Đưa than đá và dầu trở lại lòng đất

Các công ty khởi nghiệp đang xử lý chất thải thực vật thành carbon cô đặc (than đá) để chôn xuống lòng đất, và đó là cách đảo ngược quá trình khai thác nhiên liệu hóa thạch.

Trong quá trình phát triển, các loại cây trồng hấp thụ CO2 từ khí quyển, giống như những gì mà than đá đã làm cách đây cả triệu năm.

Trong nhiều năm, Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi khí hậu đã nhấn mạnh rằng để duy trì nhiệt độ nóng lên dưới 1,5oC so với giai đoạn tiền công nghiệp, chúng ta cần kết hợp nhiều biện pháp loại bỏ carbon.

Việc loại bỏ và lưu trữ carbon sinh khối có thể là một trong những biện pháp đó. Về cơ bản, chúng ta sẽ thu thập chất thải sinh khối như thân cây ngô và đốt nóng trong môi trường nhiệt độ cao, ít oxy trong một lò phản ứng chuyên dụng - quá trình nhiệt phân. Thực ra, vật liệu được đốt bằng nhiệt chứ không phải bằng lửa, để loại bỏ nước và biến thành carbon cô đặc. (Lưu ý rằng điều này khác năng lượng sinh học với khả năng thu hồi và lưu trữ carbon, trong đó người ta trồng các loại cây chuyên dùng để đốt sinh khối, phục vụ quá trình sản xuất điện, sau đó thu giữ khí thải từ nhà máy điện.)

“Quá trình này tương tự việc nung nóng trong lò nướng bánh pizza mà không có oxy”, Andrew Jones, Giám đốc điều hành và nhà đồng sáng lập của Carba, công ty đang ứng dụng quy trình này để chôn lấp carbon, cho biết. “Địa điểm tối ưu có thể là những mỏ than bị bỏ hoang, kiểu như đưa nó trở lại nơi xuất phát. Về cơ bản, chúng tôi đang đảo ngược lại quá trình khai thác than đá”.

Biện pháp này cũng góp phần khắc phục vấn đề ô nhiễm do vi khuẩn phân hủy xác thực vật - tạo ra các sản phẩm phụ là khí carbon dioxide và methane gây ô nhiễm. Đây là một vấn đề nghiêm trọng ở Bắc Cực, khi lớp băng vĩnh cửu nơi đây đang tan dần, giải phóng xác thực vật cổ xưa làm thức ăn cho vi khuẩn. Không riêng Bắc Cực, ở nhiều nơi trên thế giới, các loại chất thải nông nghiệp hoặc chất thải sân vườn thường để phân hủy tự nhiên hoặc bị đốt cháy, giải phóng carbon và sol khí - gây ô nhiễm không khí và ảnh hưởng đến sức khỏe con người.

Phương pháp này có thể ứng dụng ở nhiều nơi. Hiện nay, Carba đang ứng dụng để chôn lấp carbon trong các bãi rác. Ngoài ra, người ta có thể ứng dụng loại carbon này trong nông nghiệp dưới dạng than sinh học để cải tạo đất. Trong một số trường hợp, than sinh học có thể giúp tăng năng suất cây trồng, theo Sanjai Parikh, người đã tạo ra Cơ sở dữ liệu than sinh học, một công cụ truy cập mở tại Đại học California, Davis cho những người sản xuất và sử dụng than sinh học. “Nó cũng cô lập carbon, mặc dù chỉ ở trên bề mặt”, Parikh cho biết thêm. “Một phần than sinh học sẽ phân hủy, nhưng nói chung, độ bền vững của nó có thể lên đến hàng trăm năm, thậm chí hàng nghìn năm”.

Vật liệu này cũng giúp giữ nước trong đất cát - loại đất có xu hướng thoát nước nhanh chóng. “Than sinh học là vật liệu có khả năng hấp thụ cao”, Wendy Lu Maxwell-Barton, Giám đốc điều hành của Sáng kiến than sinh học quốc tế cho biết. “Do vậy, nó là một chất cải tạo đất đặc biệt, giúp đất chống chọi tốt hơn với hạn hán cũng như lũ lụt.”

Một ưu điểm khác của than sinh học là có thể định lượng được. Maxwell-Barton cho biết, với một lượng sinh khối nhất định, người ta sẽ tạo ra một lượng carbon tương ứng để chôn lấp trong lòng đất. Do vậy, than sinh học chiếm 90% thị trường loại bỏ carbon, nơi các công ty trả tiền để bù đắp lượng khí thải nhà kính của họ.

Trong khi đó, người ta khó có thể định lượng chính xác lượng carbon được cô lập bằng cách khôi phục hệ sinh thái rừng phức tạp. Tất nhiên, chúng ta vẫn phải bảo vệ các khu rừng - nơi hấp thụ carbon, môi trường sống của các loài động thực vật, giúp giảm lũ lụt và thúc đẩy du lịch. Nhưng chỉ cần một trận cháy rừng, carbon sẽ lại trở về khí quyển. Về mặt lý thuyết, việc chôn lấp carbon dưới dạng than sẽ bền lâu hơn.

