Những công nghệ CCS mới, tiên tiến năm 2024 (Kỳ 8)

6 giờ trướcBài gốc

* FROSTCC

Carbon America-CA (Hoa Kỳ) là nhà phát triển dự án thu hồi và cô lập carbon, tập trung vào dòng CO₂ có độ tinh khiết cao nhờ phát triển nhiên liệu thay thế. Với chuyên môn toàn diện của mình, CA có thể thực hiện các dự án rất phức tạp để thu giữ, vận chuyển và cô lập khí một cách đáng tin cậy với mức độ lâu dài cao với kết quả là chúng giảm đáng kể lượng khí thải CO₂ của nhiên liệu tới trên 70%. Song song đó, họ đang phát triển công nghệ sơ khai để thu giữ CO₂ từ các ống khói khuếch tán tại các nền kinh tế hàng đầu trong lĩnh vực này. Kết quả là, CA có thể giải quyết một cách kinh tế lượng khí thải từ các lĩnh vực khó loại bỏ carbon như sắt thép và xi-măng.

FrostCC là công nghệ thu hồi carbon nguồn điểm đông lạnh được cấp bằng sáng chế của CA, đóng vai trò cho phép loại bỏ carbon một cách nhanh chóng trong các lĩnh vực công nghiệp và năng lượng. Phương pháp đông lạnh cải tiến sử dụng máy turbine công nghiệp tiêu chuẩn, tương tự như máy nén khí và thiết bị giãn nở kiểu turbines, đồng thời loại bỏ việc sử dụng dung môi, hóa chất và nước với việc nó đạt được khả năng thu giữ 99% CO₂ và bổ sung thu giữ các chất ô nhiễm khác như NOx, SOx, kim loại nặng và các hạt dạng vật chất hạt trong khí quyển. Sản phẩm FrostCC thương mại sẽ tận dụng các thiết bị và vật liệu hàng hóa đã được chứng minh ở quy mô lớn trong các đoàn tàu tiêu chuẩn, linh hoạt, cho phép sản xuất số lượng lớn để giảm chi phí. Dấu chân nhỏ và tải chỉ chạy bằng điện cho phép dễ dàng trang bị thêm cho các nhà máy hiện có, đồng thời giảm thiểu sự gián đoạn của máy chủ tại địa điểm chính.

Lợi ích: (i) Đồng lợi ích tối đa, dấu chân môi trường tối thiểu: Thu giữ 99% CO₂ và NOx, SOx, kim loại nặng và các hạt trong khi không yêu cầu hóa chất, dung môi, nước hoặc tiền xử lý khí thải. (ii) Chi phí thấp: Được dự đoán là một trong những mức thấp nhất CapEx của bất kỳ công nghệ thu thập nào có OpEx tương đương. (iii) Dễ tích hợp: Sử dụng toàn bộ tải điện so với tải nhiệt, chiếm diện tích nhỏ và tính modules cao để trang bị thêm dễ dàng, ít gây gián đoạn nhất. (iv) Khả năng triển khai nhanh: Tận dụng thiết bị và vật liệu đã được chứng minh ở quy mô lớn để cho phép cải tiến nhanh chóng việc sản xuất các modules thương mại và đạt được quy mô thông qua việc nhân rộng, cho phép loại bỏ carbon trên quy mô lớn hơn giữa các lĩnh vực với một kiến trúchệ thống. (v) Mạnh mẽ và đáng tin cậy: Hoạt động mạnh mẽ bất kể chất gây ô nhiễm hoặc sự biến đổi nào trong khâu vận hành.

Các dự án trọng điểm: (i) Cơ sở R&D tại Arvada, Cơ sở thực nghiệm CO: Hiện đã tiến hành hơn 350 thử nghiệm với hơn 2.000 giờ thử nghiệm đã được thực hiện trên nhiều nồng độ và tỷ lệ khác nhau tại hệ thống tích hợp quy mô phòng thí nghiệm của CA. Các mô hình tùy chỉnh, được xác thực bằng thực nghiệm liên tục được cải tiến để mô tả đặc tính vật lý đóng băng và tan chảy cũng như cho phép mở rộng quy mô và nâng cao công nghệ. Việc thử nghiệm tại Arvada (tiểu bang Colorado) đã đạt được mức độ sẵn sàng về công nghệ (TRL) 5 (2022). (ii) Trung tâm thu hồi carbon quốc gia: Một hệ thống hoàn chỉnh ở quy mô kỹ thuật có khả năng thu giữ hơn 1.000 tấn CO₂ mỗi năm sử dụng khí thải đốt khí đốt tự nhiên đã được triển khai thành công với 1.000 giờ tại Trung tâm thu giữ carbon quốc gia (NCCC) và là chương trình thí điểm thu giữ khí đông lạnh đầu tiên của NCCC đạt được TRL 6 và chứng minh quá trình tích hợp đầy đủ, cho phép tiến tới thiết kế các modules thương mại. (iii) Nhà máy trình diễn thương mại thu giữ 100 ktpa CO₂: CA đang theo đuổi việc triển khai các modules thương mại ban đầu vào năm 2028, đạt được TRL từ 8 đến 9. Hiện nhiều địa điểm và phương án tài trợ đang được xem xét với việc nhiều chủ nhà đang rất quan tâm chào đón.

