Theo đuổi mô hình siêu lớn: Cuộc chạy đua để mở rộng quy mô ngành công nghiệp thu giữ carbon trực tiếp
Cho đến nay, việc xây dựng cơ sở thu khí trực tiếp lớn nhất thế giới đã bắt đầu ở Iceland, vì ngành công nghiệp này có vẻ mở rộng quy mô với tốc độ hiếm thấy trong lịch sử thị trường thương mại. Số không ròng phụ thuộc vào nó.
Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC) đã cảnh báo rằng để hạn chế sự nóng lên toàn cầu ở mức 1,5 ° C, thế giới sẽ cần phải loại bỏ hàng tỷ tấn carbon khỏi khí quyển - và đó là yêu cầu cắt giảm lượng khí thải khổng lồ.
Tuy nhiên, vào tháng trước, trên một vùng cỏ trải dài xa xôi của lãnh nguyên Iceland, một bước quan trọng đã được thực hiện để hướng tới khát vọng đó: Công ty Thụy Sĩ Climeworks đã động thổ cơ sở lưu trữ và thu nhận đường hàng không trực tiếp (DAC + S) mới nhất và lớn nhất cho đến nay, khổng lồ.
Những người thu thập carbon tại cơ sở Climeworks’s Orca DAC ở Iceland. (Ảnh của Climeworks)
Mặc dù nghe có vẻ giống như một cuốn tiểu thuyết khoa học viễn tưởng, DAC là một công nghệ sử dụng máy móc để phản ứng và bắt giữ các phân tử CO2 từ khí quyển. Mammoth - được thiết lập để trở thành cơ sở DAC lớn nhất thế giới - đại diện cho một bước đi rõ ràng trong kế hoạch mở rộng quy mô đầy tham vọng của Climeworks: công suất loại bỏ carbon nhiều megaton vào năm 2030 và công suất gigatonne vào năm 2050.
Climeworks đã mở cơ sở DAC đầu tiên trên thế giới, Orca, vào tháng 9 năm 2021 - cũng tại Iceland. Bây giờ, sau khi tăng vốn cổ phần 650 triệu đô la vào đầu năm nay, công ty có kế hoạch nhanh chóng mở rộng quy mô thị trường bằng cách giới thiệu các thiết bị DAC mô-đun lớn và đầu tư một khoản tiền lớn vào phát triển công nghệ. Mammoth đã được thiết kế với công suất thu giữ CO2 danh nghĩa là 36.000 tấn (t) mỗi năm - một mức độ lớn hơn công suất 4.000 tấn của Orca - khi hoạt động hoàn toàn trong thời gian 18–24 tháng.
Tuy nhiên, để tránh thảm họa khí hậu, các công nghệ DAC + S cần đạt công suất gigatonne với tốc độ có thể khiến ngành năng lượng mặt trời và điện gió phải đỏ mặt. Tại Hội nghị thượng đỉnh về chụp ảnh trực tiếp ở Zurich, Thụy Sĩ, vào tháng 7 năm 2022, những người giỏi và giỏi trong ngành đã tập hợp lại để thảo luận về cách mở rộng quy mô với tốc độ chưa từng có như vậy.
Bài học từ gió và năng lượng mặt trời
Tại Zurich, những người sáng lập Climeworks, Tiến sĩ Christoph Gebald và Tiến sĩ Jan Wurzbacher cho biết để phát triển giga sẽ cần 30–50 tỷ đô la đầu tư mỗi năm từ năm 2030 trở đi. Con số đó sẽ đại diện cho 10% đầu tư hàng năm được thực hiện vào công suất năng lượng tái tạo ngày nay: một mục tiêu đầy tham vọng đòi hỏi khu vực tư nhân và nhà nước phải hợp tác chặt chẽ với nhau.
Việc triển khai quy mô lớn cũng sẽ bị ảnh hưởng nhiều bởi các yêu cầu về năng lượng xanh của việc cấp nguồn cho các cơ sở DAC. Các dự báo thận trọng ước tính ngành sẽ cần tới 25GW công suất gió và mặt trời mỗi năm từ năm 2030 trở đi, chiếm khoảng 10% công suất gió và mặt trời lắp đặt vào năm 2021 và 3% công suất hàng năm dự kiến vào năm 2030.