Ngoài việc chôn carbon rắn hoặc rải lên đồng ruộng, các nhà nghiên cứu còn biến chất thải sinh khối thành carbon lỏng - dầu, sau đó bơm trở lại lòng đất. “Ở cấp độ cao nhất, chúng tôi sẽ biến nó thành khói lỏng (dầu nhiệt phân), sau đó bơm vào các giếng dầu cũ”, Peter Reinhardt, Giám đốc điều hành và nhà đồng sáng lập Công ty loại bỏ carbon Charm, cho biết.

Để tạo ra loại dầu này, họ cũng sử dụng phương pháp nhiệt phân. Dầu lỏng được bơm vào các giếng dầu bị bỏ hoang, nơi nó sẽ đông đặc lại. “Có khoảng hai đến ba triệu giếng dầu và khí đốt bị bỏ hoang trên khắp nước Mỹ”, Reinhardt cho biết. “Đây là vấn đề thực sự nghiêm trọng - rất nhiều trong số này là nơi phát thải khí methane, hoặc không được bịt kín đúng cách, khiến chất lỏng rò rỉ lên bề mặt”. Bằng cách bơm dầu sinh khối xuống các địa điểm này, họ vừa cô lập carbon, vừa bịt kín các giếng dầu đang rò rỉ khí nhà kính.

Dù sản phẩm cuối cùng là gì, quá trình loại bỏ sinh khối đều khéo léo khai thác quá trình quang hợp của tự nhiên để cô lập và chôn vùi carbon. “Điểm sáng tạo nhất của các phương pháp này là tận dụng cơ chế tự nhiên”, nhà kinh tế khí hậu Gernot Wagner của Trường Kinh doanh Columbia cho biết. “Đây là một quá trình tự nhiên đã được hoàn thiện qua hàng triệu năm, vậy tại sao không tận dụng nó?”

Tuy nhiên, trên thực tế, mọi thứ phức tạp hơn nhiều, theo Wagner. Khi các công ty khai thác nhiên liệu hóa thạch từ lòng đất, thường là các mỏ có trữ lượng khổng lồ và tương đối dễ khai thác, cho nên giá thành các loại nhiên liệu vẫn duy trì ở mức thấp. Nhưng trên mặt đất chỉ có một lượng chất thải sinh khối nhất định, phân tán trên khắp hành tinh. (Mặc dù đây cũng là thế mạnh tiềm năng của phương pháp loại bỏ carbon này - mỗi đô thị có thể tự xử lý chất thải sinh khối để thu giữ carbon). “Nhu cầu về than sinh học hoặc công nghệ loại bỏ carbon càng lớn, những công ty khởi nghiệp trong lĩnh vực này càng nhiều”, Wagner nói. “Và giá thành sẽ tăng chứ không giảm”.

Wagner cho biết, một vấn đề tiềm ẩn khác là “rủi ro đạo đức”. Nếu nhân loại có thể loại bỏ carbon khỏi khí quyển, người ta sẽ ít quan tâm đến việc giảm phát thải. Nhiên liệu hóa thạch vẫn là một nguồn lợi béo bở, và thực tế, các công ty dầu mỏ như Occidental Petroleum đang tập trung đầu tư vào công nghệ loại bỏ carbon như thu giữ trực tiếp từ không khí, trong đó máy lọc không khí sẽ giữ lại CO2. Nhờ đó, họ có thể tiếp tục khai thác dầu mỏ. “Rủi ro đạo đức kiểu này luôn tồn tại”, Wagner nói.

Theo Reinhardt, dịch vụ loại bỏ carbon mà nhiều công ty đang sử dụng thực sự đang góp phần giảm phát thải. “Có thể thấy, các công ty sử dụng dịch vụ loại bỏ carbon đã rất nỗ lực để giảm thiểu [phát thải], và cố gắng tiến tới loại bỏ hoàn toàn”, Reinhardt nói. “Mọi công ty khởi nghiệp trong lĩnh vực loại bỏ carbon đều chung một quan điểm: Bạn đã làm mọi thứ để giảm phát thải chưa? Chúng tôi ở đây để giúp bạn đạt được mức phát thải bằng 0”.

Lĩnh vực thu giữ carbon hiện nay đang thu hút sự chú ý của nhiều nhà đầu tư. Năm ngoái,Climeworks, Công ty Thụy Sĩ đang vận hành một nhà máy thu giữ CO2 ở Iceland đã nhận được 650 triệu USD - khoản đầu tư tư nhân lớn nhất trong lĩnh vực này từ trước đến nay.

Khoahocphattrien