Mô tả công nghệ

Công nghệ đông lạnh siêu sạch (ULTRACLEAN CRYOGENIC TECHNOLOGY): FrostCC là công nghệ thu giữ CO₂ đông lạnh mới khi mà FrostCC nén, làm mát và giãn nở khí thải đến mức CO₂ bên trong nó “đóng băng” (chuyển pha từ khí sang rắn, còn được gọi là quá trình khử thăng hoa). CO₂ lắng đọng dưới dạng chất rắn trên bề mặt bộ trao đổi nhiệt được tuần hoàn định kỳ để làm tan chảy CO₂ rắn thành chất lỏng sẵn sàng vận chuyển. Khí thải ít CO₂ được tuần hoàn quay trở lại hệ thống dưới dạng chất làm lạnh tự động.

Hệ thống FrostCC bao gồm các modules dựa trên thanh trượt được tiêu chuẩn hóa, có thể được sản xuất tại nhà máy và vận chuyển đến địa điểm để lắp đặt lần cuối. Bộ trao đổi nhiệt FrostCC có phạm vi tiếp cận nhiệt độ tương đối lớn hơn (thường trên 10oC) giúp giảm thiểu chi phí vốn so với các công nghệ thu hồi cạnh tranh và cho phép vận hành mạnh mẽ và linh hoạt hơn. FrostCC còn được thiết kế để sử dụng thiết bị thông thường dựa trên công nghệ hoàn thiện (chẳng hạn như máy nén khí, thiết bị giãn nở, bộ trao đổi nhiệt dạng vỏ và ống, bộ làm mát không khí, đường ống, van và máy bơm), dẫn đến xác suất đạt được cả mục tiêu về chi phí và hiệu suất cao hơn. Việc sử dụng chính khí nghèo CO₂ được làm mát bằng chất làm lạnh, trái ngược với vòng làm mát bên ngoài, giúp đơn giản hóa quá trình, giảm chi phí vốn và tránh các chất làm lạnh khí nhà kính GHG gây rủi ro đáng kể cho môi trường. Ngoài ra, hệ thống này còn không cần nước và được thiết kế để thu giữ các chất ô nhiễm trong khí thải như SOx, NOx và các hạt vật chất.

Nâng cao tình trạng công nghệ lên mức nghệ thuật: Quá trình thiết kế FrostCC về cơ bản ưu tiên giảm thiểu rủi ro kỹ thuật, chi phí hệ thống và tiến trình phát triển. CA đã sử dụng các mô hình dựa trên nguyên tắc đầu tiên để thiết kế hệ thống, xác minh kết quả và cung cấp thông tin cho các phân tích kinh tế-kỹ thuật. Quá trình FrostCC đã được thiết kế để giảm thiểu rủi ro khi có thể bằng cách sử dụng các quá trình và thiết bị đã được thiết lập hoặc đơn giản hóa.

FrostCC còn cải tiến các công nghệ hiện có về chi phí và hiệu quả môi trường. Hệ thống FrostCC đạt được điều này bằng cách giảm CAPEX thông qua việc tận dụng việc sản xuất khối lượng lớn các khung thanh trượt toàn hệ thống, các công nghệ đã được tối ưu hóa qua nhiều thập kỷ (turbine khí và bộ trao đổi nhiệt), sử dụng vật liệu hàng hóa chi phí thấp (sắt thép và nhôm), và tích hợp tối thiểu với các hệ thống hiện có tại các nguồn CO₂. FrostCC cũng có OPEX tổng thể thấp nhờ đạt được hiệu quả năng lượng cạnh tranh (tải ký sinh: parasitic load), vật tư tiêu hao thấp hơn và chi phí bảo trì thấp hơn. Chi phí thấp hơn, lắp đặt dễ dàng và thu giữ chất đồng ô nhiễm, kết hợp với khả năng triển khai của Carbon America, đều được dự đoán sẽ cho phép loại bỏ carbon nhanh chóng trên khắp Hoa Kỳ và trên toàn thế giới.

* Công nghệ CYCLONECC

Sứ mệnh của Carbon Clean (Vương quốc Anh) là cắt giảm khí thải công nghiệp chiếm 30% tổng lượng khí thải CO₂ toàn cầu và thời hạn hành động loại bỏ carbon trong công nghiệp đang đến rất nhanh. Ngăn chặn lượng khí thải này lọt vào bầu khí quyển là ưu tiên hàng đầu của CC về hành động vì ứng phó với biến đổi khí hậu với much tiêu thu giữ 1 tỷ tấn khí thải CO₂ công nghiệp.

