Giải pháp mới lưu trữ CO2 vĩnh viễn trong đại dương

Giao vận quốc tế chiếm 80% thương mại toàn cầu và chiếm khoảng 3% lượng khí thải carbon. Tuy nhiên, ngành này đang gặp khó khăn trong việc đạt các mục tiêu khí hậu, dù Tổ chức Hàng hải Quốc tế đã thắt chặt mục tiêu phát thải để đạt mức phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050. Các nhiên liệu giảm phát như methanol, hydrogen và amonia không đủ nhanh để thay thế.

Ông Jess Adkins, Nhà hải dương học tại Viện Công nghệ California (Caltech), đang phát triển một giải pháp tiềm năng. Ông đang thiết kế các phản ứng để trang bị cho tàu hàng, nhằm chuyển đổi carbon dioxide (CO2) phát thải thành muối biển, giữ CO2 trong 100.000 năm. Quá trình này giống như một phản ứng tự nhiên trong đại dương. Ông Adkins, người sáng lập Calcarea, cho biết: “Nếu chúng ta có thể tăng tốc quá trình này, chúng ta sẽ có cơ hội lưu trữ CO2 một cách an toàn và vĩnh viễn.”

Trong tự nhiên, nước biển hấp thụ khoảng 1/3 lượng CO2 từ khí quyển, làm cho nước acid hơn và hòa tan canxi carbonate, có sẵn trong đại dương. Canxi carbonate hòa tan phản ứng với CO2, tạo thành muối bicarbonate giữ CO2 lại. Hiện tại có khoảng 38.000 gigaton bicarbonate trong đại dương. Calcarea muốn bắt chước quá trình này bằng cách dẫn khói thải của tàu vào phản ứng trong thân tàu, nơi khói thải được trộn với nước biển và đá vôi. CO2 trong khói thải phản ứng với hỗn hợp để tạo ra nước mặn giữ CO2 dưới dạng bicarbonate.

Những người sáng lập Calcarea là Pierre Forin, Will Berelson, Melissa Gutierrez và Jess Adkins đứng trước lò phản ứng nguyên mẫu có tên Ripple 1 tại Đại học Nam California. Ảnh: CNN

Theo ông Adkins dự đoán rằng, phản ứng này, vốn mất hơn 10.000 năm trong tự nhiên, sẽ chỉ mất khoảng 1 phút trong phản ứng của Calcarea nhờ vào sự tiếp xúc gần gũi giữa CO2 và đá vôi. Nước mặn tạo ra được xả vào đại dương mà không gây hại cho đời sống biển hoặc cân bằng hóa học của nước biển. Công ty đang xem xét việc thêm bộ lọc để loại bỏ các chất ô nhiễm khác từ khói thải.

Sau hai năm nghiên cứu, vào tháng 1/2023, ông Adkins đã tách Calcarea khỏi Caltech và cùng ba đồng sáng lập: Melissa Gutierrez, Pierre Forin và Will Berelson, để tập trung vào ngành hàng hải. Họ đã huy động được 3,5 triệu USD và hiện đã xây dựng hai phản ứng mẫu, một ở bãi đậu xe của USC và một ở Cảng Los Angeles. Vào cuối tháng 5, Calcarea thông báo hợp tác với bộ phận nghiên cứu và phát triển của Lomar, một công ty vận tải quốc tế. Ông Adkins hy vọng điều này sẽ dẫn đến phản ứng quy mô lớn đầu tiên lắp đặt trên tàu.

Các phản ứng sẽ được điều chỉnh cho các kích thước tàu khác nhau, bao gồm lớp Newcastlemax có khả năng chở 180.000 tấn hàng hóa. Ông cho biết, trên một tàu này, hệ thống sẽ chiếm khoảng 4-5% trọng tải chết và chứa khoảng 4.000 tấn đá vôi. Tuy nhiên, không cần sử dụng toàn bộ số lượng này.

Trước khi Calcarea có thể lắp đặt phản ứng đầu tiên, còn một số thách thức kỹ thuật cần giải quyết như cách lắp phản ứng lên tàu và logistics của việc nạp đá vôi. Chi phí hiện tại ước tính khoảng 100 USD mỗi tấn CO2 thu được, bao gồm cả không gian tàu mất đi cho phản ứng.

Một số tàu hàng đã có thiết bị gọi là scrubbers để thu giữ và thải sulfur, nhưng không thu CO2. Các scrubbers này chiếm khoảng 5% đội tàu toàn cầu và có thể gây hại cho sinh vật biển qua nước thải. Phản ứng của Calcarea cũng thu giữ sulfur. Công nghệ thu giữ carbon tương tự như Calcarea cũng tồn tại như thiết bị của công ty Seabound, nhưng tạo ra các viên carbonate rắn cần dỡ bỏ tại cảng.

Theo ông Daniel Sigman từ Đại học Princeton, phương pháp của Calcarea có ưu điểm là tăng tốc quá trình tự nhiên mà không làm tăng độ acid của đại dương, từ đó tránh được vấn đề axit hóa. Các nhà sáng lập Calcarea, với chuyên môn về chu trình carbon của đại dương, được cho là có lợi thế trong việc tránh những cạm bẫy của việc loại bỏ CO2.

Ông Adkins tin rằng, Calcarea có thể giúp ngành hàng hải giảm phát thải trong quá trình chuyển đổi sang nhiên liệu xanh hơn, và trong tương lai xa hơn các phản ứng có thể chiếm toàn bộ không gian trên các tàu đặc biệt để lưu trữ CO2 từ khí quyển như một sự thay thế cho lưu trữ dưới lòng đất. Ông Adkins cho biết, “Các tàu được thiết kế đặc biệt để nhận CO2 và đá vôi tại cảng, ra biển và chỉ thực hiện phản ứng của chúng tôi sẽ là những máy móc để lưu trữ carbon một cách hiệu quả và an toàn trong đại dương dưới dạng bicarbonate.”

Có thể bạn quan tâm:

Kiến trúc bền vững bằng đất in 3D

Nguồn CNN