Việc khử cacbon ở quy mô cần thiết để đáp ứng các mục tiêu giảm thiểu sự nóng lên toàn cầu sẽ đòi hỏi phải cân nhắc triệt để về cơ sở hạ tầng toàn cầu. Công nghiệp nặng là một mảng lớn và thường bị bỏ qua.
Người đồng sáng lập Microsoft, Bill Gates, đã nghiên cứu vấn đề này một cách sâu rộng. Trong cuốn sách năm 2021 của mình, "Làm thế nào để tránh một thảm họa khí hậu", Gates đã viết rằng quá trình sản xuất những thứ như xi măng, thép và nhựa là nguyên nhân góp phần lớn nhất vào việc phát thải khí nhà kính trên toàn thế giới. Điều đó phần lớn là do nhiệt ở nhiệt độ cao cần thiết cho các quy trình công nghiệp thường đến từ khí tự nhiên.
Gates, thông qua nhánh đầu tư Breakthrough Energy Ventures, hiện đang hỗ trợ một công ty khởi nghiệp đang ở giai đoạn đầu của việc giải quyết vấn đề thông qua công nghệ.
Được thành lập vào năm 2018, Antora Energy sử dụng năng lượng không phát thải từ các nguồn năng lượng tái tạo, chẳng hạn như các trang trại năng lượng mặt trời và gió, và chuyển đổi năng lượng đó thành nhiệt, được lưu trữ trong các khối carbon rắn được cách nhiệt trong một loại pin nhiệt. Từ đó, năng lượng dự trữ được sử dụng dưới dạng nhiệt trong các quy trình công nghiệp cần thiết để tạo ra các vật liệu như xi măng và thép hoặc được chuyển đổi thành điện năng.
Trong nỗ lực đạt được các mục tiêu đầy tham vọng của mình, Antora cho biết hôm thứ Tư (16/2) rằng, họ đã huy động được 50 triệu đô la trong một vòng tài trợ do Breakthrough và Chris Sacca’s Lowercarbon Capital dẫn đầu. Chi nhánh liên doanh của gã khổng lồ năng lượng Shell cũng góp phần vào thương vụ này.
Pin nhiệt Antora được sử dụng để thay thế một lò hơi đốt khí tự nhiên và sẽ có kích thước tương tự như một ngôi nhà nhỏ hoặc một chiếc xe tải lớn. Nếu Antora thành công, nó sẽ được bán cho các công ty công nghiệp lớn, cung cấp giải pháp thay thế không phát thải với giá thấp hơn.
“Antora tạo ra nhiệt và điện từ năng lượng mặt trời với giá rẻ hơn so với đốt khí đốt,” Sacca viết trong một email. “Ngành công nghiệp dầu khí có thể từ chối biến đổi khí hậu với tất cả những gì họ muốn, nhưng người mua sẽ luôn chọn phương án giá thấp hơn, và điều đó có nghĩa là nhiên liệu hóa thạch sẽ tắt.”
Giám đốc điều hành Antora Energy Andrew Ponec
Hiện tại, Antora vẫn là một dự án trong phòng thí nghiệm. Giám đốc điều hành Andrew Ponec cho biết ông không mong đợi việc triển khai sẽ bắt đầu cho đến cuối năm 2023.
Ponec cho biết trong một cuộc phỏng vấn: “Chỉ trong vài năm qua, bạn mới có năng lượng gió và mặt trời đủ rẻ để có thể cạnh tranh trực tiếp với nhiên liệu hóa thạch cho một thứ như nhiệt công nghiệp. “Sẽ không hợp lý khi làm những gì chúng tôi đang làm nếu bạn không có sự thay đổi lớn trong bối cảnh năng lượng trong vài năm qua.”
Ponec đã làm việc trong ngành đủ lâu để thấy được sự thay đổi. Trước đây anh ấy đã thành lập Dragonfly Systems, một công ty năng lượng mặt trời được SunPower mua lại vào năm 2014. Vài năm sau khi mua lại, anh ấy quay lại Stanford để hoàn thành bằng kỹ sư hệ thống năng lượng.
Đó là nơi anh ấy gặp người đồng sáng lập Justin Briggs. Họ kết nối với David Bierman, người vừa thành lập một công ty có cùng tầm nhìn. Cả ba hợp lực để bắt đầu Antora.
Ponec cho biết: “Cơ hội lớn nhất mà chúng tôi thấy là làm thế nào để tận dụng tất cả gió và mặt trời rất rẻ tiền này và áp dụng vào các lĩnh vực khác nhau của nền kinh tế sản xuất nhiều carbon".
Những mẫu thử nghiệm của Antora Energy đang được lắp đặt.
"Máy nướng bánh mì" cho các khối carbon
Thị trường công nghiệp không hiển thị với công chúng bằng các sản phẩm tập trung vào người tiêu dùng như ô tô điện của Tesla. Nhưng nó cũng quan trọng không kém khi nói đến quá trình khử cacbon.
Carmichael Roberts, một nhà đầu tư tại Breakthrough Energy Ventures, cho biết: “Tìm kiếm các giải pháp thân thiện với khí hậu để cung cấp nhiệt nhiệt ở nhiệt độ cao cho các quy trình công nghiệp là một thách thức quan trọng và khó khăn mà chúng tôi đang cố gắng giải quyết.
Ponec cho biết công nghệ của Antora hoạt động “giống như một chiếc máy nướng bánh mì”. Máy làm nóng carbon, sau đó được cách nhiệt, giữ năng lượng dưới dạng nhiệt cho đến khi nó cần cho những thứ như sản xuất xi măng và thép.
Ponec cho biết: “Quá trình nung đá vôi chỉ xảy ra ở nhiệt độ trên 1.000 độ C, và vì vậy bạn phải bảo quản ở nhiệt độ rất cao để thúc đẩy phản ứng đó tạo ra xi măng,” Ponec nói. Để đạt được những mức nhiệt đó, năng lượng phải được lưu trữ ở nhiệt độ cao hơn nữa, bởi vì “nhiệt độ chỉ chảy xuống dốc”, ông cho biết.
Việc xây dựng công nghệ khử cacbon phụ thuộc vào cacbon có vẻ phản tác dụng.
Ponec nói rằng có hai lý do cho điều đó. Đầu tiên, các đặc tính hóa học của cacbon cho phép nó ở dạng rắn cho đến khi bị nung nóng đến 3.600 độ C, nhiệt độ nóng nhất của bất kỳ nguyên tố nào. Do đó, không có gì lo ngại rằng nó sẽ tan chảy hoặc bốc hơi.
Lý do thứ hai, Ponec nói, là carbon rẻ, và carbon rắn đã được sử dụng trong ngành công nghiệp nhôm và thép, vì vậy các chuỗi cung ứng đang hoạt động.
“Chi phí thấp rõ ràng là tốt, và các chuỗi cung ứng hiện có là điều bắt buộc,” Ponec nói. “Chúng tôi đã thấy quá nhiều công ty khí hậu có triển vọng phải vật lộn để mở rộng quy mô mặc dù có công nghệ đầy hứa hẹn”.