Những công nghệ CCS mới, tiên tiến năm 2024 (Kỳ 16)

* Công nghệ NET POWER CYCLE

NET Power kỳ vọng sẽ cung cấp “bộ ba năng lượng bất khả thi” gồm năng lượng sạch, đáng tin cậy và giá cả phải chăng bằng cách sử dụng khí đốt tự nhiên. Công nghệ của NET Power kết hợp quá trình đốt oxygen và chu trình năng lượng CO₂ (sCO₂) siêu tới hạn (supercritical) để cung cấp năng lượng khí đốt tự nhiên theo yêu cầu trong khi thu giữ gần như toàn bộ lượng khí thải. Ở quy mô lớn, công nghệ này có thể xúc tác quá trình loại bỏ carbon của hệ thống điện bằng cách cung cấp năng lượng có thể điều phối lượng phát thải cực thấp để giúp tích hợp các nguồn tài nguyên tái tạo có thể thay đổi. Động lực của NET Power được xây dựng dựa trên các cột mốc quan trọng trong hơn một thập kỷ qua, bao gồm các khoản vốn đầu tư quan trọng, xây dựng và thử nghiệm cơ sở trình diễn công suất 50 MW cũng như quá trình phát triển liên tục cơ sở thương mại đầu tiên ở Tây Texas “Dự án Permian” (Hoa Kỳ). Trong thời gian đó, NET Power cũng thiết lập quan hệ đối tác lâu dài với các nhà cung cấp thiết bị xử lý quan trọng để hỗ trợ phát triển Dự án Permian và thương mại hóa sản phẩm. NET Power cũng tiếp tục đảm bảo các thỏa thuận cung cấp như vậy khi xây dựng mạng lưới chuỗi cung ứng của mình để cho phép triển khai nhanh chóng các nhà máy tương lai.

Lợi ích: (i) Cung cấp năng lượng sạch: Các nhà máy NET Power được thiết kế để thu giữ CO₂ với tỷ lệ đơn vị trên 97% trên toàn bộ phổ hoạt động. (ii) Hỗ trợ các hoạt động đáng tin cậy: NET Power cung cấp nguồn điện phụ tải cơ bản, có thể điều phối 24/7 với tốc độ tăng tốc nhanh và khả năng tắt thấp. (iii) Sản xuất năng lượng phải chăng: Các nhà máy điện NET Power tạo ra năng lượng sạch từ khí đốt tự nhiên dồi dào, chi phí thấp. (iv) Tận dụng cơ sở hạ tầng hiện có: Các nhà máy điện NET Power có thể tận dụng mạng lưới đường ống và truyền tải điện hiện có để lập kế hoạch và vận hành. (v) Có thể mở rộng: NET Power đang tạo ra một nhà máy tiêu chuẩn cho phép triển khai nhanh chóng thông qua modules hóa và khả năng xếp chồng các nhà máy lại với nhau. (vii) Khai thác giá trị của carbon: Chu trình năng lượng NET Power vốn đã thu được CO₂ có độ tinh khiết cao, được điều áp để cô lập hoặc sử dụng.

Mô tả công nghệ

Phát triển công nghệ: NET Power đã phát triển công nghệ của mình sau hơn một thập kỷ nghiên cứu, phát triển và trình diễn vận hành. Ngay từ đầu, chu trình năng lượng NET Power Cycle đã được thiết kế để vượt qua những thách thức mà cả công nghệ năng lượng truyền thống và năng lượng tái tạo hiện đang phải đối mặt khi theo đuổi quá trình loại bỏ carbon trên quy mô lưới điện. Đồng thời giải quyết “bộ ba năng lượng bất khả thi” bằng cách cung cấp năng lượng sạch, đáng tin cậy và giá cả phải chăng thông qua việc sử dụng khí đốt tự nhiên dồi dào và chi phí thấp. Các dự án quy mô tiện ích của NET Power đang nhắm mục tiêu sản lượng điện ròng từ 200 MW - 300 MW công suất năng lượng sạch, có thể điều phối được cùng với khoảng 800 Mtpa - 900 Mtpa CO₂ có độ tinh khiết cao, áp suất cao. Sản lượng điện được thiết kế để tăng cường cạnh tranh với khả năng thu giữ toàn bộ lượng carbon trên toàn bộ phổ hoạt động. Trong khi đó, các chất gây ô nhiễm đạt tiêu chuẩn được tránh và lượng khí thải CO₂ vốn đã được thu giữ.

