Cô lập CO2 trong lòng đất và các vấn đề còn tồn tại

1. Thu gom và cô lập carbon dioxide (CCS)

Thu gom và cô lập (lưu cất) carbon dioxide dưới sâu trong lòng đất được xem là một cách để chúng không thoát trở lại khí quyển, và làm giảm ảnh hưởng của chúng lên tầng khí quyển của Trái đất. Về phương diện quốc tế, việc thu gom, cô lập carbon dioxide vĩnh viễn (CCS) sẽ đóng một vai trò chủ yếu giúp đối phó với thách thức về thay đổi khí hậu, bởi thực tế là thế giới vẫn sẽ còn lệ thuộc vào nhiên liệu hoá thạch một thời gian dài nữa. Như cái tên được đề ra ở đây, CCS gồm hai cấu thành riêng biệt, thu gom carbon dioxde ở vào thời điểm nó được phát sinh ra và cô lập khí này.

Các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu thu gom, bơm và cô lập carbon dioxide ở trong 3 tầng kiến tạo địa chất: các mỏ dầu và khí đã được khai thác hết, các vỉa than không khai thác được và các mỏ muối nằm sâu trong lòng đất. Nghiên cứu mới đây là xác định cái gì xảy ra nếu carbon dioxide được bơm vào các hang vách của vỏ muối. Một nghiên cứu của các nhà khoa học Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) chỉ ra rằng carbon dioxide được bơm vào các hang vách của mỏ muối đã khai thác hết có thể giữ lâu dài hàng thế kỷ. Giáo sư Ruben Juanes của MIT nói rằng trong quá trình tàng trữ trong hang vách, một tỷ lệ lớn carbon dioxide và cũng có thể tất cả được “bãy” vào các giọt nước nhỏ nằm trong các hang vách muối, carbon dioxide cũng sẽ khuếch tán, một lượng nhỏ được hấp thụ vào đá dưới dạng carbonate sắt và ma giê.

Hàng nghìn các nhà khoa học trên thế giới đang phát triển công nghệ này, nhưng kỹ thuật áp dụng nó phải trải qua một quãng đường dài và chỉ mới đưa vào áp dụng từ vài năm nay, và việc phát triển kỹ thuật này sẽ còn tiếp tục. Các nhà khoa học dự đoán rằng thu gom carbon dioxide và cất giữ nó sẽ là một phần hoạt động của các ngành công nghiệp sản sinh ra carbon dioxide trong 5 - 8 năm tới.

Các qui định quốc tế cho phép chôn cất khí nhà kính trong lòng đại dương bắt đầu có hiệu lực từ 10 - 2 - 2007. Đây là bước đi đầu tiên nhằm chiến đấu với hiện tượng ấm lên của Trái đất, nếu chi phí cho việc cất giữ có khả thi và không để khí này rò rỉ trở lại khí quyển. Các quy định mới sẽ cho phép các nhà công nghiệp thu gom các khí phát thải từ các nhà máy như nhà máy nhiệt điện than hoặc nhà máy luyện thép hoặc từ khai thác dầu khí và chôn cất chúng ở trong lòng đất hoặc dưới đại dương để nhằm làm giảm bớt hiện tượng ấm lên của Trái đất, và đồng thời vẫn cho phép tiếp tục sử dụng nhiên liệu hoá thạch.

Nghiên cứu cô lập carbon dioxide bao gồm thu gom, nén khí gần như lỏng, bơm khí lỏng này vào các kiến tạo địa chất bền vững ở sâu dưới đất hoặc dưới đáy biển. Thực ra bơm carbon dioxide vào lòng đất không có gì mới, từ lâu ngành công nghiệp dầu mỏ đã bơm carbon dioxide vào các mỏ dầu để làm giảm độ nhớt của dầu thô và qua đó nâng cao khả năng thu hồi dầu; công ty EnCana đã nâng sản lượng khai thác lên tới 60% thông qua việc bơm carbon dioxide vào mỏ dầu. Nhưng thu gom, vận chuyển bằng đường ống với cự ly dài và chôn cất (cô lập) còn chưa được thực hiện ở qui mô thương mại. Một thách thức lớn khác là tìm được vị trí thích hợp để chôn cất carbon dioxide để làm sao cho gần nơi có phát thải khí này như nhà máy nhiệt điện, nhà máy luyện thép… Qui định này mở đường cho chôn cất carbon dioxide mà không có chất thải khác. Có điều không chắc chắn về khái niệm chủ yếu chỉ có carbon dioxide, ví dụ như từ một nhà máy nhiệt điện than, có thể có cả khí SO ₂độc hại nữa. Statoil - công ty dầu khí lớn với 70% cổ phần thuộc chính phủ Na Uy đang vận hành ít nhất cũng đã đưa 4 dự án khác nhau thu gom carbon dioxide do các cơ sở khai thác dầu mỏ và lọc dầu của mình phát thải ra.

