Nhật Bản: Thử nghiệm công nghệ thu giữ trực tiếp CO2

Toho Gas và các đối tác có kế hoạch thử nghiệm thiết bị thu khí trực tiếp vào năm tài chính 2024. Ảnh: Nikkei Asia

Công ty NGK Insulators có trụ sở tại Nagoya đang nghiên cứu việc thu khí cacbonic (CO2) trực tiếp từ không khí bằng cách sử dụng một khối đất sét chủ yếu dùng để làm sạch khí thải trong các phương tiện cơ giới.

Chất nền gốm HONEYCERAM - Ảnh: NGK

Thu giữ khí trực tiếp là sử dụng phản ứng hóa học để hấp thụ CO2 từ khí quyển, rồi lưu trữ dưới lòng đất hoặc dùng để sản xuất nhiên liệu hoặc hóa chất công nghiệp. Những khối Honeyceram [một chất xúc tác gốm giúp trung hòa các chất có hại trong khí thải ô tô] có thể hoạt động ở bất cứ nơi nào có không khí, vì chúng có khả năng thích nghi tương đối tốt với môi trường sa mạc hoặc những môi trường không thuận lợi khác.

Theo dự kiến, mô hình mẫu của NGK sẽ bắt đầu hoạt động vào năm tài chính 2025 và có khả năng hấp thụ hàng trăm đến hàng nghìn tấn CO2 mỗi năm.

Mô hình này sẽ sử dụng hàng ngàn khối Honeyceram màu vani. Quạt sẽ đẩy không khí qua các khối có cấu trúc tổ ong được phủ một chất có phản ứng với CO2. Honeyceram sau đó được nung nóng để giải phóng CO2 có độ tinh khiết cao để thu hồi.

Theo đại diện của NGK, cấu trúc tổ ong tăng diện tích tiếp xúc giữa vật liệu và không khí, giúp hấp thụ CO2 hiệu quả hơn, vì thế thiết bị cũng sẽ nhỏ gọn hơn.

NGK kỳ vọng các sản phẩm liên quan đến trung tính cacbon và sáng kiến kỹ thuật số sẽ chiếm một nửa doanh số bán hàng vào năm 2030 và 80% vào năm 2050. “Công nghệ thu giữ CO2 sẽ tạo nên sức hút mạnh mẽ cho chúng tôi” - Chủ tịch Shigeru Kobayashi.

Toho Gas, một công ty khác có trụ sở tại Nagoya, cũng đang nghiên cứu công nghệ thu giữ không khí trực tiếp từ các kho khí thiên nhiên hóa lỏng.

Hợp tác với Đại học Nagoya và các đối tác khác, Toho Gas có kế hoạch xây dựng một thiết bị nguyên mẫu vào năm tài chính 2024, dự kiến thiết bị này sẽ hấp thụ 1 tấn CO2 mỗi năm. Các thử nghiệm tiếp theo có thể được thực hiện tại một cơ sở mở rộng vào năm tài chính 2029.

Khí thiên nhiên được làm lạnh để tạo ra khí thiên nhiên hóa lỏng (LNG). Khi quá trình được đảo ngược, nhiệt được hấp thụ tạo ra hiệu ứng làm mát. Phương pháp của Toho Gas sử dụng nguồn "năng lượng lạnh" này thu hồi từ quá trình tái khí hóa LNG để làm mát dung môi chứa CO2 xuống dưới âm 140 độ C, biến CO2 thành nước đá khô.

Sau khi nước đá khô được đưa về nhiệt độ phòng sẽ để lại khí CO2 dưới áp suất cao. Theo Toho Gas, phương pháp này sử dụng ít năng lượng hơn so với quy trình làm nóng dung môi thông thường.

Công ty có kế hoạch sử dụng khí thu được trong quá trình metan hóa - một phản ứng chuyển đổi CO2 thành khí metan tổng hợp, một thành phần của khí tự nhiên khi kết hợp với hydro. Sản phẩm này được cung cấp cho cư dân đô thị.

"Chúng tôi đặt mục tiêu sẽ thực hiện việc này tại kho tiếp nhận LNG của các công ty khác và ở nước ngoài" - ông Soichiro Masuda, thuộc bộ phận nghiên cứu và phát triển của Toho Gas, cho biết.

Dù việc thu giữ trực tiếp khí đạt được nhiều triển vọng, nhưng vẫn còn nhiều trở ngại liên quan đến chi phí, lên đến 300 đến 600 USD/tấn. Do nồng độ CO2 trong không khí quá thấp nên việc thu hồi không khí trực tiếp tiêu tốn nhiều năng lượng hơn so với việc lọc khí thải của nhà máy điện.

Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế, hiện trên thế giới có 18 cơ sở thu giữ trực tiếp khí đang hoạt động, loại bỏ khoảng 7.700 tấn CO2 ra khỏi khí quyển mỗi năm. Theo dự toán của IEA, để đạt mức phát thải ròng bằng "0" vào năm 2050, hàng năm cần phải thu giữ 85 triệu tấn CO2 cho đến năm 2030 và 980 triệu tấn cho đến năm 2050.

Tùng Lâm