Giải pháp thu hồi, sử dụng và lưu trữ CO₂ CCUS
CCUS là gì?
CCUS là viết tắt của Carbon Capture, Utilisation and Storage, chỉ nhóm công nghệ thu giữ CO₂, sau đó đưa CO₂ vào sử dụng hoặc lưu trữ lâu dài để hạn chế phát thải vào khí quyển.
Trong sản xuất công nghiệp, CO₂ thường tồn tại cùng nhiều thành phần khác trong khí thải hoặc dòng khí công nghệ. Hệ thống thu giữ tách CO₂ khỏi hỗn hợp này, tạo dòng khí có nồng độ cao hơn để tiếp tục xử lý. Tùy mục tiêu dự án, CO₂ có thể trở thành nguyên liệu cho sản xuất hoặc được vận chuyển đến địa điểm lưu trữ địa chất phù hợp.
Ba thuật ngữ thường gặp gồm:
- CCS — Thu giữ và lưu trữ CO₂: CO₂ được thu giữ và đưa vào lưu trữ lâu dài.
- CCU — Thu giữ và sử dụng CO₂: CO₂ được sử dụng trực tiếp hoặc chuyển hóa thành sản phẩm.
- CCUS: Thuật ngữ bao quát cả hai hướng trên; một số ứng dụng có thể đồng thời sử dụng và giữ CO₂ trong sản phẩm.
Vì vậy, một dự án CCUS không nhất thiết phải thực hiện tuần tự cả sử dụng và lưu trữ. Phương án cuối cùng cần được lựa chọn ngay từ giai đoạn nghiên cứu để thiết kế đồng bộ toàn bộ hệ thống.
Công nghệ CCUS hoạt động như thế nào?
Chuỗi giá trị CCUS gồm 4 khâu: thu giữ, xử lý – vận chuyển, sử dụng và lưu trữ
Thu giữ CO₂ từ nguồn phát thải
Công nghệ thu giữ được lựa chọn theo nồng độ CO₂, áp suất, nhiệt độ, thành phần tạp chất và đặc điểm dây chuyền sản xuất.
Thu giữ sau đốt
Hệ thống tách CO₂ khỏi khí thải sau quá trình đốt nhiên liệu. Với phương án hấp thụ bằng dung môi amine, khí thải tiếp xúc với dung môi trong tháp hấp thụ. Dung môi giàu CO₂ sau đó được đưa sang công đoạn tái sinh để giải phóng CO₂ và quay lại chu trình sử dụng.
Đây là một hướng có thể xem xét khi bổ sung hệ thống thu giữ cho nhà máy hiện hữu. Tuy nhiên, thiết kế cần tính đến nhu cầu nhiệt tái sinh dung môi và khả năng tích hợp với hệ thống năng lượng của nhà máy.
Thu giữ trước đốt
Trong các quy trình phù hợp, nhiên liệu được chuyển hóa thành khí tổng hợp. Phản ứng chuyển hóa khí với hơi nước tiếp tục chuyển CO thành CO₂ và tạo thêm hydrogen. CO₂ được tách khỏi hỗn hợp trước khi dòng khí giàu hydrogen được sử dụng.
Nồng độ và áp suất riêng phần CO₂ cao hơn có thể tạo thuận lợi cho quá trình phân tách. Tuy nhiên, phương án này gắn với cấu hình công nghệ của dây chuyền, chẳng hạn hệ thống khí hóa, và không thể áp dụng trực tiếp cho mọi nhà máy đang vận hành.
Đốt bằng oxy
Quá trình đốt sử dụng oxy có độ tinh khiết cao thay cho không khí thông thường, giúp giảm lượng nitơ đi vào dòng khí thải và tạo điều kiện thu hồi CO₂. Giải pháp cần đồng thời xem xét hệ thống cấp oxy, tuần hoàn khí và các thay đổi trong thiết bị đốt.
Xử lý và vận chuyển CO₂
Sau thu giữ, CO₂ cần được xử lý theo yêu cầu của công đoạn tiếp theo. Dòng khí có thể phải loại nước, kiểm soát tạp chất, nén hoặc hóa lỏng trước khi đưa đi sử dụng hay lưu trữ.
Phương thức vận chuyển có thể gồm đường ống, tàu, đường bộ hoặc đường sắt, tùy lưu lượng, khoảng cách và hạ tầng. Do đó, vị trí khách hàng sử dụng CO₂ hoặc điểm lưu trữ ảnh hưởng trực tiếp đến cấu hình và chi phí dự án.
Sử dụng CO₂ sau thu hồi
CO₂ có thể được sử dụng trong sản xuất urê, hóa chất, nhiên liệu tổng hợp hoặc vật liệu xây dựng. Mỗi hướng sử dụng có yêu cầu khác nhau về chất lượng đầu vào, năng lượng và quy mô thị trường.
