Nghiên cứu các phương pháp thu hồi CO2

Cuộc sống luôn yêu cầu năng lượng để tồn tại. Tất cả các hoạt động sống đều tiêu thụ nhiên liệu, sản sinh ra năng lượng cần thiết và phát sinh các chất thải. Xã hội của chúng ta không khác gì một cơ thể đơn bào nhỏ nhất mà trong đó chúng ta tìm kiếm nhiện liệu và tiêu thụ chúng để sản sinh năng lượng chúng ta cần để tồn tại. Nguồn nhiện liệu ban đầu có nguồn gốc cacbon được sử dụng nhiều nhất và chất thải chủ yếu là CO 2. Khi xã hội của chúng ta phát triển, nó cần có nguồn năng lượng lớn hơn. Trải qua 150 năm, chúng ta đã tiêu thụ lượng nhiên liệu có nguồn gốc cacbon khổng lồ trong sự phát triển của nền văn minh của chúng ta. Thêm vào đó, xã hội cùng với những hoạt động của nó bắt đầu có những tác động lên trái đất và để duy trì sự phát triển thì những tác động này vẫn tiếp diễn. Thế kỉ 21 được đặc trưng bởi sự phát triển cùng với một nghị trình hoạt động môi trường mà đã được biểu lộ rõ sự liên quan của xã hội đối với không khí và nước sạch, các vấn đề về giảm thiểu chất thải và phát triển các nguồn tái sinh, kiểm soát các chất thải hóa học và phóng xạ, và phòng ngừa các loại gây nguy hiểm. Những mối liên quan này có ảnh hưởng mạnh lên cuộc sống và công việc kinh doanh của chúng ta. Khi sự hiểu biết của chúng ta về nghị trình này được đầy đủ, những mối liên quan khác với những tác động lớn hơn lên thế giới đã xuất hiện. Biến đổi khí hậu, chặt phá rừng, khả năng sử dụng được của nguồn nước uống phong phú, sự đa dạng sinh học, và những tương tác giữa chúng có thể là những vấn đề về môi trường cần được xác định rõ trong thế kỉ 21. Những vấn đề về biến đổi khí hậu đã trở thành một chủ đề thiết thực cho cả cuộc tranh luận về chính trị và khoa học trong suốt thập kỉ trước. Hiện nay, nhiều nhà khoa học trên thế giới đang đánh giá giá trị của những số tiền bồi thường biến đổi khí hậu, thảo luận các phương thức làm giảm, và phát triển những kế hoạch và sự lựa chọn cho việc làm giảm sự biến đổi. Giới chính trị đang phát triển những chính sách hợp lý để chia sẻ gánh nặng về việc giảm thiểu biến đổi khí hậu đối với người dân trên thế giới. Các kết quả nghiên cứu của nhà khoa học như là cơ sở cho việc đưa ra những quyết định mà sẽ ảnh hưởng tới cuộc sống và kế sinh nhai của hàng tỷ người.

Hà Nội, 12/06/2013

Nguyễn Văn Lực

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC HÌNH VẼ vi

DANH MỤC BẢNG viii

CÁC KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT ix

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHÍ CO2 3

1.1 Nguồn phát thải CO2 3

1.1.1 Các nguồn CO2tự nhiên 3

1.1.2 Các nguồn CO2nhân tạo 4

1.1.2.1 Giao thông vận tải 5

1.1.2.2 Sử dụng các dạng năng lượng 5

1.1.2.3 Sản xuất công nghiệp 6

1.2 Lượng khí thải CO2ở Việt Nam và trên thế giới 7

1.2.1 Lượng khí thải CO2trên thế giới 7

1.2.2 Lượng khí thải CO2ở Việt Nam 9

1.3 Những ảnh hưởng của sự phát thải khí CO2 11

1.4 Các hướng sử dụng CO2 12

1.4.1 Sử dụng trực tiếp CO2 13

1.4.2 Chuyển hóa CO2thành sản phẩm có ích 14

CHƯƠNG 2: THU HỒI VÀ LƯU TRỮ CO2 16

2.1 Thu hồi khí CO2 16

2.1.1 Những nguồn có thể thu hồi CO2 16

2.1.1.1 Sản xuất xi măng 17

2.1.1.2 Sản xuất sắt và thép 17

2.1.1.3 Lọc dầu 17

2.1.1.4 Sản xuất hydro và ammoniac 17

2.1.1.5 Tinh chế khí tự nhiên 18

2.1.1.6 Sản xuất các chất mang năng lượng không chứa cacbon 18

2.1.2 Công nghệ tách CO2 18

2.1.2.1 Tách với các chất hấp phụ/các dung môi 19

2.1.2.2 Tách bằng màng 20

2.1.2.3 Tách bằng chưng cất một dòng khí đã hóa lỏng và làm lạnh 20

2.1.3 Hệ thống thu hồi CO2 21

2.1.3.1 Thu hồi CO2từ các dòng quá trình trong công nghiệp 21

2.1.3.2 Thu hồi sau khi đốt 22

2.1.3.3 Thu hồi trước khi đốt 23

2.1.3.4 Thu hồi bằng cách đốt cháy nhiên liệu bằng oxi 24

2.2 Vận chuyển CO2 24

2.2.1 Giới thiệu 24

2.2.2 Các hệ phương pháp vận chuyển CO2 25

2.2.2.1 Vận chuyển bằng đường ống 25

2.2.2.2 Vận chuyển bằng tàu biển 26

2.2.3 Đánh giá phương pháp vận chuyển CO2 27

2.3 Các dạng lưu trữ CO2 29

2.3.1 Lưu trữ địa chất CO2 30

2.3.1.1 Giới thiệu 30

2.3.1.2 Cơ chế lưu trữ trong các thành hệ địa chất 35

2.3.1.3 Lưu trữ CO2trong các mỏ dầu và khí 37

2.3.1.4 Các thành hệ (bể) chứa nước mặn sâu 39

2.3.1.5 Các vỉa than 40

2.3.1.6 Các môi trường địa chất khác 41

2.3.1.7 Các ảnh hưởng của tạp chất tới khả năng lưu trữ 43

2.3.1.8 Đánh giá các phương pháp lưu trữ địa chất CO2 44

2.3.1.9 Một số dự án lưu trữ địa chất CO2đã được triển khai 46

2.3.2 Lưu trữ trong đại dương 48

2.3.2.1 Giới thiệu 48

2.3.2.2 Hướng tiếp cận để đưa CO2(đã được thu giữ và được nén) vào trong đại dương 49

2.3.2.3 Lưu trữ CO2 bằng cách hòa tan các khoáng chất cacbonat trong đại dương 52

2.3.2.4 Các hướng tiếp cận khác để lưu trữ CO2trong đại dương 54

2.3.2.5 Ảnh hưởng của CO2tới tính chất hóa lý của đại dương 55

2.3.2.6 Đánh giá phương pháp lưu trữ CO2dưới đại dương 56

2.3.2.7 Một số dự án lưu trữ CO2trong đại dương 57

2.3.3 Cacbonat hóa khoáng chất 58

2.3.3.1 Giới thiệu 58

2.3.3.2 Phản ứng cacbonat hóa khoáng chất 60

2.3.3.3 Các nguồn của oxit kim loại 60

2.3.3.4 Kỹ thuật cacbonat hóa khoáng chất 61

2.3.3.5 Xử lý và sử dụng sản phẩm cacbonat hóa 63

2.3.3.6 Sự tác động tới môi trường 63

2.3.3.7 Đánh giá phương pháp lưu trữ CO2 bằng cách cacbonat hóa khoáng chất 64

CHƯƠNG 3: CHUYỂN HÓA CO2THÀNH SẢN PHẨM CÓ ÍCH 66

3.1 Giới thiệu 66

3.2 Các phương pháp chuyển hóa CO2thành sản phẩm có ích 68

3.2.1 Chuyển hóa hóa học 68

3.2.1.1 Quá trình chuyển hóa hóa học CO2 68

3.2.1.2 Hệ thống chuyển hóa hóa học CO2 74

3.2.2 Chuyển hóa điện hóa học 76

3.2.2.1 Quá trình chuyển hóa điện hóa 77

3.2.2.2 Hệ thống chuyển hóa điện hóa 79

3.2.3 Chuyển hóa quang hóa 80

3.2.4 Chuyển hóa sinh hóa 81

3.2.4.1 Quá trình chuyển hóa sinh hóa 82

3.2.4.2 Hệ thống chuyển hóa sinh hóa 82

3.2.5 Đánh giá 83

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 84

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC HÌNH VẼ

2 Hình 1.2 Các lĩnh vực chính sử dụng nhiên liệu hóa thạch 5

3 Hình 1.3 Mức độ phát thải khí CO 2 trên thế giới trong giai

6 Hình 2.1 Các sơ đồ chung của các quá trình tách thích hợp

đối với việc thu hồi CO 2

19

7 Hình 2.2 Các hệ thống thu hồi CO

8 Hình 2.3 Thu giữ sau khi đốt từ một nhà máy năng lượng dựa

trên việc đốt than đá

23

9 Hình 2.4 Hệ thống thu hồi trước khi đốt trong một nhà máy

10 Hình 2.5 Sơ đồ khối quá trình thu giữ CO 2 bằng đốt cháy

nhiên liệu bằng Oxi

24

Những địa điểm lưu trữ và đề xuất lưu trữ CO 2 31

13 Hình 2.8 Sự thay đổi tỷ trọng của CO

14 Hình 2.9 Những sự lựa chọn để lưu trữ CO 2 trong các dạng

26 Hình 3.4 Thu hồi CO 2 từ khí thải để sản xuất metanol 75

28 Hình 3.6 Thu hồi CO 2 từ khí thải để sản xuất nhiên liệu lỏng 76

31 Hình 3.9 Sự vận chuyển điện tích được gây ra bởi ánh sáng

với các phức chất của kim loại chuyển tiếp 81

32 Hình 3.10 Sơ đồ chuyển hóa CO 2 thành methanol sử dụng

33 Hình 3.11 Sơ đồ đề xuất của hệ thống chuyển hóa sinh hóa CO

DANH MỤC BẢNG

1 Bảng 1.1 Năng lượng điện được sản xuất từ quá trình

2 Bảng 1.2 Lượng phát thải khí CO 2 trên thế giới giai

3 Bảng 1.3 Lượng phát thải khí CO 2 trên thế giới giai

4 Bảng 2.1 Những nguồn CO 2 cố định lớn trên toàn thế

giới phát thải hơn 0,1 triệu tấn CO 2 /năm

16

CÁC KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT

- BO: butylen oxit

- CCS (carbon capture and storage): thu hồi và lưu trữ CO2

- CO2 – ECBM (CO2 - Enhanced coal bed methane): tăng hệ số thu hồimetan trong vỉa than bằng CO2

