Cách mới để loại bỏ CO2 khỏi không khí

Hành tinh của chúng ta có vấn đề về các bon -- nếu chúng ta không bắt đầu loại bỏ CO2 ra khỏi bầu khí quyển, chúng ta sẽ trở nên nóng hơn, nhanh hơn, nhanh hơn. Kỹ sư hóa học Jennifer Wilcox xem trước một số công nghệ tuyệt vời để lọc carbon từ không khí, sử dụng các phản ứng hóa học để thu và tái sử dụng CO2 theo nhiều cách tương tự như cây làm ... nhưng ở quy mô rộng lớn. Bài nói chuyện chi tiết này xem xét cả những hứa hẹn và những cạm bẫy.

400 trên mỗi một triệu phân tử:

đó là nồng độ CO2 xấp xỉ trong không khí
ngày nay.

Điều đó có nghĩa là gì vậy?

Cứ mỗi 400 phân tử CO2,

lại có triệu phân tử O2 và N2 khác.

Ở đây hôm nay, có khoảng 1,800 người.

Tưởng tượng chỉ có một người mặc áo xanh,

và bạn phải tìm ra người đó.

Đó là thử thách chúng ta đang đối mặt
khi thu hồi khí CO2

trực tiếp từ không khí.

Nghe khá dễ,

tách CO2 từ không khí.

Thực sự rất khó.

Nhưng tôi
sẽ cho bạn biết điều gì dễ:

bắt đầu với việc tránh sự tỏa ra khí CO2.

Nhưng ta
đang không làm điều đó.

Vậy chúng ta phải nghĩ đến quay lại với

việc tách CO2 khỏi không khí.

Dù khó, nhưng đây là việc ta có thể làm.

Và tôi sẽ chia sẻ với các bạn
một công nghệ này

và những gì nó có thể đem tới
trong tương lai.

Trái đất tự mình loại bỏ CO2

nước biển, đất, thực vật, và cả đá
làm điều đó.

Dù các kỹ sư và các nhà khoa học
đang làm việc hết sức

để đẩy nhanh quá trình tự nhiên ấy,

nhưng nó đơn giản là không đủ.

Tin tốt là, chúng ta có nhiều hơn thế.

Nhờ sự tiến bộ của con người,
chúng ta có công nghệ

để loại bỏ CO2 khỏi không khí

bằng cách sử dụng phương pháp hóa học.

Tôi muốn nói đó là
một hệ thống rừng nhân tạo.

Có 2 cách cơ bản để xây nên hệ thống đó.

Một là sử dụng hóa chất
hấp thu CO2 tan trong nước.

Hai là một hệ thống chắc chắn
với hóa chất hấp thu CO2.

Bất kể phương thức nào,
thực ra đều giống nhau.

Những gì bạn đang thấy ở đây
là hệ thống có thể trông như nào

để có thể làm việc đó.

Đây là một hệ thống tiếp xúc không khí.

Bạn có thể thấy nó phải rất rộng

để có bề mặt đủ

để xử lí toàn bộ lượng không khí
được đưa đến,

bởi nhớ rằng,

chúng ta
chỉ đang thu 400 từ 1 triệu phân tử.

Bằng phương pháp sử dụng vật liệu lỏng,

ta dùng hệ thống chứa với
bề mặt rộng này,

nạp đầy nó với vật liệu đóng gói,

rồi phân phối đều vật liệu bằng bơm
đến những khoang chứa

và ta có thể dùng quạt, như bạn thấy đấy,

để thổi không khí đi qua dung dịch ấy.

CO2 trong không khí được giữ lại
khi đi qua dung dịch

bởi phản ứng kết hợp mạnh mẽ
của CO2 với dung dịch.

Và để giữ được nhiều CO2,

ta phải thiết kế một hệ thống sâu hơn.

Nhưng phải có tối ưu hóa

bởi hệ thống càng sâu,

càng tốn nhiều năng lượng hơn
để thổi được không khí qua.

Vì thế hệ thống cho việc lọc trực tiếp
có một nét đặc biệt trong thiết kế,

với một bề mặt rộng lớn
và độ dày tương đối nhỏ.