Statoil đã triển khai một kho cất giữ carbon dioxide đầu tiên trên thế giới tại Biển Bắc trong năm 1996. Trong thập kỷ qua, Statoil đã bơm khoảng 9 triệu tấn carbon dioxide vào khe đá nằm sâu trong mỏ khí đốt Sleipner của Statoil ở Biển Bắc (bơm 2.800 tấn CO ₂/ mỗi ngày) mà không thấy có rò rỉ. Statoil cũng đang vận hành hai nơi chôn cất carbon dioxide lớn khác ở Canada và Algerie, và sẽ còn xây dựng nhiều khu vực chôn cất khác. Statoil dự kiến sẽ cắt giảm được 1/3 lượng phát thải carbon dioxide từ các cơ sở sản xuất của mình, và giảm chi phí tách khí và thu gom tới 50 - 75%.

Solid Energy - Công ty khai thác than của New Zealand - lên kế hoạch điều tra những nơi có thể cất giữ carbon dioxide (CO ²) ở Otago và Southland, New Zealand, sẽ phân tích số liệu địa chất chi tiết. Nếu và khi những nơi có tiềm năng chứa carbon dioxide được xác định, Công ty hy vọng sẽ vạch ra một chương trình khoan chi tiết để xác định cấu trúc ở độ sâu có thể. Australiacó Trung tâm CO2RC để tiến hành công nghệ cất giữ carbon dioxide ở bồn trũng Otway gần bờ của bang Victoria ở phía Tây. Việc tiến hành sẽ bắt đầu cuối năm nay và sẽ thu hút hơn 40 nhà nghiên cứu Australia và nước ngoài tham gia.

Một tổ chức chuyên trách được Chính phủ Canada và chính quyền tỉnh Alberta cấp vốn để nghiên cứu các giải pháp để thu gom và cất giữ khí nhà kính phát thải ra từ các dự án khai thác cát chứa dầu ở tỉnh Alberta, từ các nhà máy nhiệt điện than và từ các nguồn phát thải công nghiệp khác và rồi bơm khí này vào lòng đất, vào các mỏ dầu đã khai thác gần hết để lưu giữ mãi mãi ở đây. Chính phủ và chính quyền tỉnh sẽ bỏ ra nhiều triệu USD để xây dựng một đường ống dẫn carbon dioxide xuống các mỏ dầu ở phía Nam .

2. Những vấn đề còn cần làm sáng tỏ

Một trong những rủi ro lớn nhất của việc chôn cất carbon dioxide trong lòng đất là khả năng carbon dioxide có thể thoát ra khí quyển trong quá trình tàng trữ. Một số nhà khoa học lại cho rằng bơm carbon dioxide vào trong lòng đất có thể làm ảnh hưởng phức tạp đến quyền khai thác khoáng sản, làm thay đổi khí hậu. Thăm dò và khai thác mỏ mới làm sao không chạm vào vùng tàng trữ khí này. Carbon dioxide không độc hại nhưng có thể làm axit hoá nước biển, làm cho nước biển cứng lên giúp các sinh vật từ tôm cho tới con hầu tạo nên lớp vỏ cứng. Khi tập trung ở mức độ cao trên bề mặt đáy biển, nó sẽ thải ra khí và làm ngạt thở động vật và sinh vật biển.