- DBU: 1,8-diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene

- DMC: dimetyl cacbonat

- DME: dimetyl ete

- ECBM (enhanced coal bed methane): tăng hệ sô thu hồi metan ở vỉa than

- EGR (enhanced gas recovery): tăng hệ số thu hồi khí

- EJ = 1018J

- EO: etylen oxit

- EOR (enhanced oil recovery): tăng hệ số thu hồi dầu

- FT: Fischer-Tropsch

- FaldDH: formaldehyde dehydrogenase

- FateDH: formate dehydrogenase

- GTL (gas to liquid): chuyển hóa khí thành lỏng

- IGCC (Integrated coal Gasification Combined Cycle: chu trình hỗn hợpkết hợp khí hóa than

- IPCC: ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu

- LPG: khí dầu mỏ hóa lỏng

- LNG: khí tự nhiên hóa lỏng

- MTBE: methyl tert-butyl ether

- NBS: n-bromosuccinimide

- NADH: nicotinamide adenine dinucleotide

- PO: propylen oxit

- SO: styren oxit

- TBHP: tert-butyl hydroperoxit

- TBAB: tert-butylamoni bromua

LỜI MỞ ĐẦU

Cuộc sống luôn yêu cầu năng lượng để tồn tại Tất cả các hoạt động sống đềutiêu thụ nhiên liệu, sản sinh ra năng lượng cần thiết và phát sinh các chất thải Xãhội của chúng ta không khác gì một cơ thể đơn bào nhỏ nhất mà trong đó chúng tatìm kiếm nhiện liệu và tiêu thụ chúng để sản sinh năng lượng chúng ta cần để tồntại Nguồn nhiện liệu ban đầu có nguồn gốc cacbon được sử dụng nhiều nhất và chấtthải chủ yếu là CO2 Khi xã hội của chúng ta phát triển, nó cần có nguồn năng lượnglớn hơn Trải qua 150 năm, chúng ta đã tiêu thụ lượng nhiên liệu có nguồn gốccacbon khổng lồ trong sự phát triển của nền văn minh của chúng ta Thêm vào đó,

xã hội cùng với những hoạt động của nó bắt đầu có những tác động lên trái đất và

để duy trì sự phát triển thì những tác động này vẫn tiếp diễn

Thế kỉ 21 được đặc trưng bởi sự phát triển cùng với một nghị trình hoạt độngmôi trường mà đã được biểu lộ rõ sự liên quan của xã hội đối với không khí vànước sạch, các vấn đề về giảm thiểu chất thải và phát triển các nguồn tái sinh, kiểmsoát các chất thải hóa học và phóng xạ, và phòng ngừa các loại gây nguy hiểm.Những mối liên quan này có ảnh hưởng mạnh lên cuộc sống và công việc kinhdoanh của chúng ta Khi sự hiểu biết của chúng ta về nghị trình này được đầy đủ,những mối liên quan khác với những tác động lớn hơn lên thế giới đã xuất hiện.Biến đổi khí hậu, chặt phá rừng, khả năng sử dụng được của nguồn nước uốngphong phú, sự đa dạng sinh học, và những tương tác giữa chúng có thể là những vấn

đề về môi trường cần được xác định rõ trong thế kỉ 21

Những vấn đề về biến đổi khí hậu đã trở thành một chủ đề thiết thực cho cảcuộc tranh luận về chính trị và khoa học trong suốt thập kỉ trước Hiện nay, nhiềunhà khoa học trên thế giới đang đánh giá giá trị của những số tiền bồi thường biếnđổi khí hậu, thảo luận các phương thức làm giảm, và phát triển những kế hoạch và

sự lựa chọn cho việc làm giảm sự biến đổi Giới chính trị đang phát triển nhữngchính sách hợp lý để chia sẻ gánh nặng về việc giảm thiểu biến đổi khí hậu đối vớingười dân trên thế giới Các kết quả nghiên cứu của nhà khoa học như là cơ sở choviệc đưa ra những quyết định mà sẽ ảnh hưởng tới cuộc sống và kế sinh nhai củahàng tỷ người

CO2 là một trong những “thủ phạm” được nhắc đến nhiều nhất trong vấn đềbiến đổi khí hậu và nóng lên toàn cầu hiện nay Đặc biệt là nguồn CO2 nhân tạođược sinh ra từ quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch Việc giảm thiểu lượng phát thải

CO2 vào khí quyển là một biện pháp quan trọng và cần thiết để ngăn chặn và hạnchế sự biến đổi khí hậu và nóng lên toàn cầu hiện nay.

Đồ án “Nghiên cứu các phương pháp thu hồi và sử dụng khí CO 2 góp phần giảm biến đổi khí hậu và nâng cao hiệu quả kinh tế ” sẽ trình bày những

phương án, cách thức để giảm thiểu những lượng lớn nguồn CO2nhân tạo phát thảivào khí quyển

Đồ án gồm 3 chương:

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Thu hồi và lưu trữ CO2

Chương 3: Chuyển hóa CO2thành sản phẩm có ích

1.1.1 Các nguồn CO 2 tự nhiên

Các nguồn tự nhiên của cacbon dioxit trong khí quyển bao gồm khí thoát ra

từ núi lửa, sự đốt cháy của chất hữu cơ, cháy rừng, các quá trình hô hấp của các cơthể sống và đại dương [1,2] Khí CO2 cũng được sinh ra bởi các vi sinh vật khácnhau từ quá trình lên men và hô hấp của tế bào [2]

Động vật sản sinh CO2thông qua quá trình hô hấp và thực vật sử dụng CO2trong suốt quá trình quang hợp Thực vật tập trung cacbon từ CO2 Nguồn cacbonnày được con người giải phóng qua quá trình đốt các loại thực vật Thực vật trải quathời gian cũng được chuyển hóa thành các nhiên liệu hóa thạch, thứ mà con người

đã đốt cháy rất nhiều và làm cho không khí bị ô nhiễm đáng kể [1]

Đại dương là những bể chứa cacbon dioxit khổng lồ CO2 liên tục được traođổi từ bề mặt của đại dương tới không khí bên trên và sau đó từ không khí bên trêntrở lại vào bên trong đại dương Khả năng hấp thụ CO2 của đại dương phụ thuộcvào lượng CO2có sẵn trong nước, nhiệt độ của nước, sự trộn lẫn…

Các núi lửa là những nguồn CO2 đầu tiên trong chu trình cacbon của hàng tỉnăm về trước [1,2] Những khối đá và các chất lắng giàu cacbon đang nhúng chìmbên trong lớp bao phủ nóng được giải phóng CO2 thông qua núi lửa Điều này vẫnđang xảy ra Hiện nay, hoạt động của núi lửa chỉ giải phóng khoảng 130-230 triệutấn CO2mỗi năm [3], số lượng này ít hơn rất nhiều (nhỏ hơn 1%) so với lượng phátthải của các hoạt động của con người (xấp xỉ 29000 triệu tấn) [4]

Hầu hết các nguồn phát thải CO2là nguồn tự nhiên, và được cân bằng tới cácmức độ khác nhau bởi các bể chứa CO2 tự nhiên, các quá trình vật lý và sinh họcloại bỏ cacbon dioxit từ khí quyển Chẳng hạn như, quá trình phân hủy tự nhiên củacác chất hữu cơ trong các khu rừng và các đồng cỏ và các kết quả của hoạt độngcháy rừng đã giải phóng khoảng 439 tỉ tấn CO2mỗi năm, trong khi đó toàn bộ các

hoạt động phát triển mới để chống lại hay trung hòa ảnh hưởng này hấp thụ khoảng

450 giga tấn/năm [5] Một phần CO2 được loại bỏ trực tiếp từ khí quyển bởi thựcvật trên mặt đất cho quá trình quang hợp và nó được hòa tan trong nước hình thànhnên axit cacbonic Hiện nay, khoảng 57% lượng CO2 do con người phát sinh rađược loại bỏ bởi sinh quyển và đại dương [6]

1.1.2 Các nguồn CO 2 nhân tạo

Từ sau cuộc cách mạng công nghiệp, các hoạt động của con người như đốtcháy dầu, than và khí, cũng như tàn phá rừng đã làm tăng nồng độ CO2 trong khíquyển lên rất nhiều Trong đó, việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch với những lượnglớn đã và đang được nhắc đến như là nguyên nhân lớn nhất gây ra sự phát thải ngàycàng nhiều CO2 vào khí quyển Như có thể thấy ở đồ thị hình 1 [7], phần lớn CO2gây hiệu ứng nhà kính đến từ việc sử dụng các nhiên liệu hóa thạch

