Trong bối cảnh khí hậu Trái đất đang ấm dần lên do khí thải CO2 gây hiệu ứng nhà kính, việc phát triển các công nghệ giúp giảm lượng khí CO2 thải ra bầu khí quyển đang thu hút sự quan tâm đặc biệt của thế giới.

Chính phủ Nhật Bản đã đưa CCS vào trong Kế hoạch năng lượng chiến lược tháng 4/2014 và hy vọng rằng công nghệ này sẽ giúp giảm lượng khí thải CO2 từ các nhà máy nhiệt điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch như than đá và các nhà máy thép, xi măng, nhà máy hóa chất và nhiều ngành công nghiệp khác.

Với mục tiêu đưa CCS trở thành một công nghệ phổ biến đến năm 2020, tháng 4/2012, Bộ Công nghệ, Kinh tế và Thương mại Nhật Bản đã ủy nhiệm Công ty CCS Nhật Bản (được thành lập tháng 8/2008 với nguồn tài trợ từ các công ty liên quan đến các lĩnh vực như năng lượng điện, khí đốt tự nhiên và xăng dầu) tiến hành dự án thực nghiệm CCS.

Dự án thực nghiệm CCS quy mô lớn đầu tiên của Nhật Bản, Trung tâm thực nghiệm CCS Tomakomai, được thành lập với khoảng 100 nhân viên, có tổng số vốn hoạt động là 243 triệu yên. Để thực hiện dự án này, 35 doanh nghiệp đã tham gia với vai trò cổ đông, trong đó có các doanh nghiệp điện lực, kỹ thuật, xăng dầu, xi măng, sắt, thép, khí đốt, kim loại...
Mục tiêu của dự án là thực nghiệm công nghệ CCS để kiểm chứng các vấn đề an toàn như động đất sẽ không ảnh hưởng đến tính an toàn của việc giữ CO2, bơm CO2 sẽ không gây ra các chấn động địa chất, CO2 được cất giữ sẽ không bị rò rỉ…

Dự án CCS tại Tomakomai được tiến hành với sự hợp tác của địa phương và nhận được sự chú ý của thế giới nhờ vào các ứng dụng công nghệ CCS tiên tiến như giảm năng lượng được sử dụng để tách và thu hồi CO2, bơm CO2 trực tiếp từ đất liền ra các bể chứa ngoài khơi và giám sát thay đổi địa chất tại đại dương thông qua một hệ thống đo đạc ngầm.

Các bể chứa ngoài khơi có thể là các lớp địa chất xốp mà không khí có thể đi qua được như tầng ngậm nước, cấu trúc sa thạch, hoặc các mỏ dầu, mỏ khí đốt ở độ sâu dưới 1.000m. CO2 sau khi được bơm vào các bể chứa ngầm sẽ được ngăn chặn rò rỉ ngược lên trên bằng các lớp đá dày và không thấm nước (đá vôi, đá bùn) để đảm bảo CO2 sẽ được cất giữ an toàn và ổn định.

Chính vì vậy cấu trúc địa chất gồm có lớp đá xốp phù hợp để làm bể chứa CO2 và các lớp đá thạch cao hoặc đá vôi chồng lên nhau để ngăn CO2 rò rỉ ngược lên trên là yếu tố bắt buộc để chọn địa điểm xây dựng nhà máy CCS.

Đây chính là lý do mà từ hơn 115 vị trí được đề xuất, Tomakomai được lựa chọn là nơi thực hiện dự án nhờ CCS của Nhật Bản nhờ vào kết quả các cuộc điều tra toàn diện cho thấy kết cấu và hình thành địa chất tại vùng đất này hoàn toàn phù hợp.

Theo ước tính của Viện nghiên cứu Công nghệ đổi mới cho Trái Đất, Nhật Bản có thể cất giữ 146,1 tỷ tấn carbon, tương đương với lượng khí thải của 100 năm.
Việc bơm CO2 ra các bể chứa ngoài khơi được tiến hành từ tháng 4/2016 với khối lượng là 300.000 tấn CO2, bơm vào một trong hai bể chứa ở độ sâu từ 1.000 đến 2.000m dưới đáy biển, ngoài khơi cảng Tomakomai. Dự kiến, hoạt động bơm CO2 được tiến hành trong ba năm đến năm 2018 và giám sát trong vòng năm năm đến năm 2020.

Các nhà khoa học cho rằng công nghệ CCS có thể giúp giảm 5,5 tỷ tấn CO2, tương đương với 16% lượng CO2 cần giảm để đưa hạn chế mức tăng nhiệt độ của Trái Đất dưới 2 độ C so với nhiệt độ thời kỳ tiền cách mạng công nghiệp.

Nhiều dự án CCS quy mô lớn đang được tiến hành tại nhiều quốc gia như Na Uy, Canada, Mỹ và Brazil. Theo đánh giá của Cơ quan năng lượng quốc tế, CCS được dự kiến đến năm 2050 sẽ giúp giảm tới 13% lượng khí thải CO2 trên toàn cầu.

Chính vì vậy, công nghệ thu hồi và cất giữ khí CO2 CCS đang được hy vọng sẽ là một trong những biện pháp tiềm năng để giải quyết tình trạng biến đổi khí hậu.