Nghiên cứu đề xuất chế tạo pin xe điện từ đá biển sâu

 Nghiên cứu được đánh giá ngang hàng, được công bố trên Tạp chí Journal of Cleaner Production, nơi chuyên đánh giá và so sánh vòng đời của các nguồn kim loại pin EV, định lượng lượng phát thải trực tiếp và gián tiếp và sự gián đoạn đối với các dịch vụ hấp thụ carbon trong quá trình khai thác, xử lý và tinh chế kim loại pin.

Với tiêu đề Tác động của biến đổi khí hậu trong vòng đời của quy trình sản xuất kim loại pin từ quặng đất so với khối đa kim ở biển sâu, bài báo bắt đầu với một kịch bản nhu cầu sản xuất bốn kim loại (niken, coban, mangan, đồng) để cung cấp một tỷ pin EV 75KWh với lượng hóa chất cực âm của NMC 811 (80% niken, 10% mangan, 10% coban). Sau đó, bài báo so sánh tác động biến đổi khí hậu của việc cung cấp bốn kim loại này từ hai nguồn: quặng thông thường được tìm thấy trên đất liền và đá đa kim có nồng độ cao của bốn kim loại trong một loại quặng duy nhất, không được tìm thấy dưới đáy biển ở độ sâu 4-6 km.

“Chúng tôi muốn đánh giá việc sản xuất kim loại sử dụng quặng đất hoặc các khối đa kim có thể góp phần vào biến đổi khí hậu như thế nào. Từ khai thác đến chế biến và tinh chế, chúng tôi đã định lượng ba chỉ số cho từng loại quặng: lượng khí thải tương đương CO2 trực tiếp và gián tiếp, sự xáo trộn của các kho chứa carbon cô lập hiện có và sự gián đoạn của các dịch vụ hấp thụ carbon trong tương lai. Ba chỉ số này tác động trực tiếp đến lượng dự trữ carbon toàn cầu còn lại để duy trì sự ấm lên dưới 1,5 độ C” -  tác giả nghiên cứu chính Daina Paulikas thuộc Trung tâm Khoáng sản, Vật liệu và Xã hội của Đại học Delaware cho biết.

Nghiên cứu cho thấy việc sản xuất kim loại pin từ khối đa kim có thể làm giảm 70-75% lượng khí thải CO2 so với hiện tại, giảm 94% lượng carbon lưu trữ có nguy cơ và giảm 88% carbon phải cô lập (nhằm giảm thiểu biến đổi khí hậu). “Những người khai thác mỏ trên cạn gặp khó khăn bởi những thách thức như số lượng các loại quặng giảm, nồng độ kim loại thấp hơn dẫn đến yêu cầu lớn hơn về năng lượng, vật liệu và diện tích đất để sản xuất cùng một lượng kim loại. Hơn nữa, việc thu gom kim loại từ biển sâu hao tốn ít năng lượng, đất đai và lượng chất thải cũng tương đối thấp so với khai thác trên đất liền.

“Khi nói đến khí thải, ngay cả khi chúng tôi giả định rằng việc sử dụng than từ các lưới điện cung cấp năng lượng cho các mỏ và nhà máy trên cạn, mô hình của chúng tôi cho thấy rằng sản xuất kim loại từ các khối đa kim cao cấp vẫn có thể giữ được 70% lợi thế”, Paulikas nói.

Tiến sĩ Steven Katona, nhà sinh vật biển và đồng sáng lập của Ocean Health Index, người đã đóng góp vào nghiên cứu, cho biết: Việc khai thác các bể chứa carbon trên đất liền và dưới đáy biển để sản xuất kim loại là một phần quan trọng khác của câu chuyện tác động khí hậu. “Trên đất liền, carbon được lưu trữ trong thảm thực vật, đất và mùn. Ở đáy biển, carbon được lưu trữ trong trầm tích và nước biển. Sản xuất kim loại cho một tỷ pin EV từ quặng trên đất liền sẽ phá vỡ 156.000 km2 đất liền và 2.100 km2 đáy biển để xử lý chất thải dưới đáy biển sâu. Sản xuất cùng một lượng từ các khối đa kim sẽ phá vỡ 508.000 km2 đáy biển trong quá trình thu và 9.800 km2 đất trong quá trình chế biến luyện kim.

Mặc dù làm xáo trộn một khu vực lớn hơn của đáy biển, việc sản xuất kim loại từ các khối đa kim sẽ ít gây ra sự phá vỡ carbon. Điều này là do trầm tích đáy biển lưu trữ lượng carbon trên mỗi km2 ít hơn 15 lần so với một quần xã sinh vật trên cạn trung bình và không có cơ chế nào được biết đến để trầm tích đáy biển bị xáo trộn nổi lên bề mặt và tác động đến carbon trong khí quyển. Ngược lại, khai thác trên đất liền đòi hỏi phải loại bỏ rừng, các thảm thực vật khác và lớp đất mặt để tiếp cận quặng, lưu trữ chất thải và xây dựng cơ sở hạ tầng. Trong quá trình này, chúng ta thất thoát lượng carbon lưu trữ và làm gián đoạn quá trình cô lập carbon, có thể lên đến 30-100 năm”.

“Nghiên cứu được đánh giá ngang hàng này cho thấy những lợi ích nội tại của đá đáy biển khi nói đến tác động của biến đổi khí hậu. Bản thân nguồn tài nguyên này mang lại cho chúng ta một khởi đầu đáng kể đối với những người khai thác trên đất liền, nhưng lượng carbon thấp là không đủ” - Gerard Barron, Chủ tịch kiêm Giám đốc điều hành của DeepGreen Metals cho biết, công ty đang làm việc để lấy carbon ra khỏi bầu khí quyển. “Chúng tôi sẽ sử dụng thủy điện trên bờ; chúng tôi đang khám phá nhiên liệu điện để cung cấp năng lượng cho các hoạt động ngoài khơi và sử dụng thiết bị điện và chất khử âm carbon trong chế biến luyện kim”.

Nguồn: The engineer UK