Hình 1.1 Sự phát thải khí nhà kính toàn cầu

Các loại nhiên liệu hóa thạch được sử dụng nhiều nhất bao gồm than, khí tựnhiên và dầu mỏ Khi các nhiên liệu hóa thạch bị đốt cháy, cacbon được lưu giữtrong đó sẽ được giải phóng hầu như hoàn toàn thành CO2[1,8]

Có 3 lĩnh vực chính sử dụng các nhiên liệu hóa thạch [9]

 Giao thông

 Sử dụng các dạng năng lượng (năng lượng, dầu, khí…)

 Sản xuất công nghiệp

Khí chứa Flo 1,1%

CO2(sử dụng nhiên liệu hóa thạch) 56,6%

Đồ thị hình 1.2 [9] thể hiện tỉ lệ sử dụng nhiên liệu hóa thạch trong các lĩnhvực của nước Mỹ (một trong những nước phát thải CO2nhiều nhất trên thế giới hiệnnay, chỉ sau Trung Quốc)

Hình 1.2 Các lĩnh vực chính sử dụng nhiên liệu hóa thạch

Căn cứ vào đồ thị hình 1.2 có thể thấy, các lĩnh vực liên quan tới điện năngtiêu thụ nhiên liệu hóa thạch nhiều nhất, tiếp đó là giao thông vận tải và côngnghiệp

1.1.2.1 Giao thông vận tải

Các nguồn phát thải CO2 quan trọng nhất trên phạm vi thế giới được gây rabởi giao thông, vận tải hàng hóa và con người Các nguồn phát thải được gây ra bởi

sự di chuyển của con người chẳng hạn như di chuyển bằng ô tô, máy bay, tàu hỏa…Theo ước tính, 95% năng lượng được sử dụng cho việc di chuyển của conngười và vận tải hàng hóa trên toàn thế giới đến từ việc đốt cháy các nhiên liệu hóathạch [7]

Sự tác động của các phương tiện giao thông của con người và vận tải hànghóa lên sự phát thải các khí nhà kính và biến đổi khí hậu là rất lớn, nó lớn hơn sựphát thải từ tấ cả các quá trình sản xuất công nghiệp Xu hướng này bắt đầu từnhững năm 1990 và tiếp tục cho tới ngày nay

Khu dân cư và thương mại

có tác động tới việc phát thải khí nhà kính Bảng 1.1 [10] đưa ra các mức sử dụngcác nhiên liệu hóa thạch để sản xuất điện của các quốc gia G8.

Bảng 1.1 Năng lượng điện được sản xuất từ quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch

Tỷ lệ(%)

1.1.2.3 Sản xuất công nghiệp

Các quá trình sản xuất và sản xuất công nghiệp đều liên quan tới việc sảnsinh ra những lượng lớn mỗi loại khí nhà kính nhưng với số lượng đặc biệt lớn làkhí CO2do hai nguyên nhân Thứ nhất, nhiều thiết bị sản xuất trực tiếp sử dụng cácnhiên liệu hóa thạch để tạo ra nhiệt và dòng hơi nước cần thiết cho các giai đoạnkhác nhau của quá trình sản xuất Thứ hai, các hoạt động đòi hỏi nhiều năng lượngcủa các quá trình sản xuất cần phải sử dụng nhiều điện hơn các lĩnh vực khác, do

đó, chúng là nguyên nhân gây phát thải lượng lớn CO2, trừ khi chúng sử dụng cácnguồn năng lượng tái tạo

Về phía sản xuất công nghiệp, có thể chủ yếu nói về sản xuất, xây dựng, khaithác mỏ và nông nghiệp Sản xuất là lĩnh vực lớn nhất trong bốn lĩnh vực trên và có

thể được chia thành năm loại: sản xuất giấy, thực phẩm, lọc hóa dầu, sản xuất hóachất, và sản xuất kim loại/khoáng chất Những quá trình sản xuất này là nguyênnhân chủ yếu của việc sử dụng và phát thải CO2trong lĩnh vực sản xuất [11,12].

1.2 Lượng khí thải CO 2 ở Việt Nam và trên thế giới

1.2.1 Lượng khí thải CO 2 trên thế giới

Thế giới hiện nay đang chứng kiến sự phát thải CO2vào khí quyển với tốc độngày càng lớn Bảng 1.2 [13] đưa ra lượng khí CO2được phát thải trên toàn thế giớitrong giai đoạn 1990-2000

Bảng 1.2 Lượng phát thải khí CO 2 trên thế giới giai đoạn 1990-2000

* Bao gồm các quốc gia khác của liên bang xô viết và Thổ Nhĩ Kì

** Những con hổ châu á = Indonesia, Singapo, Malaysia, Thái Lan, Hàn Quốc và Đài Loan

*** Những nước đang phát triển lớn khác = Brazil, Mexico, Nam Phi, Saudi Arabia, Ấn

Hình 1.3 đưa ra mức độ phát thải khí CO2trên thế giới trong giai đoạn

1990-2000 Trung bình mỗi năm trong giai đoạn 1990-2000, thế giới phát thải vào môitrường 0,236 tỉ tấn CO2

1990 1992 1994 1996 1998 2000 23

24 25 26

Hình 1.3: Mức độ phát thải khí CO 2 trên thế giới trong giai đoạn 1990-2000

Bảng 1.3 [13] đưa ra lượng khí CO2 phát thải hàng năm của thế giới tronggiai đoạn 2001-2010

Bảng 1.3 Lượng phát thải khí CO 2 trên thế giới giai đoạn 2001-2010

* Bao gồm các quốc gia khác của liên bang Xô Viết và Thổ Nhĩ Kì

** Những con hổ châu Á = Indonesia, Singapo, Malaysia, Thái Lan, Hàn Quốc và Đài Loan

*** Những nước đang phát triển lớn khác = Brazil, Mexico, Nam Phi, Saudi Arabia, Ấn

Độ và Iran

Năm

Căn cứ vào các số liệu trong bảng 1.3 có thế thấy rằng, từ năm 2001, lượngkhí CO2 thải ra ngoài môi trường của Trung Quốc đã tăng lên mạnh và tới năm

2006 đã vượt mức phát thải của Mỹ để trở thành “cường quốc” hàng đầu trong việcphát thải CO2 Thậm chí tới năm 2010, lượng khí CO2 phát thải của Mỹ chỉ bằng58,72% so với Trung Quốc Đồ thị hình 1.4 đưa ra cái nhìn rõ nét hơn về mức tănglượng phát thải khí CO2hàng năm trên thế giới

26 28 30 32 34

Hình 1.4 Mức độ phát thải khí CO 2 trên thế giới trong giai đoạn 2001-2010

Sau khi có sự suy giảm đáng kể vào năm 2009 do tác động của cuộc khủnghoảng kinh tế, tài chính, lượng khí CO2thải ra môi trường bắt đầu tăng trở lại, năm

2010 đã đạt 33,0 tỷ tấn Trong giai đoạn 2001-2010, trung bình mỗi năm thế giớiphát thải thêm vào môi trường 0,76 tỉ tấn CO2(gấp 3,22 lần so với giai đoạn 1990-2000)

Theo số liệu mới nhất từ Dự án carbon toàn cầu (Global Carbon Project),lượng phát thải carbon dioxide (CO2) toàn cầu đang tiếp tục tăng lên trong năm

2011 và 2012, đạt lần lượt là 33,9 tỉ tấn và 35,6 tỷ tấn [14, 15] Nếu lượng khí CO2tiếp tục được thải ra môi trường với tốc độ như hiện nay, vào năm 2020 sẽ tăngthêm 20%, khi đó bầu khí quyển sẽ tiếp nhận trên 40 tỷ tấn khí thải độc hại này

1.2.2 Lượng khí thải CO 2 ở Việt Nam

Việt Nam có nền kinh tế tăng trưởng nhanh, góp phần vào giảm đáng kể đóinghèo, mặc dù bất bình đẳng đang gia tăng Trong tương lai, Việt Nam có khả năng

Năm

sẽ gia tăng nhanh tốc độ tiêu thụ và các lượng phát thải khí nhà kính có liên quan,đặc biệt tại các trung tâm đô thị.

