CỔNG THÔNG TIN ĐIỆN TỬ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAI

 
MIT đề xuất các nhà máy thu hồi carbon từ nước biển di động lắp đặt trên thuyền (Ảnh: MIT)

Hầu hết năng lượng đó không được sử dụng để tách trực tiếp CO2 ra khỏi không khí, mà là năng lượng nhiệt để giữ cho các chất hấp thụ ở nhiệt độ hoạt động hoặc năng lượng điện được sử dụng để nén một lượng lớn không khí đến mức có thể thực hiện hoạt động thu giữ một cách hiệu quả. Nhưng dù bằng cách nào thì chi phí cũng nằm ngoài tầm kiểm soát, với ước tính giá mỗi tấn vào năm 2030 nằm trong khoảng từ 300 đến 1.000 USD. Theo Statista, hiện không có quốc gia nào trên trái đất sẵn sàng đánh thuế các nguồn phát thải carbon thậm chí chỉ bằng một nửa so với ước tính thấp nhất; nước đứng đầu là Uruguay đánh thuế ở mức 137 USD/tấn. Thu giữ không khí trực tiếp sẽ không hoạt động như một lĩnh vực kinh doanh trừ khi chi phí của nó giảm xuống.

Hóa ra còn một lựa chọn khác đó là nước biển. Khi nồng độ carbon trong khí quyển tăng lên, carbon dioxide bắt đầu hòa tan vào nước biển. Đại dương hiện đang hấp thụ khoảng 30 đến 40% lượng khí thải carbon hàng năm của toàn nhân loại và duy trì sự trao đổi tự do liên tục với không khí. Hút carbon ra khỏi nước biển và nó sẽ hút thêm ra khỏi không khí để cân bằng lại nồng độ. Trên hết, nồng độ carbon dioxide trong nước biển lớn hơn 100 lần so với trong không khí.

Các nhóm nghiên cứu trước đây đã tìm cách giải phóng CO2 từ nước biển và thu giữ nó nhưng phương pháp của họ đòi hỏi phải có màng đắt tiền và nguồn cung cấp hóa chất liên tục để duy trì các phản ứng. Mặt khác, nhóm của MIT đã công bố thử nghiệm thành công một hệ thống không sử dụng và yêu cầu ít năng lượng hơn rất nhiều so với các phương pháp thu giữ từ không khí.

Trong hệ thống mới, nước biển được đưa qua 2 ngăn. Phương pháp đầu tiên sử dụng các điện cực phản ứng để giải phóng các proton vào nước biển, làm axít hóa nước, biến các bicarbonate vô cơ hòa tan thành khí carbon dioxide, khí này sủi bọt và được thu thập bằng chân không. Sau đó, nước được đẩy qua một nhóm tế bào thứ 2 có điện áp đảo ngược, gọi các proton đó quay trở lại và biến nước có tính axít trở lại thành kiềm trước khi thải trở lại biển. Theo định kỳ, khi điện cực hoạt động cạn kiệt proton, cực của điện áp bị đảo ngược và phản ứng tương tự tiếp tục với nước chảy theo hướng ngược lại.

Trong một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Khoa học Năng lượng & Môi trường đã được bình duyệt, nhóm nghiên cứu cho biết kỹ thuật của họ yêu cầu năng lượng đầu vào là 122 kJ/mol, tương đương theo toán học của chúng tôi là 0,77 mWh mỗi tấn. Và nhóm tự tin rằng nó có thể làm tốt hơn nữa: “Mặc dù mức tiêu thụ năng lượng cơ bản của chúng tôi là 122 kJ/mol-CO2 là thấp kỷ lục, nó vẫn có thể giảm đáng kể tới giới hạn nhiệt động lực học là 32 kJ/mol-CO2”, nghiên cứu viết.

Nhóm dự kiến chi phí tối ưu hóa khoảng 56 USD cho mỗi tấn CO2 thu được – mặc dù sẽ không công bằng khi so sánh trực tiếp chi phí đó với chi phí thu giữ không khí trực tiếp toàn hệ thống. Nghiên cứu cảnh báo rằng điều này không bao gồm khử khí chân không, lọc và “chi phí phụ trợ bên ngoài hệ thống điện hóa” – các phân tích về chúng sẽ phải được thực hiện riêng. Tuy nhiên, một số trong số này có khả năng có thể được giảm thiểu bằng cách tích hợp các thiết bị thu giữ carbon với các cơ sở khác, ví dụ như các nhà máy khử muối, vốn đã và đang xử lý một lượng lớn nước biển.

Ngoài ra còn có một số lợi ích khác: sự tích tụ carbon trong đại dương gia tăng trong những năm gần đây đã gây ra vấn đề axít hóa, đe dọa các rạn san hô và động vật có vỏ. Đầu ra kiềm của quá trình này, nếu được hướng đến nơi có nhu cầu sử dụng có thể giúp khắc phục sự cân bằng.

Nhóm đã lên kế hoạch cho một dự án trình diễn thực tế trong 2 năm tới và cho biết vẫn còn nhiều việc cần làm. Trước hết, các nhà nghiên cứu mong muốn có thể tách khí ra mà không cần hệ thống chân không. Và các chất kết tủa khoáng chất đang làm bẩn các điện cực ở phía kiềm hóa, vì vậy vẫn còn rất nhiều tiến bộ cần đạt được.

LH (MIT)