Ngành công nghiệp toàn cầu đang sử dụng công nghệ CCUS như thế nào vào năm 2024?
Các ngành công nghiệp khó giảm thiểu đang đầu tư vào công nghệ thu giữ, sử dụng và lưu trữ carbon, nhưng vẫn còn nhiều thách thức.
Đầu tư đang đổ vào các công nghệ CCUS vì chúng cung cấp con đường khử carbon ngay lập tức cho một số ngành công nghiệp, nhưng hiệu quả của chúng vẫn đang bị giám sát chặt chẽ. Nguồn: Chunyip Wong/Getty Images
Các công nghệ thu giữ, sử dụng và lưu trữ carbon (CCUS) thu giữ và lưu trữ carbon dioxide (CO2) là một trong những công cụ có khả năng cần được triển khai nếu thế giới muốn hạn chế mức tăng nhiệt độ trung bình toàn cầu ở mức 1,5°C so với mức trước thời kỳ công nghiệp vào cuối thế kỷ.
Để đạt được mục tiêu này, không chỉ sản lượng carbon dioxide (CO2) hàng năm cần đạt mức phát thải ròng bằng 0 vào đầu những năm 2050 mà thế giới có thể phải loại bỏ thêm 7-9 tỷ tấn CO2 tích tụ mỗi năm khỏi khí quyển vào giữa thế kỷ.
Tuy nhiên, các ngành công nghiệp nặng như dầu khí, hóa dầu, sắt, thép và xi măng được coi là khó giảm do các quy trình tiêu tốn nhiều năng lượng không dễ thay thế bằng điện khí hóa.
Công nghệ CCUS có thể được sử dụng để giảm lượng khí thải từ các ngành công nghiệp này và cũng loại bỏ CO2 tích tụ trong khí quyển.
Công nghệ CCUS là gì?
CCUS bao gồm nhiều phương pháp khác nhau để đầu tiên chiết xuất CO2 từ không khí hoặc luồng khí thải của các nhà máy điện và cơ sở công nghiệp, sau đó lưu trữ vĩnh viễn dưới lòng đất.
Bao gồm hấp thụ hóa học CO2 từ các quy trình công nghiệp, thu giữ trước và sau khi đốt cháy, và thu giữ trực tiếp không khí bằng bộ lọc không khí để chiết xuất.
CO2 thu được sau đó được lưu trữ ở những khu vực xa xôi cách xa nơi ở của con người, chẳng hạn như hang muối ngầm, các bể chứa dầu khí cạn kiệt và các vỉa than.
Sử dụng đề cập đến thời điểm CO2 thu được được sử dụng cho một loạt các hoạt động công nghiệp. Bao gồm thu hồi dầu tăng cường (EOR) - một quy trình có thể giúp tiếp cận nhiều hơn các mỏ dầu ban đầu của một bể chứa - cung cấp nguyên liệu cho polyme, nhiên liệu tổng hợp và hóa chất. Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), hiện nay có khoảng 230Mt CO2 được sử dụng mỗi năm, chủ yếu để sản xuất urê trong phân bón và cho EOR.
Công nghệ CCUS có quan trọng đối với mục tiêu phát thải ròng bằng 0 không?
Theo công ty mẹ GlobalData của Power Technology, có thể giải quyết tới 25,4% lượng khí thải hàng năm trên toàn cầu bằng các ứng dụng CCUS.
Clarice Brambilla, nhà phân tích năng lượng tại GlobalData, chia sẻ với Power Technology: “Đầu tiên, CCUS hiện là công nghệ nhân tạo duy nhất có thể loại bỏ carbon khỏi khí quyển thông qua việc thu giữ không khí trực tiếp”.
“Công nghệ CCUS đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển đổi năng lượng toàn cầu, vì chúng là giải pháp tạm thời tuyệt vời giúp khử cacbon cho các ngành công nghiệp khó giảm thiểu. Ví dụ, xi măng là sản phẩm được tiêu thụ nhiều thứ hai trên thế giới, sau nước uống. Xã hội vẫn phụ thuộc rất nhiều vào ngành công nghiệp xi măng, vì vậy, một công nghệ có thể giúp giảm lượng khí thải từ một ngành công nghiệp lớn và phát thải cao như vậy chắc chắn là một công nghệ hiệu quả”.