Cơ sở thực nghiệm LA PORTE: Để trình diễn chu trình năng lượng NET Power, bản hãng đã thiết kế và xây dựng một cơ sở trình diễn ở La Porte (tiểu bang Texas) đã được đưa vào vận hành (2018) với diện tích rộng 5 mẫu Anh và thực hiện hơn 1.500 giờ hoạt động cho đến tháng 10/2022. Thử nghiệm lần này bao gồm các thử nghiệm khởi động, tắt máy và chuyển tiếp/tạm thời tại các điểm vận hành chính. Điều này liên quan đến việc xây dựng lượng dự trữ tồn kho CO₂, loại bỏ lượng tồn kho CO₂, xác minh quá trình hóa học, xác nhận hệ thống kiểm soát và an toàn, hoạt động của máy bơm và máy nén cũng như thử nghiệm độ ổn định và khả năng kiểm soát của quá trình. Cơ sở này cũng đã vượt qua thành công nhiều thông số kỹ thuật của nhà máy ở quy mô tiện ích, bao gồm nhiệt độ đầu vào của bộ giãn nở turbine và sự cân bằng áp suất vận hành của nhà máy. Đến cuối năm 2021, cơ sở đã đạt được sự đồng bộ hóa với lưới điện do ERCOT (tiểu bang Texas, Hoa Kỳ) điều phối và vận hành.

Các đối tác kỹ thuật chủ chốt: NET Power đang tạo ra hệ sinh thái gồm các đối tác công nghệ trên toàn chuỗi cung ứng để mở rộng quy mô triển khai trong tương lai. NET Power hiện đã thiết lập thỏa thuận phát triển chung với Baker Hughes (máy turbine, máy bơm, máy nén), thỏa thuận cung cấp chiến lược với Lummus Technology (bộ trao đổi nhiệt) và lựa chọn nhà cung cấp ASU cho Dự án Permian với mục đích công bố mối quan hệ đối tác ASU lâu dài ngay trong 2024. Tập đoàn Zachry được NET Power lựa chọn thực hiện nghiên cứu FEED cho nhà máy quy mô tiện ích đầu tiên. Zachry Group còn là đối tác EPC đầu tiên được NET Power cấp phép. Tất ca chuỗi quan hệ đối tác này cho phép NET Power không chỉ phát triển dự án quy mô tiện ích đầu tiên mà còn tạo cơ sở cho thiết kế nhà máy tiêu chuẩn hóa cho các nhà máy trong tương lai.

Các bước đi tiếp theo: Tháng 11/2022, NET Power thông báo Nhà máy Dự án Permian quy mô tiện ích đầu tiên sẽ được xây dựng ở Tây Texas. Nhà máy này sẽ nghiên cứu thu giữ CO₂ với tỷ lệ trên toàn đơn vị lớn hơn 97% và sử dụng cả cơ sở hạ tầng vận chuyển CO₂ và dưới bề mặt trái đất hiện đang hoạt động để lưu trữ CO₂ thu được. NET Power cũng đã bắt đầu quá trình kết nối với ERCOT (tiểu bang Texas) và đang trên đà triển khai đợt đầu tiên từ nửa cuối năm 2027 đến nửa đầu năm 2028. NET Power cũng đã công bố dự án khởi động đầu tiên của mình ở khu vực MISO quản lý và vận hành mạng lưới điên, bao gồm 15 tiểu bang của Hoa Kỳ. Việc triển khai thành công nhà máy quy mô tiện ích đầu tiên của NET Power sẽ mở đường cho các dự án thương mại khác, bao gồm cả những dự án đang được phát triển. NET Power có vị trí độc đáo để cung cấp bộ ba năng lượng điện sạch, đáng tin cậy và giá cả phải chăng, đồng thời đã thiết lập các mối quan hệ đối tác và lộ trình để thực hiện sứ mệnh này. NET Power cũng đã trình diễn thành công công nghệ của mình ở quy mô 50 MW công suất và sẽ sớm cung cấp cơ sở quy mô tiện ích đầu tiên cũng như cùng với các đối tác thương mại và kỹ thuật đang đẩy nhanh quá trình chuyển đổi năng lượng và thị trường CCUS.

* NOV – CO₂ CAPTURE AND CONDITIONING

Trước đây là National Oilwell Varco, là một tập đoàn đa quốc gia của Hoa Kỳ đặt trụ sở tại Houston (tiểu bang Texas). Đây là nhà cung cấp trên toàn thế giới các thiết bị và linh kiện được sử dụng trong hoạt động sản xuất và khoan dầu khí, dịch vụ mỏ dầu và dịch vụ tích hợp chuỗi cung ứng cho lĩnh vực dầu khí thượng nguồn cũng như đang tiến hành hoạt động tại hơn 500 địa điểm trên khắp sáu lục địa, hoạt động thông qua hai phân khúc là thiết bị năng lượng và sản phẩm, và dịch vụ năng lượng.

