Nhiên liệu sinh học mang lại lợi ích dễ dàng cho ngành thu hồi carbon non trẻ

Các nhà sản xuất nhiên liệu sinh học đang sử dụng công nghệ thu hồi và lưu trữ carbon nhanh hơn bất kỳ ngành công nghiệp nào khác ở Hoa Kỳ khi nhu cầu về nhiên liệu sạch hơn cho vận tải biển và hàng không ngày càng tăng.

Cánh đồng ngô trong vụ thu hoạch mùa thu với thùng chứa ngũ cốc ở phía sau. Nguồn ảnh: JJ Gouin qua iStock.

Theo Cleantech Tracker của Cipher, cứ 10 dự án thu hồi và lưu trữ carbon được công bố kể từ năm 2018 tại Hoa Kỳ thì có 4 dự án dành cho các cơ sở sản xuất ethanol.

Nhiều nhà sản xuất ethanol của Mỹ đang đặt cược vào công nghệ thu giữ carbon để giảm lượng khí thải carbon dioxide từ việc sản xuất nhiên liệu sinh học từ ngô. Theo một nghiên cứu gần đây của Văn phòng Ngân sách Quốc hội (CBO), đặc điểm của Ethanol - các nhà máy nhỏ hơn và dòng khí thải CO2 dày đặc hơn - giúp việc thu hồi carbon dễ dàng hơn và rẻ hơn so với các ngành công nghiệp khác.

Shailesh Sahay, luật sư của công ty luật Baker Botts, người chuyên về ngành nhiên liệu sinh học, cho biết ngành công nghiệp ethanol đã đặt ra tiền lệ cho việc sử dụng thu hồi và lưu trữ carbon. Lấy ví dụ, Sahay lấy công ty chế biến thực phẩm đa quốc gia ADM, công ty đã thu giữ và lưu trữ carbon dioxide ở Illinois trong một thập kỷ.

Tiền lệ này có thể cung cấp một cái nhìn thoáng qua về những nỗ lực thu giữ carbon từ các công nghệ lớn hơn - và đắt tiền hơn -, bao gồm cả thu giữ không khí trực tiếp (DAC), mà các nhà khoa học cho rằng cần thiết để giúp ngăn chặn những tác động tồi tệ nhất của hành tinh đang nóng lên.

“Nếu chúng ta thậm chí không thể thu giữ và lưu trữ lượng CO2 rẻ tiền thì làm thế nào chúng ta có thể thu hồi và lưu trữ các nguồn CO2 công nghiệp đắt tiền hơn, chưa kể CO2 đắt hơn nhiều từ DAC?” Sahay nói.

Nhiên liệu sinh học, có thể được đưa trực tiếp vào động cơ để thay thế cho dầu mỏ, chủ yếu được làm từ ngô và đậu nành, và ở mức độ thấp hơn từ các loại chất thải động thực vật khác nhau. Ethanol là nhiên liệu sinh học được sản xuất rộng rãi nhất, được làm từ quá trình nghiền, thu hoạch và lên men ngô.

Hoa Kỳ là nước sản xuất và tiêu thụ nhiên liệu sinh học lớn nhất thế giới kể từ năm 2005, khi Quốc hội ban hành tiêu chuẩn nhiên liệu tái tạo quốc gia yêu cầu pha trộn nhiều hơn nhiên liệu sinh học - chủ yếu là ethanol từ ngô - vào nguồn cung xăng của quốc gia.

Đạo luật khí hậu đặc trưng của Tổng thống Joe Biden, Đạo luật Giảm lạm phát năm 2022, có thể thúc đẩy sản xuất ethanol tăng lên. Các nhà sản xuất ethanol có thể nhận được các khoản tín dụng thuế để sản xuất nhiên liệu sạch, sản xuất nhiên liệu hàng không bền vững dựa trên ethanol và để thu giữ lượng khí thải carbon để lưu trữ hoặc sử dụng.

Công cụ theo dõi công nghệ sạch của Cipher cho thấy ít nhất 41 cơ sở sản xuất ethanol đã công bố kế hoạch lắp đặt công nghệ thu giữ carbon tại các nhà máy trên khắp Trung Tây, Colorado và California kể từ năm 2018 nhưng vẫn chưa bắt đầu xây dựng. Đó là trong tổng số khoảng 102 dự án thu hồi carbon đã được công bố trong sáu năm qua, bao gồm 19 dự án sản xuất hydro.

Cho đến nay, chỉ có hai nhà sản xuất ethanol trong nước, Red Trail Energy ở Bắc Dakota và Illinois Industrial của ADM, đang thu giữ và lưu trữ CO2 tại chỗ. Hai cơ sở ở Kansas cũng đang thu hồi carbon nhưng thay vì lưu trữ khí, họ gửi nó đi để sử dụng cho các hoạt động thu hồi dầu gần đó, điều mà CBO lưu ý là một cách mà các nhà sản xuất ethanol, khí đốt tự nhiên và phân bón đang tạo ra hiệu quả kinh tế cho việc thu hồi carbon. Để chắc chắn, các nhà phê bình đặt câu hỏi về lợi ích khí hậu của việc thực hành này.

