Các công nghệ giúp giảm lượng khí thải CO2 từ các nguồn phát sinh chủ yếu, qua đó làm giảm tác động tới quá trình biến đổi khí hậu. Thay vì thải vào bầu khí quyển để lượng CO2 tích tụ mỗi ngày, công nghệ CCS thực hiện thu hồi và sau đó lưu trữ khí này trong các “kho chứa”.
Công nghệ sản xuất và lưu giữ CO2
Quy trình CCS hoàn chỉnh bao gồm bốn bước cơ bản: 1/ thu CO2 từ nhà máy điện hoặc các nguồn tập trung khác; 2/ vận chuyển CO2 đến địa điểm lưu giữ thích hợp; 3/ bơm CO2 vào các kho chứa ngầm; 4/ giám sát quá trình bơm khí CO2 và đảm bảo CO2 được cô lập hoàn toàn.
Trong khi về mặt kỹ thuật, tính khả thi của CCS trong các tầng địa chất đã được chứng minh trong nhiều ứng dụng khác, công nghệ này lại gần như không được ngó ngàng tới cho đến khi các quy định về cắt giảm khí thải được ban hành nhằm giảm thải lượng CO2 vào khí quyển. Mặc dù các nghiên cứu cho thấy độ rủi ro của phương pháp này là không đáng kể thì khả năng phổ biến rộng rãi các công nghệ CCS vẫn có thể bị giới hạn vì chính sự mới mẻ của nó và vì thiếu sự kết nối toàn diện của công nghệ.
Thu khí CO2 hóa lỏng
Bước đầu tiên của quá trình CCS là thu hồi CO2 tại nguồn sinh khí và nén lại để vận chuyển và lưu trữ. Hiện tại, có ba phương pháp chính được ứng dụng để thu hồi CO2 từ các cơ sở công nghiệp lớn hoặc từ các nhà máy điện: 1/ thu khí sau khi đốt, 2/ thu khí trước khi đốt và 3/ thu khí nhờ đốt than bằng oxy tinh khiết.
Ở các nhà máy điện, các hệ thống thu hồi CO2 thương mại hiện tại có thể vận hành với hiệu suất 85 – 95%. Các kỹ thuật thu giữ CO2 vẫn chưa được ứng dụng cho các nhà máy có công suất lớn hơn 500 MW.
Thu khí sau khi đốt
Đây là quá trình tách khí CO2 từ ống khói sau khi đốt các nhiên liệu hóa thạch hoặc sinh khối.
Hiện có rất nhiều công nghệ thương mại có thể thực hiện bước này, trong đó một số sử dụng các dung môi hóa học có khả năng thu giữ một lượng lớn CO2 từ các ống khói.
Thu khí trước khi đốt
Quá trình này tách CO2 từ nhiên liệu bằng cách kết hợp nó với khí hoặc hơi nước để đốt cháy và lưu giữ luồng CO2 đã được tách ra.
Hiện nay người ta thường dùng công nghệ cải hóa khí tự nhiên bằng hơi nước, trong đó hơi nước được sử dụng để tách hydro từ khí tự nhiên.
Tuy nhiên, nếu không có quy định ràng buộc về pháp lý hoặc hỗ trợ về tài chính thì các nhà máy sẽ không áp dụng các biện pháp thu hồi CO2 trước khi đốt trong hệ thống năng lượng của mình.
Một số ý kiến cho rằng tách khí CO2 trước khi đốt là yêu cầu kỹ thuật cần thiết cho quá trình chuyển hóa than thành nhiên liệu lỏng nhờ các phản ứng hóa học. Tuy nhiên, vấn đề nằm ở chỗ, bản thân quá trình chuyển hóa than đá thành nhiên liệu lỏng cũng thải CO2, và các sản phẩm nhiên liệu lỏng khi cháy cũng là nguồn sinh khí CO2.
Kỹ thuật thu hồi khí trước khi đốt ứng dụng trong công nghệ sản xuất nhiên liệu lỏng từ than đá sẽ làm giảm tổng lượng CO2 thải ra, mặc dù sau đó chất khí này vẫn là sản phẩm tất yếu khi các loại nhiên liệu lỏng được tiêu thụ trong vận tải hoặc phát điện.
Thu khí nhờ đốt nhiên liệu bằng oxy
Ở quá trình này, oxy sẽ được dùng làm khí đốt để thải ra một hỗn hợp khí với thành phần chủ yếu là CO2 và nước dễ dàng phân tách, sau đó CO2 có thể được nén, vận chuyển và lưu trữ.
Kỹ thuật này hiện vẫn đang được tiếp tục nghiên cứu, một phần là vì nhiệt độ cháy của oxy tinh khiết (khoảng 3.500oC) là quá cao đối với nhiên liệu của các nhà máy phát điện thông thường.
