Giảm phát thải khí nhà kính bằng hệ thống hấp thụ, lưu giữ CO2 trên tàu thuỷ

13/03/2023 / letv / 1,554

I. NHỮNG YÊU CẦU VỀ GIẢM PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH VỚI TÀU THUỶ

Tháng 4/2018, tại phiên họp thứ 72 của Ủy ban Bảo vệ môi trường biển (MEPC), IMO đã tự nguyện thông qua chiến lược ban đầu về giảm phát thải khí nhà kính từ tàu và đề ra kế hoạch giảm khẩn cấp đầy tham vọng như sau:

Giảm 40% cường độ cácbon của vận tải biển quốc tế vào năm 2030 và giảm tới 70% vào năm 2050 so với mức của năm 2008;
Giảm ít nhất 50% lượng phát thải khí nhà kính (GHG) từ vận tải biển quốc tế vào năm 2050 so với mức năm 2008;
Đạt mục tiêu không phát thải khí nhà kính càng sớm càng tốt trong thế kỷ 21, tức là vào năm 2100.

Quy định về sử dụng hiệu quả năng lượng trên tàu đã có hiệu lực từ ngày 01/01/2013, là quy tắc đầu tiên để thiết lập các tiêu chuẩn về giảm phát thải khí nhà kính CO2 trong lĩnh vực vận tải biển, được áp dụng cho cả tàu đóng mới và tàu hiện có. Quy định này đòi hỏi các chủ tàu phải nghiên cứu, đưa ra các biện pháp quản lý hiệu quả năng lượng mà các tàu phải tuân thủ.

Dưới đây là tóm tắt các Nghị Quyết của Uỷ ban bảo vệ môi trường biển (MEPC) đã và đang được áp dụng tới thời điểm hiện tại.

1 - Kế hoạch quản lý hiệu quả năng lượng phần 1 (SEEMP Part I)

Tại khóa họp thứ 62 (tháng 07 năm 2011), Ủy ban Bảo vệ môi trường biển (MEPC) của Tổ chức Hàng hải quốc tế (IMO) đã thông qua quy định về giảm thiểu sự phát thải khí nhà kính từ hoạt động của tàu biển. Quy định về Chỉ số thiết kế hiệu quả năng lượng (Energy Efficiency Design Index - EEDI) bắt buộc áp dụng cho các tàu đóng mới có sống chính được đặt từ ngày 01 tháng 07 năm 2013. Bên cạnh quy định về EEDI, các công ty quản lý tàu phải xây dựng Kế hoạch quản lý hiệu quả năng lượng (Ship Energy Efficiency Management Plan - SEEMP) cho mỗi tàu quản lý, SEEMP được áp dụng cho cả các tàu hiện có với tổng dung tích trên 400GT hoạt động tuyến quốc tế và có hiệu lực kể từ ngày 01 tháng 01 năm 2013.

Đây là kế hoạch quản lý để cải thiện hiệu quả năng lượng của tàu bằng các biện pháp khai thác khác nhau.

2 - Kế hoạch quản lý hiệu quả năng lượng phần 2 (IMO DCS and SEEMP Part II)

Tiếp theo, tại Khóa họp thứ 70 (tháng 10/2016), Ủy ban Bảo vệ môi trường biển (MEPC) đã thông qua Nghị quyết MEPC.278(70) sửa đổi, bổ sung đối với Phụ lục VI của Công ước MARPOL, quy định bắt buộc việc áp dụng hệ thống thu thập dữ liệu tiêu thụ dầu nhiên liệu của tàu (IMO DCS) đây được xem là kế hoạch quản lý hiệu quả năng lượng phần 2 (SEEMP Part II)

IMO DCS áp dụng cho các tàu có tổng dung tích từ 5.000GT trở lên hoạt động tuyến quốc tế và có hiệu lực từ ngày 01 tháng 01 năm 2019.

3 - Kế hoạch quản lý hiệu quả năng lượng phần 3 (EEXI, CII Rating and SEEMP Part III)

Mới đây, tại khóa họp thứ 76 (từ ngày 10-17/6/2021), Ủy ban Bảo vệ môi trường biển (MEPC) của Tổ chức Hàng hải quốc tế (IMO) đã thông qua Nghị quyết MEPC.328(76) đưa ra các quy định mới về Chỉ số hiệu quả năng lượng (EEXI) đối với tàu hiện có, và chỉ thị cường độ các bon hoạt động (CII) của tàu có hiệu lực thi hành từ ngày 01 tháng 11 năm 2022 cho những tàu có tổng dung tích trên 5000GT và được xem là kế hoạch quản lý năng lượng phần 3 (SEEMP Part III)

Mỗi tàu cụ thể thuộc phạm vi áp dụng chỉ thị cường độ các bon (CII) sẽ được đánh giá cường độ các bon hàng năm (Xếp hạng CII - CII Rating) cho biết hiệu quả hoạt động của tàu so với năm trước. Có 5 hạng chỉ thị cường độ các bon (CII) đại diện cho các mức hiệu quả hoạt động khác nhau, đó là: A, B, C, D và E. Các ngưỡng giữa các hạng CII sẽ ngày càng trở nên nghiêm ngặt hơn vào năm 2030 (giảm 40% so với năm 2008).

