Thu giữ carbon bao gồm các kỹ thuật ngăn phát thải khí carbon trong quá trình sản xuất công nghiệp ra khí quyển hoặc thu hồi lượng carbon đã có trong khí quyển và lưu giữ chúng.
Đây là công cụ đầy triển vọng trong nỗ lực “xanh hóa” ngành sản xuất công nghiệp. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều tranh cãi liên quan tới công nghệ thu giữ carbon và tác động thật sự của công nghệ này. Một số ý kiến cho rằng thu giữ carbon rất tốn kém, chưa được chứng minh hiệu quả và có thể khiến các nỗ lực giảm phát thải thực sự bị sao lãng.
Dù vậy, công nghệ này vẫn đang phát triển nhanh chóng trên toàn cầu. Hiện có ít nhất 628 dự án thu giữ và lưu trữ carbon (CCS) đang được triển khai trên toàn cầu, tăng 60% so với cùng kỳ năm trước, theo báo cáo mới nhất từ Viện CCS Toàn cầu. Quy mô thị trường thu giữ carbon năm 2024 vào khoảng 3,5 tỷ USD, dự kiến sẽ tăng lên 14,5 tỷ USD vào năm 2032, theo ước tính của Fortune Business Insights.
Trong đó, công nghệ thu giữ carbon tốn kém nhất, nhưng cũng được cho là công cụ có mục tiêu tham vọng nhất, là công nghệ loại bỏ khí CO2 trực tiếp từ không khí. Trên toàn cầu hiện nay mới chỉ có một số ít cơ sở áp dụng công nghệ này.
Theo một vài nhà khoa học, việc thu giữ carbon từ nước biển là lựa chọn khả thi hơn so với thu giữ carbon trực tiếp từ không khí. Những ý kiến này lập luận, đại dương là bể chứa carbon lớn nhất hành tinh, hấp thụ khoảng 25% lượng phát thải CO2 toàn cầu.
Trong nỗ lực giảm phát thải, Vương quốc Anh đã công bố khoản hỗ trợ lên tới 26,7 tỷ USD để phát triển công nghệ thu giữ carbon vào năm 2023. Theo đó, Anh đã thí điểm một dự án thu giữ carbon trên biển. Dự án có tên SeaCURE, đặt mục tiêu kiểm chứng tính khả thi của công nghệ thu giữ carbon từ nước biển và đánh giá khả năng cạnh tranh với công nghệ thu giữ từ không khí.
“Lý do nước biển chứa nhiều carbon là vì khi đưa CO2 vào nước, 99% sẽ chuyển thành các dạng carbon hòa tan khác không trao đổi với khí quyển”, Giáo sư Paul Halloran, chuyên gia về Đại dương và Khoa học khí hậu tại Đại học Exeter, đồng thời là trưởng nhóm dự án SeaCURE, cho biết. “Điều đó cũng có nghĩa là việc loại bỏ carbon khỏi nước là một quá trình tương đối đơn giản.”
Dự án thí điểm do Đại học Exeter (Vương quốc Anh) dẫn dắt đang thu giữ carbon từ nước biển. Đối tác tham gia là Phòng thí nghiệm Hải dương học Plymouth. Ảnh: CNN.
Nhà máy thử nghiệm
SeaCURE bắt đầu xây dựng một nhà máy thử nghiệm cách đây khoảng một năm tại Trung tâm Sinh vật biển Weymouth, nằm ở bờ biển phía Nam nước Anh. Sau vài tháng đi vào hoạt động, nhà máy được thiết kế để xử lý 3.000 lít nước biển mỗi phút và loại bỏ khoảng 100 tấn CO2 mỗi năm.
“Chúng tôi muốn kiểm nghiệm công nghệ trong môi trường thực với nước biển thực, để xác định các vấn đề có thể phát sinh”, Halloran nói và cho biết việc đặt tại một thủy cung công cộng lớn cũng có lợi vì nơi đây đã có sẵn hạ tầng để hút và xả nước biển trở lại đại dương.
Lượng carbon hòa tan tự nhiên trong nước biển có thể dễ dàng chuyển hóa thành CO₂ bằng cách tăng nhẹ độ axit của nước. Để đưa khí này ra khỏi nước, nước được nhỏ giọt lên một bề mặt lớn có luồng không khí thổi qua.
“Trong quá trình đó, chúng tôi có thể loại bỏ hơn 90% lượng carbon trong nước”, ông Halloran chia sẻ.
Theo các nhà khoa học, lượng CO2 được chiết xuất từ nước thông qua quy trình tinh lọc sử dụng carbon hoạt tính làm từ xơ dừa đã được nung cháy. Trong một hệ thống quy mô lớn, CO2 sẽ được dẫn vào kho lưu trữ địa chất. Trước khi thải nước trở lại biển, độ axit của nước sẽ được đưa về mức bình thường, giúp nước sẵn sàng hấp thụ thêm CO2 từ không khí.