Công nghệ thu hồi (CAPTURE): Hiện công nghệ thu hồi, sử dụng và lưu trữ carbon (CCUS) là điều cần thiết để đáp ứng các mục tiêu phát thải, điều này cho phép các lĩnh vực công nghiệp tiếp tục các quá trình quan trọng với tác động môi trường suy giảm. Việc an toàn trong việc xử lý CO₂ trong quá trình vận chuyển và lưu trữ là rất quan trọng. NOV nâng cao và tái sử dụng công nghệ cũng như kiến thức chuyên môn về dầu khí cho quá trình chuyển đổi năng lượng cũng như hỗ trợ các dự án thu giữ carbon bằng các công nghệ như trung hòa CO₂ và ống dẫn sợi thủy tinh để thu gom khí thải, đảm bảo thu giữ và chống ăn mòn tối ưu. NOV còn trợ giúp khách hàng lựa chọn công nghệ thu giữ carbon tốt nhất và xác minh lượng CO₂ để bù đắp lượng carbon và báo cáo tín chỉ thuế carbon. Nhóm giả pháp hệ thống quá trình của NOV còn cung cấp các công nghệ hàng đầu về xử lý dầu, khí đốt và nước. Với chuyên môn toàn cầu qua nhiều thập kỷ, NOV thiết kế và thi công các hệ thống thu giữ carbon và trung hòa CO₂ tùy chỉnh. Là đối tác bảo vệ chống ăn mòn, NOV còn đem đến sự linh hoạt và tính kinh tế tối ưu cho dự án thông qua sự hiện diện và kinh nghiệm toàn cầu.

Lợi ích: NOV là doanh nghiệp tổng hợp, cung cấp khả năng hỗ trợ trong toàn bộ chuỗi giá trị với những lợi ích, bao gồm: (i) Các mô hình chuỗi cung ứng toàn cầu và thực thi đã được thiết lập với tính năng chế tạo tại địa phương, chi phí thấp và thời gian giao hàng giảm. (ii) Kinh nghiệm về các hệ thống và gói thiết bị được tiêu chuẩn hóa để nâng cao hiệu quả. (iii) Độ chính xác với các dự án quy mô lớn giúp giảm thiểu rủi ro và giảm chi phí liên quan đến thiết kế kỹ thuật và quản lý dự án. (iv) Hoạt động nghiên cứu và phát triển để thu hút khách hàng tiếp cận với những tiến bộ công nghệ CCUS mới nhất.

Mô tả công nghệ: Danh mục thu hồi carbon sau đốt của NOV đa dạng, từ các giải pháp hoàn toàn có thể tùy chỉnh và đặt riêng, cung cấp nhiều tính linh hoạt trong thiết kế cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe, đến cung cấp modules tiêu chuẩn hơn, giảm số lượng thanh trượt cần thiết tại chỗ để cho phép triển khai nhanh hơn khả năng thu giữ carbon. NOV còn cung cấp công nghệ thu giữ carbon bằng dung môi dựa trên amine độc quyền cho các ứng dụng sau đốt. Các dung môi khác cũng có thể được đánh giá để sử dụng dựa trên nhu cầu của khách hàng. Các sản phẩm sau đây cung cấp hệ thống thu hồi carbon được thiết kế riêng để ứng dụng hiệu quả về kích thước và tính linh hoạt.

Các sản phẩm thu giữ sau đốt

Cung cấp giải pháp Summit: Giải pháp Summit của NOV cung cấp đầy đủ tính linh hoạt trong thiết kế để đáp ứng các ứng dụng đòi hỏi khắt khe với lượng khí thải CO₂ lên tới 1 Mtpa công suất sử dụng công nghệ dựa trên dung môi. Việc cung cấp này cho phép tích hợp đầy đủ để tối đa hóa năng lực hiện có của các hệ thống hỗ trợ và giảm chi phí vận hành. Hơn nữa, vị trí và hướng của thiết bị có thể được thiết kế đặc biệt để đáp ứng các cài đặt khó khăn hơn.

Cung cấp giải pháp Peak Solution: Giải pháp Peak của NOV cung cấp một phạm vi hạn chế về tính linh hoạt trong thiết kế để giảm thời gian và chi phí của dự án. Việc cung cấp này cho phép phạm vi kích thước sản phẩm phù hợp với yêu cầu của địa điểm, đồng thời đem lại sự linh hoạt để tích hợp với các hệ thống hỗ trợ và tiện ích nhà máy hiện có với việc được thiết kế phù hợp với các ứng dụng có lượng khí thải CO₂ từ 50.000 ktpa - 200.000 ktpa sử dụng công nghệ dựa trên dung môi. Ngoài ra, vị trí và hướng của thiết bị có thể được thiết kế đặc biệt để đáp ứng các yêu cầu tại địa điểm.