Theo ước tính, tổng mức phát thải của Việt Nam chắc chắn tăng hơn gấp đôitrong giai đoạn 2000-2020, đặc biệt là phát thải từ ngành năng lượng [16] ViệtNam đang chứng kiến mức sử dụng nhiên liệu hoá thạch gia tăng trong các ngànhgiao thông, sản xuất công nghiệp và phát điện Một trong số đó là than đá, nguồnnhiên liệu hóa thạch có rất nhiều ở Việt Nam [16]

Theo đánh giá của Tổng cục Năng lượng (Bộ Công Thương), cũng như cácnền kinh tế khác trên thế giới, nhiệt điện than là một trong các nguồn thải CO2chính

và lớn ở Việt Nam Năm 1990, Việt Nam phát thải 21,4 triệu tấn CO2(không kể cáckhí nhà kính khác) Năm 2004, phát thải 98,6 triệu tấn CO2, tăng gần 5 lần, bìnhquân đầu người 1,2 tấn một năm (trung bình của thế giới là 4,5 tấn/năm, Singapo12,4 tấn, Malaixia 7,5 tấn, Thái Lan 4,2 tấn, Trung Quốc 3,8 tấn, Inđônêxia 1,7 tấn,Philippin 1,0 tấn, Myanma 0,2 tấn, Lào 0,2 tấn) [17] Như vậy, sự phát thải các khí

CO2 của Việt Nam tăng khá nhanh trong 15 năm qua, song vẫn ở mức rất thấp sovới trung bình toàn cầu và nhiều nước trong khu vực Năm 2009, phát thải CO2 từnhiên liệu hoá thạch ước tính tăng 113% so với năm 2000 [18] Trong ngành nănglượng, các nhà máy nhiệt điện than đóng góp 54% phát thải CO2, còn các nhà máynhiệt điện khí đóng góp 40% Mỗi KW/h điện của Việt Nam đóng góp 0,52 kg CO2phát thải Năm 2010, hơn 1/2 công suất trong hệ thống điện Việt Nam thuộc vềnhiệt điện Trong đó, nhiệt điện than chiếm 18,5 %, nhiệt điện khí và dầu chiếm36,6% [18]

Theo kịch bản trung bình, Bộ Tài Nguyên & Môi trường Việt Nam ước tínhphát thải khí nhà kính từ ngành năng lượng đến năm 2020 là 224 triệu tấn CO2 Cácngành công nghiệp chủ yếu khác đóng góp khoảng 10 triệu tấn phát thải CO2/năm,trong đó nhiều nhất là xi măng, thép, khai thác đá vôi [18]

Như vậy, trong những năm qua, Việt Nam phát triển tốt về kinh tế, xã hội.Tuy nhiên, vấn đề ô nhiễm môi trường, trong đó có phát thải khí nhà kính, lượngthải CO2 cũng gia tăng đáng báo động Đây là thời điểm quan trọng để Việt Namxem xét đổi mới công nghệ, ứng dụng công nghệ sạch vào sản xuất và đời sống.Bên cạnh việc tạo ra những nguồn năng lượng mới, Việt Nam cần phát huy việc táichế nguồn năng lượng thải ra từ các nhà máy công nghiệp, nỗ lực hơn nữa tronggiảm khí thải CO2

1.3 Những ảnh hưởng của sự phát thải khí CO 2

Sự ấm lên toàn cầu tính trung bình và biến đổi khí hậu là hệ quả của “hiệuứng nhà kính” do con người gây ra [16] Theo quan điểm đồng thuận chung giữacác nhà khoa học hàng đầu trên thế giới cho rằng, sự biến đổi khí hậu đang diễn ra

và nó được liên hệ với sự tăng lên về nồng độ của các khí nhà kính trong khí quyển.Cacbon dioxit là khí có ảnh hưởng đáng kể nhất trong các khí nhà kính, với nồng độtrong khí quyển được tăng lên không ngừng từ sau cuộc Cách Mạng Công Nghiệp[19]

Sự ấm lên toàn cầu được gây ra bởi các khí nhà kính mà trong đó CO2chiếm72% trong tổng lượng khí phát thải, metan chiếm 18% và nito oxit (NOx) chiếm 9%[20] Do đó, sự phát thải khí CO2 là nguyên nhân quan trọng nhất gây ra sự ấm lêntoàn cầu Việc sử dụng các nhiện liệu hóa thạch với số lượng tăng chưa từng thấy,cũng như do suy thoái từng là nguyên nhân chính gây nên sự phát thải khí nhà kính

Sự tích lũy các khí nhà kính trong khí quyển trước đây và hiện nay chủ yếu đều docác quốc gia công nghiệp gây nên Tuy nhiên, các nước đang phát triển như ViệtNam cũng đang góp phần ngày càng nhiều các mức phát thải khí nhà kính [16] Vớiđánh giá lần thứ tư của Uỷ ban Liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC) vào năm

2007, biến đổi khí hậu rõ ràng là mối đe doạ chính của thế kỷ này đối với phát triểnbền vững, cũng như biến đổi khí hậu là do con người gây ra [21]

Các dữ liệu khoa học về biến đổi khí hậu toàn cầu và các công trình nghiêncứu mô hình hoá đều chứng minh, Việt Nam là một trong những nước đặc biệt bịảnh hưởng và dễ bị tổn thương nhất bởi những tác động bất lợi của biến đổi khí hậu[16] Ví dụ bao gồm các rủi ro ngày càng tăng về lũ lụt và hạn hán, mực nước biểndâng và xâm mặn, cũng như gia tăng các rủi ro về sức khoẻ do các đợt nắng nónggay gắt, sốt xuất huyết và sốt rét [22] Những rủi ro này đã cảm nhận được ở cácvùng ven biển đất thấp và các vùng cao, các khu vực nông thôn và thành thị– nhưngtheo các cách khác nhau Các ảnh hưởng của biến đổi khí hậu bao gồm sự gia tăngcác sự kiện khí hậu cực đoan nguy hiểm và cũng ít khả năng có thể dự đoán hơn,song lại tích tụ dần dần gây ra những áp lực căng thẳng khí hậu đối với các nguồntài nguyên và cộng đồng

Những ảnh hưởng biến đổi khí hậu ở Việt Nam gồm các tai biến khí hậunghiêm trọng cũng như các thay đổi dần dần các biến số khí hậu, như nhiệt độ vàlượng mưa – nói cách khác, biến đổi khí hậu gây ra các mức độ căng thẳng bổ sungkhác nhau, ảnh hưởng đến cuộc sống và sinh kế Tính dễ bị tổn thương trước biến

đổi khí hậu được định nghĩa ở đây là “mức độ mà một người, hộ gia đình, nhóm xãhội, doanh nghiệp, tổ chức, địa phương hay một ngành, không có khả năng đối phó,chống chịu được những ảnh hưởng bất lợi của các rối loạn và căng thẳng, kể cả tính

dễ biến đổi của khí hậu và các cực đoan của khí hậu gia tăng bởi biến đối khí hậu,hoặc khả năng phục hồi sau đó” [16] Các nhóm xã hội, các ngành khác nhau,v.v…, đều dễ bị tổn thương ít hay nhiều trước các căng thẳng và rối loạn cụ thể Ví

dụ như nguời già đặc biệt dễ bị tổn thương trước các đợt nắng nóng gay gắt, sảnxuất nông nghiệp là đặc biệt dễ bị tổn thương trước các đợt hạn hán và rét Khảnăng chống chịu và phục hồi trước những rối loạn khí hậu khốc liệt (các tai biếnnghiêm trọng) và các áp lực căng thẳng (tức là các tai biến từ từ tăng dần hoặc “diễnbiến chậm”) là năng lực để phục hồi của cá nhân, cũng như cấp xã hội hay tập thể,nhưng không chắc phục hồi lại như “trạng thái ban đầu”

Như vậy, với vai trò là nguyên nhân quan trọng nhất gây nên hiện tượng ấmlên toàn cầu và biến đổi khí hậu, sự phát thải khí CO2 đang gây nên những ảnhhưởng rất nghiêm trọng không chỉ với Việt Nam mà còn với toàn Trái Đất

1.4 Các hướng sử dụng CO 2

CO2tuy là yếu tố quan trọng gây nên hiện tượng ấm lên toàn cầu và biến đổikhí hậu nhưng mặt khác từ CO2 có thể sản xuất vô số chất được con người và cácđộng vật sử dụng Mục tiêu của một số quá trình công nghiệp là làm gia tăng côngdụng của CO2

Hiện nay, có hai hướng cơ bản để sử dụng CO2là [23]: chuyển hóa và khôngchuyển hóa CO2, theo đó, sẽ có ba con đường chính bao gồm: chuyển hóa CO2thành nhiên liệu, sử dụng CO2như nguyên liệu đầu để sản xuất các chất hóa học, và

sử dụng CO2không qua chuyển hóa (hình 1.5 [23])

Cùng với các công nghệ ứng dụng khác nhau, có tiềm năng giảm lượng CO2phát thải mỗi năm khoảng 3.7 tỉ tấn (xấp xỉ 10% trong tổng lượng CO2 phát thảihằng năm), cả bằng cách trực tiếp và bằng cách giảm việc sử dụng các nhiên liệuhóa thạch [23]

Hình 1.5 Các hướng sử dụng có thể giảm được lượng lớn CO 2 phát thải vào khí

 Dung môi

 Lưu chất hoạt động

 Truyền nhiệt

Nước, hydro

Các chất hóa học

khác

Mặt trời, Gió,

Địa nhiệt, Thủy triều

Hydro, Nhiệt thải

Hạt nhân

Hóa học Sinh hóa Quang hóa Điện hóa

 Cacbonat vô cơ và hữu cơ

hủy bởi vi sinh vật

Lưu trữ năng lượng

Việc sử dụng CO2siêu tới hạn như một dung môi trong nhiều quá trình hóahọc cũng đã được đề cập đến nhiều So với các lưu chất siêu tới hạn khác, CO2siêutới hạn thường được chọn làm dung môi trong các quá trình trích ly vì nó có nhiều

ưu điểm như không gây cháy, không gây độc và rẻ tiền Các hướng sử dụng mới của

CO2 siêu tới hạn trong chế biến hóa học đang nổi lên, và đã làm tăng thêm lợi íchcho việc giảm sử dụng nước CO2 siêu tới hạn ngày càng được ứng dụng rộng rãitrong sản xuất công nghiệp Trong công nghiệp thực phẩm, CO2 siêu tới hạn dùng

để trích ky caffein từ trà và cafe nhằm tạo ra những sản phẩm trà và café có hàmlượng caffein thấp CO2siêu tới hạn cũng đang được nghiên cứu như một dung dịchtruyền nhiệt cho các ứng dụng địa nhiệt và nhiều ứng dụng thú vị khác

