Các hãng công nghệ bắt đầu cuộc đua thu hồi carbon trong ngành công nghiệp xi măng

Đây là một phần của giai đoạn lập kế hoạch cho dự án thu giữ và lưu trữ carbon (CCS) GeZero của Heidelberg Materials. Dự kiến dự án sẽ thu giữ và lưu trữ khoảng 0,7 triệu tấn CO_₂/năm sau khi đi vào hoạt động. Công nghệ oxyfuel là yếu tố then chốt cho công nghệ thu giữ carbon trong ngành công nghiệp xi măng.

Để quá trình thu hồi và lưu trữ CCUS hiệu quả hơn, việc tăng nồng độ khí CO2 ở khí thải đầu ra, giảm thiểu các loại tạp khí không cần thiết (như ni tơ, hơi nước... trong không khí) là rất cần thiết. Nhiều hãng công nghệ đã đưa ra nhiều giải pháp, nhưng cho đến nay, việc áp dụng trong ngành xi măng vẫn đặt ra nhiều thách thức, trong bối cảnh phải cải tạo dây chuyền sản xuất đang vận hành đảm bảo giữ ổn định năng suất, chất lượng.

Nghiên cứu FEED cho lò là phần quan trọng trong tổng thể công tác lập kế hoạch của dự án. Lò nung oxyfuel chính là thành phần trung tâm của dự án GeZero. Với GeZero, Heidelberg Materials đặt mục tiêu chuyển đổi nhà máy xi măng Geseke hiện tại thành nhà máy xi măng nội địa đầu tiên tại Đức sở hữu giải pháp CCS quy mô lớn.

Quy trình oxyfuel đóng vai trò then chốt trong công nghệ thu giữ carbon có thể mở rộng cho ngành Xi măng. Bằng cách thay thế không khí môi trường bằng khí thải hồi lưu từ tháp trao đổi nhiệt và bơm oxy tinh khiết. Công nghệ này tạo ra môi trường đốt giàu oxy, ít nitơ và tạp khí, giúp tập trung CO₂ trong khí thải. Quy trình này có thể đạt nồng độ CO₂ từ 70 - 85%, qua đó tạo điều kiện dễ dàng và tiết kiệm chi phí hơn cho việc thu giữ CO₂.

Với sự hỗ trợ từ Quỹ Đổi mới EU, dự án GeZero đặt mục tiêu thu giữ khoảng 0,7 triệu tấn CO₂ mỗi năm, sau đó sẽ được tinh lọc và hoá lỏng ngay tại nhà máy trước khi vận chuyển ra Biển Bắc để lưu trữ vĩnh viễn trong địa tầng địa chất.

Ông Matthias Mersmann, Giám đốc Công nghệ của KHD chia sẻ, chúng tôi vô cùng vinh dự được đóng góp cho dự án đột phá này. Tại KHD, chúng tôi từ lâu đã nhận thấy tiềm năng to lớn của công nghệ oxyfuel đối với việc khử carbon ngành xi măng và hoàn toàn sẵn sàng góp phần vào dự án tiêu biểu quan trọng này. Việc thực hiện hợp đồng FEED cho lò oxyfuel mới là giai đoạn đầu tiên then chốt, đặt nền móng vững chắc cho thành công của dự án mang tính bước ngoặt này.

Tiến sĩ Thomas Krüger, Giám đốc dự án GeZero tại Heidelberg Materials cho biết, GeZero là dự án hết sức quan trọng đối với chúng tôi. Nó có tiềm năng thay đổi ngành xi măng tại Đức và đóng góp quyết định cho lộ trình toàn cầu hướng tới Net Zero của chúng tôi. Chúng tôi rất vui khi hợp tác với KHD, đối tác không chỉ nhận thức được tầm quan trọng của sáng kiến này mà còn đóng vai trò then chốt cho thành công của dự án thông qua chuyên môn của họ.

Việc lập kế hoạch nhà máy dự kiến sẽ hoàn thành vào cuối năm 2025, với thời gian khởi công xây dựng dự kiến bắt đầu vào năm 2026.

Mô hình dây chuyền công nghệ giải pháp oxyfuel.

Giải pháp oxyfuel - Mô hình tham khảo

• Oxyfuel là gì?

Thay khí nitơ trong không khí bằng oxy nguyên chất & khí thải preheater, tạo môi trường đốt cháy giàu oxy, đốt cháy hiệu quả, khí thải có chứa CO₂ với nồng độ cao, đạt khoảng 70 - 85% 

• Lợi ích chính: Nồng độ CO₂ cao giúp xử lý dễ dàng, tiết kiệm chi phí đầu tư và vận hành hệ thống CCUS. Dễ chuyển đổi từ hệ thống hiện hữu nhờ việc điều chỉnh burner, clinker cooler và seal hiện có. 

• Các bước thiết bị & tiến trình:

- Burner oxyfuel: giữ hình dạng ngọn lửa giống môi trường nitrogen, đảm bảo chất lượng clinker

- Clinker cooler: có thể tích hợp hoặc tách rời; vận hành tối ưu Cooler hiện tại để giảm gió lọt (false air) .

- Khí tái tuần hoàn chính: dẫn từ khí thải tháp trao đổi nhiệt qua vòi phun để duy trì nồng độ khí CO₂ cho hệ thống CCU

- Tuần hoàn khí cooler (tùy chọn): giúp tăng tỉ lệ CO₂, thu hồi nhiệt dư thân thiện môi trường 

Nguồn: KHD