Cung cấp giải pháp Ascent Solution: Giải pháp Ascent của NOV sử dụng tiêu chuẩn hóa và công nghệ phù hợp nhất với nhu cầu của khách hàng. Sản phẩm này sử dụng công nghệ thu giữ carbon dựa trên dung môi amine độc quyền cho các ứng dụng sau đốt để đáp ứng công suất khí từ 25 ktpa đến 70 ktpa CO₂. Bộ giải pháp tiêu chuẩn hóa này có thể phù hợp với nhu cầu của địa điểm đồng thời giảm thời gian và chi phí của dự án.

Tách nước trong khí và hấp phụ dao động nhiệt độ TSA (TEMPERATURE SWING ADSORPTION-TSA GAS DEHYDRATION: Hiện hấp phụ dao động nhiệt độ (TSA) là một công nghệ hoàn thiện để xử lý các chất lỏng và khí khác nhau, đặc biệt được sử dụng để khử nước khí tự nhiên. Trong quá trình vận hành hệ thống khử nước TSA, một lượng nhiệt trung bình nhất thời được tạo ra và nó thường bị tiêu tán vào khí quyển. Hầu hết các quá trình thu giữ carbon tạo ra dòng khí CO₂ ướt phải được khử nước để đáp ứng các tiêu chuẩn vận chuyển và lưu trữ. Quá trình khử nước loại bỏ hơi nước, ngăn ngừa sự hình thành carbonic acid ăn mòn, có thể làm hỏng thép carbon được sử dụng trong đường ống, trạm bơm và kho chứa. Các biện pháp an toàn nghiêm ngặt trong việc xử lý và vận chuyển CO₂ là rất quan trọng đối với niềm tin của công chúng và việc áp dụng các công nghệ CCUS. Việc loại bỏ CO₂ hiệu quả là rất quan trọng để vận chuyển CO₂ an toàn và hiệu quả từ nơi thu giữ đến nơi lưu trữ. Hiện có nhiều công nghệ khử nước hoàn thiện khác nhau, mỗi công nghệ đều có những ưu điểm và thách thức riêng. Việc lựa chọn công nghệ phụ thuộc vào các yếu tố như nguồn CO₂, quy mô hoạt động, nhu cầu năng lượng, chi phí và yêu cầu về hàm lượng nước. Các phương thức vận chuyển khác nhau (đường ống, xe tải, đường sắt, tàu biển) có thông số kỹ thuật về hàm lượng nước và độ tinh khiết của khí cụ thể, ảnh hưởng đến việc lựa chọn công nghệ khử nước thích hợp. Việc triển khai các công nghệ này sẽ nâng cao khả năng tồn tại của dự án CCS.

Lợi ích: Là nhà cung cấp công nghệ và thiết bị khử CO₂ hàng đầu thế giới, NOV có chuyên môn trong việc triển khai các hệ thống loại bỏ CO₂ trên toàn thế giới. Là đối tác bảo vệ chống ăn mòn, NOV có thể giúp bạn đánh giá công nghệ nào phù hợp nhất với bất kỳ ứng dụng cụ thể nào để đảm bảo CO₂ an toàn và không gây ra vấn đề ăn mòn ở hạ nguồn. NOV cũng đảm bảo CO₂ sẽ đáp ứng các thông số kỹ thuật về đường ống và vận chuyển, điều này bảo vệ cơ sở hạ tầng giao thông và cô lập, do đó làm tăng tuổi thọ và sự an toàn của dự án.

Mô tả công nghệ

SORBEAD BASF: Công nghệ Sorbead của hãng BASH là một quá trình TSA bao gồm việc truyền dòng khí CO₂ qua lớp gel aluminosilicate Sorbead, có ái lực cao (high affinity) với các phân tử nước. Hệ thống Sorbead sau đó được tái sinh thông qua nhiệt khi mà nó cung cấp năng lượng tương đối thấp, chi phí thấp và phương pháp đơn giản để khử nước. Sự dễ dàng tái tạo lớp Sorbead theo chu kỳ đồng thời đạt được hàm lượng nước thấp trong CO₂ khô khiến quá trình này trở nên hấp dẫn. Thông thường, nên khử nước bằng Sorbead đối với thông số kỹ thuật về hàm lượng nước từ 5ppmv đến 50 ppmv.

Sàng lọc phân tử: Công nghệ TSA sử dụng các cấu trúc vi xốp zeolite (zeolite microporous), hấp phụ có chọn lọc các phân tử nước dựa trên kích thước và độ phân cực. Quá trình khử nước liên quan đến sự hấp phụ của các phân tử nước lên bề mặt vật liệu sàng phân tử. Hệ thống sàng phân tử được tái sinh bằng cách sử dụng nhiệt để giải hấp các phân tử nước. Sự dễ dàng tái tạo sàng phân tử theo chu kỳ đồng thời đạt được hàm lượng nước rất thấp trong CO₂ khô khiến quá trình này trở thành một giải pháp hấp dẫn cho một số ứng dụng nhất định. Công nghệ sàng lọc phân tử có thể thu được khí CO₂ rất khô, vượt xa mức yêu cầu thông thường đối với các phương tiện vận chuyển CO₂ khác nhau song nó lại đắt đỏ hơn so với các công nghệ khác. Thông thường, nên khử nước qua Sorbead đối với thông số kỹ thuật về nội dung hàm lượng nước của ppmv.