CycloneCC được chế tạo sẵn 100% và được phân phối dưới dạng các đơn vị modules có thể được bổ sung theo thời gian để mở rộng quy mô phù hợp với chiến lược loại bỏ carbon. Hiện CC đang cách mạng hóa các giải pháp thu hồi carbon cho các lĩnh vực công nghiệp khó giảm thiểu, bao gồm năng lượng, năng lượng công nghiệp, nguồn phát thải công nghiệp và hàng hải. Công nghệ modules đã được cấp bằng sáng chế của CC giúp giảm thiểu đáng kể chi phí thu hồi carbon khi so sánh với các giải pháp thông thường, cho đến nay đã tích lũy được hơn 100 tài sản bằng sáng chế đang hoạt động trên 18 nhóm bằng sáng chế ở 30 quốc gia. Với tài liệu tham khảo công nghệ tại 49 địa điểm trên khắp thế giới, CC hiện có một trong những danh mục dự án lớn nhất so với bất kỳ doanh nghiệp thu hồi carbon độc lập nào. Công nghệ CycloneCC nguồn điểm được tiêu chuẩn hóa của CC đang đẩy nhanh việc áp dụng rộng rãi bằng cách vượt qua các thách thức về không gian và chi phí trước đây. Điều này đạt được thông qua việc cắt giảm tới 50% chi phí tổng thể và dấu chân vật lý của công nghệ thu giữ carbon so với các giải pháp thông thường. Bước đột phá này đạt được bằng cách kết hợp hai công nghệ tăng cường quá trình đã được chứng minh: Dung môi muối đệm được thúc đẩy bằng amine độc quyền, tiên tiến của Carbon Clean (APBS-CDRMax) và giường đóng gói quay (rotating packed beds-RPB) tức là công nghệ trọng lực cao (Hi-G) đã được thừa nhận rộng rãi như một quá trình tăng cường chuyển khối chất lỏng-hơi hiệu quả cao để tăng cường quá trình truyền khối. Do vậy, những người chấp nhận sớm công nghệ này sẽ được hưởng lợi rất nhiều từ sự kết hợp độc đáo trên.

Lợi ích: Công nghệ CycloneCC là giải pháp thu hồi carbon theo modules, không cột tháp, lý tưởng cho các thiết bị phát thải cỡ nhỏ đến trung bình. Các lợi ích chính bao gồm: (i) Nhỏ gọn và tiết kiệm chi phí: Tăng cường quá trình giúp giảm thiết bị chuyển khối lượng lớn xuống 10 lần, giảm dấu chân tổng thể của đơn vị tới 50%. (ii) Giảm thiểu gián đoạn: Thiết kế modules và khung thanh trượt đúc sẵn giúp giảm yêu cầu về cơ sở hạ tầng tại công trường, dễ dàng tích hợp với các hoạt động công nghiệp nhằm giảm thiểu gián đoạn, cắt giảm chi phí và đơn giản hóa việc bảo trì nhà máy. (iii) Dễ dàng mở rộng quy mô: CycloneCC được cung cấp dưới dạng các đơn vị modules có thể vận chuyển bằng xe tải và có thể được bổ sung theo thời gian phù hợp với chiến lược loại bỏ carbon. (iv) Thiết kế tiêu chuẩn hóa: Với thiết kế cơ sở có sẵn và kỹ thuật làm sẵn có thể tùy chỉnh theo điều kiện tại địa điểm, CC sẽ đem đến hiệu quả giao hàng và chi phí có thể nhân rộng.

Các dự án trọng điểm: Hãng dầu khí đa quốc gia ADNOC (Abu Dhabi National Oil Company) đã lựa chọn công nghệ CycloneCC cho chương trình thí điểm thu hồi carbon 10 tấn mỗi ngày (TPD) tại nhà máy của Fertiglobe đặt tại Abu Dhabi, được lắp đặt tại chỗ trong vòng chưa đầy một tuần. Công nghệ modules cũng đang được triển khai ở khu vực Bắc Mỹ, trong khi việc thương mại hóa công nghệ CycloneCC với tốc độ thu giữ 100 tấn mỗi ngày (TPD) đang được tiến hành. Tại Vương quốc Thụy Điển, công nghệ của CC sẽ có khả năng thu giữ 70.000 tấn CO₂ sinh học mỗi năm cho cơ sở FlagshipONE của Ørsted (Vương quốc Đan Mạch), cơ sở sản xuất eManol từ CO₂ thu được từ quá trình lên men ethanol của Carbon Sink (Hoa Kỳ) quy mô thương mại lớn nhất châu Âu đang được xây dựng. FlagshipONE sẽ cung cấp tới 55.000 tấn eManol mỗi năm cho lĩnh vực vận tải biển hiện chiếm khoảng 3% lượng phát thải khí nhà kính (GHG) toàn cầu. Carbon Clean cũng còn hoạt động trong lĩnh vực hàng hải, hợp tác với hãng SAMSUNG E&A để tối ưu hóa công nghệ CycloneCC để được ứng dụng trên tàu.

Mô tả công nghệ: CycloneCC là một giải pháp mang tính đột phá, tiết kiệm không gian, tiết kiệm chi phí. Thiết kế modules “Lego-block”, “plug and play” cho phép các nhà phát thải công nghiệp vừa và nhỏ có thể tăng cường đầu tư thu hồi carbon của họ. Các thiết bị được tối ưu hóa cho lượng khí thải công nghiệp và có thể thu giữ từ 75 tấn – 855 tấn CO₂ trên mỗi chuyến tàu. Công nghệ CycloneCC còn thúc đẩy việc triển khai tại các địa điểm này hiện đã sẵn sàng và việc tăng cường cũng như tiêu chuẩn hóa quá trình là yếu tố then chốt. Trọng tâm của công nghệ tiên tiến này là các giường đóng gói quay khi sử dụng lực ly tâm để tăng hiệu quả của quá trình thu hồi carbon. CycloneCC còn giúp tăng cường quá trình thu giữ dung môi truyền thống bằng cách kết hợp hai công nghệ tăng cường quá trình đã được chứng minh: (i) Công nghệ thiết bị xử lý giường đóng gói quay (RPB). (ii) Công nghệ dung môi muối đệm tăng cường amine độc quyền.

