Cách hoạt động của quá trình chà rửa CO2

Đây là những thời điểm nguy hiểm mà chúng ta đang sống. Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu gần đây đã tuyên bố rằng để tránh sự gia tăng nhiệt độ thảm hại, lượng phát thải khí nhà kính toàn cầu không được tăng sau năm 2015. Tuy nhiên, Cơ quan Năng lượng Quốc tế dự đoán mức sử dụng điện của chúng ta sẽ tăng 50% theo năm 2030, và nếu hiệu suất trong quá khứ là bất kỳ dấu hiệu nào, nó có thể đúng [nguồn: The Guardian ].

Đã đốt cháy khoảng 551 tỷ tấn carbon kể từ khi bắt đầu cuộc cách mạng công nghiệp, nồng độ khí trong khí quyển của thế giới hiện cao hơn 100 phần triệu so với chỉ cách đây hơn 200 năm [nguồn: The Guardian ]. Với dữ liệu như vậy làm tắc nghẽn không khí, rõ ràng là con người có thể phải đưa ra một số quyết định khá nặng nề về mức tiêu thụ năng lượng của họ: Tạm biệt SUV; chào lai.

Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta có thể lấy chiếc bánh của mình và ăn nó? Hoặc trong trường hợp hấp thụ cacbon và lọc khí CO 2 nói riêng - than cốc . Như bạn có thể đã biết từ Công nghệ than sạch là gì? và Cách thức hoạt động của quá trình thu giữ carbon, than cốc là một dạng carbon đông đặc và thuật ngữ hấp thụ carbon đề cập đến một loạt các quá trình thu giữ carbon dioxide và gửi đi để lưu trữ vĩnh viễn hoặc sử dụng cho mục đích sản xuất. Quá trình lọc khí CO ₂ là một dạng thu giữ cacbon đặc biệt diễn ra sau khi nhiên liệu hóa thạch đã được đốt cháy, nhưng trước khi khí thải được thải ra ngoài không khí.

Bên cạnh mức giá đắt đỏ hiện tại của nó, nhiều người xem lọc khí CO ₂ là một trong những cách dễ nhất để giảm lượng khí thải carbon dioxide vì nó không yêu cầu bất kỳ thay đổi lối sống nào. Không có tấm pin mặt trời để thiết lập hoặc các trang trại gió để kết nối với; không có những chuyến đi cảm giác tội lỗi về việc vô tình để đèn sáng cả ngày. Đơn giản chỉ cần tiếp tục đốt dầu nửa đêm đó và để máy lọc xử lý phần còn lại. Nhưng "phần còn lại" đòi hỏi những gì? Hãy đọc để tìm hiểu.

1. Quy trình tẩy rửa CO2
2. Những thách thức của quá trình chà rửa CO2
3. Ứng dụng cho tẩy rửa CO2

Bất kể bạn sống ở quốc gia nào, trừ khi bạn cư trú ở một nơi khác , nguồn điện cung cấp cho ngôi nhà của bạn rất có thể đến từ một nhà máy điện. Hoa Kỳ đốt nhiên liệu hóa thạch cho hơn 85% nhu cầu năng lượng của mình, và các nhà máy điện mọc lên ở Trung Quốc với tốc độ hai chiếc mỗi tuần [nguồn: Herzog / CCS ].

Để sản xuất năng lượng, hầu hết các nhà máy điện đều đốt than (hoặc một loại nhiên liệu hóa thạch khác) trong không khí để tạo ra hơi nước . Hơi nước làm quay tuabin, tạo ra điện năng. Tuy nhiên, ngoài hơi nước, một loạt các khí thải cũng được tạo ra và thải vào khí quyển. Nhiều trong số các khí thải ngoại lai đó là khí nhà kính góp phần gây ra hiệu ứng nhà kính.

Nhưng không phải tất cả các khí nhà kính đều được tạo ra như nhau. Mặc dù carbon dioxide thường không chiếm quá 15% lượng khí thải của một nhà máy điện, nó gây ra 60% hiệu ứng khí nhà kính [nguồn: Bộ Năng lượng Hoa Kỳ / Marion ].

Để ngăn không cho CO ₂ thoát ra ngoài khí quyển, quá trình thu giữ cacbon sau đốt (như tên gọi của nó) hoạt động bằng cách cô lập CO ₂ khỏi các khí thải khác sau quá trình đốt cháy. Khi khí thải đã được loại bỏ hoặc được làm sạch , chúng sẽ được giải phóng vào không khí. Một số kỹ thuật tẩy rửa cũng cô lập các khí nhà kính khác như lưu huỳnh và thủy ngân, nhưng vì CO ₂ là vấn đề lớn nhất nên nó được chú ý nhiều nhất.