“Hiện tại, ngành xi măng không thể điện khí hóa 100% do yêu cầu nhiệt độ rất cao để nung đá vôi, trong khi nhiên liệu hóa thạch là cần thiết. Do đó, khả năng thu giữ khí thải CO2 tại nguồn hiện là lựa chọn tốt nhất hiện nay”.
Tuy nhiên, IEA cho biết ngành này không mở rộng với tốc độ cần thiết để đạt được mục tiêu phát thải ròng bằng 0. Theo ước tính của IEA, tổng lượng CO2 có thể thu giữ được vào năm 2030 sẽ vào khoảng 435Mt mỗi năm. Con số này chiếm khoảng 40% trong tổng lượng CO2 cần thu giữ để đạt mức phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050.
Dayanand Kharade, nhà phân tích cấp cao về hóa dầu và năng lượng mới tại GlobalData, cho biết Power Technology: “Những tiến bộ công nghệ gần đây đã giúp các công ty thu giữ được hơn 90% lượng CO2 được tạo ra từ các luồng quy trình. Vì vậy, việc lắp đặt các đơn vị như vậy tại các cơ sở phát thải nhiều có thể góp phần đáng kể vào việc hạn chế lượng khí thải carbon toàn cầu”.
Các công nghệ CCUS đang được sử dụng ở đâu trên toàn cầu?
Theo báo cáo Chiến lược ngành dầu khí năm 2023 của GlobalData trong CCUS, có 66 dự án CCUS đang hoạt động vào năm 2023 và con số này dự kiến sẽ tăng lên 285 vào cuối thập kỷ. GlobalData lưu ý các lĩnh vực chính đang khám phá việc giảm phát thải thông qua các công nghệ CCUS là dầu khí, than, xi măng, hóa chất và hóa dầu, sắt thép, vận tải biển và hàng không.
Hoa Kỳ, Vương quốc Anh, Canada, Trung Quốc và Úc là năm quốc gia hàng đầu về triển khai CCS, theo báo cáo năm 2023 của Viện CCS toàn cầu.
Đến năm 2030, Hoa Kỳ dự kiến sẽ dẫn đầu các quốc gia về năng lực CCUS, với 171,6KT mỗi năm dự kiến, trong khi, để trở thành cụm công nghiệp trung hòa carbon đầu tiên trên thế giới vào năm 2040, khu vực Humber của Vương quốc Anh đang phát triển cụm CCS Viking ở Biển Bắc, cùng với các dự án CCS khác.
Những thách thức trong quá trình triển khai là gì?
Đầu tiên, công nghệ CCUS có chi phí tương đối cao và
hiện đang phải đối mặt với tình trạng áp dụng thấp. Theo IEA, trong khi chi phí để thu giữ một tấn carbon dioxide trong sắt và thép có thể lên tới 100 đô la, thì việc thu giữ trực tiếp không khí có thể tốn tới 340 đô la cho mỗi tấn CO2 được thu giữ vào năm 2021.
Kharade bình luận: “Chi phí vẫn là mối quan tâm chính. Trong quá khứ, một số dự án cũng không đạt được mục tiêu mong muốn do các vấn đề về độ tin cậy, lo ngại về lợi nhuận và các thách thức khác. Điều này đã gây ra sự chỉ trích đối với cách tiếp cận này”.
Trên thực tế, Viện Kinh tế Năng lượng và Phân tích Tài chính cho biết vào năm 2022 rằng bảy trong số 13 cơ sở CCUS hàng đầu chịu trách nhiệm cho 55% công suất hoạt động đã hoạt động kém hiệu quả hoặc thất bại.
Ngoài ra, một nghiên cứu năm 2024 phát hiện ra rằng việc triển khai thu giữ carbon có thể kéo dài sản lượng dầu của một nhà máy Canada thêm 84 năm, trái ngược với các kế hoạch khử cacbon. Các quy trình CCUS cũng tiêu tốn nhiều năng lượng và công nghệ này đòi hỏi các cơ sở vận chuyển và lưu trữ đáng kể.
Kharade cho biết: “Trong hầu hết các trường hợp, việc vận chuyển CO2 được thực hiện thông qua các đường ống trên những khoảng cách xa và đi qua nhiều thị trấn và thành phố. Cần phải tính đến mối đe dọa tiềm ẩn về rò rỉ trong đường ống do các sự kiện thời tiết khắc nghiệt hoặc tai nạn. Rò rỉ CO2 được coi là có tác động tồi tệ hơn so với khí thải thông thường do CO2 rò rỉ có thể tồn tại xung quanh các khu định cư của con người.”