Giường đóng gói quay: Dung môi APBS-CDRMax cực kỳ hiệu quả trong việc thu giữ CO₂, trong khi các giường đóng gói quay (RPB) cung cấp môi trường hiệu quả cao cho cả sự hấp thụ CO₂ và tái tạo dung môi, được sử dụng hiệu quả để thu giữ CO₂ sau đốt. RPB chứa một đĩa vật liệu đóng gói quay quanh trục của chúng, điều này giúp tạo ra lực ly tâm cao hơn đáng kể so với lực hấp dẫn mà các cột tháp thông thường có lớp đệm dựa vào, đồng thời đạt hiệu quả hơn trong việc chuyển khối lượng CO₂ từ khí thải sang dung môi. Dưới lực lớn hơn, các giọt và màng dung môi hình thành trên vật liệu đóng gói của lớp về cơ bản mịn hơn so với cột tháp thông thường, điều này làm tăng diện tích bề mặt có sẵn của dung môi cho một thể tích nhất định, dẫn đến hiệu suất truyền khối nhanh hơn và cao hơn giữa pha khí và pha chất lỏng.

Sự cải thiện đáng kể về hiệu suất hấp thụ cho phép RPB nhỏ hơn 10 lần so với cột tháp truyền thống, đạt được kết quả tương tự. Sự kết hợp giữa RPB và dung môi APBS-CDRMax đã đem lại: Kích thước thiết bị nhỏ hơn với hiệu suất tương đương khi sử dụng RPB trong bộ hấp thụ/bộ tách khí sẽ giúp giảm kích thước thiết bị nhiều hơn một bậc. Việc truyền khối và nhiệt tốt hơn giữa pha chất lỏng và pha khí thông qua màng chất lỏng mỏng hơn được tạo ra bởi lực ly tâm. Dòng chảy hỗn loạn, mạnh mẽ hơn so với cột tháp thông thường truyền thống.

Dung môi APBS-CDRMax trong máy tháo gỡ sản phẩm RPB cũng làm giảm yêu cầu về nhiệt và cải thiện hiệu suất truyền nhiệt, giúp giảm tổng chi phí tái sinh dung môi. Ngoài ra, tốc độ xuống cấp và ăn mòn được giảm xuống, giúp tiết kiệm lượng dung môi tạo thành và xử lý chất thải, đồng thời cải thiện hiệu suất năng lượng do giảm nhu cầu bơm chất làm mát xung quanh thiết bị. Việc tối ưu hóa hơn nữa đạt được bằng cách sử dụng công nghệ bản sao số, điều này cho phép các thiết bị CycloneCC được vận hành từ xa để đem lại hiệu quả năng lượng và nhà máy được cải thiện. Ngoài ra, tổng chi phí lắp đặt giảm giúp có thể kết hợp các thiết bị CycloneCC vào các hoạt động hiện tại và tương lai, cho phép các doanh nghiệp mở rộng quy mô thu hồi carbon theo thời gian, đáp ứng các mục tiêu quan trọng và cắt giảm lượng khí thải carbon sớm hơn.

Dung môi APBS-CDRMAX: Dung môi APBS-CDRMax của Carbon Clean được pha chế để tối ưu hóa hiệu suất thu hồi carbon. Công thức cải tiến, được cấp bằng sáng chế của amine và muối là muối đệm được thúc đẩy bằng amine (amine promoted buffer salts-APBS), giúp đem lại cả khả năng phản ứng động học cao của amine và năng lượng tái tạo thấp của muối đệm. Kết quả là tạo ra một dung môi độc đáo, tác dụng nhanh, dung lượng cao, đem lại hiệu suất cao hơn trong bất kỳ hệ thống thu hồi carbon dựa trên bất kỳ dung môi nào.

Hóa học dung môi còn cho phép loại bỏ nhanh chóng carbon dioxide khỏi khí thải với nồng độ CO₂ nằm trong khoảng từ 3% đến 20% theo thể tích. APBS-CDRMax còn tạo ra CO₂ với độ tinh khiết trên hoặc bằng 99,5% theo thể tích trên cơ sở khô, đồng thời còn làm giảm nhu cầu năng lượng tái sinh và đem lại độ ổn định cao hơn cũng như độ ăn mòn thấp hơn so với các dung môi thông thường truyền thống. Kết quả các cuộc thử nghiệm toàn diện đã xác nhận những lợi ích thực tế của APBS-CDRMax, trong đó bao gồm: Ăn mòn ít hơn 20 lần và suy thoái ít hơn 10 lần so với dung môi thông thường; giảm lượng phát thải dung môi đến mức phần tỷ (ppb), đáp ứng các yêu cầu quản lý môi trường và tạo điều kiện thuận lợi cho việc phê duyệt dự án; giảm 10% đến 25% nhu cầu năng lượng cho quá trình thu hồi và tái sinh; và tuổi thọ dung môi dài hơn gấp 5 lần và lượng dung môi bổ sung ít hơn 86%.

