QUẬN CAM, California (NV) – Vì lý do bảo vệ môi trường, các nhà sản xuất xe hơi hướng tới việc chuyển từ xe xăng sang xe điện. Điều này khiến hiện nay nhiều người có xu hướng nghĩ rằng EV là giải pháp duy nhất cho việc bảo vệ môi trường; và việc loại bỏ hoàn toàn xe xăng là điều bắt buộc. Có thật vậy không?
Aramco, công ty dầu khí lớn nhất của Saudi Arabia, có những nghiên cứu theo hướng ngược lại, với mục tiêu làm cho những chiếc xe xăng giảm hoặc không còn thải ra khí CO2. Điều này có nghĩa là xe xăng vẫn có thể bảo vệ môi trường. Trên trang mạng www.aramco.com có giới thiệu tổng quát về vấn đề này.
Theo Aramco, trong hơn 140 năm, động cơ đốt trong đã là nhịp tim của hành tinh chúng ta. Chúng vận chuyển người, hàng hóa và vật liệu trên khắp thế giới bằng xe hơi, xe tải, xe lửa, tàu thủy, máy bay… Ước tính đến năm 2040 sẽ có khoảng 1.7 tỷ phương tiện giao thông vận tải sử dụng động cơ đốt trong. Việc loại bỏ hoàn toàn chúng khó khả thi và không có tính kinh tế.
Vấn đề đặt ra là làm sao giải quyết được khí thải CO2, nguyên nhân của hiện tượng biến đổi khí hậu, từ các loại xe sử dụng động cơ đốt trong? Và việc giảm hoặc loại bỏ khí thải cũng cần phải có chi phí hợp lý, và không tác động nhiều đến hiệu suất động cơ.
Aramco bắt đầu nghiên cứu về vấn đề này từ 2010. Công nghệ thu giữ CO2 thực ra đã có từ lâu ở các nhà máy điện sử dụng dầu khí. Tuy nhiên, việc thu giữ CO2 từ xe cộ sẽ phức tạp hơn nhiều. Từ sự hạn chế về mặt vật lý, thiếu không gian bố trí thiết bị trên xe, cho đến việc giải quyết các yếu tố ảnh hưởng bên ngoài như luồng không khí khi xe di chuyển.
Một điều khác đáng quan tâm là nguồn năng lượng nào được sử dụng để tách CO2 khỏi các khí thải khác? Sử dụng năng lượng từ nhiên liệu sẽ khiến người lái xe tốn tiền hơn, và xe sẽ thải ra nhiều CO2 hơn. Aramco đã đưa ra một giải pháp tái sử dụng năng lượng hao phí từ chính nguyên lý vận hành của động cơ đốt trong.
Về mặt kỹ thuật, động cơ đốt trong có hiệu suất rất thấp, 25-40%. Năng lượng hao phí mất dưới dạng nhiệt qua bộ tản nhiệt và ống xả. Bước kỹ thuật đột phá của Aramco là phát triển một hệ thống thu hồi lượng nhiệt lãng phí này, và chuyển hóa thành năng lượng cho bộ phận thu giữ CO2 và bộ máy nén.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống thu giữ carbon của Armaco là cho khí thải từ ống xả tiếp xúc với dung môi để thu giữ lại CO2 càng nhiều càng tốt. Chỉ có nitrogen, hơi nước và một ít lượng CO2 còn lại theo ống xả thải ra môi trường. Lượng CO2 thu giữ sẽ được nén lại và lưu trữ an toàn trong bình chứa trên xe.
Khí CO2 thu giữ trên xe sau đó sẽ được lấy ra và vận chuyển bằng xe tải hoặc đường ống. Tùy thuộc vào điều kiện địa phương, chúng có thể được cô lập trong lòng đất, hoặc được sử dụng trong nhiều ứng dụng thương mại và công nghiệp khác nhau. Ví dụ, Armaco đã phát triển những cách để chuyển đổi CO2 thành nhiên liệu sử dụng năng lượng tái tạo, hoặc sử dụng trong ngành công nghiệp xi măng.
Aramco gọi đây là hệ thống “4Rs”: removing, reducing, reusing và recycling.
Aramco phát triển một nguyên mẫu có tính khả thi vào năm 2010. Ban đầu sử dụng chất hấp thụ CO2 ở thể rắn, nhưng chúng có nhược điểm về kích thước và tính không linh hoạt. Vào năm 2011, Aramco tích hợp thành công hệ thống thu hồi carbon vào xe bán tải Ford F-250, giữ được khoảng 10% lượng khí thải CO2. Một bước đầu đáng khích lệ.
Vào năm 2013, Aramco chuyển sang dùng dung môi lỏng, cho phép thu nhỏ toàn bộ hệ thống xuống chỉ bằng 1/8 kích thước ban đầu. Hệ thống mới này được tích hợp vào bên dưới khung gầm của một chiếc Toyota Camry. Kết quả là hiệu suất thu hồi tăng gấp ba lần, giữ được 30% lượng khí thải CO2 khi xe đang chạy. Một bước tiến lớn.
Aramco cũng tập trung vào xe tải nặng, là loại xe thải khí nhiều hơn xe hơi. Vào năm 2019, Aramco bắt đầu tích hợp hệ thống vào xe tải hạng nặng Volvo 8, sử dụng các nguyên tắc tương tự như nguyên mẫu xe Camry nhưng lớn hơn nhiều. Một hệ dung môi mới được sử dụng để cho hiệu quả tốt hơn. Kết quả đạt được là thu hồi 40% lượng khí thải CO2 từ xe tải.
Với những bước tiến nhanh như vậy, có thể tin rằng Armaco có thể giải quyết được vấn đề khí thải từ các phương tiện vận tải đường bộ trong tương lai. Hiện tại, hơn một phần ba tổng lượng khí thải CO2 đến từ các loại xe cộ. Hãy tưởng tượng nếu mọi xe tải hạng nặng trên thế giới đều có công nghệ thu giữ carbon của Aramco, lượng khí thải CO2 có thể giảm đi 708 triệu tấn mỗi năm. Tác động của điều này tương đương với việc trồng thêm 120 tỷ cây xanh mới.
Aramco cũng đã hướng đến tương lai trang bị hệ thống này cho tàu biển.
Tóm lại, công nghệ mà Aramco đang phát triển chứng minh rằng xe điện không phải là giải pháp duy nhất cho vấn đề khí thải và môi trường. Để giải quyết những vấn đề khó khăn, cách tiếp cận đa chiều, toàn diện luôn luôn là cần thiết và hiệu quả. (HD)