Lượng CO₂ được sử dụng không đồng nghĩa với lượng phát thải được cắt giảm lâu dài. CO₂ trong nhiên liệu có thể phát thải trở lại khi đốt; một số hướng khoáng hóa có thể giữ carbon bền vững trong vật liệu. Lợi ích khí hậu cần được đánh giá trên toàn vòng đời, gồm nguồn CO₂, năng lượng chuyển hóa, sản phẩm được thay thế và thời gian lưu giữ carbon.
Lưu trữ CO₂ trong các cấu trúc địa chất
Với phương án CCS, CO₂ được bơm vào tầng địa chất sâu đã được khảo sát và đánh giá phù hợp, chẳng hạn tầng chứa nước mặn sâu hoặc mỏ dầu khí đã suy giảm, cạn kiệt.
Khả năng lưu trữ phụ thuộc vào đặc tính tầng chứa, lớp đá chắn và điều kiện địa chất cụ thể. Dự án cần đánh giá rủi ro, kiểm soát vận hành và xây dựng chương trình giám sát để theo dõi CO₂ sau bơm ép. Tiềm năng địa chất chỉ là cơ sở ban đầu; khả năng tiếp nhận CO₂ thực tế phải được xác định cho từng địa điểm.
Những ngành nào nên xem xét ứng dụng CCUS?
CCUS có ý nghĩa đối với các cơ sở có nguồn phát thải CO₂ tập trung và những công đoạn khó giảm phát thải bằng điện sạch hoặc tiết kiệm năng lượng đơn thuần. Các nhóm ngành thường được nghiên cứu gồm xi măng, sắt thép, lọc hóa dầu, hóa chất và sản xuất năng lượng.
Trong ngành xi măng, CO₂ phát sinh từ cả đốt nhiên liệu và phản ứng phân hủy đá vôi khi sản xuất clinker. Việc thay đổi nhiên liệu không loại bỏ được toàn bộ phát thải từ phản ứng hóa học này. CCUS vì vậy có thể bổ sung cho các biện pháp giảm tỷ lệ clinker, tối ưu năng lượng và sử dụng nhiên liệu thay thế.
Trong ngành thép và lọc hóa dầu, nhiều nguồn phát thải nằm ở các công đoạn khác nhau. Doanh nghiệp cần lựa chọn dòng khí mục tiêu, thay vì áp dụng một cấu hình thu giữ chung cho toàn bộ dây chuyền. Với nhiệt điện, việc bổ sung hệ thống thu giữ cần được đánh giá cùng nhu cầu hơi, điện và ảnh hưởng đến hiệu suất vận hành.
CCUS có thể áp dụng tại Việt Nam như thế nào?
Lựa chọn dự án từ điều kiện thực tế của nhà máy
Đối với doanh nghiệp Việt Nam, bước khởi đầu phù hợp là đánh giá nguồn phát thải và đầu ra CO₂ trước khi quyết định công suất thu giữ. Đây là định hướng đề xuất dựa trên yêu cầu kỹ thuật của chuỗi CCUS.
Một cơ sở nên được xem xét theo các nhóm điều kiện:
- Nguồn khí: Lưu lượng, nồng độ CO₂, tạp chất và mức biến động theo chế độ sản xuất.
- Hạ tầng: Mặt bằng, nguồn nhiệt, điện, nước làm mát và điểm đấu nối.
- Đầu ra CO₂: Nhu cầu sử dụng, tiêu chuẩn chất lượng, khoảng cách vận chuyển hoặc khả năng tiếp cận nơi lưu trữ.
- Hiệu quả đầu tư: Chi phí toàn chuỗi, thời gian vận hành, doanh thu dự kiến và lượng phát thải thực sự tránh được.
Các yếu tố này có thể làm thay đổi đáng kể tính khả thi giữa những nhà máy cùng ngành. Nghiên cứu của JRC cũng cho thấy tiềm năng và chi phí thu giữ phụ thuộc mạnh vào cấu hình công nghệ, nhiệt dư, giá điện và vị trí cơ sở.
Phát triển hướng sử dụng CO₂ có đầu ra phù hợp
Thu hồi CO₂ phục vụ sản xuất là một hướng có thể nghiên cứu tại Việt Nam, đặc biệt khi cơ sở có khách hàng sử dụng ở khoảng cách phù hợp.
Tuy nhiên, dự án cần xác định rõ sản lượng tiêu thụ, yêu cầu chất lượng và mức phát thải trong quá trình xử lý, vận chuyển. Với CO₂ phục vụ thực phẩm, độ tinh khiết cao cần đi cùng việc đáp ứng đầy đủ yêu cầu chất lượng và kiểm soát tạp chất của ứng dụng cụ thể. Hiệu quả giảm phát thải phải được đánh giá riêng, thay vì tính toàn bộ lượng CO₂ bán ra là lượng giảm phát thải.