Gebald nói: “Mục tiêu gigatonne là đầy tham vọng, nhưng các con số rất rõ ràng: nó có thể làm được. “Để làm được điều này, hành động của công ty, các khoản đầu tư, các nhà hoạch định chính sách và các hướng dẫn quy định cần phải kết hợp với nhau.”
Ngành công nghiệp DAC sẽ phải bỏ xa sổ sách về các ngành công nghiệp năng lượng gió và năng lượng mặt trời, vốn được ca ngợi về tốc độ đáng kể trong việc mở rộng quy mô thương mại của họ. Ngành công nghiệp điện mặt trời toàn cầu đã tăng trưởng đáng kinh ngạc 30% một năm trong 30 năm. Tuy nhiên, DAC vẫn cần phải tiếp tục nhanh hơn, yêu cầu tăng trưởng 45% mỗi năm để đạt một tỷ tấn vào năm 2050. Tuy nhiên, Tiến sĩ Greg Nemet của Đại học Wisconsin và tác giả của How Solar Became Cheap, đã khuyến khích ngành công nghiệp này lấy cảm hứng từ năng lượng mặt trời.
Nemet ở Zurich cho biết: “Mỹ đã tạo ra công nghệ [PV năng lượng mặt trời], Đức tạo ra thị trường và Trung Quốc tạo ra nó với giá rẻ. “Dòng chảy quốc tế của con người, vốn và máy móc là yếu tố quan trọng để biến nó thành hiện thực.
“DAC cần phải đi nhanh hơn”, ông nói thêm, “Khi người Đức nghĩ bằng megawatt, thì người Trung Quốc nghĩ bằng gigawatt. Đó là suy nghĩ mà chúng tôi cần.”
Sáng kiến tư nhân là một phần quan trọng trong sự phát triển của năng lượng mặt trời. Những người áp dụng công nghệ ban đầu không có chính sách hỗ trợ các khoản đầu tư của họ. Thay vào đó, họ là những người chọn có những ngôi nhà không có lưới điện; mọi người có ý thức chọn trả nhiều tiền hơn cho năng lượng của họ vì họ thích công nghệ. “Đây là quy mô rất nhỏ, ở cấp độ cá nhân hoặc công ty, [nhưng] ngay cả với số lượng hạn chế, điều này đã giúp mọi thứ bắt đầu,” Nemet nhớ lại.
Paul Judge của GE Renewables chỉ ra rằng mặc dù ngành công nghiệp gió đã được coi là một thị trường trưởng thành cách đây 15 năm, nó vẫn cần trợ cấp để tăng trưởng vì nó đắt hơn khí đốt. Chi phí trong ngành kể từ đó đã giảm 70% trong mười năm qua. "Chúng tôi đã làm điều này bằng cách giải quyết một loạt các vấn đề nhỏ", Judge nhớ lại. “Tính mô-đun là điều cần thiết. Chủ nghĩa gia tăng không phải lúc nào cũng thú vị nhất, nhưng nó cho phép mở rộng quy mô ổn định, điều rất quan trọng để xây dựng lòng tin ”.
DAC mở rộng quy mô: âm lượng, âm lượng, âm lượng
Thị trường DAC hiện nay đòi hỏi sự can thiệp của chính sách để tạo ra kỳ vọng rộng rãi rằng sẽ có các thị trường lớn và phát triển trong tương lai, lập luận
Nemet. Điều đó sẽ giúp giảm thiểu rủi ro và dẫn đến đầu tư vào thị trường tư nhân, cũng như khuyến khích mọi người định hướng nghề nghiệp của họ theo hướng DAC và bắt đầu kinh doanh mới trong lĩnh vực này.
