Hydro tự nhiên có thể cung cấp cho thế giới loại phân bón ít carbon, giá cả cạnh tranh như thế nào
12 tháng 6 năm 2025
*Bài viết này ban đầu được đăng trên Tạp chí Argus Fertilizer vào tháng 12 năm 2024/tháng 1 năm 2025*
Thế giới cần phân bón—và ngày càng cần nhiều hơn. Một số khu vực, chẳng hạn như Châu Phi, phải đối mặt với tình trạng thiếu hụt đáng kể và có thể hưởng lợi rất nhiều từ việc tăng sản lượng lương thực do sử dụng nhiều phân bón hơn.
Đồng thời, sản xuất phân bón là tác nhân chính gây ra khí thải gây hại cho khí hậu, chủ yếu là do sản xuất hydro được sử dụng trong quá trình tổng hợp amoniac. Theo quan điểm của tôi, thách thức kép này là tăng cường an ninh lương thực trong khi giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu đòi hỏi các giải pháp sáng tạo và hydro tự nhiên có thể là câu trả lời.
Tại sao hydro xanh có thể không đạt yêu cầu
Trong quá trình tìm kiếm giải pháp, hydro xanh đã được đề xuất. Tuy nhiên, cho đến nay, việc thay thế hydro có nguồn gốc từ hóa thạch hiện đang được sử dụng vẫn tỏ ra quá tốn kém. Điều này đặc biệt đúng ở các thị trường phát triển, nhưng cũng đúng ở Châu Phi, ngay cả khi phân bón nhập khẩu đã rất tốn kém. Nói như vậy, trong một số trường hợp, phân bón sản xuất tại địa phương sử dụng hydro xanh có thể cạnh tranh được—tôi đã thấy những ví dụ về điều này. Ngay cả khi đó, người ta có thể lập luận rằng điện được sử dụng để sản xuất hydro xanh có thể được sử dụng tốt hơn để phục vụ cho các lưới điện thiếu công suất hoặc phát thải nhiều. Đây là những lo ngại hợp lý và chúng nhấn mạnh nhu cầu về một phương pháp tiếp cận thay thế. Tuy nhiên, hiện tại, chúng ta hãy tập trung vào tiềm năng thay đổi cuộc chơi của hydro tự nhiên đối với Châu Phi và thế giới, đặc biệt là trong sản xuất phân bón.
Hydro tự nhiên là gì?
Hydro tự nhiên, còn được gọi là hydro địa chất, vàng hoặc trắng, là một dạng khí hydro tự nhiên được tìm thấy trong các hồ chứa ngầm. Nó được hình thành thông qua các quá trình địa chất tự nhiên, chẳng hạn như nước phản ứng với đá giàu sắt hoặc phân rã phóng xạ sâu bên trong lớp vỏ trái đất. Không giống như các loại hydro khác, nó không yêu cầu đầu vào năng lượng như hydro xanh (từ điện) hoặc hydro xám (từ khí tự nhiên/mêtan). Thay vào đó, nó là nguồn năng lượng chính có thể được chiết xuất và sử dụng trực tiếp, có khả năng với chi phí rất thấp. Thunder Said Energy và các công ty khác ước tính rằng hydro tự nhiên có thể được sản xuất trong khoảng 1 đô la/kg, với lượng khí thải liên quan có thể là tối thiểu.
Sự khác biệt này rất quan trọng. Trong khi tất cả các dạng hydro khác chỉ là chất mang năng lượng—cần đầu vào năng lượng đáng kể để sản xuất—hydro tự nhiên hứa hẹn sẽ vừa là nguồn năng lượng vừa là yếu tố thay đổi cục diện kinh tế.
Dồi dào và dễ tiếp cận
Ước tính hydro tự nhiên tồn tại với số lượng lớn, tương tự như dầu và khí đốt, và có thể được tìm thấy trong các hồ chứa trên khắp thế giới. Hiện tại, hơn 50 công ty trên toàn cầu đang thăm dò hydro tự nhiên, trong đó ít nhất năm công ty tập trung vào Châu Phi. Nếu phát hiện ra các hồ chứa lớn, quy mô công nghiệp, chúng có thể hỗ trợ các nhà máy phân bón có quy mô lớn. Tuy nhiên, các mỏ sản xuất đầu tiên có thể là các mỏ nhỏ hơn, cục bộ hơn. Trong những trường hợp như vậy, vị trí gần thị trường trở nên rất quan trọng.