(Trình theo dõi của chúng tôi không hiển thị dữ liệu cho tất cả các cơ sở được xây dựng trước năm 2018 vì trọng tâm chính của tập dữ liệu cơ bản là các dự án được công bố từ năm 2018.)

Theo phân tích của Cipher, chi tiêu thu hồi carbon tại các cơ sở sản xuất ethanol chỉ chiếm 3,5% trong số 50,2 tỷ USD đầu tư vào công nghệ này trên tất cả các ngành kể từ năm 2018.

Bởi vì việc thu hồi carbon từ quá trình sản xuất ethanol dễ dàng hơn và rẻ hơn so với các bối cảnh khác nên vẫn tồn tại khoảng cách lớn giữa số lượng dự án cao và tỷ trọng đầu tư tổng thể thấp.

Nhiên liệu lên men từ ngô tạo ra dòng CO2 tinh khiết có thể dễ dàng thu giữ. CO2 thải ra từ các quá trình khác, như đốt nhiên liệu hóa thạch hoặc lấy từ không khí, phải được làm sạch vì nó trộn lẫn với các loại khí gây ô nhiễm khác. Những nhà máy này cũng lớn hơn, đòi hỏi thiết bị đánh bắt lớn hơn và đắt tiền hơn.

Theo nghiên cứu của CBO, việc thu hồi carbon tốn khoảng 15 đến 35 USD mỗi tấn khi sản xuất ethanol, xử lý khí tự nhiên và sản xuất amoniac làm phân bón, so với ước tính khoảng 50 đến 120 USD mỗi tấn để sản xuất điện và sản xuất thép, sắt và xi măng.

Để giúp giảm chi phí, phần lớn các cơ sở sản xuất ethanol ở Trung Tây, bao gồm Nhà chế biến ngô Sioux ở Nam Dakota và Granite Falls Energy ở Minnesota, đang có kế hoạch gửi CO2 thu được đến một địa điểm lưu trữ duy nhất ở Bắc Dakota thông qua một đường ống chuyên dụng do công ty có trụ sở tại Iowa phát triển. Sahay cho biết: Summit Carbon Solutions.

Sahay cho biết: “Việc thu thập CO2 và cô lập tại một địa điểm duy nhất sẽ phân bổ chi phí cô lập cho tất cả các nhà máy, khiến cho nỗ lực này trở nên hợp lý hơn nhiều”.

Việc xây dựng một đường ống có thể tốn kém và vấp phải sự phản đối của địa phương, như những diễn biến gần đây cho thấy. Công ty Navigator CO2 đã hủy bỏ đường ống CO2 theo kế hoạch ở Trung Tây vào tháng 10 do các vấn đề cấp phép ở Nam Dakota và Iowa. Summit Carbon đang phải đối mặt với những vấn đề tương tự ở những bang này.

Paola Perez Pena, nhà phân tích nghiên cứu chính về công nghệ năng lượng sạch của S&P Global Commodity Insights, cho biết, việc dễ dàng nắm bắt cùng với khả năng chia sẻ vận chuyển và lưu trữ “chắc chắn là mấu chốt” đối với các nhà sản xuất ethanol.

Mặc dù nhiên liệu sinh học ngày càng được coi là giải pháp thay thế sạch hơn trong các lĩnh vực như vận tải đường bộ và hàng không, nơi điện khí hóa tốn kém và phức tạp, nhưng chúng ngày càng bị giám sát chặt chẽ về tác động môi trường.

Các nhà phê bình lo lắng về mức độ ethanol làm từ ngô chuyển cây trồng từ nguồn cung cấp lương thực sang nhiên liệu. Những người khác bày tỏ lo ngại về an toàn, đặc biệt là kể từ khi đường ống dẫn CO2 ở Mississippi phát nổ vào năm 2020. Và năm ngoái, một nghiên cứu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia đã đặt ra nghi ngờ về quan điểm thông thường trước đây rằng ethanol là một lựa chọn sạch hơn xăng.

Bất chấp sự xem xét kỹ lưỡng đó, các nhà sản xuất ethanol có thể được hưởng lợi từ các khoản tín dụng thuế liên bang đối với nhiên liệu sạch và nhiên liệu hàng không bền vững nếu cường độ carbon trong nhiên liệu của họ (lượng CO2 thải ra trong quá trình sản xuất ethanol từ ngô) đủ thấp. Chính phủ dự kiến ​​sẽ sớm đưa ra một mô hình giúp quyết định xem ethanol làm từ ngô có đủ tiêu chuẩn hay không.

Nếu không, ethanol có thể vẫn bị giới hạn trong các mục đích sử dụng hiện tại. Perez Pena cho biết: “CCS sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc giảm cường độ carbon của các nhà sản xuất ethanol, điều này làm tăng cơ hội cho họ đóng vai trò lớn hơn trong sản xuất nhiên liệu sạch”.