Loại bỏ carbon khỏi khí quyển: 6 chiến lược

Loại bỏ carbon là gì và nó khác với việc tránh carbon như thế nào?
Loại bỏ carbon là hành động, dù thông qua các phương pháp kỹ thuật hay tự nhiên, để loại bỏ CO2 khỏi khí quyển. Một số sử dụng thuật ngữ “loại bỏ carbon” để chỉ các giải pháp lưu trữ carbon lâu dài. Nhưng vì mục đích của cuộc thảo luận này, chúng tôi sẽ coi việc loại bỏ carbon là hoạt động loại bỏ CO2 khỏi khí quyển.

Mặc dù có vẻ đơn giản nhưng nó thường bị nhầm lẫn với các cơ chế giải pháp khí hậu khác như tránh carbon, giúp tránh phát thải khí nhà kính thông qua một hoạt động thay thế, chẳng hạn như sử dụng năng lượng mặt trời thay vì điện chạy bằng than. Việc tránh đôi khi còn được gọi là giảm phát thải, điều này không có nghĩa là tích cực giảm lượng carbon trong không khí mà là giảm lượng phát thải mới được tạo ra.

Nguyên tắc Oxford là một hướng dẫn hữu ích để phân biệt giữa tín chỉ tránh và loại bỏ carbon. Theo định nghĩa của họ, các khoản tín dụng tránh và giảm phát thải được tạo ra bằng cách thay thế các nguồn năng lượng nhiên liệu hóa thạch bằng các nguồn tái tạo, cũng như bằng cách thu giữ CO2 tại nguồn (ví dụ như thu hồi carbon tại một nhà máy điện chạy bằng khí đốt). Tránh thiệt hại cho hệ sinh thái cũng được coi là tránh. Mặt khác, tín dụng loại bỏ carbon được định nghĩa là tín dụng được tạo ra bởi các dự án “loại bỏ carbon dioxide trực tiếp khỏi khí quyển”.

Tín dụng carbon có thể bao gồm cả việc loại bỏ và tránh?
Trong nhiều trường hợp, một khoản tín dụng carbon duy nhất được tạo ra bằng cách xem xét cả hoạt động tránh và loại bỏ. Ví dụ: một nông dân tham gia chương trình nông nghiệp tái tạo tạo ra tín chỉ carbon có thể vừa giảm mức sử dụng phân bón—do đó tránh phát thải khí nhà kính có hại oxit nitơ (N2O)—trồng và duy trì cây che phủ, dẫn đến tăng cường quang hợp (loại bỏ carbon tự nhiên).

Trong trường hợp này, dự án nông nghiệp tái tạo tổng thể là sự kết hợp giữa loại bỏ và tránh né. Một khoản tín dụng carbon duy nhất do người nông dân này tạo ra sẽ thể hiện tác động ròng về phát thải của cả hai hoạt động này. Trong khi một số nhà phát triển dự án, người thiết lập tiêu chuẩn và người xác minh đang bắt đầu phân tích các khoản tín dụng loại bỏ và tránh một cách riêng biệt, thì chúng tôi vẫn đang trong những ngày đầu về sự khác biệt giữa các dự án đồng thời tránh phát thải và loại bỏ carbon.

Thật vậy, nhiều giải pháp khí hậu sáng tạo nhất hiện nay thực hiện được cả hai điều đó, bao gồm carbon trong đất, lâm nghiệp và một số khoáng hóa bê tông. Đó là lý do tại sao Patch tuân theo hướng dẫn do Nguyên tắc Oxford đặt ra để ưu tiên chuyển hướng sang loại bỏ carbon—thay vì chỉ làm việc riêng với nó. Sự khác biệt được rút ra giữa các giải pháp khí hậu, chẳng hạn như loại bỏ và tránh né, hiếm khi có tính nhị phân; thay vào đó chúng tồn tại trên một quang phổ. Do đó, điều quan trọng là phải làm nổi bật sắc thái của những cuộc trò chuyện này để nhanh chóng mở rộng quy mô hành động về khí hậu có hiểu biết.

Lưu trữ carbon tồn tại trong thời gian ngắn (short-lived) và tồn tại lâu dài (long-lived). 
Đối với cả tín dụng loại bỏ và tránh, Nguyên tắc Oxford cũng phân biệt khoảng thời gian carbon sẽ được lưu trữ. Các giải pháp lưu trữ tồn tại trong thời gian ngắn có thể cô lập carbon trong vài thập kỷ trong khi các giải pháp tồn tại lâu dài có thể cô lập carbon trong nhiều thiên niên kỷ. Giống như Nguyên tắc Oxford khuyến khích chuyển sang loại bỏ carbon, chúng cũng khuyến khích chuyển từ lưu trữ ngắn hạn sang lưu trữ lâu dài.

