Qaptis – Phát triển công nghệ thu CO2 từ ống xả xe tải
Trong bối cảnh các nước chưa thể chuyển hẳn sang sử dụng hoàn toàn xe chạy bằng hydro và điện, startup Qaptis đã phát triển một loại thiết bị giúp thu giữ CO2 từ các ống xả xe tải chạy bằng động cơ đốt trong.
Trên những con đường lớn, dòng xe tải đang nối đuôi nhau chạy đến các khu vực giao hàng, đằng sau những chiếc xe là các ống xả đang thải ra làn khói đen nghịt. Chỉ riêng tại châu Âu, lượng phát thải của xe tải, xe buýt và xe khách chiếm 1/4 lượng phát thải khí nhà kính từ vận tải đường bộ và hơn 6% tổng lượng phát thải khí nhà kính.
Mặc dù có một số cải thiện về hiệu quả tiêu thụ nhiên liệu trong những năm gần đây, lượng khí thải này vẫn tăng trong bối cảnh lưu lượng vận chuyển hàng hóa đường bộ ngày càng tăng. Bên cạnh đó, nếu muốn thực hiện các phương án phát thải ít carbon như xe chạy bằng hydro và điện trên quy mô lớn, chính phủ các nước sẽ cần phải đại tu toàn bộ cơ sở hạ tầng và các loại xe hiện có – nỗ lực này có thể mất vài chục năm.
Với mong muốn giảm thiểu lượng khí thải khổng lồ này, các chuyên gia tại startup Qaptis đã phát triển một hệ thống có thể cắt giảm tới 90% lượng khí thải carbon của xe tải chở hàng. Công ty vừa lắp đặt thiết bị của mình tại một hãng vận tải hàng hóa có trụ sở ở Tolochenaz (Thụy Sĩ) để tiến hành thử nghiệm thí điểm quy mô địa phương.
Thu giữ CO2 tại nguồn
Được thành lập vào tháng 7/2021, Qaptis xuất phát từ ý tưởng mà các nhà khoa học thuộc Phòng thí nghiệm Kỹ thuật Hệ thống Năng lượng và Quy trình Công nghiệp, trường Đại học Bách khoa liên bang Thụy Sĩ vùng Lausanne (EPFL) đã ấp ủ nhiều năm. Họ đang phát triển một thiết bị đột phá có khả năng thu giữ tới 90% lượng khí thải CO2 của xe. Thiết bị này có thể được trang bị thêm vào các động cơ đốt trong hiện có và sử dụng nhiệt thải từ khí thải để thu giữ CO2.
Tương tự như các nước khác tại EU, số liệu từ Văn phòng Thống kê Liên bang Thụy Sĩ cho thấy hằng năm, xe tải vận chuyển hàng hóa trên khắp Thụy Sĩ thải ra hơn một triệu tấn CO2. Dù thị phần xe tải điện ngày càng tăng nhưng con số chính xác vẫn chưa được công bố. Tại EU, chỉ có 600 xe tải điện nặng ít nhất 16 tấn được đăng ký trong quý đầu tiên của năm 2023, so với 86.455 xe động cơ đốt trong.
Trong bối cảnh chưa thể ngừng hoạt động toàn bộ xe động cơ đốt trong, các nhà khoa học tại Đại học EPFRL cho rằng trước mắt cần giảm lượng khí thải carbon của những chiếc xe tải chở hàng thông thường này bằng hệ thống khử cacbon mới, giúp giữ CO2 không thoát ra khỏi ống xả và lưu trữ nó ở trạng thái lỏng.
Công nghệ cốt lõi của hệ thống bao gồm quy trình chuyển CO2 từ trạng thái khí sang trạng thái lỏng mà vẫn sử dụng ít năng lượng bên ngoài nhất. Hệ thống của Qaptis dự định sẽ được lắp đặt trên các xe tải hiện có. Sau khi CO2 được thu từ ống xả của xe tải, nó được làm mát và được tách biệt khỏi các khí khác (nitơ và oxy) bằng cách cho hỗn hợp đi qua chất hấp phụ ở dạng bột. “Chúng tôi dự định sử dụng bột kim loại hữu cơ để cải tiến hơn nữa quy trình này”, ông Théodore Caby, đồng sáng lập và cũng COO của Qaptis, chia sẻ. “Nhưng bột kim loại mà chúng tôi nghĩ đến vẫn chưa được sản xuất ở quy mô công nghiệp.”