Hiện nay, sử dụng dung môi lỏng để liên kết với CO ₂ và tách nó khỏi các thành phần khí khác là phương pháp cô lập phổ biến nhất. Hai dung môi thường được sử dụng là amoniac dạng nước và monoetanolamin (MEA).

Tuy nhiên, bất kể dung môi cụ thể được chọn là gì, quy trình về cơ bản là giống nhau:

Sau khi nhiên liệu hóa thạch được đốt cháy trong không khí, các khí tạo thành được thu thập và làm lạnh. Sau đó, dung môi được thêm vào và hấp thụ CO ₂ , tạo thành một hợp chất mới trong một phản ứng hóa học thuận nghịch. Hợp chất mới tách ra khỏi các khí khác bằng cách đi vào trạng thái rắn hơn và được bơm đến một buồng mới và được làm nóng lại. Nhiệt làm cho CO ₂ thoát ra khỏi dung dịch để nó có thể được chuyển hướng vào kho chứa. Dung môi được đưa trở lại đầu chu trình để được tái sử dụng, và khí thải đã được làm sạch được thải vào khí quyển.

Ngoài việc sử dụng dung môi, các phương pháp tẩy rửa CO ₂ khác bao gồm:

Mặc dù mỗi kỹ thuật được liệt kê đã được chứng minh là hiệu quả, do những thách thức vốn có trong việc tách CO ₂ khỏi khí thải, các nhà khoa học đang nghiên cứu các lựa chọn tốt hơn khi chúng tôi nói. Cuộc đua đang diễn ra để tìm ra cách tốt nhất và rẻ nhất để làm sạch không khí. Tìm hiểu về những thách thức liên quan đến quá trình lọc khí CO ₂ tiếp theo.

Cũng như nhiều công nghệ tương đối mới, quá trình lọc khí CO ₂ phải đối mặt với những thách thức. Các trở ngại phụ thuộc vào quy trình cụ thể được sử dụng để loại bỏ carbon dioxide và có thể bao gồm sự suy giảm dung môi bởi các khí thải khác, ăn mòn màng, giảm sự hấp phụ bởi các tạp chất khí thải, cũng như tăng chi phí và nhu cầu năng lượng.

Hiện tại, hai vấn đề sau có xu hướng trở thành vấn đề nan giải nhất. Một số phân tích ước tính rằng các công nghệ thu giữ hiện tại có giá khoảng 150 đô la cho mỗi tấn carbon thu được , thêm từ 2,5 xu / kWh đến 4 xu / kWh vào hóa đơn điện của bạn [nguồn: Bộ Năng lượng Hoa Kỳ ]. Các ước tính khác đưa giá lên gần 9 cent / kWh - tăng 84% so với điện mua từ nhà máy không có công nghệ thu giữ carbon [nguồn: Bộ Năng lượng Hoa Kỳ ].

Prices vary so widely because a number of factors affect costs, including the design of the scrubbing system, the location of the plant, the efficiency of the plant and whether the carbon capture technology was original or added later. For instance, while electricity generated at a new coal plant using CO₂ scrubbing may cost 57 percent more than electricity generated in a plant without carbon capture, electricity generated at an existing plant retrofitted with CO₂ scrubbing can cost up to 290 percent more [source: Williams].

Ngoài việc tốn kém, quá trình lọc khí CO ₂ cũng đòi hỏi nhiều năng lượng. Nó không chỉ yêu cầu xử lý một lượng lớn khí (hãy nhớ rằng chỉ một phần nhỏ khí thải thực sự là CO ₂ ), mà nó còn phải nén CO ₂ bị thu giữ thành dạng lưu trữ - một quá trình tiêu tốn rất nhiều năng lượng. Vì vậy, trớ trêu thay, việc thu giữ carbon thực sự lại sử dụng phần nhiên liệu của chính nó. Các nhà máy than mới được lắp đặt thu giữ carbon có thể sử dụng nhiều hơn từ 24 đến 40% nhiên liệu so với các nhà máy không được trang bị công nghệ này, trong khi các nhà máy than được trang bị thêm có thể sử dụng nhiều hơn tới 77% [nguồn: Williams ].