Và một khi đã thu được CO2,

ta phải tái chế được vật liệu mà
ta đã sử dụng để thu CO2,

và lặp lại nữa.

Lượng CO2 cần thu là rất lớn

nên qua trình thu phải duy trì,

và không thể chỉ sử dụng vật liệu một lần

Sẽ cần lượng nhiệt lớn để tái chế được,

hãy thử nghĩ xem:
CO2 rất loãng trong không khí

chất mà giữ lại CO2 lại rất mạnh mẽ,

vì thế bạn cần nhiều nhiệt
để có thể tái chế vật liệu.

Với nhiệt độ cao,

CO2 loãng thu được từ trong không khí

được giản phóng,

và ta sản xuất được CO2
có độ tinh khiết cao.

Và điều đó rất quan trọng,

vì CO2 tinh khiết rất dễ làm hóa lỏng,

dễ hơn để vận chuyển,
dù qua ống dẫn hay bằng xe tải,

ngay cả dùng trực tiếp nữa,

như là một nhiên liệu hay hóa chất.

Tôi muốn nói thêm về năng lượng đó.

Nhiệt cần thiết để tái tạo những vật liệu

hoàn toàn quyết định năng lượng
và giá cả cho việc thực hiện điều này.

Tôi có một câu hỏi:

Sẽ tốn bao nhiêu năng lượng

để loại bỏ hàng triệu tấn CO2
khỏi không khí

trong một năm xác định?

Câu trả lời là: một nhà máy điện.

Sẽ cần một nhà máy điện
để thu trực tiếp CO2 từ không khí.

Phụ thuộc vào cách thức ta chọn,

nhà máy điện có thể cung cấp
từ 300 đến 500 mê ga oát.

Và ta phải cẩn thận về
lựa chọn nhà máy điện.

Nếu ta chọn than đá,

ta sẽ lại thải ra nhiều CO2 hơn
ta thu được.

Bây giờ hãy nói đến giá cả.

Một phiên bản tốn nhiều năng lượng
của công nghệ này

có thể tốn đến 1000 đô la mỗi tấn

mới chỉ mói đến việc thu.

Hãy làm rõ hơn.

Nếu ta đem hóa lỏng số CO2 đắt đỏ đó,

sẽ tốn 50 đô la
cho mỗi gallon (~3,78 lít).

Như thế là quá đắt;
việc này không khả thi.

Vậy làm thế nào để giảm chi phí xuống?

Đó chính là những gì tôi làm.

Hiện tại, có một công ty thương mại,

có thể thực hiện
với mức giá 600 đô mỗi gallon.

Có nhiều công ty khác
đang phát triển những công nghệ

với giá thành còn rẻ hơn thế.

Tôi sẽ nói một chút

về một vài trong số những công ty đó.

Một công ty là Carbon Engineering.

Họ ở ngoài Canada.

Họ dùng chất lỏng
để tách CO2

kết hợp với đốt khí thiên nhiên
dồi dào và giá rẻ

để cung cấp lượng nhiệt cần thiết.

Họ có phương pháp khéo léo

cho phép họ thu được cả
khí CO2 từ không khí

và cả khí CO2 họ tạo ra
khi đốt khí tự nhiên.

Và bằng cách đó,

họ cân bằng lại mức ô nhiễm
và cắt giảm chi phí.

Climeworks của Thụy Sĩ
và Global Thermostat của Mỹ

dùng phương pháp khác

Họ dùng vật liệu rắn cho việc thu khí.

Climeworks dùng nhiệt tỏa ra từ trái đất,

hay là địa nhiệt,

thậm chí hơi nước dư thừa
từ các quá trình công nghiệp khác

để giảm thiểu ô nhiễm và giá cả.

Global Thermostat dùng cách khác.

Họ chú ý vào lượng nhiệt cần dùng

và tốc độ truyền nhiệt qua vật liệu

để họ có thể giải phóng số CO2 đó

ở tốc độ nhanh,

giúp họ có một thiết kế gọn nhẹ

và chi phí tổng thể thấp hơn.

Và vẫn còn nhiều hơn thế nữa.