Các phương pháp sử dụng CO2không chuyển hóa này đã góp phần đáng kểvào việc giảm tổng lượng phát thải CO2 Đặc biệt, hiện nay công nghệ thu hồi vàlưu trữ CO2(CCS) đang được nhiều quốc gia nghiên cứu và phát triển, trong đó cóViệt Nam [18] Công nghệ này được kì vọng sẽ giảm được một lượng lớn sự phátthải khí CO2 ra môi trường cũng như tăng thêm hiệu quả sử dụng CO2 Các nộidung cụ thể của công nghệ thu hồi và lưu trữ CO2 sẽ được trình bày chi tiết trongchương 2

1.4.2 Chuyển hóa CO 2 thành sản phẩm có ích

Hình 1.5 cho thấy, có bốn các con đường để chuyển hóa CO2 thành các sảnphẩm có ích (nguyên liệu ban đầu cho các quá trình hóa học, chất lưu trữ nănglượng): chuyển hóa hóa học, chuyển hóa sinh hóa, chuyển hóa quang hóa vàchuyển hóa điện hóa

Việc sử dụng CO2để chuyển hóa năng lượng mặt trời thành sinh khối và, từ

đó, thành các nhiên liệu tái tạo khác nhau đang nhận được hỗ trợ rộng rãi bởi côngnghiệp và các chính phủ như là biện pháp để đảm bảo cho nguồn cung cấp nănglương trong tương lai, và làm giảm lượng khí CO2 phát thải vào khí quyển Trongkhi việc sử dụng các sản phẩm lương thực, chẳng hạn như ngũ cốc, là nguồn sảnxuất nhiên liệu sẽ giảm đáng kể trong tương lai, nhiên liệu tái tạo thế hệ thứ haihoặc thứ ba dựa trên cỏ hoặc tảo sẽ tăng lên về nguồn cung Theo kỳ vọng, tới năm

2050, các ngồn dựa trên sinh khối sẽ cung cấp 200-500EJ/năm hoặc khoảng 50%năng lượng yêu cầu của thế giới [24] Trong tương lai, theo dự đoán, khoảng 5%lượng sử dụng nhiên liệu lỏng của thế giới có thể xuất phát từ sinh khối, với phạm

vi giảm thiểu CO2thu được từ 20 tới 100%, so với các nhiên liệu truyền thống đốivới vòng đời của chúng [25] Theo ước tính, tới năm 2035, thế giới sẽ phát sinh 15

tỉ tấn/năm CO2từ việc đốt các nhiên liệu lỏng [26] Do đó, việc thay thế khoảng 5%nhiên liệu lỏng bằng nhiên liệu sinh học và giả sử giảm 50% vòng đời CO2phát thải

so với nhiên liệu từ dầu mỏ, có tiềm năng giảm lượng CO2 phát thải khoảng 0,4 tỉtấn/năm

Ngoài ra để tái sinh sinh khối, CO2có thể được chuyển hóa qua các quá trìnhhóa học và điện hóa học để thành các chất hóa học chứa năng lượng, chẳng hạn nhưkhí tổng hợp, axit formic, metan, etylen, methanol, và dimetyl ete (DME) [27] Mặc

dù việc sử dụng năng lượng điện có hiệu quả hơn so với việc sử dụng năng lượngtrực tiếp từ các nguồn năng lượng tái sinh, nhưng sự chuyển đổi chúng đặt ra mộtvấn đề cho nhiều ngành công nghiệp Hơn nữa, hạ tầng phân phối đối với nhiên liệuhydrocacbon đã được thiết lập rõ ràng Cuối cùng, các chất hóa học như axit formic

có thể là môi trường tồn chứa hiệu quả cho hydro mà có thể được sử dụng trong cácpin nhiên liệu hoặc được đốt cháy trực tiếp

Một con đường khác là sử dụng CO2làm nguyên liệu hóa học ban đầu [23].Toàn bộ các chất hóa học hàng hóa được sản xuất phổ biến từ một số các chất hóahọc cấu thành hoặc các chất hóa học nền CO2 có thể được sử dụng như là mộtnguyên liệu đầu và có thể chuyển hóa thành một dãy các chất tương tự như các chấthóa học cấu thành bằng cách sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo Việc chèn thêm

CO2vào các epoxit để sản xuất các vật liệu polyme khác nhau là một công nghệ thú

vị, nó không những sử dụng CO2 mà còn tránh việc sử dụng nguyên liệu hóa thạch

và tránh phát thải CO2 Theo ước tính, các con đường chuyển hóa hóa học khácnhau có thể tiêu thụ lượng CO2xấp xỉ 0,3 đến 0,7 tỉ tấn/năm [28]

Việc chuyển hóa CO2thành các khoáng chất vô cơ để sử dụng trong vật liệuxây dựng đã được đề xuất bởi một số công ty [29] Điều này bao gồm sự kết hợpcủa các phản ứng điện hóa để sản sinh ra chất phản ứng kiềm và các phản ứngkhoáng hóa cần thiết Các ước tính ban đầu cho rằng, nếu 10% các vật liệu xâydựng của thế giới được thay thế bởi một nguồn như trên thì tiêu thụ khoảng 1,6 tỉtấn/năm CO2[28]

Các công nghệ này có tiềm năng và, nhưng có nhiều yếu tố cần phải đượcgiải quyết để đảm bảo khả năng sinh lợi trong thương mại Hiện nay, trên thế giới

có rất nhiều báo cáo nghiên cứu về các phương pháp chuyển hóa CO2thành các sảnphẩm có ích, trong tương lai không xa, các phương pháp này có thể có tiềm năngứng dụng rất lớn Những con đường chuyển hóa CO2thành các sản phẩm có ích sẽđược nêu chi tiết trong chương 3

CHƯƠNG 2: THU HỒI VÀ LƯU TRỮ CO 2

2.1 Thu hồi khí CO 2

2.1.1 Những nguồn có thể thu hồi CO 2

Việc thu hồi CO2chủ yếu được áp dụng ở các nguồn phát thải CO2 lớn [31,32]: các nhà máy sản xuất điện từ nhiên liệu hóa thạch, các nhà máy chế biến nhiênliệu và cách nhà máy công nghiệp khác, đặc biệt là đối với quá trình sản xuất sắt,thép, xi măng và khu công nghiệp sản xuất hóa chất quy mô lớn (bulk chemicals).Việc thu hồi CO2 trực tiếp từ các nguồn nhỏ và di động trong các khu vực giaothông và dân cư và các tòa nhà thương mại sẽ khó khăn và tốn kém hơn nhiều sovới việc thu giữ CO2 từ các nguồn điểm lớn Bảng 2.1 [33] thể hiện các nguồn CO2

cố định lớn trên toàn thế giới phát thải hơn 0,1 triệu tấn CO2/năm

Bảng 2.1 Những nguồn CO 2 cố định lớn trên toàn thế giới phát thải hơn 0,1 triệu tấn CO 2 /năm

Loại nhiên liệu Quá trình Số lượng nguồn Lượng phát thải

2.1.1.1 Sản xuất xi măng

Nguồn CO2 công nghiệp lớn nhất là sản xuất xi măng, nguồn này chiếmkhoảng 5% lượng phát thải CO2 toàn cầu [31] Lượng CO2 được sinh ra từ một lònung xi măng lớn có thể tương đương với lượng sinh ra từ nồi đun của nhà máy nănglượng Khoảng một nửa CO2 từ sản xuất xi măng là từ việc sử dụng nhiên liệu hóathạch và một nửa còn lại là từ quá trình nung CaCO3thành CaO và CO2 Nồng độ

CO2trong khí thải từ các lò nung xi măng trong khoảng 14-33% thể tích, phụ thuộcvào quá trình sản xuất và loại xi măng Con số này cao hơn so với trong khí thải củanhà máy điện, vì vậy các lò nung xi măng có thể là những nguồn lớn để thu hồi

CO2

2.1.1.2 Sản xuất sắt và thép

Các nhà máy thép lớn liên hợp là một trong số những nguồn điểm CO2 lớnnhất trên thế giới Khoảng 70% khí CO2 từ các nhà máy này có thể được thu hồitrong khí lò luyện sắt [31] Khí lò luyện sắt chứa khoảng 20% thể tích CO2 và 21%

CO, còn lại chủ yếu là N2 Một xu hướng quan trọng và đang phát triển là việc sửdụng các quá trình mới để khử trực tiếp quặng sắt Các quá trình như vậy được xâydựng phù hợp để có thể thu giữ CO2[34]

2.1.1.3 Lọc dầu

Khoảng 65% lượng CO2phát thải từ các nhà máy lọc dầu là từ các nồi đun vàthiết bị gia nhiệt kiểu đốt [34] Các khí thải từ các nồi đun và thiết bị gia nhiệt nàycũng tương tự như từ các nhà máy sản xuất điện, vì vậy CO2có thể được thu hồi sửdụng các công nghệ tương tự và với giá thành chung

Tương tự, điều này cũng đúng cho các thiết bị nhiệt kiểu đốt chủ yếu trongcông nghiệp hóa dầu, chẳng hạn như các lò đốt cracking etylen

2.1.1.4 Sản xuất hydro và ammoniac

Những lượng lớn khí hydro là được sinh ra bởi quá trình reforming khí tựnhiên, chủ yếu là để sản xuất phân bón từ ammoniac CO2được tách trong nhà máysản xuất hydro thường được xả vào khí quyển nhưng thay vào đó nó có thể đượcnén để lưu trữ Đây là một phương pháp có giá thành tương đối thấp để tránh thải

CO2 vào khí quyển Phương pháp này cũng có thể đưa ra những cơ hội hữu ích đểchứng minh tính khả thi của công nghệ CCS

