Giải pháp công nghệ thu giữ và lưu trữ Carbon dioxide | Tạp chí Năng lượng Việt Nam

Thuế carbon: Giải pháp hữu hiệu nhất giảm phát thải khí nhà kính

Thu giữ và tàng trữ carbon ( carbon capture and storage – CCS ) là một trong số ít những công nghệ tiên tiến hoàn toàn có thể loại trừ trọn vẹn carbon dioxit ( CO2 ) từ những xí nghiệp sản xuất nhiệt điện than, khí đốt và là công nghệ tiên tiến duy nhất có năng lực giảm phát thải khí nhà kính ( GHG ) quy mô lớn từ nhiều ngành công nghiệp .

CCS cũng có khả năng duy nhất được trang bị thêm cho nhiều tổ hợp công nghiệp hiện có để cho chúng hoạt động sạch trong suốt quá trình vận hành. Hội đồng Liên Chính phủ về Biến đổi khí hậu (IPCC) và Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) đều đã chứng minh vai trò quan trọng của CCS trong việc đáp ứng các mục tiêu giảm phát thải toàn cầu.

Thu giữ (Capture) CO2

Thu giữ CO2 không phải là công nghệ tiên tiến mới, mà trên trong thực tiễn, nó đã được thực thi trong ngành hóa chất từ những năm 1940. Thực chất của quy trình này là tách CO2 ra khỏi những thành phần khác ( đa phần là khí nitơ, 1 số ít loại khí và hạt khác ) trong hàng loạt lượng khí thải từ một nguồn phát thải đơn cử .
Công nghệ thu giữ CO2 gồm có ba loại chính : Thu giữ sau đốt nguyên vật liệu, thu giữ trước đốt nguyên vật liệu, và thu giữ khi đốt nguyên vật liệu bằng oxy .
Công nghệ thu giữ CO2 sau khi nguyên vật liệu được đốt cháy là giải pháp được sử dụng nhiều nhất :
Khí thải được chạy qua một dung môi hóa học để quện lấy CO2. Khí thải còn lại ( không có CO2 ) được thải vào khí quyển, trong khi CO2 được tách ra khỏi dung môi trong một thiết bị tách, để trở thành dòng CO2 tinh khiết hoàn toàn có thể tàng trữ được .
Một trong những lợi thế của giải pháp thu giữ CO2 sau khi đốt nguyên vật liệu là nó hoàn toàn có thể được trang bị tương đối thuận tiện trên những nguồn phát thải hiện có, và nó hoạt động giải trí trên bất kể loại nguồn không thay đổi lớn nào, gồm có cả khí thải công nghiệp .
Với những dung môi và công nghệ tiên tiến hiện tại, những thiết bị thu giữ CO2 sau đốt hoàn toàn có thể vô hiệu hơn 90 Phần Trăm CO2 khỏi khí thải .
Thu giữ CO2 trước khi đốt nguyên vật liệu là một quy trình trong đó carbon được vô hiệu khỏi nguyên vật liệu trước khi nó được đốt cháy. Nhiên liệu hóa thạch là hydrocarbon – một hợp chất của hydro và carbon. Sử dụng một giải pháp quen thuộc đã biết từ việc sản xuất hydro, phân bón, hydrocarbon được tách thành CO2 và hydro .
CO2 được loại ra để tàng trữ, còn hydro thì được sử dụng làm nguyên vật liệu mà khi cháy không phát ra CO2. Công nghệ phân tách hydrocarbon đã sống sót gần một thế kỷ, nhưng việc sử dụng hydro làm nguyên vật liệu cho những xí nghiệp sản xuất điện là một sáng tạo độc đáo tương đối mới, yên cầu một số ít điều tra và nghiên cứu tăng trưởng tiếp theo để chuẩn bị sẵn sàng sử dụng tổng lực .

Công nghệ này có thể mang lại tỷ lệ thu giữ CO2 cao hơn so với công nghệ thu giữ sau đốt. Nó cũng rất phù hợp với các nhà máy nhiệt điện than thế hệ mới nhất, sử dụng quy trình tương tự để biến than thành khí trước khi đốt (Integrated Gasification Combined Cycle – IGCC). Tuy nhiên, công nghệ này thường chỉ áp dụng trong thực tế đối với các nhà máy điện mới, vì việc lắp đặt nó vào các nhà máy điện hiện có sẽ đòi hỏi phải bổ sung, cải tiến công nghệ của các nhà máy này với khối lượng thiết bị và chi phí đáng kể.