‍
.Các giải pháp loại bỏ carbon với khả năng lưu trữ lâu dài là nền tảng để hạn chế biến đổi khí hậu không thể đảo ngược. Tuy nhiên, việc tránh carbon là rất quan trọng, vì cứ mỗi tấn khí nhà kính không được thải ra thì chúng ta cần phải loại bỏ ít hơn một tấn.

Phương pháp loại bỏ carbon dựa trên tự nhiên và kỹ thuật
Loại bỏ carbon dựa vào tự nhiên đề cập đến cách thức mà hệ sinh thái—thực vật, đất đai và đại dương—loại bỏ carbon khỏi khí quyển. Rừng cung cấp một trong những cách nổi tiếng nhất để loại bỏ carbon một cách tự nhiên trong khí quyển. Cây cối quang hợp và hấp thụ carbon khi chúng lớn lên, còn rừng loại bỏ khoảng 15,6 tỷ tấn carbon mỗi năm. Mặc dù nạn phá rừng và cháy rừng làm giảm khả năng hấp thụ ròng của rừng nhưng chúng vẫn có thể hấp thụ khoảng 1,5 lần tổng lượng CO2 do Hoa Kỳ thải ra. Quản lý rừng là một cách con người có thể tạo điều kiện thuận lợi cho việc loại bỏ carbon từ thiên nhiên, cùng với việc nuôi tảo bẹ trong đại dương hoặc thực hành nông nghiệp tái tạo.

Mặt khác, các phương pháp loại bỏ carbon được thiết kế là các quá trình con người đã phát triển để chuyển đổi các phân tử CO2 trong không khí thành các dạng ổn định (lỏng, rắn hoặc khí chứa) để sau đó lưu trữ bán vĩnh viễn hoặc vĩnh viễn.

6 cách để loại bỏ carbon khỏi khí quyển
Patch tổ chức các phương pháp loại bỏ carbon thành sáu loại dựa trên cách loại bỏ carbon. Trong mỗi loại, có thể tồn tại cả phương pháp loại bỏ carbon dựa trên tự nhiên và kỹ thuật.

1. Lâm nghiệp
Lâm nghiệp bao gồm trồng rừng và tái trồng rừng, cũng như cải thiện quản lý rừng (IFM), chẳng hạn như thu hoạch chậm. Cây cối (và tất cả các loài thực vật) loại bỏ carbon khỏi khí quyển một cách tự nhiên và tất cả các giải pháp lâm nghiệp cho đến thời điểm này đều dựa vào thiên nhiên.

2. Loại bỏ carbon liên quan đến đại dương
Các đại dương có thể chứa một lượng carbon khổng lồ, dưới dạng khí CO2 hòa tan trong nước hoặc thực vật hữu cơ phát triển ở biển. Đánh chìm rong biển là một phương pháp loại bỏ carbon dựa vào tự nhiên, bao gồm việc thả rong biển trưởng thành hoặc tảo bẹ xuống độ sâu ít nhất 1.000 mét dưới nước để carbon thải ra khi phân hủy bị giữ lại dưới đáy biển ở áp suất cực lớn. Mặt khác, kiềm hóa là một giải pháp được thiết kế để thêm các chất như vôi hoặc olivin vào nước biển. Các hợp chất này phản ứng với CO2 trong không khí, cuối cùng chuyển đổi nó thành các phân tử bicarbonate và cacbonat, khóa CO2 ở dạng ổn định, không ở dạng khí.

3. Khoáng hóa
Một trong những phương pháp lưu trữ carbon lâu dài nhất là khoáng hóa. Tương tự như quá trình kiềm hóa, quá trình khoáng hóa dựa vào các hợp chất phản ứng tự nhiên với CO2, chuyển nó thành trạng thái rắn. Quá trình này có thể được tiến hành trên mặt đất, trong một quá trình được gọi là phong hóa tăng cường hoặc bên dưới; cả hai đều là hình thức loại bỏ carbon được thiết kế. Một hình thức khoáng hóa khác là phun bê tông. Trong quá trình này, carbon thu được sẽ được thêm vào bê tông ướt, nơi nó liên kết với các khoáng chất khác và được cô lập. Quá trình này cũng làm tăng cường độ của bê tông, khiến nó trở thành một lựa chọn hấp dẫn cho ngành công nghiệp thải ra 8% lượng khí thải carbon trên toàn thế giới.

4. Sinh khối
Sinh khối là bất kỳ chất hữu cơ nào (tức là thực vật và động vật)—tất cả đều chứa hàm lượng carbon cao. Trong khi một số nhóm xác định sinh khối là biện pháp tránh, việc loại bỏ carbon thông qua sinh khối đề cập đến cách mà chất này có thể được chuyển đổi thành các giải pháp lưu trữ carbon lâu dài, bao gồm chôn lấp, năng lượng sinh học với việc thu hồi và lưu trữ carbon (BECCS), dầu sinh học, hoặc than sinh học.