Sự lựa chọn loại bỏ oxygen tích hợp: Dòng CO₂ từ hệ thống thu hồi carbon sau đốt thường chứa các mức oxygen khác nhau. Hầu hết các thông số kỹ thuật vận chuyển bằng đường ống đều kiểm soát chặt chẽ nồng độ oxygen cũng như độ ẩm. Sự hiện diện của oxygen trong CO₂ ở một mức nhất định có thể gây ra những thách thức trong việc hình thành hồ bể chứa liên quan đến việc lưu trữ và tăng cường thu hồi dầu. Oxygen có thể phản ứng với hydrogen sulfide và lưu huỳnh nguyên tố để tạo ra các vấn đề ăn mòn ở lỗ khoan. Hầu hết các ứng dụng lưu trữ và sử dụng đều yêu cầu kiểm soát nồng độ oxygen thích hợp. Lượng oxygen tăng cao trong dòng CO₂ phải được loại bỏ trước khi vận chuyển để đáp ứng các thông số kỹ thuật của đường ống. Quá trình loại bỏ oxygen khỏi CO₂ của NOV thông qua lớp xúc tác chứa hydrogen. CO₂ phản ứng với hydrogen tạo thành sản phẩm phụ là nước. Hãng NOV còn cung cấp hệ thống loại bỏ oxygen và loại bỏ nước tích hợp.

Tách khí trong nước bằng công nghệ TRIETHYLENE GLYCOL (TRIETHYLENE GLYCOL-TEG GAS DEHYDRATION): Hầu hết các quá trình thu giữ carbon tạo ra dòng khí CO₂ ướt phải được khử nước để đáp ứng các tiêu chuẩn vận chuyển và lưu trữ. Quá trình khử nước loại bỏ hơi nước, ngăn ngừa sự hình thành carbonic acid ăn mòn có thể làm hỏng thép carbon được sử dụng trong đường ống, trạm bơm và kho chứa. Các biện pháp an toàn nghiêm ngặt trong việc xử lý và vận chuyển CO₂ là rất quan trọng đối với niềm tin của công chúng và việc áp dụng các công nghệ CCUS. Việc loại bỏ CO₂ hiệu quả là rất quan trọng để vận chuyển CO₂ an toàn và hiệu quả từ nơi thu giữ đến nơi lưu trữ. Hiện có nhiều công nghệ khử nước hoàn thiện khác nhau, mỗi công nghệ đều có những ưu điểm và thách thức riêng. Việc lựa chọn công nghệ phụ thuộc vào các yếu tố như nguồn CO₂, quy mô hoạt động, nhu cầu năng lượng, chi phí và yêu cầu về hàm lượng nước. Các phương thức vận chuyển khác nhau (đường ống, xe tải, đường sắt, tàu biển) có thông số kỹ thuật về hàm lượng nước và độ tinh khiết của khí cụ thể, ảnh hưởng đến việc lựa chọn công nghệ khử nước thích hợp. Việc triển khai các công nghệ này sẽ nâng cao khả năng tồn tại của dự án CCS.

Lợi ích: Triethylene glycol (TEG) là phương pháp tách khí trong nước dựa trên sự hấp thụ, sử dụng dung môi lỏng để hấp thụ có chọn lọc nước từ dòng CO₂. Được biết đến với hiệu quả khử nước cao, khả năng thương mại và hiệu quả về mặt chi phí, TEG đem lại hàm lượng nước tương đối cao hơn so với các công nghệ khử nước khác. Thông thường, TEG được khuyến nghị sử dụng cho các thông số kỹ thuật của nước xuống tới 50 ppmv. Là nhà cung cấp công nghệ và thiết bị khử CO₂ hàng đầu thế giới, NOV có chuyên môn trong việc triển khai các hệ thống loại bỏ CO₂ trên toàn thế giới. Với tư cách là đối tác bảo vệ chống ăn mòn, NOV có thể giúp khách hàng đánh giá công nghệ nào phù hợp nhất với bất kỳ ứng dụng cụ thể nào để đảm bảo CO₂ an toàn và không gây ra vấn đề ăn mòn ở hạ nguồn. NOV đảm bảo CO₂ đáp ứng các thông số kỹ thuật về đường ống và vận chuyển. Điều này bảo vệ cơ sở hạ tầng giao thông và cô lập, do đó làm tăng tuổi thọ và sự an toàn của dự án.