Các đặc điểm địa chất của Châu Phi khiến nơi này đặc biệt hứa hẹn cho việc thăm dò hydro tự nhiên. Trên khắp lục địa, có rất nhiều chỉ số về các mỏ hydro ngầm, từ các suối sủi bọt đến các dị thường đất giàu hydro.
Sản xuất phân bón: Phù hợp tự nhiên
Một trong những điều đầu tiên tôi làm khi đánh giá khoản đầu tư hydro tự nhiên tiềm năng là đánh giá khả năng tiếp cận thị trường. Ở nhiều địa điểm, sản xuất phân bón tại địa phương, đặc biệt là amoniac, là thị trường lý tưởng. Amoniac là dạng phân bón công nghiệp đơn giản nhất và hydro chiếm phần lớn chi phí sản xuất. Mặc dù cũng có thể được sử dụng để sản xuất urê hoặc các loại phân bón khác, nhưng chúng thường đòi hỏi khối lượng hydro lớn hơn. Do đó, trong phần thảo luận này, chúng ta sẽ tập trung vào amoniac.
Với hydro là yếu tố chi phí chính thúc đẩy phân bón như amoniac, hydro tự nhiên giá rẻ có thể giúp các nhà máy amoniac quy mô nhỏ (ban đầu được thiết kế để sản xuất hydro xanh) có khả năng cạnh tranh. Kết quả sẽ là amoniac có giá rẻ ngang bằng hoặc rẻ hơn amoniac nhập khẩu từ nhiên liệu hóa thạch. Điều này sẽ cho phép thị trường địa phương tiếp cận phân bón carbon thấp, giá cả phải chăng mà không phải trả phí bảo hiểm xanh. Điều này minh họa cho tiềm năng chuyển đổi của hydro tự nhiên: nó có thể khử cacbon cho các ngành công nghiệp thiết yếu mà không làm tăng chi phí cho các mặt hàng hàng ngày như thực phẩm và năng lượng.
Cân nhắc về mặt địa lý
Cách tiếp cận này sẽ hợp lý nhất ở những khu vực mà amoniac đã được sử dụng trực tiếp làm phân bón. Mặc dù điều này không phải là trường hợp phổ biến, nhưng có những khu vực mà các hoạt động như vậy có thể được thực hiện, có khả năng thông qua các hệ thống thủy lợi. Địa chất của Châu Phi đặc biệt thuận lợi cho hydro tự nhiên, với nhiều địa điểm có khả năng chứa trữ lượng khả thi. Điều này mang lại cơ hội đáng kể để điều chỉnh sản xuất hydro phù hợp với nhu cầu nông nghiệp địa phương.
Ví dụ, các quốc gia như Mali và Tanzania đã cho thấy triển vọng ban đầu
của hoạt động thăm dò hydro. Hãy tưởng tượng một kịch bản mà các trữ lượng này có thể hỗ trợ các trung tâm sản xuất phân bón khu vực. Các trung tâm này có thể giảm đáng kể sự phụ thuộc vào phân bón nhập khẩu, cắt giảm chi phí và khí thải đồng thời thúc đẩy khả năng tự cung tự cấp.
Nghiên cứu tình huống: Trung Tây Hoa Kỳ
Một ví dụ đẳng cấp thế giới về sự hiệp lực này có thể được tìm thấy ở Trung Tây Hoa Kỳ, nơi hoạt động trồng ngô giao thoa với tiềm năng địa chất của hydro tự nhiên. Tại các tiểu bang như Nebraska, Iowa và đặc biệt là đông bắc Kansas, nhiều công ty đang thăm dò hydro tự nhiên, với khoảng 10 giếng đã được khoan cho đến nay. Một số giếng này có thể (tôi nhấn mạnh là CÓ THỂ) đã có thể sản xuất đủ hydro để hỗ trợ một nhà máy amoniac quy mô nhỏ phục vụ thị trường địa phương. Mặc dù chưa có dữ liệu nào từ các giếng này được công bố công khai, nhưng mức độ hoạt động nhấn mạnh tiềm năng của hydro tự nhiên trong việc cách mạng hóa thị trường phân bón địa phương.