2.1.1.5 Tinh chế khí tự nhiên

Một số lĩnh vực của khí tự nhiên cũng chứa những lượng đáng kể CO2 Hàmlượng CO2phải được giảm tới ~2,5% đối với khí thương mại, vì vậy CO2cần phảiđược tách CO2thu hồi thông thường được thải trực tiếp ra ngoài khí quyển nhưng,thay vào đó, nó có thể được lưu trữ trong các bể chứa dưới lòng đất Quá trình nàyđược thực hiện trên quy mô thương mại đầu tiên là mỏ khí Sleipner Vest trong khuvực Norwegian của Biển Bắc [35]

2.1.1.6 Sản xuất các chất mang năng lượng không chứa cacbon

Một lượng lớn nhiên liệu hóa thạch được sử dụng trong giao thông vận tải vàcác quá trình sản xuất năng lượng và nhiệt ở quy mô nhỏ Sẽ là không khả thi khi sửdụng các công nghệ hiện nay để thu hồi, thu gom và lưu trữ CO2 từ những nơi sửdụng phân tán quy mô nhỏ Tuy nhiên, việc giảm được lượng lớn sự phát thải CO2

có thể được thực hiện thông qua việc sử dụng các chất mang năng lượng khôngchứa cacbon, chẳng hạn như hydro hoặc điện Cả hydro và điện thường được nhắcđến như một chất mang năng lượng từ các nguồn có khả năng tái tạo Tuy nhiên,chúng cũng có thể được sinh ra từ nhiên liệu hóa thạch trong các nhà máy được tậptrung, cho nên việc sử dụng công nghệ thu hồi và lưu trữ CO2có thể giảm tối thiểu

sự phát thải CO2 Sản xuất hydro hoặc điện từ các nhiên liệu hóa thạch với việc lưutrữ CO2có thể là một giai đoạn chuyển tiếp thú vị để giúp giới thiệu các chất mangnăng lượng không chứa cacbon trong tương lai [36]

Hình 2.1: Các sơ đồ chung của các quá trình tách thích hợp đối với việc thu hồi

CO 2

Khí được loại bỏ trong quá trình tách có thể là CO2, H2hoặc O2 Trong cáchình 2.1b và 2.1c, một trong những dòng khí được tách (Avà B) là một dòng đậmđặc của khí CO2, H2hoặc O2và một dòng khác là dòng khí chứa tất cả các khí cònlại trong khí ban đầu (A+B)

2.1.2.1 Tách với các chất hấp phụ/các dung môi

Quá trình tách được thực hiện bằng cách dẫn khí có chứa CO2 tiếp xúc trựctiếp với một chất lỏng hấp thụ hoặc chất rắn hấp phụ có khả năng giữ CO2 Sơ đồchung được thể hiện trong hình 2.1a, chất hấp thụ có giữ CO2được vận chuyển tớimột bình khác, ở đó nó sẽ được giải phóng CO2 (tái sinh) Chất hấp thụ thu đượcsau bước tái sinh sẽ được đưa trở lại để tiếp tục thu giữ CO2 trong một quá trìnhtuần hoàn

Trong một số biến thể của sơ đồ này, chất hấp thu là một chất rắn và khôngđược tuần hoàn giữa các bình, bởi vì quá trình hấp phụ và tái sinh được thực hiệnbằng các sự biến đổi tuần hoàn (bằng áp suất hoặc nhiệt độ) trong các bình mà ở đóchất hấp thu được thu lại Sẽ luôn có một dòng chất hấp thu bổ sung hoặc chất hấpthu mới được yêu cầu để bù đắp cho sự giảm tính chất hoặc hoạt tính và/hoặc sự

Thu hồi

Tái sinh chất hấp thu

Năng lượng



Năng lượng Khí chứa

CO 2

Chất hấp thu + CO 2

Chất hấp thu

CO 2

Chất hấp thu mới

Khí A

Chưng cất

Khí B Khí A+B

Khí B Khí A

Chất hấp thu thải a) Tách với chất hấp phụ hoặc dung môi

mất mát chất hấp thu Trong một số trường hợp, chất hấp thu có thể là một oxit rắn

mà các phản ứng trong một bình với nhiên liệu hóa thạch hoặc biomass sinh ra nhiệt

và chủ yếu là CO2 Chất hấp thu đã sử dụng sau đó được tuần hoàn tới một bình thứhai ở đó nó được oxi hóa lại trong không khí để tái sử dụng với chất hấp thu mấtmát và bổ sung hoặc chất mới

Sơ đồ chung của hình 2.1 mô tả nhiều hệ thống thu hồi CO2 quan trọng, baogồm những sự lựa chọn chỉ dẫn thương mại như hấp thụ hóa học và hấp thụ vật lý.Hiện nay, một số quá trình khác được nghiên cứu dựa trên các chất hấp thu lỏngmới, hoặc các chất hấp thu rắn mới có khả năng tái sinh đang được phát triển vớimục đích là khắc phục các hạn chế của các hệ thống hiện nay Một vấn đề chungcủa các hệ thống thu hồi CO2 hiện nay là dòng chảy lớn của chất hấp thu giữa cácbình của hình 2.1a, bởi vì nó phải tương ứng với dòng CO2 khổng lồ được xử lýtrong nhà máy năng lượng Do đó, kích thước của thiết bị và năng lượng được yêucầu cho quá trình tái sinh chất hấp thu là lớn và có xu hướng chuyển thành một sựbất lợi quan trọng về tính hiệu quả và làm tăng thêm giá thành Hiệu quả hấp thu tốtdưới hàm lượng CO2cao trong nhiều vòng lặp lại là một điều kiện cần thiết của các

hệ thống thu hồi CO2này

2.1.2.2 Tách bằng màng

Màng (hình 2.1b) là các vật liệu được sản xuất đặc biệt để có thể cho phépthấm chọn lọc một khí qua chúng Độ thấm của màng với các khí khác nhau có liênquan mật thiết tới bản chất của vật liệu, dòng khí thường được dẫn qua màng bởi sựchênh lệch về áp suất Do đó, các dòng có áp suất cao thường được ưu tiên hơn đốivới quá trình tách bằng màng Có nhiều loại vật liệu chế tạo màng khác nhau có thểứng dụng trong các hệ thống thu giữ CO2, chẳng hạn như màng được chế tạo từ cácloại vật liệu polyme, metallic, ceramic Mặc dù tách bằng màng có thể được ápdụng cho nhiều ứng dụng trong công nghiệp (một số quá trình với quy mô lớn nhưtách CO2từ khí tự nhiên) nhưng chúng chưa được áp dụng đối với quy mô lớn, đặcbiệt là các quá trình có các điều kiện khắt khe trong các thông số về độ tin cậy vàyêu cầu giá thành thấp đối với các hệ thống thu hồi CO2

2.1.2.3 Tách bằng chưng cất một dòng khí đã hóa lỏng và làm lạnh

Một khí có thể được đưa về dạng lỏng bằng một chuỗi các bước nén, làmlạnh và giãn nở Khi đã ở dạng lỏng, các cấu tử của khí có thể được tách trong mộtcột chưng cất Trong trường hợp đối với không khí, quá trình này hiện nay được

thực hiện thương mại trong một quy mô lớn Khí oxi có thể đươc tách từ không khítheo sơ đồ hình 2.1c và được sử dụng trong một phạm vi của các hệ thống thu hồi

CO2 (thu giữ trước khi đốt và thu hồi bằng cách đốt cháy nhiên liệu bằng oxi) Vấn

đề cơ bản đối với các hệ thống này là yêu cầu dòng khí oxi lớn Tách bằng cách làmlạnh cũng có thể được sử dụng để tách CO2từ các khí khác Nó có thể được sử dụng

để tách các tạp chất từ các dòng khí CO2có độ tinh khiết tương đối cao, chẳng hạn,đối với dòng CO2thu được từ quá trình đốt cháy nhiên liệu bằng oxi và dòng CO2được loại bỏ từ khí tự nhiên hoặc khí tổng hợp mà đã trải qua một giai đoạn chuyểnhóa CO thành CO2

2.1.3 Hệ thống thu hồi CO 2

Các hệ thống cơ bản để thu hồi CO2từ việc sử dụng các nhiên liệu hóa thạch

và sinh khối bao gồm [32]:

 Thu hồi CO2từ các dòng quá trình công nghiệp (mục 2.1.3.1)

 Thu hồi CO2sau khi đốt (mục 2.1.3.2)

 Thu hồi CO2trước khi đốt (mục 2.1.3.3)

 Thu hồi CO2bằng cách đốt nhiên liệu bằng oxi (mục 2.1.3.4)Các hệ thống này được thể hiện một cách đơn giản trong hình 2.2 [31, 32]

2.1.3.1 Thu hồi CO 2 từ các dòng quá trình trong công nghiệp

CO2 đã được thu hồi từ các dòng quá trình trong công nghiệp từ 80 nămtrước [37], mặc dù hầu hết CO2 sau khi phát sinh được thải vào khí quyển bởikhông có yêu cầu thu hồi Các dòng quá trình trong công nghiệp có khả năng thuhồi CO2 hiện nay là các quá trình là tinh chế khí tự nhiên và sản xuất khí tổng hợpchứa hydro để sản xuất ammoniac, ancol và các nhiên liệu lỏng tổng hợp Các dòngquá trình khác mà nguồn CO2 không thu hồi được bao gồm các quá trình sản xuấtximăng, thép và quá trình lên men để sản xuất thực phẩm và đồ uống CO2 có thểđược thu hồi từ các quá trình này bằng cách sử dụng các công nghệ như trong các

hệ thống thu hồi sau khi đốt, thu hồi trước khi đốt và thu hồi bằng cách đốt nhiênliệu bằng oxy