Đốt nguyên vật liệu bằng oxy tinh khiết ( Oxyfuel ) là cách tiếp cận chính thứ ba để thu giữ CO2. Thay vì sử dụng không khí chỉ chứa khoảng chừng 20 % oxy để đốt cháy nguyên vật liệu trong những xí nghiệp sản xuất nhiệt điện thông thường, nếu oxy tinh khiết được sử dụng để đốt cháy hydrocarbon thì khí thải sẽ chỉ gồm có hơi nước và CO2. Hơi nước thuận tiện ngưng tụ thành nước, để lại một luồng CO2 tinh khiết để tàng trữ .
Tỷ lệ thu giữ CO2 bằng oxyfuel rất cao, tới gần 100 %. Tuy nhiên, những tạp chất trong nguyên vật liệu hoàn toàn có thể nhu yếu phải thanh lọc bổ trợ dòng CO2 được thu giữ. Do đó giải pháp Oxyfuel sẽ ít tương thích với loại nguyên vật liệu chất lượng thấp, như than non ( lignite ) .

Vận chuyển CO2

Sau khi tách ra khỏi những yếu thành phần khác trong khí thải ( khí thoát ra qua ống khói ) CO2 được nén, hoặc hóa lỏng ( CO2 lỏng chiếm ít khoảng trống hơn so với khí hóa lỏng ) để giúp luân chuyển thuận tiện hơn. Ngày nay, CO2 thường được luân chuyển bằng đường ống ( CO2 transported by pipeline ), với những khoảng cách xa thì sử dụng tàu thủy tương tự như như luân chuyển dầu, khí hóa lỏng, còn với khối lượng CO2 không lớn thì trở bằng xe xe hơi tải, tàu hỏa. Trong trường hợp luân chuyển CO2 bằng đường ống, nhiều nước đã sử dụng lại những đường ống hiện có cho những mục tiêu khác ( ví dụ điển hình như những đường ống dẫn dầu, khí ), nhưng nay đã không dùng đến nữa .
Việc luân chuyển CO2 đã được thực thi trong hơn 40 năm nay với 7.762 km đường ống hoạt động giải trí trên khắp quốc tế .
Lưu trữ ( Storage ) CO2 ( còn được gọi là cô lập CO2 ) tương quan đến việc nén CO2 và sau đó luân chuyển nó bằng đường ống ( hoặc hoàn toàn có thể luân chuyển bằng những phương tiện đi lại vận tải đường bộ nếu nơi tàng trữ ở xa ) đến một vị trí tương thích, nơi CO2 hoàn toàn có thể được tàng trữ vĩnh viễn .
Có nhiều vị trí tàng trữ CO2 khác nhau dưới lòng đất với độ sâu đến 2 km ( xem hình minh họa ) : Tầng sâu ngậm nước mặn ( 1. Deep-saline aquifers ), những bể dầu, khí đã khai thác kiệt ( 2. Depleted oil and gas reservoirs ), những lớp nền muối hoặc hang động ( 3. Salt beds or cavems ), những lớp than không hề khai thác ( 4. Unmineable coal bets ) .

Có nhiều vị trí lưu trữ CO2 khác nhau dưới lòng đất với độ sâu đến 2 km.

Tại Anh, CO2 dự kiến sẽ được tàng trữ dưới đáy Biển Bắc. Các vị trí tàng trữ thích hợp gồm có những mỏ dầu và khí hết sạch và những tầng mặn sâu ( đá xốp chứa đầy nước rất mặn ) .
CO2 cũng hoàn toàn có thể được sử dụng để tăng cường tịch thu dầu khí ( Enhanced Oil Recovery – EOR ) khi nó được bơm xuống những mỏ dầu khí đã được khai thác gần hết sạch để tăng sản lượng. Khối lượng dầu khí được tịch thu trải qua giải pháp này sẽ có giá trị kinh tế tài chính, hoàn toàn có thể giúp bù đắp một số ít ngân sách cho việc tàng trữ CO2. / .
TS. NGUYỄN MẠNH HIẾN – TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM

Source: https://thoitrangredep.vn
Category: Kiến Thức