Nghiên cứu Zement không phát thải CO2 tại Baden-Württemberg mở ra hướng đi mới thân thiện với khí hậu

Zement là vật liệu không thể thiếu trong xây dựng các công trình như nhà cửa, cầu cống và đường hầm. Tuy nhiên, quy trình sản xuất truyền thống phát thải lượng lớn khí CO2, một trong những nguyên nhân chính gây biến đổi khí hậu toàn cầu. Tại Heidenheim, vùng Baden-Württemberg, cách thành phố Ulm khoảng 50 km về phía bắc, một nhà máy thử nghiệm được xây dựng nhằm chứng minh khả năng sản xuất zement với lượng khí thải thấp hơn nhiều.

Nhà máy thí điểm này có công suất sản xuất klinker - thành phần chính của zement - lên đến 450 tấn mỗi ngày. Khác với mô hình truyền thống sử dụng không khí để đốt ở lò quay, công nghệ mới áp dụng oxy nguyên chất, tạo ra dòng CO2 tinh khiết giúp việc thu hồi trở nên đơn giản hơn. Đây được xem là bước tiến công nghệ mang tính đột phá trong ngành sản xuất zement, theo nhà vận hành dự án.

Trước đây, quy trình sản xuất zement dựa trên việc nung vôi đá lấy từ mỏ cùng các vật liệu phụ gia ở nhiệt độ khoảng 1.450 độ C trong lò quay với không khí, sản sinh ra klinker cung cấp độ cứng cho sản phẩm. Quá trình này đồng thời phát thải một lượng lớn khí CO2 kèm khí nitrogen khó phân tách.

Công nghệ mới tại Heidenheim thay thế không khí bằng oxy tinh khiết, qua đó chỉ tạo ra CO2 gần như thuần khiết kèm klinker. Do đó, khí CO2 có thể được thu hồi phục hồi để tái sử dụng trong ngành công nghiệp đồ uống hoặc sản xuất bình chữa cháy, hay lưu trữ lâu dài trong các bể chứa địa chất dưới đáy biển Bắc Hải. Tuy nhiên, khâu này đòi hỏi hạ tầng vận chuyển và lưu trữ phù hợp chưa được hoàn thiện.

Phát ngôn viên Hannah Berse của Thyssenkrupp Calvion cho biết, hiện CO2 thu được từ nhà máy thí điểm chưa có kế hoạch sử dụng cụ thể. Việc lưu trữ khí CO2 dưới biển hay các địa điểm khác còn phụ thuộc lớn vào các quy định pháp luật và hạ tầng vận chuyển, điểm trung chuyển.

Dự án là nhà máy nghiên cứu và phát triển với sự đầu tư hơn 120 triệu euro từ bốn nhà sản xuất zement châu Âu. Mục tiêu là thí nghiệm công nghệ trong môi trường gần với thực tế sản xuất công nghiệp, thu thập kinh nghiệm mở rộng cho các nhà máy lớn hơn trong tương lai.

Thyssenkrupp Calvion, công ty con của thyssenkrupp Polysius GmbH chuyên về giải pháp giảm phát thải công nghiệp, đưa ra nhận định đây là nhà máy nghiên cứu đầu tiên trên thế giới sở hữu dây chuyền klinker riêng biệt cho thử nghiệm công nghệ. Quy trình sản xuất được chứng minh có hiệu quả, hiện nhà máy đang đánh giá khả năng triển khai rộng rãi trong công nghiệp.

Công nghệ mới có thể góp phần đáng kể trong việc đạt mục tiêu giảm phát thải khí nhà kính đầy tham vọng của Liên minh châu Âu. EU đặt mục tiêu tới năm 2040 giảm 90% khí thải so với mức năm 1990. Riêng bang Baden-Württemberg cam kết giảm tối thiểu 65% khí phát thải đến năm 2030 và đạt trung hòa carbon vào năm 2040.

Ngành sản xuất zement vốn được xem là nhóm ngành khó giảm phát thải, nên đổi mới công nghệ là yếu tố thiết yếu để đạt mục tiêu. Song, khả năng lưu trữ CO2 hiệu quả tùy thuộc không chỉ vào công nghệ mà còn bị ràng buộc bởi khung pháp lý và sự phát triển hạ tầng chuyên dụng.

Để ngăn chặn CO2 phát tán vào không khí, giải pháp CCS (thu giữ và lưu trữ carbon) được thúc đẩy bằng luật mới được quốc hội Đức thông qua đầu năm nay. Luật này cho phép khí thải từ các ngành như zement và sản xuất vôi được bắt giữ và lưu trữ lâu dài dưới đáy biển, chỉ trừ các vùng bảo vệ nghiêm ngặt.

Phương pháp CCS khác với CCU về mục đích: CCS tập trung vào lưu trữ lâu dài, còn CCU hướng tới tái sử dụng CO2 trong các sản phẩm như bình chữa cháy hay đồ uống có gas. Cả hai công nghệ đều nhằm giảm thiểu tác động của CO2 với khí quyển.

Bộ Kinh tế Đức ước tính quá trình xây dựng hạ tầng vận chuyển và lưu trữ CO2 kéo dài từ 7 đến 10 năm. Họ nhấn mạnh cơ sở hạ tầng cần phải hoàn thành vào đầu những năm 2030 để đáp ứng các mục tiêu khí hậu theo kế hoạch.

Điều này có nghĩa, mặc dù nhà máy thí điểm tại Heidenheim có thể sản xuất CO2 tinh khiết, thời điểm khí thải được thu giữ và có thể lưu trữ hoặc tái sử dụng phụ thuộc rất nhiều vào tốc độ xây dựng hạ tầng liên quan. Do vậy, triển vọng áp dụng công nghệ mới song hành với phát triển chính sách và cơ sở vật chất phù hợp.