Hình 2.2 Các hệ thống thu hồi CO 2

2.1.3.2 Thu hồi sau khi đốt

Thu hồi CO2sau khi đốt là quá trình thu hồi CO2từ khí thải được sinh ra bởiquá trình đốt cháy nhiên liệu hoặc sinh khối trong không khí Thay vì thải trực tiếp

CO2 ra ngoài khí quyển thì nó có thể được thu hồi thông qua các thết bị tách Hệthống này có thể áp dụng trong các quá trình công nghiệp, trong các nhà máy nănglượng

Để tách CO2từ các cấu tử khí thải khác và tập trung khí CO2, cần phải thêmvào hệ thống thu hồi sau khi đốt một hệ thống nén khí và giữ khí (để vận chuyển vàlưu trữ) Các công nghệ thu hồi sau khi đốt tiên tiến cũng yêu cầu sự làm sạch tươngđối khí thải trước khi có phương án thu giữ cụ thể, các mức độ lưu huỳnh phải thấp(nhỏ hơn 10 ppm và có thể thấp hơn) để giảm sự ăn mòn và sự tích bẩn của hệthống Hình 2.3 [31] thể hiện một sơ đồ khối đơn giản cho hệ thống thu hồi sau khiđốt từ một nhà máy năng lượng

Trước

khi đốt

Khí, dầu

Than Khí Biomass

Hình 2.3 Thu giữ sau khi đốt từ một nhà máy năng lượng dựa trên việc đốt than đá

2.1.3.3 Thu hồi trước khi đốt

Thu hồi trước khi đốt bao gồm phản ứng của nhiên liệu với oxy hoặc khôngkhí và/hoặc hơi nước để sinh ra khí tổng hợp hay khí nhiên liệu chứa chủ yếu là CO

và H2 CO được phản ứng với hơi nước trong một thiết bị phản ứng xúc tác, đượcgọi là thiết bị chuyển hóa nhanh, để hình thành CO2 và khí H2 Khí CO2sau đó sẽđược tách ra bằng cách sử dụng các quá trình hấp thụ hóa học hoặc vật lý Hình 2.4[31] đưa ra sơ đồ thu hồi CO2 trước khi đốt trong một nhà máy năng lượng dùngchu trình hỗn hợp khí hóa than

Hình 2.4 Hệ thống thu hồi trước khi đốt trong một nhà máy năng lượng IGCC

Thu giữ trước khi đốt bao gồm việc loại bỏ CO2sau khi than đá được khí hóathành khí tổng hợp, nhưng trước khi đốt trong một nhà máy dùng chu trình hỗn hợpkết hợp khí hóa than (Integrated coal Gasification Combined Cycle (IGCC)) Bướcđầu tiên bao gồm việc khí hóa than Sau đó, một thiết bị phản ứng chuyển dịch khí -

Nồi đun/Quá nhiệt

Tách không khí

reactor

Loại lưu huỳnh

Thu hồi

Bộ sinh năng lượng Than

Khí thải

Khí thoát

Năng lượng điện

Không khí

để đốt Không khí

nước được sử dụng để chuyển hóa CO trong khí tổng hợp và hơi nước thành CO2và

H2 Khí CO2 được loại bỏ bằng cách sử dụng dung môi hóa học hoặc vật lý và sau

đó được nén lại Khí H2 được đốt trong tuabin để sản sinh điện Do các vấn đề vềcông nghệ, chỉ 4 GW các nhà máy năng lượng IGCC được xây dựng trên toàn thếgiới cho tới năm 2007

2.1.3.4 Thu hồi bằng cách đốt cháy nhiên liệu bằng oxi

Đốt cháy nhiên liệu bằng oxi bao gồm việc đốt các nhiên liệu hóa thạch trongmột môi trường giàu oxi (khí oxi gần như nguyên chất được trộn với khí thải tuầnhoàn), thay vì với không khí

Điều này làm giảm sự hình thành NOx, chính vì thế, khí thoát ra chủ yếu là

CO2 và quá tình tách và loại bỏ sẽ đơn giản hơn (hình 2.5 [31]) Một nhà máy táchkhông khí cung cấp khí oxi tới nồi đun, ở đó nó được trộn lẫn với các khí thải đượctuần hoàn Sau khi đốt, dòng khí có thể được làm sạch NOxvà lưu huỳnh Sau khingưng tụ bằng nước, khí thải chứa hàm lượng CO2đủ lớn sẽ được nén trực tiếp

Hình 2.5: Sơ đồ khối quá trình thu giữ CO 2 bằng đốt cháy nhiên liệu bằng Oxi

2.2 Vận chuyển CO 2

2.2.1 Giới thiệu

Vận chuyển là một bước của việc thu hồi và lưu trữ CO2 để kết nối cácnguồn và các khu vực lưu trữ [32] CO2 được vận chuyển trong ba trạng thái: khí,lỏng và rắn Việc vận chuyển ở quy mô thương mại có thể sử dụng các bồn chứa,đường ống và tàu thủy đối với CO2ở dạng khí hoặc dạng lỏng

Năng lượng điện

Tuần hoàn khí thoát ra

Tro và chất rắn ẩm

Lime slurry Không khí

Khí CO2khi được vận chuyển ở gần áp suất khí quyển sẽ chiếm một thể tíchlớn Khí sẽ chiếm ít thể tích nếu được nén, và khí nén có thể được vận chuyển bằngđường ống Thể tích chiếm chỗ có thể được giảm hơn nữa bằng cách hóa lỏng, hóarắn hoặc hydrat hóa Sự hóa lỏng là một công nghệ đã được thiết lập đối với sự vậnchuyển khí bằng tàu thủy như LPG (khí dầu mỏ hóa lỏng) và LNG (khí tự nhiên hóalỏng) Kinh nghiệm và công nghệ hiện tại này có thể được chuyển giao để vậnchuyển CO2 lỏng Sự hóa rắn CO2 cần nhiều năng lượng hơn so với những sự lựachọn khác Mỗi công nghệ đều có khả năng có thể được sử dụng trong thương mại

Các phương diện vận hành của đường ống được quyết định trong ba yếu tố:vận hành thường nhật, duy trì và bảo dưỡng, an toàn và môi trường Những vấn đềcần đề cập tới của quá trình vận hành nói chung bao gồm: huấn luyện, kiểm tra, liênkết an toàn, thiết kế và các dấu hiệu đường ống, đào tạo chung, các chương trìnhphòng tránh sự hư hại, sự liên lạc, đảm bảo thuận lợi và phát hiện rò rỉ

Việc huấn luyện nhân viên là một phần trung tâm của các quá trình vận hành

và phải có đủ khả năng Nhân viên phải được huấn luyện liên tục và được cập nhậtcác biện pháp an toàn, bao gồm các biện pháp an toàn mà có thể áp dụng khi làmviệc gần các đường ống Quá trình vận hành bao gồm bảo dưỡng hằng ngày, kếhoạch được ghi trong lịch trình và các cách giải quyết đối với việc kiểm tra, duy trì

và sửa chữa tất cả các thiết bị trên đường ống và chính đường ống, cũng như cácthiết bị phụ trợ Các trang bị và thiết bị phụ trợ bao gồm các van, máy nén, máybơm, bể chứa, các hành lang truyền tải, các thiết kế công khai và các tín hiệu dòng.Các đường ống có khoảng cách xa được cung cấp các dụng cụ đo lường ở cáckhoảng cách nên dòng có thể được kiểm soát Các điểm kiểm soát, các trạm máynén và các van phân đoạn được kết nối tới một trung tâm vận hành Các máy tínhđiều khiển nhiều quá trình vận hành và sự can thiệp bằng tay chỉ cần thiết khi xuấthiện những tình trạng bất thường và các vấn đề khẩn cấp Các hệ thống được lắpghép dư để tránh sự tổn thất về năng suất vận hành nếu một bộ phận bị lỗi

Các đường ống cũng được kiểm tra bên ngoài Đối với các đường ống trênmặt đất, việc kiểm tra được tiến hành ở các khoảng cách chấp nhận được giữa cácthiết bị vận hành và thiết bị điều khiển Sự kiểm tra này có thể phát hiện được nơikhông được phép khai thác hay xây dựng trước khi xảy ra thiệt hại Hiện nay, cácđường ống dưới nước được kiểm soát bởi các phương tiện truyền tải được vận hành

ở rất xa, các tàu lặn nhỏ được vận hành tự động mà có thể di chuyển một thời giandài dưới nước và ghi lại các hình ảnh, và trong tương lai, bằng các phương tiện cóthể hoạt động độc lập dưới nước mà không cần được kết nối tới một tàu mẹ bởi mộtdây cáp Một số đường ống có các hệ thống bảo vệ sự thấm một cách độc lập, hệthống này có thể tìm thấy những điểm rò rỉ hoặc đo lường chất hóa học thoát ra,hoặc bằng cách lấy những sự thay đổi về áp suất hoặc sự thay đổi nhỏ về cân bằngkhối lượng Công nghệ này là khả thi và tiện ích