Thu hồi carbon bằng ống sợ thủy tinh sau đốt (POST-COMBUSTION CAPTURE FIBERGLASS DUCTING): Khả năng chống ăn mòn là rất quan trọng trong công nghệ thu giữ carbon, đặc biệt là trong quá trình thu giữ sau đốt cháy, do sự hiện diện của các loại khí ăn mòn như carbon dioxide (CO₂) và các tạp chất khác trong khí thải. Những loại khí này có thể dẫn đến sự hình thành các hợp chất ăn mòn như carbonic acid, có thể làm suy giảm vật liệu được sử dụng trong thiết bị thu giữ, dẫn đến giảm hiệu quả, tăng chi phí bảo trì và tiềm ẩn các mối nguy hiểm về an toàn. Trong suốt hơn 60 năm qua, doanh nghiệp kinh doanh hệ thống sợi thủy tinh (Fiber Glass Systems-FGS) của NOV đã cung cấp hệ thống ống dẫn, đường ống và bể chứa bằng sợi thủy tinh trong nhiều ứng dụng và lĩnh vực công nghiệp trên khắp thế giới. Ngay từ khi bắt đầu quá trình thu giữ carbon, ống dẫn sợi thủy tinh nhiệt độ cao của NOV với khả năng chịu nhiệt lên tới 325°F (162°C) có thể giảm chi phí thu giữ sau đốt cháy.

Lợi ích: (i) Chống ăn mòn và hóa chất: Khí thải trong quá trình thu hồi carbon sau đốt thường chứa các hợp chất ăn mòn như sulfur dioxide và nitrogen

oxides, có thể dẫn đến ăn mòn trong ống dẫn kim loại đắt tiền. Ống dẫn sợi thủy tinh, với khả năng chống ăn mòn cao, là sự lựa chọn tuyệt vời để duy trì tính toàn vẹn cấu trúcvà tuổi thọ trong môi trường này. (ii) Chịu nhiệt độ cao: Ống sợi thủy tinh có thể chịu được nhiệt độ cao mà không bị biến dạng, xuống cấp. (iii) Nhẹ và dễ lắp đặt: Tính chất nhẹ của ống sợi thủy tinh dễ dàng lắp đặt hơn so với các vật liệu thay thế bằng kim loại nặng, góp phần tiết kiệm chi phí và lắp đặt hiệu quả.

Các dự án trọng điểm: (i) Nhà máy điện than Mountaineer của hãng American Electric Power (AEP, Hoa Kỳ): Năm 2009, FGS, với sự hỗ trợ của Alstom Power, Inc., đã hoàn thành thiết kế kết cấu, chế tạo và cung cấp cuộn sợi carbon có đường kính 10 ft x gần 77 ft quấn ống nhựa composite gia cường/cốt sợi thủy tinh (fiber reinforced plastic-FRP) và hơn 1.300 feet tuyến tính đường ống dẫn FRP được quấn sợi carbon có đường kính 48 inchés đến 60-inches, bao gồm một phần không thể thiếu của dự án trình diễn đầu tiên trên thế giới nhằm thu giữ và lưu trữ CO₂ từ nhà máy nhiệt điện than hiện có. (ii) Nhà kính trồng cà chua ở tiểu bang Utah (Hoa Kỳ): FGS cũng đã cung cấp ống dẫn cách nhiệt có đường kính 10 ft để vận chuyển CO₂ thu được từ một nhà máy điện ở vùng Tây Bắc Thái Bình Dương đến nhà kính trồng cà chua liền kề để chăm bón CO₂ cho cây trồng. (iii) Nhà máy nhiệt điện than Bắc Dakota: Được lắp đặt vào năm 2010, FGS cũng đã thiết kế và sản xuất ống dẫn có đường kính 21 ft từ mỗi bộ hấp thụ, kết nối với nhau ở một đường kính chung và thoát ra ở đường kính 30 ft.

Mô tả công nghệ

Thiết kế ống nhựa composite gia cường bằng sợi thủy tinh (fiberglass-reinforced pPlastics-FRP) đòi hỏi kiến thức chuyên sâu về vật liệu composite, điều kiện môi trường, tính chất hóa học, thông số kỹ thuật của tiêu chuẩn ASME về các kích thước và dung sai đối với từng loại vật liệu, trong khi ASTM thiết lập chất lượng cho các vật liệu được sử dụng, đồng thời làm quen với các phương pháp chế tạo và xây dựng chuyên dụng. NOV đã thiết kế và sản xuất các hệ thống ống dẫn hoàn chỉnh, bao gồm ống dẫn, nắp đậy, bộ giảm chấn, neo, móc treo, thanh dẫn hướng và khe co giãn. Kích thước hình trụ được thiết kế, sản xuất và lắp ráp bao gồm ống dẫn và các bộ phận từ kích thước đường kính trong của ống ID (Inner Diameter) 4 inch đến ID 16 ft. NOV cũng có khả năng đặc biệt trong việc thiết kế và sản xuất các hệ thống ống dẫn quy mô lớn từ ID 18 ft đến ID 48 ft, tại địa điểm làm việc của bạn hoặc từ một trong các cơ sở của chúng tôi. Thiết bị cuộn dây đường kính lớn độc quyền của NOV và đội ngũ nhân viên xây dựng hiện trường được đào tạo bài bản sẽ lắp ráp và lắp đặt ống dẫn bằng sợi thủy tinh thay vì các hợp kim cao cấp đắt tiền, cung cấp giải pháp chống ăn mòn và lâu dài cho thu giữ sau đốt.