Chúng tôi đã tính toán rằng, hydro tự nhiên sử dụng công nghệ amoniac quy mô nhỏ có sẵn có thể được chuyển thành amoniac có thể bán cho nông dân địa phương với mức giá tương tự như amoniac hóa thạch hiện đang được sử dụng. Điều này bao gồm lợi nhuận điều chỉnh rủi ro có liên quan cho mỗi người tham gia. Ví dụ này chứng minh cách sản xuất hydro tại địa phương có thể đáp ứng nhu cầu nông nghiệp trong khi vẫn giảm phát thải. Đây là mô hình có thể được điều chỉnh và mở rộng cho các khu vực khác, bao gồm cả Châu Phi.
Tiềm năng chuyển đổi ở Châu Phi
Cách tiếp cận tương tự có thể có tác động lớn hơn nữa ở Châu Phi. Sản xuất amoniac tại địa phương, chi phí thấp có thể giải quyết vấn đề an ninh lương thực và tăng năng suất nông nghiệp, đồng thời giảm phát thải. Năm công ty hiện đang thăm dò hydro tự nhiên ở Châu Phi, nhấn mạnh tiềm năng to lớn của lục địa này. Mặc dù cần phải thăm dò và khoan thêm để xác định trữ lượng khả thi, nhưng lợi ích lâu dài có thể rất lớn. Sự kết hợp giữa địa chất thuận lợi và nhu cầu nông nghiệp cấp bách của Châu Phi khiến nơi đây trở thành ứng cử viên lý tưởng để tận dụng hydro tự nhiên để sản xuất phân bón.
Với dân số ngày càng tăng của Châu Phi và nhu cầu cấp thiết về tăng cường an ninh lương thực, sự hợp tác này có thể mang lại lợi ích kinh tế và môi trường sâu sắc.
Ngoài ra, việc thăm dò hydro tự nhiên có thể thúc đẩy các ngành công nghiệp địa phương và tạo ra việc làm. Từ việc khoan giếng đến vận hành nhà máy, việc phát triển ngành phân bón dựa trên hydro có thể kích thích tăng trưởng kinh tế và củng cố cộng đồng. Điều này hoàn toàn phù hợp với các mục tiêu rộng hơn về phát triển bền vững và chuyển đổi năng lượng.
Vượt qua thách thức
Tất nhiên, con đường phía trước không phải là không có trở ngại. Các nỗ lực thăm dò phải được mở rộng để xác định trữ lượng khả thi về mặt thương mại và cần xây dựng cơ sở hạ tầng để vận chuyển và xử lý hydro. Các khuôn khổ pháp lý cũng sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo rằng quá trình phát triển vừa hiệu quả vừa có trách nhiệm với môi trường.
Tuy nhiên, những thách thức này có thể vượt qua được. Lịch sử cho thấy khi một nguồn tài nguyên có tiềm năng chuyển đổi - như dầu khí đã làm trong thế kỷ 20 - thì các khoản đầu tư và đổi mới cần thiết có xu hướng theo sau. Hơn 50 công ty trên toàn cầu tham gia vào hoạt động thăm dò hydro tự nhiên, tăng từ khoảng 10 2 năm trước, động lực đã và đang tăng lên.
Triển vọng lạc quan
Tôi hoàn toàn lạc quan về tiềm năng của hydro tự nhiên nói chung và đặc biệt là trong sản xuất phân bón. Mặc dù tôi mong đợi những khám phá thương mại đầu tiên sẽ diễn ra ở Hoa Kỳ, nhưng những tác động đối với an ninh lương thực và năng suất nông nghiệp ở Châu Phi có thể rất phi thường. Hydro tự nhiên có thể làm giảm lượng khí thải, giảm chi phí và thúc đẩy chuỗi cung ứng tại địa phương - mang lại lợi ích có ý nghĩa cho cả các khu vực phát triển và đang phát triển. Những khả năng thực sự đáng kinh ngạc.
Tôi tin chắc rằng hydro tự nhiên sẽ đóng vai trò quyết định trong chương tiếp theo của nền nông nghiệp toàn cầu. Khả năng thu hẹp khoảng cách giữa tăng trưởng kinh tế và quản lý môi trường khiến nó trở thành một nguồn tài nguyên không gì sánh bằng. Hãy nắm bắt thời điểm này để khai thác tiềm năng của nó, đặc biệt là đối với những khu vực cần nó nhất.
- Morten Stahl, Đối tác sáng lập tại Natural Hydrogen Ventures, quỹ đầu tư duy nhất trên thế giới chuyên về ngành công nghiệp hydro tự nhiên mới nổi.