* CARBON ENGINEERING

Carbon Engineering Ltd. là một công ty năng lượng sạch có trụ sở tại Canada, tập trung vào thương mại hóa công nghệ thu giữ không khí trực tiếp DAC, thu giữ carbon dioxide CO₂ trực tiếp từ khí quyển.

Thu hồi không khí trực tiếp (DIRECT AIR CAPTURE-DAC): Thu khí trực tiếp (DAC) là công nghệ thu giữ carbon dioxide CO₂ trực tiếp từ khí quyển bằng một hệ thống được thiết kế, điều này tương tự như cách thức cây cối hấp thụ CO₂ để quang hợp, ngoại trừ DAC thực hiện nhanh hơn nhiều, với diện tích đất nhỏ hơn nhiều và cung cấp CO₂ ở dạng cô đặc, nén CO₂ trong khí quyển thu được, sau đó có thể được lưu trữ an toàn trong các bể hồ chứa địa chất để tạo ra lượng khí thải âm hoặc được sử dụng để sản xuất các sản phẩm có hàm lượng carbon thấp, chẳng hạn như dầu diesel và nhiên liệu hàng không, hoạt động trong máy bay và cơ sở hạ tầng hiện có. Hơn một thập kỷ trước, Carbon Engineering (CE) đã đi tiên phong trong hệ thống DAC dựa trên chất hấp thụ chất lỏng có thể được tối ưu hóa theo quy mô. STRATOS, cơ sở quy mô thương mại đầu tiên sử dụng công nghệ của CE, hiện đang được xây dựng ở tiểu bang Texas (Hoa Kỳ) và khi đi vào hoạt động đầy đủ, dự kiến sẽ là cơ sở lớn nhất thế giới.

Lợi ích: (i) Công nghệ DAC này có thể mở rộng: Các cơ sở công nghiệp sử dụng công nghệ DAC của CE có thể được xây dựng trên một hoặc nhiều đoàn tàu trains. (ii) Thiết kế tiêu chuẩn: Cùng với các đối tác của mình, CE đem đến cách tiếp cận “thiết kế một, xây dựng nhiều” được tiêu chuẩn hóa để triển khai, nỗ lực sao chép các nhà máy gần giống hệt nhau được điều chỉnh để phù hợp với các cân nhắc cụ thể về vị trí. Điều này giúp hỗ trợ việc xây dựng nhanh chóng các cơ sở quy mô lớn. (iii) Tiền lệ công nghiệp: CE đã xây dựng công nghệ DAC bằng cách kết hợp các thiết bị và quá trình hiện có được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác, sau đó đổi mới sáng tạo, điều chỉnh và tích hợp chúng để tạo ra hệ thống DAC của CE. Điều này có nghĩa là hệ thống của CE có thể được xây dựng ở quy mô công nghiệp phần lớn bằng các chuỗi cung ứng hiện có. (iv) Chu trình hóa học khép kín: Công nghệ DAC thu giữ CO₂ từ không khí trong một hệ thống “vòng kín”, có nghĩa là CE có thể tái sử dụng các hóa chất với lượng chất thải tối thiểu.

Mô tả công nghệ: Công nghệ DAC thu giữ CO₂ bằng cách hút không khí trong khí quyển vào. Sau đó, thông qua một loạt các phản ứng hóa học, CO₂ được tách ra khỏi không khí đồng thời trả phần không khí còn lại thoát ra môi trường. DAC là một công nghệ khác và bổ sung cho việc thu hồi và lưu trữ carbon tại nguồn điểm, giúp loại bỏ CO₂ khỏi khí thải công nghiệp thay vì khí quyển. Trong các dự án lưu trữ CO₂ trung tâm hoặc cụm, DAC có thể đem lại giá trị quan trọng bằng cách cung cấp công suất CO₂ với độ tinh khiết và nguồn cung cấp tương đối ổn định. Phương pháp tiếp cận công nghệ DAC của CE tập trung vào việc đạt được quy mô công nghiệp lớn với chi phí thấp. Để giúp đạt được điều này, giải pháp của CE là sử dụng các thiết bị và quá trình hiện có và được sử dụng rộng rãi từ các lĩnh vực khác, đổi mới và tích hợp chúng để cung cấp hệ thống DAC dựa trên chuỗi cung ứng được biết đến rộng rãi và chi phí thiết bị đáng tin cậy. Quá trình của CE bắt đầu với một bộ khởi động từ không khí được điều chỉnh từ cột tháp giải nhiệt công nghiệp để đem lại lượng không khí lớn đi qua các bề mặt nhựa mỏng có dung dịch potassium hydroxide theo sau chúng. Potassium hydroxide này liên kết với các phân tử carbon dioxide, loại bỏ chúng khỏi không khí và giữ chúng trong dung dịch dưới dạng muối kali carbonate (potassium carbonate salt). Sau đó, thông qua một loạt các quá trình ở bước tái sinh, CO₂ được cô đặc và nén thành dòng gần như tinh khiết, sẵn sàng để sử dụng hoặc lưu trữ.