Bơm trực tiếp carbon dioxide vào sâu trong lòng đại dương được coi là một phương pháp chiến lược giúp kiểm soát mức carbon dioxide đang tăng lên trong khí quyển và giảm đi hiệu ứng ấm lên toàn cầu. Nhưng vì không khí tác động qua lại với đại dương, khả năng hấp thụ carbon dioxide và khả năng cô lập carbon dioxide của đại dương có thể bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi khí hậu. Vấn đề ở đây giống như chôn cất chất thải hạt nhân lâu dài, tìm một chỗ an toàn để cô lập carbon dioxide có thể khó khăn hơn.

“Thông qua một số các cơ chế phản ứng hoá học và vật lý, quá trình tuần hoàn của đại dương có thể thay đổi và ảnh hưởng đến thời gian kìm giữ carbon dioxide được bơm vào sâu trong lòng đại dương, qua đó làm thay đổi gián tiếp việc lưu giữ carbon dioxide và nồng độ carbon dioxide trong khí quyển”, Atul Jain - Giáo sư Khoa học khí quyển của Trường Đại học Lllinois, Mỹ - viết. Thay đổi khí hậu trong tương lai có thể ảnh hưởng cả hai khả năng thu nhận carbon dioxide trong các bồn trũng đại dương và quá trình tuần hoàn của bản thân đại dương, Giáo sư Jain nói. Khi nhiệt độ bề mặt biển tăng lên, độ đậm đặc của nước giảm đi và nó làm chậm sự tuần hoàn muối nhiệt trong đại dương, dẫn đến khả năng của đại dương hấp thụ carbon dioxide cũng giảm đi. Quá trình này thải ra nhiều carbon dioxide vào khí quyển, làm cho vấn đề trở nên trầm trọng hơn.

“Cùng trong một thời gian, sự tuần hoàn của đại dương đã bị làm giảm đi sẽ làm giảm khả năng hoà trộn của đại dương, việc này làm giảm sự thông lưu carbon dioxide (đã được bơm sâu vào đáy đại dương) vào khí quyển”, Gioá sư Jain nói. Biển Nam ở Nam Cực đã bão hoà với khí carbon dioxide đến nỗi Biển này khó có thể hấp thụ thêm khi carbon dioxide, vì vậy khí carbon dioxide chắc chắn sẽ phải ở lại trong khí quyển, và như vậy sẽ khiến cho Trái đất ấm lên, theo báo cáo của các nhà khoa học công bố ngày 18 - 5 - 2007.

Nghiên cứu mới đây nhất do tạp chí Khoa học công bố cho thấy rằng Biển Nam có mức bão hoà với carbon dioxide ít ra cũng từ những năm 80 của thế kỷ trước. Điều này thật đáng lưu ý bởi lẽ Biển Nam chiếm tới 15% hỗ trũng khí carbon dioxide toàn cầu. “Kể từ khi bắt đầu cuộc cách mạng công nghiệp, các biển, đại dương hấp thụ khoảng 125 tỷ tấn carbon dioxide do con người tạo ra và được phát tán trong khí quyển”, Chris Rapley, nhà nghiên cứu Cơ quan Thám hiểm Nam Cực Anh nói, “Khả năng đối với một thế giới ấm hơn khi mà Biển Nam, hố trũng carbon lớn nhất thế giới, suy yếu đi, thì đấy là mối nguy cho con người”.

Cô lập carbon dioxide dưới sâu trong đại dương không phải là giải pháp lâu dài đối với việc giảm khối lượng carbon dioxide trong khí quyển, carbon dioxide bơm vào đấy sẽ không ở lại đấy vĩnh viễn, thậm chí carbon dioxide sẽ thấm lên bề mặt và xâm nhập lại khí quyển, Giáo sư Jain nói.

Tài liệu tham khảo

1. Science Daily, 11 - 2 - 2007

2. Envirronment News Network, 9 - 3 - 2007, 19 - 5 - 2007.

3. University of lllinois at Urbana - Champaign, 8 - 9 - 2005.

4. Scoop, 10 - 11 - 2006.

Nguồn: Công nghiệp mỏ, 2 - 2006, tr 40