Than sinh học tương tự như than củi, ngoại trừ việc nó được đốt ở nhiệt độ cao hơn nhiều và thường được sử dụng cho các ứng dụng nông nghiệp hơn là nấu ăn. Nó cũng được làm từ các phụ phẩm nông nghiệp như vỏ ngô, thay vì chỉ có gỗ như than củi. Đó là một chất xốp, hạt mịn, màu đen, chứa cacbon ổn định, có thể được sử dụng để làm giàu đất đồng thời cô lập cacbon.

Trong khi BECCS được thiết kế, than sinh học rõ ràng không phù hợp với sự phân chia dựa trên thiên nhiên/được thiết kế vì nó phụ thuộc vào cả quá trình của con người và tự nhiên. Là một lợi ích bổ sung, sản xuất than sinh học tỏa nhiệt mà nhiều nhà sản xuất sử dụng để sưởi ấm các ngôi làng địa phương hoặc thực hiện các hoạt động nông nghiệp.

5. Đất
Trong khi than sinh học có liên quan đến nông nghiệp và đất, các phương pháp loại bỏ carbon trực tiếp liên quan đến đất cũng tồn tại. Chúng bao gồm chăn thả tái tạo, nông nghiệp tái tạo và cải tạo đất. Một số phân tích cho thấy rằng nông nghiệp tái tạo, bao gồm sử dụng cây che phủ và giảm việc làm đất, giúp cải thiện năng suất, giảm lượng carbon trong khí quyển thải ra trong quá trình và cô lập carbon trong khí quyển.

6. Chụp không khí trực tiếp
Thu khí trực tiếp (DAC) có vẻ như là phương pháp loại bỏ carbon tương lai nhất. Trong quá trình này, không khí được di chuyển qua hệ thống sử dụng chất lỏng hoặc bộ lọc trạng thái rắn để tách CO2. Sau đó, nó có thể được cô lập hoặc sử dụng để thay thế nhiên liệu hóa thạch – mặc dù điều đó sẽ đưa nó trở lại bầu khí quyển. DAC được xem là một công nghệ tiên phong đầy hứa hẹn.

Tìm giải pháp phù hợp
Mặc dù các phép so sánh này rất hữu ích, nhưng hóa ra việc tắt vòi và mở cửa sổ nhà kính có thể khó khăn hơn những gì bạn thấy.

Các giải pháp dựa vào thiên nhiên đưa ra những hành động ngay lập tức để giảm lượng khí thải carbon và thường mang lại những lợi ích bổ sung cho hệ sinh thái, nhưng chỉ riêng chúng thì không thể cứu chúng ta khỏi thảm họa khí hậu. Hơn nữa, lượng đất đai cần thiết chỉ dựa vào các giải pháp dựa vào thiên nhiên sẽ phải hy sinh địa hình có giá trị cần thiết cho sản xuất lương thực và sinh kế.

Trong khi đó, các “giải pháp biên giới” được thiết kế có khả năng cung cấp khả năng loại bỏ và cô lập carbon hiệu quả trong thời gian dài, nhưng vẫn đang ở giai đoạn phát triển sơ khai vì chúng đang chờ đầu tư để đạt được quy mô. Giống như năng lượng mặt trời, khởi đầu là một công nghệ đắt tiền trước khi tạo ra tác động lớn đến lượng khí thải carbon chung của chúng ta, giá sẽ giảm khi nguồn cung sẵn có tăng lên. Việc trồng rừng hiện nay thực sự có thể rẻ hơn, nhưng các công nghệ thu giữ không khí có thể mang lại khả năng thu giữ carbon hiệu quả hơn với chi phí thấp hơn khi rừng phát triển.

Các giải pháp dựa trên thiên nhiên và kỹ thuật đều có giá trị và sẽ rất cần thiết để đạt được các mục tiêu về khí hậu toàn cầu. Tuy nhiên, các công nghệ tiên tiến thường mang lại tác động lớn nhất cho những ai muốn mở rộng quy mô các giải pháp loại bỏ carbon dài hạn.

Về tác giả
Robert Ralph là lãnh đạo Quan hệ đối tác tại Patch, hợp tác chặt chẽ với cả các nhà phát triển dự án truyền thống và tiên phong, những người sử dụng Patch để đảm bảo thành công của họ trên thị trường carbon. Robert mang đến kinh nghiệm sâu rộng về hoạt động và chiến lược từ thời còn làm việc tại Oliver Wyman và Trường Kinh doanh IESE, ông đã xây dựng các chiến lược phát triển và triển khai các giải pháp hiệu quả cho các doanh nghiệp Fortune 500 thành công nhất và các công ty khởi nghiệp ở giai đoạn đầu.