E-fuels là gì và liệu chúng có thể giúp khử carbon?

E-fuels là gì và liệu chúng có thể giúp khử carbon?

(Bài viết gốc được xuất bản ngày 25 tháng 7 năm 2023)

Du lịch là một phần thiết yếu trong trải nghiệm của con người và là phương tiện quan trọng để học hỏi và khám phá. National Geographic thậm chí còn kêu gọi coi du lịch là một hoạt động thiết yếu của con người. Tuy nhiên, chúng ta cũng biết rằng nhiều phương thức di chuyển hiện nay không bền vững về mặt môi trường. Để giảm thiểu tác động tiêu cực đến hành tinh, ngành giao thông vận tải đang thực hiện một trong những cuộc chuyển đổi năng lượng lớn nhất từ trước đến nay.

Quy mô nhiệm vụ này mang tính toàn cầu và ngành vận tải phải đối mặt với nghịch lý: sự gia tăng dân số và tăng trưởng kinh tế toàn cầu đang làm tăng nhu cầu di chuyển, nhưng đồng thời lại có nhu cầu cấp bách phải giảm phát thải — trong một ngành có mức phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch cao nhất trong tất cả các ngành.

E-fuels (nhiên liệu điện phân) được dự đoán sẽ là một trong những giải pháp giúp tăng tốc khử carbon cho ngành vận tải. Nhưng chúng được tạo ra như thế nào và liệu có thực sự khả thi để giảm phát thải carbon ở những ngành khó điện khí hóa?

E-fuels là gì và được sản xuất như thế nào?

E-fuels là nhiên liệu tổng hợp được sản xuất thông qua điện phân, quá trình tách phân tử nước thành hydro và oxy bằng điện tái tạo. Hydro xanh thu được sẽ phản ứng với CO₂ được thu giữ từ nhiều nguồn trong quá trình gọi là tổng hợp (synthesis), tạo ra nhiên liệu hydrocarbon tổng hợp – hay e-fuel.

Điểm hấp dẫn lớn của e-fuels là có thể thay thế trực tiếp nhiên liệu truyền thống trong động cơ đốt trong mà không cần nâng cấp hay thay đổi máy móc, giúp giảm ngay phát thải CO₂.

Hiện thị trường e-fuels còn non trẻ, nhưng việc sử dụng quá trình tổng hợp hydro và CO₂ thay cho nhiên liệu hóa thạch — vốn chiếm 96% tổng nhiên liệu vận tải hiện nay — là một hướng đi hấp dẫn với ngành vận tải vốn ít lựa chọn để khử carbon.

Ai đang phát triển công nghệ e-fuels?

Nhiều công ty và viện nghiên cứu hàng đầu thế giới đang đầu tư vào phát triển e-fuels:

• Norsk e-Fuel (Thuỵ Điển) xây dựng nhà máy e-fuel quy mô công nghiệp phía bắc Stockholm nhằm giảm phát thải hàng không châu Âu, nhờ nguồn điện tái tạo dồi dào giúp giảm chi phí sản xuất.

• Liquid Wind phát triển một nhà máy e-fuel khác ở đông Thụy Điển gần Umeå.

• Mitsubishi Heavy Industries (MHI) ưu tiên đầu tư vào e-fuels với ba công ty con tập trung khử carbon giao thông.

• Infinium (Mỹ) sản xuất e-fuels siêu thấp carbon (eSAF, eDiesel, eNaphtha), giảm phát thải đến 97%, hiện cung cấp cho đội xe tải Amazon và sắp xuất khẩu nhiên liệu hàng không bền vững (eSAF) sang Anh để hỗ trợ mục tiêu sử dụng 10% SAF vào 2030.

• Cemvita thương mại hóa công nghệ biến phụ phẩm carbon thành dầu bền vững cho nhiên liệu hàng không (giảm 80% phát thải), dự kiến sử dụng cho United Airlines.

• Syzygy Plasmonics thiết kế nhà máy biogas-to-SAF điện khí hóa đầu tiên tại Uruguay, sử dụng quang phản ứng để biến CO₂ và biomethane thành SAF, giảm phát thải CO₂ hơn 80% so với nhiên liệu Jet-A thông thường.

E-fuels có carbon trung tính không?

Ưu điểm nổi bật của e-fuels là khả năng đạt mức trung tính carbon. Quá trình điện phân sử dụng điện tái tạo nên không phát thải khí nhà kính trực tiếp. Nếu CO₂ dùng trong quá trình tổng hợp được thu từ sinh khối hoặc trực tiếp từ khí quyển, thì lượng carbon phát thải khi đốt cháy e-fuels sẽ cân bằng với lượng carbon đã được thu giữ.

Ngành nào có thể sử dụng e-fuels để khử carbon?

E-fuels đặc biệt phù hợp với những lĩnh vực vận tải yêu cầu mật độ năng lượng cao và khó điện khí hóa như hàng không và vận tải biển.

• Trong hàng không, e-fuels có thể pha trộn với nhiên liệu phản lực truyền thống mà không cần thay đổi động cơ.

• Trong vận tải đường dài và thiết bị công nghiệp (xe tải, máy móc xây dựng, nông nghiệp), e-fuels là lựa chọn khả thi hơn so với điện hóa hoàn toàn, vì yêu cầu hoạt động liên tục và công suất lớn.

Thách thức của e-fuels

• Chi phí sản xuất e-fuels hiện cao hơn nhiều so với nhiên liệu hóa thạch do chưa đạt được quy mô kinh tế và cơ sở hạ tầng sản xuất – phân phối – lưu trữ còn hạn chế.

• Quá trình sản xuất e-fuels bao gồm nhiều bước chuyển đổi năng lượng (điện → hydro → nhiên liệu tổng hợp), gây tổn thất năng lượng và cần cải thiện hiệu suất chuỗi sản xuất.

• Chính sách và luật pháp hỗ trợ sẽ đóng vai trò quan trọng thúc đẩy e-fuels, giúp tạo niềm tin cho nhà đầu tư và đẩy nhanh triển khai thương mại.

Với chính sách hỗ trợ, cải tiến hiệu suất và đầu tư, e-fuels có thể trở thành chìa khóa mở ra một kỷ nguyên giao thông siêu thấp hoặc không phát thải carbon, phục vụ cho nhiều thế hệ trong tương lai.