Nghiên cứu lưu trữ và mô hình hạ tầng dùng chung
Petrovietnam đã công bố các đánh giá về tiềm năng tận dụng mỏ dầu khí cho lưu trữ CO₂. Đây là cơ sở để tiếp tục nghiên cứu, khảo sát và phát triển dự án; mỗi địa điểm vẫn cần chứng minh điều kiện kỹ thuật và an toàn.
Về dài hạn, có thể xem xét mô hình cụm CCUS: nhiều cơ sở cùng sử dụng hạ tầng vận chuyển và lưu trữ. Theo OGCI, mô hình này là một hướng thúc đẩy mở rộng quy mô CCUS. Với Việt Nam, việc áp dụng cần nghiên cứu thêm sự phân bố nguồn phát thải, vị trí lưu trữ, cơ chế đầu tư và trách nhiệm giữa các bên.
Doanh nghiệp cần đánh giá gì trước khi đầu tư?
Hiệu quả của CCUS cần được tính trên toàn chuỗi. Ngoài thiết bị thu giữ, dự án còn có chi phí năng lượng, xử lý CO₂, vận chuyển, sử dụng hoặc lưu trữ. Chi phí thu giữ cũng thay đổi đáng kể theo nồng độ CO₂ và đặc điểm nguồn khí.
Lộ trình đề xuất cho doanh nghiệp gồm:
- Xác định hiện trạng: Rà soát dữ liệu phát thải, dây chuyền và mục tiêu giảm phát thải.
- Sàng lọc phương án: So sánh công nghệ thu giữ, khả năng tích hợp và đầu ra CO₂.
- Đánh giá tiền khả thi: Ước tính công suất, năng lượng, chi phí và hiệu quả giảm phát thải.
- Thử nghiệm khi cần: Kiểm chứng thông số với dòng khí thực tế trước khi mở rộng.
- Chuẩn bị triển khai: Xác định phạm vi thiết kế, yêu cầu môi trường, an toàn và phương án giám sát.
Khi đánh giá kết quả, doanh nghiệp cần phân biệt lượng CO₂ thu giữ với lượng phát thải tránh được. Điện, nhiệt và các hoạt động bổ sung cho hệ thống có thể làm phát sinh khí nhà kính, ảnh hưởng đến hiệu quả giảm phát thải cuối cùng.
Net Zero 2050 đồng hành cùng doanh nghiệp tiếp cận CCUS
CIC có kinh nghiệm tư vấn kiểm kê khí nhà kính cho doanh nghiệp công nghiệp. Tại Xi măng Tân Thắng, đội ngũ CIC đã khảo sát nhà máy, xác định nguồn phát thải, hướng dẫn thu thập dữ liệu và xây dựng báo cáo kiểm kê khí nhà kính cấp cơ sở. Đây là nền tảng dữ liệu cần thiết để doanh nghiệp nhận diện các nguồn phát thải cần ưu tiên xử lý.
Trong lĩnh vực CCUS, CIC đã công bố quan hệ đối tác với CO2 Tech của Australia tại thị trường Việt Nam. CIC cũng đã phối hợp cùng CO2 Tech và VICEM Hà Tiên tham gia Net Zero Challenge 2025, đề xuất dự án thử nghiệm ứng dụng CCUS và tìm kiếm tài trợ triển khai.
Trên nền tảng đó, doanh nghiệp có thể trao đổi với Net Zero 2050 về nhu cầu giảm phát thải, chuẩn bị dữ liệu nguồn khí và kết nối trao đổi kỹ thuật với đối tác công nghệ. Phạm vi khảo sát, nghiên cứu và triển khai sẽ được xác định theo điều kiện từng nhà máy.
Đọc thêm: CIC, CO2 Tech phối hợp cùng VICEM Hà Tiên đề xuất dự án thử nghiệm CCUS.
Đăng ký tư vấn giải pháp CCUS
Nhà máy của Quý doanh nghiệp đang xem xét thu hồi CO₂ hoặc xây dựng lộ trình giảm phát thải? Net Zero 2050 tiếp nhận nhu cầu, trao đổi về dữ liệu hiện trạng và kết nối tư vấn công nghệ phù hợp với nguồn khí, quy mô sản xuất và định hướng sử dụng CO₂.
Quý doanh nghiệp có thể cung cấp ngành sản xuất, công suất nhà máy, dữ liệu khí thải hiện có và mục tiêu giảm phát thải để làm cơ sở trao đổi ban đầu.
Net Zero 2050 — Công ty Cổ phần Công nghệ và Tư vấn CIC
Hotline: 0866 059 659 – 033 226 8626
Email: info@cic.com.vn
Website: www.netzero2050.vn
