Làm sạch môi trường bằng cách biến khí thải CO2 thành đá vôi

Thay vì lưu giữ dưới dạng khí gas ở dưới lòng đất như hiện tại, một công nghệ mới cho phép biến CO2 thành đá, chỉ trong một khoảng thời gian ngắn. Đây hứa hẹn là một hướng đi mới đầy tiềm năng trong cuộc kháng chiến trường kỳ của nhân loại nhằm chống lại biến đổi khí hậu.

Theo công nghệ này, CO2 sẽ được bơm vào vùng đá núi lửa thuộc Iceland, tại đây, quá trình tự nhiên khi các khoáng chất bazan phản ứng với khí gas để tạo ra các khoáng các-bon, hay chính là đá vôi, sẽ được đẩy nhanh. Các nhà nghiên cứu đã rất ngạc nhiên khi biết được, quá trình từ khi khí gas trở thành đá vôi chỉ cần có 2 năm - nhanh hơn rất nhiều so với dự đoán hàng trăm hoặc hàng nghìn năm trước đây.

“Chúng ta đang phải đối phó với nạn khí thải các-bon tăng cao và đây là cách giải quyết tối ưu nhất – biến chúng trở lại thành đá,” Juerg Matter, giáo sư từ Đại học Southampton, Anh, người đứng đầu nhóm nghiên cứu dự án cho biết.

Loại đá bazan được sử dụng trong công nghệ mới rất phổ biến trên thế giới, chính là thành phần tạo nên đáy của các đại dương và một phần của đất liền. “Trong tương lai, loại đá vôi CO2 này có thể được sử dụng cho các nhà máy điện tại những địa điểm có nhiều đá bazan, và những nơi như vậy rất dễ gặp trên thế giới,” một thành viên khác của nhóm nghiên cứu, giáo sư Martin Stute từ Đại học Columbia, Mỹ nói.

Các thử nghiệm cũng đã được tiến hành tại vùng đá bazan sông Columbia thuộc hai bang Washington và Orgon của Mỹ. Ấn Độ, quốc gia với nhiều nhà máy sản xuất than ô nhiễm, cũng có lượng bazan khổng lồ tại vùng cao nguyên Deccan phía Nam.

Một trong những thử thách mà công nghệ mới phải đối mặt là việc quá trình biến đối từ CO2 sang đá vôi đòi hỏi một khối lượng nước khổng lồ: 25 tấn nước cho mỗi tấn CO2 bị xử lý. Nhưng giáo sư Matter cho rằng, nước biển có thể được sử dụng, điều này khiến các khu vực ở gần biển trở thành những địa điểm xử lý CO2 lý tưởng.

Có tên gọi chính thức là Dự án Carbfix, nghiên cứu của Matter và các đồng nghiệp diễn ra tại Hellisheidi, nhà máy địa nhiệt lớn nhất thế giới ở Iceland. Hellisheidi sử dụng nước được đun nóng từ núi lửa để chạy các tuốc-bin phát điện. Tuy nhiên, quá trình này cũng làm sản sinh ra một lượng khí thải gas khổng lồ, bao gồm cả khí CO2 và các loại khí lưu huỳnh…

Các nhà nghiên cứu bơm lại 230 tấn khí thải gas đã được hòa tan ở trong nước, vào trong mỏ đá bazan ở độ sâu 400 đến 500m. Họ sử dụng các chất hóa học đánh dấu và xác định được rằng 95% lượng khí CO2 đã chuyển hóa thành đá trong vòng có 2 năm, một tốc độ theo Matter là “nhanh đáng kinh ngạc”.

Hiện nay, mỗi năm, dự án Iceland xử lý 10.000 tấn CO2, cộng thêm lượng khí lưu huỳnh cũng được chuyển hóa thành đá khoáng. Một nhóm các nhà khoa học từ Đại học Columbia cũng đang nghiên cứu một loại đá khác được tìm thấy ở Oman, thậm chí có thể giúp biến đổi CO2 thành đá có hiệu quả hơn cả bazan.

Theo cách truyền thống, CO2 được lưu giữ dưới dạng khí gas trong các mỏ đá trầm tích còn lại tại các mỏ dầu sau khi bị khai thác cạn kiệt dưới đáy biển Bắc. Khác với bazan, loại đá trầm tích này thiếu các loại khoáng chất có thể biến CO2 thành đá. Ngoài ra, nguy cơ rò rỉ từ các khu đá trầm tích cũng đòi hỏi chi phí sửa chữa rất cao.

Với phương pháp thu hồi và lưu trữ CO2 (gọi tắt là CCS) truyền thống, CO2 cần phải được phân tách từ hỗn hợp khí thải do các nhà máy năng lượng và công nghiệp thải ra – một quá trình khá “đắt đỏ”. Trong khi đó, phương pháp CCS mới dựa trên đá bazan không yêu cầu điều này. Tuy nhiên, theo Matter, đối với những nhà máy có vị trí gần khu đá trầm tích, cách xử lý CO2 truyền thống vẫn phù hợp hơn.

Stuart Haszeldine, giáo sư về CCS tại Đại học Edinburgh, Anh tin rằng, công nghệ mới rất hứa hẹn: “Nó có thể đem đến một biện pháp giá rẻ và an toàn cho những khu vực có loại đá phù hợp trên thế giới. Tuy nhiên, chúng ta vẫn cần phải phối hợp cả hai phương pháp cũ và mới, bởi vì với số lượng khí CO2 khổng lồ thải ra hàng năm, một giải pháp không bao giờ đáp ứng đủ về cả chất lượng và số lượng.”

Theo Liên hợp quốc, CCS là một trong những giải pháp quan trọng và có hiệu quả nhất trong những nỗ lực ứng phó với biến đổi khí hậu của loài người. Không có CCS, chi phí của việc làm giảm hiệu ứng nóng lên của trái đất có thể tăng gấp đôi.

Một số công nghệ mới về CCS đang được nghiên cứu bao gồm dự án do ExxonMobil tài trợ, sử dụng pin nhiên liệu giúp giảm chi phí trong quá trình thu hồi khí CO2 và dự án của Ford, sử dụng CO2 để làm nhiên liệu chạy xe.