2.2.2.2 Vận chuyển bằng tàu biển

Cacbon dioxit được thu giữ liên tục từ các nhà máy trên mặt đất, nhưng sựtuần hoàn của việc vận chuyển bằng tàu thủy lại gián đoạn và vì thế một hệ thốngvận chuyển tàu biển sẽ phải có [32]: tồn chứa tạm thời trên mặt đất và một nhà máynạp liệu Sức chứa, tốc độ vận hành, số lượng tàu thủy và lịch trình vận chuyển sẽđược lên kế hoạch, cân nhắc kỹ lưỡng, cùng với các vấn đề như tỉ lệ thu giữ, khônggian vận chuyển, và các hạn chế về mặt xã hội và công nghệ Tất nhiên, vấn đề nàykhông phải là đặc trưng đối với vận chuyển CO2; việc vận chuyển CO2 bằng tàuthủy có những điểm tương đồng lớn so với việc vận chuyển khí dầu mỏ hóa lỏng(LPG) bằng tàu thủy Những gì xảy ra ở điểm phân phối phụ thuộc vào hệ thống tồnchứa CO2 Nếu điểm phân phối ở trên bờ, CO2 sẽ được chuyển đi từ các tàu thủytrong các bồn chứa tạm thời Nếu điểm phân phối ở ngoài khơi – như lựa chọn lưutrữ ở ngoài biển – các tàu thủy phải dỡ tải tới một phương tiện tồn chứa nổi (tương

tự như một phương tiện tồn chứa và sản xuất nổi thông thường được áp dụng choviệc quá trình khai thác dầu mỏ ngoài khơi xa), tới một hệ thống phao neo giữ hoặcđưa trực tiệp tới hệ thống lưu trữ

Nhìn chung, một hệ thống vận chuyển tàu biển thường bao gồm các quá trìnhsau [32]:

 Nạp liệu

 Vận chuyển tới điểm lưu trữ

 Dỡ tải

 Quay trở lại cảng sau khi dỡ tải và đưa tàu vào ụ cạn

b Vận chuyển tới điểm lưu trữ

Sự truyền nhiệt từ môi trường qua tường của bể chở hàng sẽ làm sôi CO2 vàlàm tăng áp suất trong bể Điều này không gây nguy hiểm tới việc tháo khí CO2bayhơi cùng với khí thải ra từ các động cơ của tàu thủy, nhưng nó sẽ làm thoát CO2vào không khí Mục tiêu để lượng CO2 phát thải bằng không trong suốt quá trìnhtồn chứa và thu giữ có thể đạt được bằng cách sử dụng một bộ phận làm lạnh để thuhồi và hóa lỏng khí bay hơi và khí CO2thoát ra

d Quay trở lại cảng sau khi dỡ tải và đưa tàu vào ụ cạn

Tàu chở CO2 sẽ được quay lại cảng để thực hiện các chuyến tiếp theo Khitàu chở CO2ở trong vũng tàu để sửa chữa hoặc kiểm tra, khí CO2 trong các bể chởhàng sẽ được làm sạch với không khí để an toàn cho quá trình làm việc Đối với lầnnạp liệu đầu tiên sau khi cập bến, các bể chở hàng sẽ được làm khô toàn bộ, làmsạch và đổ đầy khí CO2

2.2.3 Đánh giá phương pháp vận chuyển CO 2

Hiện nay, với sự phát triển mạnh mẽ của nền công nghiệp, đặc biệt là côngnghiệp khai thác và vận chuyển dầu khí, các hệ thống vận chuyển bằng đường ống

và tàu thủy đã được nghiên cứu và sử dụng nhiều trong thực tế Khi những khó khăn

về vấn đề kỹ thuật và công nghệ của các phương pháp được giải quyết thì yếu tốquan trọng nhất, quyết định tới sự lựa chọn công nghệ vận chuyển CO2tới khu vựclưu trữ là yếu tố kinh tế

 Chi phí vận hành và bảo dưỡng

 Kiểm tra, giám sát

 Bảo dưỡng

 Các chi phí khác (thiết kế, quản lý dự án, chi phí nhân công, giá bảohiểm, thiết bị liên lạc từ xa,…)

Hệ thống vận chuyển bằng tàu thủy (đường hàng hải)

Giá thành của hệ thống vận chuyển hàng hải bao gồm nhiều yếu tố Nhữngvấn đề chính chiếm phần lớn giá thảnh của hệ thống bao gồm:

 Các thiết bị nạp và dỡ tải (CO2)

 Các hệ thống tồn chứa tạm thời và hóa lỏng CO2

 Chi phí cho vận hành (nhiên liệu, điện, nhân công) và bảo dưỡngChi phí vận chuyển hàng hải hiện mới chỉ được ước tính vì trên thực tế vẫnchưa có hệ thống vận tải khí CO2quy mô lớn (cỡ hàng triệu tấn CO2/năm) nào hoạtđộng Đối với những khoảng cách xa hơn 1.000km và lưu lượng nhỏ hơn vài triệutấn CO2/năm thì chi phí vận chuyển hàng hải có thể thấp hơn vận chuyển bằngđường ống

Ngoài yếu tố kinh tế, một yếu tố quan trọng nữa cần được nhắc đến đó là yếu

tố môi trường, bởi xã hội hiện đại ngày nay đã quan tâm nhiều hơn tới môi trường

và sự phát triển bền vững Vận chuyển hàng hải phát thải CO2 nhiều hơn so với hệthống đường ống do sự sử dụng năng lượng và nhiên liệu trên tàu trong quá trìnhvận chuyển

Như vậy, căn cứ vào các đánh giá và tính toán về tính kinh tế của mỗiphương pháp vận chuyển đối với từng trường hợp cụ thể của quá trình lưu trữ đểđưa ra những quyết định cho sự lựa chọn hệ thống vận chuyển CO2 Bên cạnh đómột nhân tố cũng đáng được quan tâm là tính an toàn đối với môi trường của từng

hệ thống vận chuyển

2.3 Các dạng lưu trữ CO 2

Lưu trữ CO2đề cập tới những phương pháp có thể giảm được lượng lớn CO2phát thải ở những nguồn lớn Thay vì được thải ra ngoài khí quyển, CO2 có thểđược thu hồi và lưu trữ trong những “kho chứa” với những lượng lớn Hình 2.6 [32]đưa ra sơ đồ tổng quát về các khả năng lưu trữ CO2

Hình 2.6 Các phương pháp lưu trữ CO 2

Có ba phương pháp lưu trữ CO2bao gồm:

 Lưu trữ CO2trong các thành hệ địa chất (mục 2.3.1)

 Lưu trữ CO2trong đại dương (mục 2.3.2)

 Cacbonat hóa khoáng chất (mục 2.3.3)

Cacbonat hóa khoáng chất

Hóa dầu

Khí tới nơi tiêu thụ

Sản xuất xi măng, thép, lọc dầu…

Sử dụng trong công nghiêp Dầu

2.3.1 Lưu trữ địa chất CO 2

2.3.1.1 Giới thiệu

Lưu trữ địa chất là gì?

Thu hồi và lưu trữ địa chất CO2cung cấp một phương pháp để tránh phát thải

CO2 vào khí quyển, bằng cách thu hồi CO2 từ các nguồn điểm cố định chính, vậnchuyển nó bằng đường ống và bơm vào các thành hệ đất đá sâu thích hợp Lớp dưới

bề mặt là những bể chứa cacbon lớn nhất của trái đất, ở đó, phần lớn cacbon của thếgiới được giữ ở trong than đá, dầu mỏ, khí, đá phiến giàu chất hữu cơ và đá cacbon.Lưu trữ địa chất CO2là một quá trình tự nhiên trong lớp vỏ phía trên của tráiđất trong hàng trăm triệu năm Cacbon dioxit được bắt nguồn từ các hoạt động địachất, hoạt động của núi lửa và các phản ứng hóa học giữa nham thạch và lưu chấttích lũy trong môi trường lớp dưới bề mặt tự nhiên như các khoáng chất cacbonat,trong dạng dung dịch, dạng khí hoặc dạng siêu tới hạn, như một hỗn hợp khí hoặc

CO2nguyên chất

Lưu trữ địa chất CO2 được coi như một lựa chọn để giảm phát thải khí nhàkính được đề xuất lần đầu tiên và những năm 1970 Một số nghiên cứu đã đượcthực hiện cho tới trước những năm 1990, ý tưởng này được tăng thêm độ tin cậydựa vào các nghiên cứu riêng biệt và các nhóm nghiên cứu [38-43] Tới sau nhữngnăm 1990, một số lượng lớn các chương trình nghiên cứu cả công khai và giữ kínđược tài trợ đã được thực hiện ở các nước Mỹ, Canada, Nhật Bản, Châu Âu và Úc.Trong suốt thời gian này, thông qua một số ít các chương trình công khai, mộtlượng lớn các công ty dầu mỏ đã bắt đầu thích thú hơn trong việc xem lưu trữ địachất như một lựa chọn để giảm sự phát thải CO2, đặc biệt là đối với các mỏ khí vớihàm lượng CO2 tự nhiên cao chẳng hạn như Natuna ở Indonesia, In Salah ởAlgeria và Gorgon ở Australia

Trong hàng thập kỉ qua, lưu trữ địa chất CO2đã phát triển từ một khái niệmđược quan tâm giới hạn thành một khái niệm nhận được quan tâm lớn Hiện nay nó

là một lựa chọn quan trọng có khả năng làm giảm sự phát thải CO2(hình 2.7 [32])

Có nhiều nguyên nhân cho điều này Đầu tiên, khi các nghiên cứu đã được pháttriển và khi sự minh chứng và các dự án thương mại đã được thực hiện thành công,mức độ tin cậy trong công nghệ đã được tăng lên Thứ hai, lưu trữ địa chất (kết hợpvới thu hồi CO2) có thể giúp giảm sâu sự phát thải CO2 vào khí quyển Tuy nhiên,nếu khả năng đó được hiện thực hóa, công nghệ cần phải an toàn, có tính bền vững