Sau khi chất hấp phụ đã bão hòa, nó được làm nóng bằng nhiệt từ động cơ đốt trong. Bước này giúp giải phóng CO2 – các bộ tăng áp tốc độ cao sẽ nén CO2 thành chất lỏng để nó chiếm ít thể tích hơn. “Chúng tôi đã hoàn thành bước đầu tiên, đó là biến công nghệ cốt lõi của chúng tôi từ phòng thí nghiệm thành quy trình có thể ứng dụng ngành công nghiệp”, ông Caby nhận định. “Bây giờ chúng tôi sẽ tập trung phát triển một thiết bị có thể lắp đặt trực tiếp trên xe tải.”
CO2 lỏng sẽ được lưu trữ trong một bể chứa phía sau xe và có thể lấy ra khi xe tải quay trở lại điểm chở hàng. Công ty dự định sẽ tìm cách giúp các đơn vị vận tải bán CO2 lỏng. Có hai cách để làm điều này: Đầu tiên là bán CO2 lỏng cho người dùng cuối. Ví dụ ở Hà Lan, người dùng cuối là nhà kính trồng nông sản. Hà Lan sử dụng 300.000 tấn CO2 để cây quang hợp. Nồng độ CO2 thích hợp từ đầu giúp cây đậu quả nhanh hơn và năng suất lớn hơn. Rất nhiều nhà sản xuất đã sử dụng khí CO2 để làm giàu không khí trong nhà kính và nhờ đó thu được nhiều lợi ích. Ngoài ra, công ty cũng nhắm đến các công ty sản xuất nhiên liệu tổng hợp, cô lập CO2 trong bê tông.
Tiềm năng sử dụng cho các phương tiện khác
Qaptis đã đạt được cột mốc R&D quan trọng vào đầu năm nay khi thiết bị của họ đã tạo ra những giọt CO2 lỏng đầu tiên. Mặc dù hệ thống vẫn còn khá cồng kềnh nhưng nó vẫn đáp ứng được các tiêu chuẩn cần thiết và có thể chạy trong điều kiện bình thường. Ban đầu Qaptis thử nghiệm hệ thống tại một công ty Hoa Kỳ, nhưng gần đây các nhà khoa học đã được chuyển hệ thống đến Tolochenaz (Thuỵ Sĩ) để tiếp tục tối ưu hóa. Tuy nhiên, vẫn cần có thêm thời gian để hệ thống này được thu nhỏ đủ để lắp đặt trên ô tô. “Mục tiêu của chúng tôi là tạo ra một thiết bị đột phá có dạng mô-đun và tương thích với các loại xe tải khác nhau. Vì vậy, chúng tôi sẽ cần phải thử – sai liên tục trong môi trường thực tế để biến thiết bị trở thành một công cụ có thể sử dụng hằng ngày mà không gặp phải bất trắc gì”, ông Caby giải thích. “Chúng tôi dự định bắt đầu vận hành chiếc xe thử nghiệm đầu tiên của mình ra thực tế vào cuối năm 2024”.
Tại vòng cấp vốn vào tháng ba năm ngoái, Qaptis đã huy động thành công 1,3 triệu Franc Thụy Sĩ từ các nhà đầu tư thiên thần và quỹ đầu tư mạo hiểm. Khoản tiền này đã giúp công ty có điều kiện tiếp tục giai đoạn phát triển tiếp theo này. “Chúng tôi hiện đang đàm phán với một hãng vận tải hàng hóa lớn ở địa phương muốn sớm triển khai công nghệ của chúng tôi”, ông Caby tiết lộ. “Nhiều doanh nghiệp ở châu Á đã liên hệ chúng tôi, nhưng hiện tại chúng tôi đang tập trung vào thị trường Thụy Sĩ, Đức và Áo.” Các nhà khoa học tin rằng, một ngày nào đó, công nghệ của Qaptis cũng có thể được sử dụng cho các loại phương tiện khác, chẳng hạn như tàu thủy.
Trước câu hỏi làm thế nào để khuyến khích mọi người sử dụng công nghệ mới này, ông Caby cho rằng thuế carbon sẽ tác động trực tiếp đến hầu bao các đơn vị kinh doanh, buộc họ phải thay đổi. “Trễ nhất là năm 2026, EU sẽ phải ra quyết định cách đánh thuế carbon những đơn vị vận tải đường bộ có phát thải. Chúng tôi sẽ khiến sản phẩm của mình có giá cả phải chăng để các nhà xe nhận thấy việc lắp đặt thiết bị ít tốn kém hơn so với việc phải trả thuế carbon theo thời gian”.
Họ cũng đang xem xét việc cho thuê thiết bị với chi phí thấp hơn thuế carbon và cuối cùng cung cấp mô hình thu giữ carbon như một dịch vụ. “Theo đó, bạn sẽ chỉ phải trả một khoản tiền nhỏ cho lượng carbon mà bạn thu được thông qua hệ thống này.”
Hà Trang – Đức Tuấn tổng hợp
Theo Mirage News, Innovation Origins
(Bài đăng ở Báo KH&PT số 47)