: Tổng lượng nhiên liệu tiêu thụ trong năm

: Hệ số chuyển đổi CO2 của nhiên liệu

: Tổng trọng tải toàn phần

: Tổng quãng đường hành trình của tàu

Xếp hạng chỉ thị cường độ các bon CII tối thiểu cần thiết để đảm bảo sự tuân thủ là C. IMO khuyến nghị quốc gia tàu mang cờ quốc tịch, chính quyền cảng và các bên có các biện pháp khuyến khích cho những tàu đạt xếp hạng chỉ thị cường độ các bon CII là A hoặc B. Tàu được xếp hạng D trong 3 năm liên tiếp hoặc xếp hạng E tại bất kỳ thời điểm nào, phải xây dựng kế hoạch hành động khắc phục để đạt được CII hoạt động hàng năm yêu cầu theo tuổi, kiểu loại và kích cỡ của tàu. Kế hoạch phải được nêu trong SEEMP và trình cho Chính quyền Hàng hải phê duyệt sau khi báo cáo CII hoạt động hàng năm đạt được của tàu.

II. CÁC BIỆN PHÁP GIẢM PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH ĐANG ĐƯỢC ÁP DỤNG

1 - Tàu đóng mới

Một số biện pháp đề xuất đang được xem xét bao gồm các chương trình cải tiến đội tàu hiện có.

Chương trình tối ưu hóa và giảm tốc đội tàu.
Khí mê-tan và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi được sử dụng làm nhiên liệu cho tàu (nhiên liệu sinh học)
Thiết kế tuyến hình vỏ tàu tối ưu cho từng loại tàu.
Sử dụng máy chính có thể sử dụng nhiên liệu kép (Dual fuel)
Chân vịt điện

2 - Tàu hiện có

Cải thiện hiệu quả năng lượng của tàu bằng các biện pháp khai thác:

Tối ưu hóa tốc độ tàu.
Tăng tần suất làm sạch thân tàu và chân vịt.
Sử dụng sơn chống hà thế hệ mới.
Lựa chọn tuyến hành trình khác nhau cho tàu.

Cải thiện hiệu quả năng lượng của tàu bằng các biện pháp thay đổi, hoán cải thiết bị hiện có:

Lắp đặt chân vịt phụ (ECO CAP), bánh lái phụ

III. HỆ THỐNG THU HỒI VÀ LƯU GIỮ CÁC BON TRÊN TÀU.

Hệ thống này có thể áp dụng cho cả những tàu đóng mới và tàu hiện có, đây là hệ thống hấp thụ một lượng khí CO2 từ khí xả với mục đích giảm lượng phát thải khí nhà kính (CO2) ra môi trường. Lượng CO2 này có thể sử dụng cho việc chữa cháy trên tàu.

1 – Phần chính của hệ thống.

Hệ thống hấp thụ CO2 (Carbon Capture System): gồm có bộ phận lọc khí và các tháp lọc hấp thụ CO2 từ khí xả máy chính
Thiết bị hoá lỏng CO2 (CO2 Liquefaction Equipment): gồm bộ phận thu hồi CO2, máy nén và làm lạnh khí CO2
Két chứa CO2 lỏng (CO2 Storage Tank): gồm các chai hoặc két chứa CO2 ở dạng lỏng.

2 – Sơ đồ của hệ thống

– Bộ phận lọc và xử lý khí xả ( Quenching tower): Khí xả của máy chính được làm mát tại Quenching Tower, đây có thể kết hợp là bộ phận lọc lưu huỳnh của khí xả (Scrubber) sau đó khí xả được nén đưa đến tháp hấp thụ CO2.

– Các tháp hấp thụ CO2 (Absorber tower): Khí xả được đi vào các tháp và khí CO2 được hấp thụ bởi hoá chất dung môi, để nâng cao hiệu suất và giảm kích thước của tháp, nhiều màng lọc được sử dụng. Khí xả sau khi xử lý được thải ra môi trường.

– Tách CO2 (Stripper tower, Condenser, reboiler): Hoá chất dung môi sau khi hấp thụ CO2 được chuyển tới tháp tách CO2 (Stripper tower), tại tháp này hoá chất dung môi được gia nhiệt làm CO2 bay hơi sau đó được làm lạnh tại bộ phận Condenser để tách CO2 và nước. Nước, dung môi được sử dụng lại còn CO2 được hoá lỏng để giảm thể tích.

– Bộ phận hoá lỏng và két chứa CO2 (Liquified)

Khí CO2 được nén ở áp suất cao để hoá lỏng sau đó nạp vào các két chứa, có thể sử dụng lượng CO2 này cho việc chữa cháy trên tàu.

3- Các bước thực hiện

Tiến trình công việc

+ Thông tin về con tàu gồm chủng loại tàu, kích thước tàu v.v

+ Khảo sát thực tế trên tàu để thiết kế vị trí lắp đặt thiết bị

+ Phân tích chỉ thị cường độ các bon CII

+ Tính toán thông số của hệ thống

Tính toán chỉ thị cường độ các bon (CII)

Ví dụ tính toán cho tàu hàng rời 180.000DWT

Theo như tính toán tàu sẽ xếp hạng chi thị cường độ các bon CII hạng D vào năm 2023 và hạng E vào những năm tiếp theo, không đảm bảo hiệu quả năng lượng khai thác.

Vậy để có thể khai thác tàu đến năm 2030 vẫn xếp hạng D theo yêu cầu của kế hoạch quản lý năng lượng thì sẽ chọn hệ thống giảm 25% lượng phát thải khí nhà kính CO2