Tuy nhiên, các nhà hoạch định chính sách cần phải đi xa hơn là chỉ gửi tín hiệu thị trường, Shashank Samala, Giám đốc điều hành của công ty khởi nghiệp DAC Heirloom cho biết. Cần có các tiêu chuẩn rõ ràng để phân biệt giữa bù đắp chất lượng thấp và loại bỏ carbon dioxide chất lượng cao (CDR). “Điều này liên quan đến việc định giá các khoản tín dụng chất lượng cao một cách hiệu quả bằng cách thưởng cho tính lâu dài, bổ sung rõ ràng, xác minh rõ ràng và các phương pháp tiếp cận đánh giá cao những thứ như hiệu quả đất đai và công bằng môi trường,” Samala nói.
Các chính phủ cũng cần giúp phát triển cơ sở hạ tầng xung quanh để tạo điều kiện thúc đẩy tăng trưởng của ngành - từ các dự án năng lượng tái tạo mới đến lưu trữ CO2 bổ sung và chuỗi cung ứng mạnh mẽ hơn cho bê tông, thép và chất hấp thụ. Samala nói: “Chúng tôi cần các nhà hoạch định chính sách phát triển cơ sở hạ tầng ngay bây giờ, trước tốc độ phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp này trong những năm tới.
Đối với bản thân các nhà phát triển CDR, có ba thông điệp rõ ràng được đưa ra từ hội nghị thượng đỉnh: xây dựng khối lượng, hợp tác cùng nhau, xúc tác đầu tư. Về khối lượng, Christian Holzleitner, người đứng đầu về sử dụng đất và tài chính cho đổi mới của Ủy ban Châu Âu, đã kêu gọi các nhà phát triển thực hiện nhiều dự án thí điểm hơn để xem cách họ hoạt động trên quy mô và xem xét các mô hình kinh doanh của họ.
“Trọng tâm cần phải là khối lượng; Tiến sĩ Lucas Joppa, Giám đốc môi trường của Microsoft, cho biết thêm. "Thị trường còn quá sớm để cho rằng giá là một tín hiệu đáng kể." Climeworks hiện dự kiến chi phí DAC sẽ giảm xuống còn 250–300 đô la cho mỗi megatonnect CO2 tương đương (MtCO2e) vào năm 2030 cho một cơ sở quy mô lớn.
Đầu tháng 7, Climeworks đã trở thành nhà cung cấp đầu tiên của Microsoft về loại bỏ carbon dài hạn, với việc các công ty đã ký một thỏa thuận bao thầu kéo dài 10 năm. Nó được đưa ra sau khi gã khổng lồ công nghệ tuyên bố vào năm 2020 cam kết đầy tham vọng không chỉ trở thành tiêu cực carbon vào năm 2030 mà còn loại bỏ tất cả lượng khí thải CO2 lịch sử của mình vào năm 2050. Climeworks sẽ thay mặt Microsoft loại bỏ vĩnh viễn 10.000 tấn khí thải CO2 khỏi bầu khí quyển. một trong những thỏa thuận DAC lớn nhất từng được ký kết.
Nhiều thành viên tham luận ở Zurich đã tận dụng cơ hội để kêu gọi sự hợp tác nhiều hơn trong ngành. Giám đốc điều hành của Carbon Direct, Jonathan Goldberg, cho biết: “Từ tài năng đến vốn, tất cả cần phải gắn kết với nhau để xây dựng hệ sinh thái. "Không có cơ hội cho chỉ một giải pháp để giải quyết thách thức một mình, quan hệ đối tác là cần thiết."
Climeworks, chẳng hạn, có quan hệ đối tác liên tục với Carbfix của Iceland, cung cấp kho lưu trữ vĩnh viễn dưới lòng đất cho CO2 bị thu giữ. Tương tự, nhà máy điện Hellisheiði, do ON Power vận hành, sẽ cung cấp cho nhà máy Mammoth và các địa điểm phun CO2 Carbfix năng lượng tái tạo để chạy toàn bộ quy trình DAC + S.
Vào tháng 6 năm 2022, 22 công ty công nghệ DAC - bao gồm Climeworks và Heirloom - đã cùng với một loạt các nhà đầu tư, nhà từ thiện, trường đại học và các bên liên quan khác thành lập một hiệp hội ngành, Liên minh DAC. Nhóm đã thông báo với Twitter rằng họ sẽ tập trung vào việc “giáo dục, thu hút và vận động xã hội để mở rộng quy mô thu hút không khí trực tiếp một cách bền vững, công bằng và hiệu quả”.