Để giúp giảm thiểu chất thải và vật tư tiêu hao trong quá trình của CE, công nghệ DAC sử dụng các phản ứng hóa học trong hệ thống vòng kín để hấp thụ CO₂ từ không khí. Hiện có một số ứng dụng để thu hồi CO₂ trong khí quyển thông qua DAC song CE chỉ tập trung vào việc cung cấp hai loại giải pháp công nghiệp: (i) Loại bỏ carbon dioxide: Khi kết hợp với bể kho lưu trữ địa chất an toàn, DAC có thể cung cấp khả năng lâu dài và có thể kiểm chứng việc loại bỏ CO₂ khỏi khí quyển. Điều này cung cấp một cơ chế giúp các lĩnh vực khó loại bỏ carbon như hàng không và hàng hải giải quyết lượng khí thải của họ nhanh hơn và với chi phí thấp hơn nhiều so với các giải pháp giảm thiểu hiện có. Trong tương lai, trong một thế giới hậu net-zero, những cơ sở tương tự này có thể được sử dụng để giải quyết lượng khí thải truyền thống, tạo cơ hội phục hồi khí hậu. (ii) Nhiên liệu carbon thấp: Các giải pháp AIRTOFUELS của CE có thể cho phép CO₂ có trong khí quyển thu được kết hợp với hydrogen để tạo ra nhiên liệu có cường độ carbon thấp tương thích với các phương tiện và cơ sở hạ tầng hiện có.

Tiếp cận triển khai: CE thúc đẩy quan hệ đối tác và cộng tác giữa các lĩnh vực để cho phép triển khai nhanh chóng và rộng rãi cơ sở hạ tầng DAC trên quy mô lớn. CE và 1PointFive-cả hai đều là công ty con của hãng dầu khí Occidental (Oxygen) sẽ đem đến phương pháp triển khai “thiết kế một, xây dựng nhiều” đã được tiêu chuẩn hóa. Với cách tiếp cận này kết hợp công nghệ DAC, quản lý carbon dioxide quy mô lớn, kinh nghiệm dự án và cơ sở hạ tầng lưu trữ rộng khắp, CE sẽ cung cấp công nghệ DAC, trong khi 1PointFive, cùng với các chi nhánh của hãng Oxygen thì sẽ xây dựng và triển khai các nhà máy DAC, tận dụng chuyên môn phân phối và kỹ thuật dự án mạnh mẽ của hãng Oxygen, điều này giúp hỗ trợ việc xây dựng nhanh chóng các cơ sở quy mô lớn, có thể được thiết kế có tính đến các địa điểm cụ thể.

Trung tâm sáng tạo kỹ thuật thu giữ carbon: Được xây dựng vào năm 2021, Trung tâm sáng tạo mới của CE (CE’s Innovation Centre-CEIC) ở Squamish, B.C. (Canada) cung cấp một môi trường nơi các kỹ sư và kỹ thuật viên của CE tiến hành phát triển, thử nghiệm và phân tích công nghệ liên tục. CEIC còn cho phép CE tiếp tục tối ưu hóa công nghệ DAC để giảm thiểu chi phí thu giữ trên mỗi tấn CO₂. Hiện cơ sở này chứa tất cả các thành phần chính của cơ sở DAC quy mô thương mại để các kỹ sư có thể kiểm tra và xác nhận các cải tiến công nghệ trong một hệ thống tích hợp. Các công nghệ thế hệ tiếp theo được phát triển tại Squamish sau đó sẽ được giới thiệu tới các cơ sở thương mại trên toàn thế giới nhằm giúp cắt giảm lượng khí thải và đạt được mục tiêu net-zero.

Các cơ sở thương mại đang triển khai: STRATOS, cơ sở thương mại đầu tiên sử dụng công nghệ DAC của CE hiện do 1PointFive phát triển, thì đang được xây dựng tại Hạt Ector (tiểu bang Texas, Hoa Kỳ). Cơ sở đầu tiên này được thiết kế để có khả năng chiết xuất 500.000 tấn CO₂ trong khí quyển hàng năm sau khi đi vào hoạt động hoàn toàn. Cơ sở DAC đặt tại địa điểm thứ hai ở Hạt Kleberg (tiểu bang Texas) cũng đang được tiến hành xây dựng, nơi đã được chọn lựa để tiếp nhận tài trợ từ DOE (2023). Với việc sử dụng phương pháp tiếp cận “thiết kế một, xây dựng nhiều”, địa điểm này dự kiến sẽ đem lại khả năng tiếp cận việc xây dựng tiềm năng nhiều cơ sở DAC có khả năng loại bỏ chung lên tới 30 triệu tấn carbon dioxide CO₂ khỏi khí quyển hàng năm để cô lập một cách chuyên dụng. Điều này giúp cung cấp kế hoạch chi tiết cho các dự án DAC toàn cầu, hỗ trợ thiết kế các cơ sở bổ sung đang được tiến hành ở nhiều thị trường khác trên thế giới.

* C-CAPTURE

C-Capture (Vương quốc Anh) chuyên thiết kế các quá trình hóa học hàng đầu thế giới để thu giữ carbon dioxide CO₂ và đã được cấp bằng sáng chế cho công nghệ dựa trên dung môi độc đáo.

