Các nguồn sinh khối thay thế

Phụ phẩm của nông - lâm nghiệp

Mỗi năm toàn cầu tạo ra 14 tỷ tấn phụ phẩm lâm nghiệp và 4,4 tỷ tấn phụ phẩm từ trồng trọt (chủ yếu là lúa mạch, lúa mì, ngô, mía và gạo). Đây là một lượng sinh khối đáng kể mà có thể được đốt cháy để tạo ra 26 EJ/năm và đạt được 2,8 tỷ tấn mức phát thải CO2 âm thông qua BECCS. Tận dụng phụ phẩm để thu nạp carbon sẽ mang lại lợi ích về kinh tế và xã hội cho các cộng đồng nông thôn. Việc sử dụng chất thải từ cây trồng và lâm nghiệp là một cách để tránh những khó khăn về sinh thái và xã hội của BECCS.

Chất thải rắn đô thị

Chất thải rắn đô thị là một trong những nguồn sinh khối được phát triển gần đây. Hai nhà máy BECCS hiện tại đang sử dụng chất thải rắn đô thị làm nguyên liệu. Rác thải từ sinh hoạt được tái chế thông qua quy trình xử lý chất thải nhiệt độ cao. Chất thải được xử lý ở nhiệt độ cao và nhiệt sinh ra từ việc đốt cháy một phần hữu cơ của chất thải được sử dụng để tạo ra điện. CO2 thải ra từ quá trình này được thu nạp qua quá trình hấp thu bằng MEA (Ethylamine). Đối với mỗi 1 kg chất thải được đốt cháy, ta đạt được 0,7 kg khí thải CO2 âm tính. Việc sử dụng chất thải rắn cũng có những lợi ích môi trường khác.

Đồng đốt (co-firing) than với sinh khối

Tính đến năm 2017, có khoảng 250 nhà máy luyện kim trên thế giới, trong đó có 40 nhà máy ở Hoa Kỳ. Các nghiên cứu chỉ ra rằng bằng cách trộn than với sinh khối, chúng ta có thể giảm lượng CO2 thải ra. Nồng độ CO2 trong khí thải là chìa khóa quan trọng quyết định hiệu quả của công nghệ thu giữ CO2. Nồng độ CO2 trong khí thải của nhà máy điện đồng đốt gần tương đương với nhà máy than, khoảng 15%. Điều này có nghĩa là chúng ta có thể giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch.

Mặc dù đồng đốt sẽ có một số ít năng lượng tiêu hao, nhưng nó vẫn mang lại hiệu suất ròng cao hơn so với các nhà máy đốt sinh khối. Đồng đốt sinh khối với than sẽ tạo ra nhiều năng lượng hơn với nguyên liệu đầu vào ít hơn. Hiện tại, nhà máy điện than hiện đại với công suất 500 MW có thể sử dụng tới 15% sinh khối mà không cần thay đổi thành phần của lò hơi. Tiềm năng đầy hứa hẹn này làm cho nhà máy điện đồng đốt trở nên thuận lợi hơn so với nhà máy điện sinh học chuyên dụng.

Người ta ước tính rằng bằng cách thay thế 25% than bằng sinh khối tại các nhà máy điện hiện có ở Trung Quốc và Hoa Kỳ, chúng ta có thể giảm 1 tỷ tấn khí thải mỗi năm. Lượng khí thải CO2 âm tính phụ thuộc vào thành phần của than và sinh khối. Với 10% sinh khối có thể giảm 0,5 tỷ tấn CO2 mỗi năm và với 16% sinh khối có thể không phát thải (zero emission). Đồng đốt trực tiếp (20% sinh khối) cho chúng ta mức phát thải âm là -26 kg CO2/MWh (từ 93 kg CO2/MWh).

Đồng đốt sinh khối với than có hiệu suất gần bằng đốt than. Đồng đốt có thể dễ dàng áp dụng cho nhà máy nhiệt điện than hiện có với chi phí thấp. Việc triển khai nhà máy đồng đốt trên quy mô toàn cầu vẫn còn là một thách thức. Các nguồn sinh khối phải đáp ứng nghiêm ngặt các tiêu chí bền vững và dự án đồng đốt sẽ cần sự hỗ trợ về mặt kinh tế và chính sách của chính phủ.

Mặc dù nhà máy đồng đốt có thể đóng góp ngay lập tức để giải quyết các vấn đề nóng lên toàn cầu và biến đổi khí hậu, đồng đốt vẫn còn một số thách thức cần phải xem xét. Do độ ẩm của sinh khối sẽ ảnh hưởng đến nhiệt trị của lò đốt. Ngoài ra, sinh khối bay hơi cao sẽ ảnh hưởng nhiều đến tốc độ phản ứng và nhiệt độ của lò phản ứng; đặc biệt có thể dẫn đến nổ lò.

Thay vì đồng đốt, việc chuyển đổi hoàn toàn từ than sang sinh khối của một hoặc nhiều đơn vị phát điện trong một nhà máy có thể được ưu tiên hơn.