Tài trợ loại bỏ carbon
Đã có rất nhiều lời kêu gọi tìm kiếm các phương pháp tiếp cận sáng tạo để xúc tác đầu tư vào việc mở rộng quy mô DAC ở Zurich, nhưng đại diện cho phía bên kia của bàn đàm phán, Allison Fleming của JP Morgan khẳng định rằng để thu hút cho vay ngân hàng, các dự án CDR cần “giảm thiểu rủi ro bằng cách chứng minh rằng các công nghệ của họ hoạt động như mong đợi ở quy mô thương mại ”.
Việc bơm vốn cổ phần 650 triệu đô la Mỹ (SFr600 triệu) của Climeworks vào tháng 4 đã đánh dấu một cột mốc quan trọng đối với ngành công nghiệp loại bỏ carbon. Việc tài trợ được đồng lãnh đạo bởi Partners Group và GIC, đồng thời thu hút sự tham gia của những người như Baillie Gifford, Đối tác loại bỏ carbon, Global Founders Capital, John Doerr, M&G, Swiss Re, cũng như các cổ đông mới và hiện tại khác bao gồm cả dài hạn nhà đầu tư và cổ đông cố định BigPoint Holding. JP Morgan Securities từng là đại lý định vị duy nhất cho Climeworks.
Eli Mitchell-Larson, người ủng hộ chính tại Carbon Gap, một tổ chức phi lợi nhuận mới tập trung vào loại bỏ carbon, cho biết: “Giá cố định, hợp đồng dài, tín dụng cao cho các nhà sản xuất dư nợ: nếu bạn có điều đó, tài chính sẽ rất hào hứng để đầu tư”. nhà nghiên cứu tại Oxford Net Zero, một sáng kiến của Đại học Oxford. “Đó [những điều kiện đó] có thể đến từ sự khuyến khích triển khai từ các chính phủ,” ông nói thêm.
Heirloom gần đây đã huy động vốn chủ sở hữu trị giá 53 triệu đô la để hỗ trợ việc triển khai quy trình DAC siêu rẻ giúp thu nhận và xử lý CO2 sẵn sàng để lưu trữ ở dạng đá và vào cuối tháng 6, công ty DAC chạy bằng năng lượng mặt trời đầu tiên trên thế giới, AspiraDAC, đã ra mắt , với việc mua hàng từ Frontier - "cam kết thị trường nâng cao" 925 triệu đô la từ các công ty như Stripe, Alphabet, Shopify, Meta và McKinsey để đẩy nhanh sự phát triển của công nghệ loại bỏ carbon.
AspiraDAC đang hợp tác với công ty khởi nghiệp Southern Green Gas của Úc để sản xuất và triển khai các mô-đun DAC chạy bằng năng lượng mặt trời của dự án vào cuối năm 2022 - ban đầu thu được một tấn CO2 mỗi ngày - được hỗ trợ bởi sự tài trợ của Tổ chức Phát triển Lưu trữ và Sử dụng Thu giữ Các bon của Chính phủ Úc Quỹ.
Khi thế giới chậm chạp nhưng không thể tránh khỏi hướng tới tương lai bằng không, rõ ràng là mặc dù nhiên liệu hóa thạch có thể được thay thế bằng các chất thay thế năng lượng sạch trong phần lớn nền kinh tế, nhưng một số ngành thiết yếu sẽ không khử cacbon trong thời gian tới năm 2050. Các ngành công nghiệp chính như hàng không , Sản xuất xi măng và thép chỉ đơn giản là chưa sở hữu các công nghệ không có carbon có thể mở rộng và giá cả phải chăng. Những lĩnh vực khó giảm thiểu này có thể sẽ tiếp tục sản xuất ít nhất vài tỷ tấn carbon mỗi năm và cần được trung hòa thông qua loại bỏ carbon.
Vì lý do đó, như Tiến sĩ Clea Kolster của Lowercarbon Capital đã kết luận tại Zurich, “chưa bao giờ có thời điểm tốt hơn để thành lập một công ty DAC”.