Công nghệ thu hồi carbon thế hệ tiếp theo (NEXT GENERATION CARBON CAPTURE TECHNOLOGY): Hiện công nghệ dựa trên dung môi độc quyền của C-Capture là một sự đổi mới thực sự và là yếu tố thay đổi cuộc chơi về trong việc thu hồi carbon. Công nghệ dựa trên dung môi đã được cấp bằng sáng chế của C-Capture đã loại bỏ có chọn lọc CO₂ khỏi dòng khí hỗn hợp. Điều này rất phù hợp với việc thu giữ CO₂ trên quy mô lớn khi nó có thể được triển khai trên hầu hết các quá trình yêu cầu tách CO₂ khỏi các loại khí khác. Dựa trên nền tảng hóa học khác biệt cơ bản với các phương pháp tiếp cận thương mại hiện có, giải pháp của C-Capture không chứa amine và rất thân thiện với môi trường cũng như có chi phí thấp hơn, cực kỳ chắc chắn và phù hợp để sử dụng trong các lĩnh vực công nghiệp khó loại bỏ carbon, bao gồm sản xuất xi-măng và thủy tinh cũng như năng lượng từ chất thải. Ưu điểm của công nghệ loại bỏ carbon của C-Capture có nghĩa là nó có thể vượt qua các rào cản hiện đang ngăn cản việc áp dụng rộng rãi hoạt động thu hồi carbon và đóng góp đáng kể trên toàn cầu vào việc đạt được mục tiêu net-zero.

Lợi ích: Đây là phương pháp tiếp cận mới không chứa amine, dung môi của C-Capture có khả năng phân hủy tự nhiên và thân thiện với môi trường. Quá trình của C-Capture giải phóng CO₂ dễ dàng hơn các hệ thống khác dựa trên amine, dẫn đến nhu cầu năng lượng ký sinh thấp hơn đáng kể. Giảm thiểu đáng kể nhu cầu năng lượng của quá trình (gần 1,8 GJ/tấn CO₂) do yêu cầu hơi thấp và giảm chi phí nén do áp suất giải phóng CO₂ cao hơn. Thích hợp để sử dụng trong các lĩnh vực công nghiệp khó loại bỏ carbon với khả năng chịu đựng cao đối với các tạp chất, chất dạng hạt và khí acid như NOx và SOx đã được chứng minh. Giảm thiểu nhu cầu làm sạch trước khí cấp. Ít bị ăn mòn hơn đáng kể so với các chất tương đương gốc amine. Giảm chi phí vận hành và bảo trì. Giảm chi phí quản lý dung môi do độ ổn định nhiệt, hóa học và oxygen hóa cao cũng như độ bay hơi thấp, giúp giảm thiểu thất thoát dung môi trên mỗi tấn CO₂ thu được.

Mô tả công nghệ

Đổi mới sáng tạo công nghệ thế hệ thu giữ carbon tiếp theo: Là một công ty công nghệ sạch tiên tiến của Vương quốc Anh, C-Capture đã đi đầu trong việc phát triển công nghệ thu giữ carbon trong hơn một thập kỷ qua và là một công ty con của Đại học Leeds hiện đang tìm kiếm các giải pháp mới cho vấn đề thu hồi carbon đã thu hút được đầu tư.

Không chứa amine, công nghệ của C-Capture có các đặc tính hóa học riêng biệt sử dụng ít năng lượng hơn đáng kể so với các phương pháp truyền thống. Các thành phần dung môi của C-Capture đều có độ ổn định nhiệt cao, điều này giúp đạt được nhiệt độ giải hấp cao hơn, tạo ra áp suất CO₂ lớn hơn khi giải phóng và giảm năng lượng nén để chuẩn bị sản phẩm CO₂ cho quá trình vận chuyển và lưu trữ. Dung môi mạnh mẽ của C-Capture có khả năng chống oxy hóa và lão hóa cao, khiến nó phù hợp cho các ứng dụng công nghiệp mà dung môi gốc amine truyền thống không thể giải quyết được (không cần đầu tư vốn bổ sung đáng kể, độ phức tạp và rủi ro). Khả năng kháng cự này cũng dẫn đến tuổi thọ dung môi dài hơn, giảm chi phí hơn nữa.

Tăng cường triển khai công nghệ thu hồi carbon: C-Capture hiện đang chứng minh tính tương thích của công nghệ trong một số lĩnh vực khó giảm thiểu như một phần của dự án XLR8 CCS tiên phong của mình. Các thiết bị tương thích dung môi thu giữ carbon (carbon capture solvent compatibility units-CCSCU) đang được lắp đặt và vận hành bằng năng lượng từ các lĩnh vực công nghiệp sản xuất chất thải, thủy tinh và xi-măng như một phần của dự án này. Những cuộc thử nghiệm này sẽ hoàn thành tổng cộng sáu thử nghiệm thu hồi carbon, giúp chứng minh giải pháp thu giữ carbon chi phí thấp là hiện thực đối với các lĩnh vực công nghiệp khó loại bỏ carbon trong cuộc đua đạt mục tiêu net-zero.