Một hệ thống rừng nhân tạo có một lợi thế
hơn so với một khu rừng thật: kích thước.

Đây là hình ảnh bản đồ
của rừng mưa Amazone.

Rừng Amazone có thể thu được
mỗi năm 1,6 tỷ tấn CO2.

Ước tính khoảng 25%

của khối lượng thải ra ở Mỹ.

Diện tích đất cần cho một
hệ thống rừng nhân tạo

hoặc một nhà máy thu khí trực tiếp

để thu được lượng như vậy

là 500 lần nhỏ hơn.

Thêm vào đó, một hệ thống rừng nhân tạo,

không cần phải xây dựng
trên đất trồng trọt,

nên không có cạnh tranh
với đất nông nghiệp hoặc thực phẩm,

và không có lý do nào để chặt phá cây

để thực hiện điều này.

Tôi muốn quay lại

và đề cập lại
khái niệm phát thải âm.

Phát thải âm đòi hỏi rằng
CO2 được tách ra

phải được loại bỏ khỏi không khí mãi mãi,

có nghĩa là đưa chúng trở lại lòng đất,

nới mà chúng đến ban đầu.

Nhưng hãy đối mặt với việc, không ai
được trả tiền để làm việc đó ngày nay,

hoặc trả quá ít.

Vì thế những công ty
đang phát triển những công nghệ trên

thực sự quan tâm đến việc thu khí CO2

và sản xuất gì đó hữu ích từ đó,
có thể đem lại lợi nhuận.

Đó có thể là nhiên liệu lỏng, nhựa

hay cả sỏi nhân tạo.

Đừng hiểu lầm tôi,
những thị trường các bon rất tuyệt.

Nhưng tôi cũng không muốn bạn hiểu sai.

Bởi những điều đó chưa đủ để
giải quyết cơn khủng hoảng khí hậu,

và điều cần làm là
thực sự nghĩ về

những gì ta cần thực hiện.

Một điều tích cực chắc chắn tôi có thể nói
về những thị trường các bon đó là

họ sẽ cho phép
những nhà máy thu khí được xây dựng,

và với mỗi nhà máy mới,

chúng ta lại học hỏi thêm.

Và khi ta học hỏi thêm từ đó,

chúng ta có cơ hội để giảm
giá cả xuống.

Nhưng chúng ta cũng cần
sẵn sàng đầu tư

với tư cách một xã hội toàn cầu.

Chúng ta có thể có tư duy, công nghệ,

nhưng vẫn chưa đủ

để công nghệ đó có tác động đáng kể
đến khí hậu.

Chúng ta cần quy tắc,

chúng ta cần trợ cấp,

thuế cho các bon.

Có một số trong chúng ta
sẽ sẵn dàng trả thêm,

nhưng những yêu cầu đặt ra là

việc trung hòa các bon và
những đường dẫn các bon âm

sẽ có giá cả phải chăng
cho phần lớn cộng đồng

để có thể tác động đến khí hậu

Ngoài những đầu tư như vậy,

chúng ta cần đầu tư
vào nghiên cứu và phát triển.

Điều đó có thể như thế nào?

Năm 1966, Hoa Kỳ chi khoảng một nửa
tổng số sản phẩm quốc nội

cho chương trình Apollo.

Để đưa con người lên mặt trăng an toàn

và quay lại trái đất.

Một nửa tông số GDP ngày nay là khoảng
100 tỷ đô la.

Biết rằng thu lọc không khí trực tiếp

là một mặt tận trong cuộc chiến
chống lại biến đổi khí hậu,

hãy tưởng tượng nếu chúng ta có thể
chi 20%, 20 tỷ đô la cho dự án này.

Hơn thế, hãy tưởng tượng chúng ta
có thể cắt giảm chi phí

xuống 100 đô la cho mỗi tấn

Điều đó sẽ khó khăn, nhưng đó là điều
làm tôi yêu thích công việc này.

Và điều đó sẽ ra sao,

20 tỷ đô la, 100 đô la mỗi tấn?