* Thu hồi carbon sau đốt bằng enzyme (ENZYMATIC POST-COMBUSTION CARBON CAPTURE)

Novonesis là công ty giải pháp sinh học hàng đầu thế giới được thành lập thông qua sự kết hợp của Chr. Hansen và Novozyme. Novozymes A/S là một công ty công nghệ sinh học toàn cầu có trụ sở tại Bagsværd, ngoại ô Copenhagen (Vương quốc Đan Mạch) với trọng tâm là nghiên cứu, phát triển và sản xuất enzyme công nghiệp, vi sinh vật và thành phần dược phẩm sinh học, sau này công ty đã sáp nhập với Chr. Hansen để thành lập Novonesis (1/2024).

Hiện người ta có thể tận dụng sức mạnh to lớn của các giải pháp sinh học để loại bỏ carbon hiệu quả và bền vững hơn. Trong hàng triệu năm qua, thiên nhiên đã điều hòa CO₂ bằng cách sử dụng enzyme gọi là carbonic anhydrase. Những chất xúc tác sinh học hiệu quả cao này xúc tác khí CO₂ thành khí carbonate sinh học hòa tan trong nước và ngược lại. Mỗi phân tử enzyme có thể thực hiện 1.000.000 phản ứng xúc tác mỗi giây. Những phản ứng này diễn ra cho đến khi đạt đến trạng thái cân bằng giữa khí CO₂ và bicarbonate hòa tan. Novonesis (công ty được thành lập thông qua sự kết hợp giữa Novozymes và Chr. Hansen) và Saipem đã hợp tác để cung cấp các giải pháp thu hồi carbon dựa trên công nghệ enzyme (xúc tác sinh học). Novonesis là công ty toàn cầu dẫn đầu kỷ nguyên giải pháp sinh học. Saipem là chuyên gia về thiết bị và quá trình thu hồi carbon với hơn 60 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực EPC.

Lợi ích: (i) Thu hồi carbon bằng enzyme đáng tin cậy: Cần ít thiết bị hơn, giảm nguy cơ ngừng hoạt động; không cần thiết bị nguyên mẫu khi mà mọi thứ đều được chế tạo ở quy mô lớn; tránh rủi ro về các yêu cầu quy định nghiêm ngặt hơn. (ii) Thu hồi carbon bằng enzyme hiệu quả: Tạo ra CO₂ có độ tinh khiết cao (lớn hơn hoặc bằng 99%); có thể thu giữ hơn 95% CO₂ trong khí thải; chạy bằng nhiệt dư thấp, ít tốn kém hơn; cần ít thiết bị hơn để xây dựng, vận hành và bảo trì; khả năng chịu đựng chất gây ô nhiễm khí thải cao hơn. (iii) Việc thu giữ carbon bằng enzyme bền vững: Sử dụng công nghệ không dung môi độc hại, dễ phân hủy sinh học; không tạo ra chất thải độc hại và không tạo thành khí dung độc hại.

Mô tả công nghệ

Giả pháp sinh học đang chuyển đổi lĩnh vực công nghiệp: Hiện Novonesis đã giúp hơn 30 lĩnh vực công nghiệp khác nhau tăng cường hiệu quả và tính bền vững bằng các giải pháp sinh học enzyme (chất xúc tác sinh học). Enzyme là protein được tìm thấy ở khắp mọi nơi trong tự nhiên. Khi một chất cần được chuyển hóa thành chất khác, thiên nhiên sẽ sử dụng enzyme để tăng tốc và kiểm soát quá trình. Ví dụ như enzyme công nghiệp của Novonesis đã hỗ trợ công nghệ sử dụng nhiên liệu carbon thấp và tinh chế sinh học bền vững trong nhiều thập kỷ.

Thay thế amine bằng các chất xử lý sinh học: Để giảm thiểu rủi ro và tối đa hóa giá trị thu giữ carbon, các doanh nghiệp cần có tư duy tiến bộ đang cân nhắc việc thay thế các amine độc hại bằng chất xúc tác sinh học. Giải pháp sinh học đã được chứng minh này, được gọi là thu hồi carbon bằng enzyme đủ mạnh để đáp ứng những thách thức công nghiệp khó khăn nhất cũng như việc nó đủ bền vững để đứng vững trước sự giám sát chặt chẽ nhất.