Là một nhà máy thu hồi carbon quy mô nhỏ, hoàn toàn tự động và được đóng trong containers, chạy bằng khí thải thực, mỗi CCSCU sao chép các thay đổi về nhiệt độ, áp suất và thành phần dung môi có thể nhận thấy trong một chu trình thu giữ carbon toàn diện. Việc tái lập các điều kiện quá trình trong thế giới thực song với cường độ tài nguyên thấp, CCSCU của C-Capture nhanh chóng thu thập dữ liệu chất lượng cao để định lượng tốc độ thất thoát và phân hủy dung môi trực tuyến trong các ứng dụng cụ thể.

XLR8 CCS đã đạt được thành công trong cuộc trình diễn đầu tiên của Vương quốc Anh về công nghệ thu hồi carbon trong lĩnh vực sản xuất kính thương mại chính thống. Dự án sẽ khởi động thử nghiệm thu hồi carbon cải tiến trong lĩnh vực sản xuất xi-măng vào cuối năm 2024. Dự án “XLR8 CCS” giúp đẩy nhanh việc triển khai giải pháp thu hồi carbon chi phí thấp cho các lĩnh vực khó giảm thiểu đã được hỗ trợ 1,7 triệu bảng Anh từ Danh mục đổi mới net-zero (NZIP) của Chính phủ Hoàng gia Anh. Khoản tài trợ này là một phần của chương trình dự án Đổi mới 2.0 thu hồi, sử dụng và lưu trữ carbon (CCUS) trị giá 20 triệu bảng Anh nhằm mục đích đẩy nhanh việc triển khai công nghệ CCUS thế hệ tiếp theo ở quốc đảo này.

Công nghệ tăng tốc: Hiện một công nghệ CCSCU khác của C-Capture đã đạt được hơn 800 giờ hoạt động với lượng khí thải trong thế giới thực đối với một lĩnh vực bổ sung khó giảm thiểu khí thải. Các kết quả này phù hợp với thử nghiệm trong phòng thí nghiệm của C-Capture đã đem lại dữ liệu lão hóa nhất quán, điều này chứng tỏ khả năng chịu tạp chất cao, tốc độ phân hủy dung môi thấp và chứng minh độ bền của dung môi của C-Capture.

BECCS –dự án đầu tiên của thế giới: Công nghệ của C-Capture đã được triển khai để thí điểm dự án thu hồi và lưu trữ carbon năng lượng sinh học (bioenergy carbon capture storage-BECCS) đầu tiên thuộc loại này ở châu Âu, tại nguồn năng lượng tái tạo lớn nhất của Vương quốc Anh tính theo sản lượng là Nhà máy điện Drax ở Bắc Yorkshire. Điều này đã chứng minh thành công việc dung môi độc quyền của C-Capture có thể tách CO₂ khỏi khí thải thoát ra khi sinh khối được sử dụng để tạo ra điện, thí điểm này là lần đầu tiên trên thế giới thu hồi CO₂ từ quá trình đốt cháy 100% nguyên liệu sinh khối. Đây là một cột mốc quan trọng trong việc thu giữ carbon và đạt được lượng phát thải âm thông qua BECCS.

Hiện công việc tiếp theo còn lại của C-Capture vẫn tiếp tục diễn ra tại Nhà máy điện Drax cho tới khi chúng tiến tới thương mại hóa. Nhà máy thí điểm hiện tại được thiết kế để thu giữ từ 1 tấn đến 5 tấn CO₂ mỗi ngày. Hiện đang vận hành bằng khí thải tổng hợp (không khí/CO₂), chương trình dự án thí điểm kết hợp mọi cơ chế điều khiển và vận hành đơn vị sẽ có trong một đơn vị thương mại đầy đủ, khám phá và thử nghiệm từng yếu tố trong quá trình của C-Capture trong môi trường được kiểm soát rất chặt chẽ. Dữ liệu sẽ cung cấp bằng chứng về số liệu hiệu suất của C-Capture và phương cách công nghệ có thể hoạt động trong các lĩnh vực cụ thể của khách hàng, cùng với các đánh giá kinh tế-kỹ thuật như một phần của quá trình tư vấn. Tính đến nay, dự án thí điểm đã có hơn 2.000 giờ hoạt động trong các điều kiện tiêu biểu, đạt công suất thu giữ CO₂ từ 1,0 tấn đến 1,4 tấn/ngày, với tỷ lệ thu giữ 90% từ khí thải tổng hợp đại diện cho BECCS (15%v) và xi-măng (18%v).

Ngoài ra, CCSCU đã tiến hành thử nghiệm trọn đời đối với khí thải có nguồn gốc sinh khối từ nồi hơi của Nhà máy điện Drax. Kết quả cho đến nay, kết hợp với dữ liệu được thu thập trước đó từ thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, đều cho thấy công nghệ của C-Capture có khả năng tương thích cao với khí thải sinh khối. Đơn vị trình diễn thương mại đầu tiên của C-Capture sẽ giới thiệu công nghệ thu giữ carbon biến đổi của công ty ở quy mô phù hợp về mặt công nghiệp (thu giữ từ 50 tấn-200 tấn CO₂ mỗi ngày), sẽ sớm được công bố.

Link nguồn:

https://www.globalccsinstitute.com/wp-content/uploads/2024/08/Report-CCS-Technology-Compendium-2024-1.pdf

Tuấn Hùng

Global CCS Institute

Nguồn PetroTimes : https://petrotimes.vn/nhung-cong-nghe-ccs-moi-tien-tien-nam-2024-ky-8-718132.html