Điều đó yêu cầu chúng tôi xây dựng
200 hệ thống rừng nhân tạo,

mỗi hệ thống có khả năng
thu một nghìn tấn CO2 mỗi năm.

Tổng cộng khoảng 5% tổng lượng
thải ra của Hoa Kỳ.

Nghe có vẻ ít,

Thực ra lại khác ấn tượng.

Nếu bạn nhìn vào lượng khí tỏa ra
từ vận tải đường dài

và hàng không thương mại

góp vào đến 5%.

Sự phụ thuộc của chúng ta vào
nhiên liệu lỏng tạo ra khí thải đó

rất khỏ để tránh khỏi

Vì vậy, khoản đầu tư này
hoàn toàn đáng kể.

Còn về đất đai sẽ cần những gì
để thực hiện điều này,

200 nhà máy?

Nó sẽ chiếm mất
một nửa diện tích của Vancouver.

Đó là nếu được vận hành bởi khí tự nhiên.

Nhưng những bất lợi của khí tự nhiên -
cũng tỏa ra khí CO2 khi đốt.

Vậy nếu dùng khí tự nhiên,

ta sẽ chỉ thu được 1/3 so với
dự định,

trừ khi bạn có
phương pháp đồng thu thông minh

như Carbon Engineering làm.

Và nếu chúng ta có cách thức khác

và dùng năng lượng gió hay mặt trời,

sẽ cần một diện tích lớn hơn gấp 15 lần,

hãy nhìn vào bang New Jersey

Một trong những điều mà tôi suy nghĩ trong
quá trình làm việc và nghiên cứu

là làm sao để tối ưu hóa và tìm ra
nơi mà ta nên xây dựng những nhà máy

và nguồn cung cấp nguồn nhiên liệu
có sẵn trong khu vực

như đất đai, nước,
hay nguồn điện sạch và giá rẻ --

ví dụ như,
có thể dùng nguồn điện sạch

để tách nước và tạo ra ôxi,

đó là một sự thay thế không các bon
tuyệt vời cho khí đốt tự nhiên

để cung cấp nhiệt cần thiết.

Nhưng tôi muốn chúng ta nhìn lại một chút
về phát thải âm.

Phát thải âm không thể được coi là một
giải pháp đơn giản cho chúng ta

nhưng có thể giúp chúng ta
nếu ta tiếp tục

giảm lượng ô nhiểm CO2 toàn cầu

Nhưng chúng ta cũng phải cẩn thận.

Giải pháp quá hấp dẫn khiến
nó có khi trở nên nguy hiểm

bởi một số người sẽ dựa vào nó như một
giải pháp toàn thể cho khủng hoảng khí hậu.

Có thể khiến người ta sẽ lại đốt
nhiên liệu hóa thạch cả ngày

365 ngày mỗi năm.

Tôi cho là không nên coi
phát thải âm

như một thay thế cho
dừng làm ô nhiễm,

nhưng thay vào đó, như là một bổ sung cho
một danh mục đầu tư bao gồm mọi thứ,

từ tăng hiệu quả năng lượng

hạn chế các bon

đến cải tiến nông nghiệp

sẽ đưa chúng ta đến một ngày mà
lượng phát thải bằng không.

Một chút về bản thân tôi:

chồng tôi là một bác sĩ cấp cứu.

Tôi thấy ngạc nhiên với công việc
cứu sống người

mà chồng tôi cùng đồng ngiệp
làm mỗi ngày.

và khi mà tôi trò chuyện với họ về
việc thu khí các bon mà tôi làm,

tôi thấy họ cũng ngạc nhiên không kém,

bởi chiến đấu với biến đổi khí hậu
bằng việc thu hồi các bon

không chỉ cứu một chú gấu bắc cực

hay băng hà.

Mà còn là cứu chính con người.

Một hệ thống rừng nhân tạo có thể
không tuyệt vời như một khu rừng thật sự,

nhưng có khi sẽ giúp chúng ta bảo tồn
được khu rừng Amazon,

mà mọi người

mà chúng ta yêu mến,

cũng như là những thế hệ sau này

và nền văn minh hiện đại.

Xin cảm ơn.

(Vỗ tay)