Lợi ích của chất xử lý sinh học cho doanh nghiệp hôm nay và mai sau: Thu hồi carbon bằng enzyme giúp đem lại khả năng hấp thụ CO₂ và động học ngang bằng với các giải pháp amine với hiệu suất thu giữ trên 95% với độ tinh khiết CO₂ trên 99%. Công nghệ enzyme xúc tác sinh học có thể loại bỏ CO₂ ở nhiệt độ thấp hơn, tiết kiệm năng lượng quý giá. Không giống như phương pháp dựa trên amine, việc thu hồi carbon bằng enzyme không đòi hỏi hơi nước tốn kém và tiêu tốn năng lượng. Thay vào đó, nó tiêu thụ một mức độ thấp của sản lượng năng lượng của nhà máy, giúp giảm chi phí năng lượng tới 20% nếu có sẵn nhiệt thải cũng như có ít trang thiết bị hơn để xây dựng, vận hành và bảo trì bằng phương pháp thu hồi carbon bằng enzyme và không có thiết bị nguyên mẫu khi mà mọi thứ đều được xây dựng trên quy mô lớn, giúp đơn giản hóa việc triển khai. Không cần xử lý các vấn đề sức khỏe của người lao động và không cần phải làm sạch nước thải khi thay thế dung môi bằng dung dịch muối lành tính và enzyme phân hủy sinh học. Không có sản phẩm phân hủy độc hại hoặc bình phun nào cần xử lý hoặc làm sạch và người vận hành phải đối mặt với ít rủi ro hơn.

Chỉ có Novonesis và Saipem có thể cung cấp các giải pháp sinh học: Quá trình thu hồi carbon bằng enzyme rất giống với quá trình sau đốt cháy đã được thiết lập khi mà nó chỉ thay thế các amine độc hại bằng enzyme xúc tác sinh học, đồng thời nó đòi hỏi ít thiết bị hơn. Dung dịch dung môi xúc tác mới đem lại sự ổn định hóa học mạnh mẽ, không độc hại, không bay hơi và tái tạo nhiệt độ ở mức độ thấp. Chất xúc tác là một loại enzyme được tất cả các sinh vật sống sử dụng để điều hòa CO₂. Được gọi là carbonic anhydrase, chất xúc tác sinh học này được sử dụng trong chất hấp thụ cùng với carbonate. Khi khí thải đi qua thiết bị hấp thụ, enzyme sẽ chuyển đổi CO₂ thành bicarbonate, liên kết nó trong bicarbonate. Khi chất lỏng bicarbonate tuần hoàn đến thiết bị thoát hơi, nó phải được làm nóng đến chỉ 75°C để giải phóng CO₂ thay vì 100°C cần thiết để thu giữ carbon dựa trên amine.

Sự hợp tác độc đáo của Novonesis và Saipem kết hợp kiến thức chuyên môn về enzyme tiên tiến của Novonesis với bí quyết thiết bị và quá trình thu hồi carbon chưa từng có của Saipem. Saipem hiện cung cấp quá trình và thiết bị thu hồi carbon; Novonesis và Saipem cung cấp các enzyme giúp tối ưu hóa quá trình, đem đến công nghệ dung môi xúc tác có khả năng thay đổi cuộc chơi và khả năng thực hiện dự án đẳng cấp thế giới. Nhờ chuỗi cung ứng toàn cầu và chuyên môn kỹ thuật, Novonesis và Saipem có thành tích cung cấp các giải pháp đáng tin cậy cho lĩnh vực công nghiệp trong hơn 70 năm qua.

Có thể bắt đầu dự án thu hồi carbon ngay từ bây giờ: Thu hồi carbon bằng enzyme đem lại mức độ trưởng thành công nghệ (TRL-8) tương tự như amine tiên tiến và các dung môi thế hệ thứ hai khác song có tiềm năng lớn hơn nhiều. Saipem và Novonesis hiện đang cung cấp ra thị trường cả “Giải pháp CO₂” của Saipem và “Bluenzyme”, một giải pháp chìa khóa trao tay theo modules đã được tiêu chuẩn hóa giúp giảm thời gian thực hiện từ 3 năm xuống chỉ còn 1,5 năm. Giờ đây, khách hàng có thể đạt được mục tiêu loại bỏ carbon bằng công nghệ bền vững về mặt vận hành và môi trường. Thu hồi carbon bằng enzyme từ Novonesis và Saipem còn giúp giảm thiểu rủi ro và tối đa hóa giá trị./.

Link nguồn:

https://www.globalccsinstitute.com/wp-content/uploads/2024/08/Report-CCS-Technology-Compendium-2024-1.pdf

Tuấn Hùng

Global CCS Institute