Tuy nhiên, ngay cả khi tính đến việc sử dụng năng lượng và phát thải của chính nó, quá trình lọc khí CO ₂ vẫn loại bỏ một lượng thực 80 đến 90% carbon dioxide từ khí thải [nguồn: GreenFacts ]. Đó là một điều tốt, vì một số nhà khoa học ước tính lượng khí thải CO ₂ của chúng ta có thể cần giảm từ 60 đến 80 phần trăm để tránh những biến đổi khí hậu thảm khốc [nguồn: Marion ]. Tiếp theo, hãy tìm hiểu về các ứng dụng của quá trình tẩy rửa khí CO ₂ .

Có lẽ một ngày nào đó bạn sẽ có thể loại bỏ CO ₂ ở bất cứ đâu. Tuy nhiên, hiện nay, quá trình lọc khí CO ₂ có thể thực hiện được chủ yếu tại các nguồn carbon dioxide cố định như các nhà máy điện đốt nhiên liệu hóa thạch. Tuy nhiên, nếu bạn nghĩ rằng khu vực mục tiêu đó có vẻ hạn chế, hãy suy nghĩ lại. Đốt cháy nhiên liệu hóa thạch là nguồn CO ₂ lớn nhất duy nhất trong khí quyển: Chỉ riêng các nhà máy điện đã thải ra hơn một phần ba tổng lượng khí thải CO ₂ trên toàn thế giới [nguồn: Herzog ].

Chỉ những người cứng đầu nhất mới phản đối sự thật rằng nhiên liệu hóa thạch sẽ không sớm biến mất. Bởi vì mặc dù có hai hướng thúc đẩy để giảm tiêu thụ năng lượng và chuyển sang các nguồn năng lượng thay thế, nhưng mọi người không có khuynh hướng thay đổi cách của họ. Và mặc dù giờ đây chúng ta đã có kiến ​​thức để xây dựng các nhà máy sạch hơn, hiệu quả hơn, nhưng các nhà máy mới hơn sẽ không được phổ biến rộng rãi trong vài thập kỷ nữa do tuổi thọ của các nhà máy điện kéo dài (khoảng 40 năm) [nguồn: RWE ]. Nghiên cứu chỉ ra rằng đến năm 2030, 2/3 lượng khí thải CO ₂ sẽ đến từ các nhà máy hiện có [nguồn: ScienceDaily ].

Rõ ràng, mọi người cần một cách để dọn dẹp sau khi chính mình. Là phương pháp thu giữ carbon duy nhất có thể áp dụng cho các nhà máy hiện có, máy lọc khí CO _{2 chính là giải pháp.} Về cơ bản, chúng là một cách để câu giờ cho đến khi chúng ta có thể chuyển đổi hoàn toàn sang các nguồn năng lượng sạch hơn. Các nhiệm vụ của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ ( EPA ) và Nghị định thư Kyoto (quy định giới hạn lượng khí thải CO ₂ mà mỗi bên ký kết được phép thải ra) cung cấp thêm động lực.

Các quốc gia khác đã bắt đầu các kế hoạch mua bán khí thải sẽ định giá carbon. Ví dụ, Ủy ban Châu Âu chỉ ra rằng việc bỏ qua việc sử dụng thu giữ carbon có thể khiến khu vực này thiệt hại hơn 80 tỷ USD so với việc lắp đặt nó [nguồn: The Guardian ]. Tất cả những điều đó có nghĩa là mặc dù tẩy rửa carbon vẫn là một công việc kinh doanh tốn kém, nhưng nó có thể tốn kém không kém về lâu dài nếu không làm gì cả.

Để biết thêm về quá trình lọc khí CO ₂ và các công nghệ lưu giữ và thu giữ carbon khác, hãy thử các liên kết trên trang tiếp theo.

Máy lọc không khí khổng lồ?

Một số nhà khoa học đang tiến một hoặc hai bước so với các loại máy lọc khí CO ₂ hiện nay được thiết kế cho các nhà máy điện và đề xuất các thiết bị có thể hút CO ₂ ra khỏi không khí loãng theo đúng nghĩa đen. Các đơn vị dạng cây sẽ nổi bật ngoài trời và thu CO ₂ trên bề mặt của chúng. Tương tự như một cái cây lấy CO ₂ để quang hợp, nhưng mạnh hơn nhiều lần, các đơn vị sẽ có một chất hấp thụ đặc biệt sẽ hút CO ₂ từ không khí xung quanh và lưu trữ nó.

Những bài viết liên quan

Các liên kết tuyệt vời hơn

­