể là một đối tác có giá trị. Các công nghệ năng lượng ngoài khơi, bao gồm tua-bin gió và thiết bị năng lượng biển—tạo ra năng lượng từ sóng biển, dòng hải lưu, thủy triều và các nguồn năng lượng nước khác—có thể giúp đáp ứng các mục tiêu loại bỏ carbon toàn cầu. Và họ có thể làm điều đó chỉ với nguồn năng lượng sẵn có ở vùng biển Hoa Kỳ.
Niffenegger nói: “Đây không phải là thuốc chữa bách bệnh”, nghĩa là chỉ loại bỏ carbon không thể ngăn chặn được biến đổi khí hậu.
Tuy nhiên, đó là một phương thuốc mà chúng ta không thể thiếu được nữa.
Một con tàu đang chìm: Tại sao việc loại bỏ carbon không còn là tùy chọn
Giống như các công nghệ thu giữ carbon trên đất liền có thể chiết xuất carbon từ không khí của chúng ta, công nghệ thu giữ carbon dưới biển thu hoạch các phân tử từ nước biển hoặc không khí phía trên. Carbon gây ra vấn đề cho cả hai: Lượng khí carbon dioxide dư thừa trong khí quyển tạo ra một loại chăn bao quanh thế giới của chúng ta, giữ nhiều nhiệt hơn khi có nhiều carbon hơn. Và mặc dù đại dương hấp thụ rất nhiều carbon trong không khí, những vùng nước đó chỉ có thể giữ lại lượng carbon đó nhiều. Ngoài ra, quá nhiều carbon gây ra hiện tượng axit hóa đại dương - độ axit của nước biển tăng đều đặn - khiến hệ sinh thái biển và động vật hoang dã gặp nguy hiểm. Ngày nay, đại dương có tính kiềm, có độ pH tương tự như baking soda.
Niffenegger nói: “Về cơ bản, chúng tôi đang ở trong một con tàu đang chìm. Thuyền của chúng tôi đang tràn nước và chúng tôi phải bịt các lỗ thủng”. "Nhưng ngay cả sau khi bịt các lỗ, chúng tôi vẫn phải bơm nước ra ngoài. Và nếu mất quá nhiều thời gian để làm việc đó, có thể vẫn còn quá nhiều nước trong đó để chúng tôi tránh được những tác động đáng kể nhất."
Theo Hội đồng liên chính phủ về biến đổi khí hậu, việc loại bỏ carbon dioxide hiện là điều cần thiết để duy trì sự nóng lên toàn cầu ở mức 1,5 độ C. Nếu chúng ta vượt qua điểm mốc đó, các cuộc khủng hoảng về biến đổi khí hậu ngày nay—siêu bão, cháy rừng, lũ lụt, hạn hán khắc nghiệt, các đợt nắng nóng chết người, tàn phá mùa màng, v.v.—sẽ chỉ trở nên tồi tệ hơn.
Để tránh những thảm họa đó (và chi phí kinh tế và con người do chúng gây ra), thế giới cần hạn chế sự nóng lên ở mức 1,5°C vào năm 2100. Và để làm được điều đó, chúng ta cần loại bỏ khoảng 3 đến 7 tỷ tấn carbon khỏi khí quyển mỗi năm vào năm 2050. (Xét theo bối cảnh, con người đã thải ra khoảng 40 tỷ tấn carbon dioxide vào năm 2022 chỉ bằng cách đốt nhiên liệu hóa thạch).