“Lượng nước được thải ra giờ có nồng độ carbon rất thấp và nó muốn ‘bù đắp’ lại, vì thế nó hút CO2 từ bất cứ đâu và chính là từ khí quyển”, ông Halloran giải thích.
Dù còn cần nhiều thử nghiệm hơn để đánh giá tiềm năng thực sự của công nghệ, ông Halloran thừa nhận công nghệ này chưa “vượt mặt” thu giữ trực tiếp từ không khí về mặt tiêu thụ năng lượng.
Ngoài ra còn có những thách thức khác như phải loại bỏ tạp chất trong nước trước khi thải ra và nguy cơ tác động đến hệ sinh thái. Tuy nhiên, ông lưu ý thêm, mọi công nghệ thu giữ carbon đều đòi hỏi chi phí cao để xây dựng nhà máy và hạ tầng, và việc sử dụng nước biển có một lợi thế rõ ràng: Nước chứa nồng độ carbon cao hơn nhiều so với không khí, “vì vậy có thể giảm đáng kể chi phí đầu tư ban đầu cho nhà máy.”
Nhà máy thí điểm SeaCURE. Ảnh: CNN.
Giảm thiểu tác động
Một trong những mối quan ngại lớn đối với bất kỳ hệ thống thu giữ carbon từ nước biển nào là tác động tiềm tàng của nước thải sau xử lý đến hệ sinh thái biển. Guy Hooper, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Đại học Exeter – người đang trực tiếp theo dõi vấn đề này tại địa điểm thử nghiệm SeaCURE – cho biết lượng nước biển nghèo carbon được thải ra rất nhỏ và bị pha loãng nhanh chóng, nên khó có khả năng gây ảnh hưởng đáng kể đến môi trường biển.
Tuy nhiên, điều đó không đồng nghĩa với việc SeaCURE hoàn toàn an toàn. “Để đánh giá tác động của hệ thống SeaCURE khi mở rộng quy mô, chúng tôi đang tiến hành các thí nghiệm nhằm đo lường phản ứng của các loài sinh vật biển khi tiếp xúc với nước biển nghèo carbon”, ông Hooper cho biết. “Kết quả ban đầu cho thấy một số loài như sinh vật phù du và trai có thể bị ảnh hưởng khi tiếp xúc với loại nước này.”
Để giảm thiểu rủi ro, nước biển sau xử lý có thể được pha loãng và đưa lại đại dương. Dù vậy, Hooper cảnh báo rằng hệ thống SeaCURE không nên được triển khai gần các khu vực sinh thái biển nhạy cảm.
Công nghệ thu giữ carbon từ đại dương – còn gọi là Thu giữ trực tiếp từ đại dương (Direct Ocean Capture – DOC) - đang thu hút sự quan tâm ngày càng lớn từ giới khởi nghiệp. Trong số đó có Captura, một công ty tách ra từ Viện Công nghệ California (Caltech) đang triển khai thử nghiệm tại Hawaii, và Brineworks có trụ sở tại Amsterdam, với tuyên bố rằng phương pháp của họ tiết kiệm chi phí hơn so với thu giữ carbon từ không khí.
Giáo sư Stuart Haszeldine, chuyên gia về công nghệ Thu giữ và Lưu trữ Carbon tại Đại học Edinburgh - người không tham gia dự án SeaCURE - nhận định rằng mặc dù sáng kiến này có vẻ tiêu tốn ít năng lượng hơn so với các hệ thống thu giữ từ không khí hiện tại, một mô hình vận hành quy mô lớn sẽ cần nguồn năng lượng tái tạo ổn định và giải pháp lưu trữ CO₂ vĩnh viễn, chẳng hạn như nén CO₂ thành chất lỏng và bơm vào các lớp đá xốp sâu dưới lòng đất.
Theo ông, thách thức lớn tiếp theo của SeaCURE là mở rộng quy mô và “vận hành liên tục để chứng minh khả năng thu giữ hàng triệu tấn CO₂ mỗi năm”.
Tuy nhiên, ông Haszeldine tin tưởng vào tiềm năng to lớn của việc thu giữ carbon từ nước biển.
“Tổng lượng carbon trong đại dương cao gấp khoảng 50 lần so với khí quyển, và carbon có thể tồn tại trong nước biển hàng chục nghìn năm, gây ra hiện tượng axit hóa đại dương, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sinh vật phù du và các rạn san hô. Việc loại bỏ carbon khỏi đại dương là một nhiệm vụ khổng lồ – nhưng thiết yếu – nếu chúng ta muốn kiểm soát hậu quả của biến đổi khí hậu”, ông nhấn mạnh.
