MIT – Nghiên cứu phát hiện rủi ro sức khỏe khi chuyển từ nhiên liệu diesel sang nhiên liệu amoniac cho tàu thuyền.
Khi các tàu container có kích thước bằng các khối nhà thành phố băng qua đại dương để vận chuyển hàng hóa, động cơ diesel khổng lồ của chúng thải ra một lượng lớn chất gây ô nhiễm không khí, gây ra biến đổi khí hậu và ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Người ta ước tính rằng vận tải biển chiếm gần 3 phần trăm lượng khí thải carbon dioxide toàn cầu và tác động tiêu cực của ngành này đối với chất lượng không khí gây ra khoảng 100.000 ca tử vong sớm mỗi năm.
Mục tiêu của Tổ chức Hàng hải Quốc tế, một cơ quan của Liên hợp quốc quản lý vận tải biển, là khử cacbon trong vận chuyển để giảm những tác động có hại này. Một giải pháp tiềm năng là chuyển đổi đội tàu toàn cầu từ nhiên liệu hóa thạch sang nhiên liệu bền vững như amoniac, có thể gần như không có cacbon khi xem xét đến sản xuất và sử dụng.
Nhưng trong một nghiên cứu mới, một nhóm các nhà nghiên cứu liên ngành từ MIT và nhiều nơi khác đã cảnh báo rằng việc đốt amoniac để làm nhiên liệu hàng hải có thể làm chất lượng không khí trở nên tồi tệ hơn và gây ra những tác động tàn khốc đến sức khỏe cộng đồng, trừ khi nó được áp dụng cùng với các quy định chặt chẽ hơn về khí thải.
Quá trình đốt cháy amoniac tạo ra nitơ oxit (N 2 O), một loại khí nhà kính mạnh hơn carbon dioxide khoảng 300 lần. Nó cũng thải ra nitơ dưới dạng nitơ oxit (NO và NO 2, được gọi là NO x ), và amoniac chưa cháy có thể thoát ra ngoài, cuối cùng tạo thành các hạt mịn trong khí quyển. Những hạt nhỏ này có thể được hít sâu vào phổi, gây ra các vấn đề sức khỏe như đau tim, đột quỵ và hen suyễn.
Nghiên cứu mới chỉ ra rằng, theo luật hiện hành, việc chuyển đổi đội tàu toàn cầu sang nhiên liệu amoniac có thể gây ra thêm khoảng 600.000 ca tử vong sớm mỗi năm. Tuy nhiên, với các quy định chặt chẽ hơn và công nghệ động cơ sạch hơn, việc chuyển đổi này có thể dẫn đến ít hơn khoảng 66.000 ca tử vong sớm so với hiện nay do khí thải từ tàu biển, với tác động ít hơn nhiều đến tình trạng nóng lên toàn cầu.
Anthony Wong, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Trung tâm Khoa học Thay đổi Toàn cầu MIT và là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết:
Không phải mọi giải pháp khí hậu đều được tạo ra như nhau. Hầu như luôn có một cái giá nào đó phải trả.
“Chúng ta phải có cách tiếp cận toàn diện hơn và xem xét tất cả các chi phí và lợi ích của các giải pháp khí hậu khác nhau, thay vì chỉ xem xét tiềm năng khử cacbon của chúng,”
Các đồng tác giả của ông bao gồm Noelle Selin, một giáo sư MIT tại Viện Dữ liệu, Hệ thống và Xã hội và Khoa Khoa học Trái đất, Khí quyển và Hành tinh (EAPS); Sebastian Eastham, một cựu nhà khoa học nghiên cứu chính hiện là giảng viên cao cấp tại Imperial College London; Christine Mounaïm-Rouselle, một giáo sư tại Đại học Orléans ở Pháp; Yiqi Zhang, một nhà nghiên cứu tại Đại học Khoa học và Công nghệ Hồng Kông; và Florian Allroggen, một nhà khoa học nghiên cứu tại Khoa Hàng không và Du hành vũ trụ của MIT. Nghiên cứu này xuất hiện trong tuần này trên Environmental Research Letters.
Amoniac xanh hơn, sạch hơn
Theo truyền thống, amoniac được tạo ra bằng cách tách hydro khỏi khí thiên nhiên và sau đó kết hợp nó với nitơ ở nhiệt độ cực cao. Quá trình này thường liên quan đến lượng khí thải carbon lớn. Ngành vận tải biển đang đặt cược vào sự phát triển của "amoniac xanh", được sản xuất bằng cách sử dụng năng lượng tái tạo để tạo ra hydro thông qua quá trình điện phân và tạo ra nhiệt.
Wong cho biết: “Về mặt lý thuyết, nếu bạn đốt amoniac xanh trong động cơ tàu, lượng khí thải carbon gần như bằng không”.
Nhưng ngay cả amoniac xanh nhất cũng tạo ra nitơ oxit (N 2 O), nitơ oxit (NO x ) khi đốt cháy, và một số amoniac có thể thoát ra ngoài, không cháy. Nitơ oxit này sẽ thoát ra ngoài khí quyển, nơi khí nhà kính sẽ tồn tại trong hơn 100 năm. Đồng thời, nitơ thải ra dưới dạng NO x và amoniac sẽ rơi xuống Trái đất, gây tổn hại đến các hệ sinh thái mong manh. Khi các khí thải này được vi khuẩn tiêu hóa, N 2 O bổ sung được tạo ra.
NO x và amoniac cũng trộn lẫn với các khí trong không khí để tạo thành các hạt vật chất mịn. Một tác nhân chính gây ô nhiễm không khí, các hạt vật chất mịn giết chết khoảng 4 triệu người mỗi năm.
Wong nói:
“Nói rằng amoniac là nhiên liệu 'sạch' thì hơi quá. Chỉ vì nó không chứa carbon không nhất thiết có nghĩa là nó sạch và tốt cho sức khỏe cộng đồng,”
Một mô hình đa diện
Các nhà nghiên cứu muốn vẽ nên bức tranh toàn cảnh, nắm bắt tác động của việc chuyển đổi đội tàu toàn cầu sang nhiên liệu amoniac đối với môi trường và sức khỏe cộng đồng. Để làm được như vậy, họ đã thiết kế các kịch bản để đo lường tác động của chất ô nhiễm thay đổi như thế nào theo các giả định về công nghệ và chính sách nhất định.
Về mặt công nghệ, họ đã xem xét hai động cơ tàu. Động cơ đầu tiên đốt amoniac nguyên chất, tạo ra mức amoniac chưa cháy cao hơn nhưng thải ra ít oxit nitơ hơn. Công nghệ động cơ thứ hai liên quan đến việc trộn amoniac với hydro để cải thiện quá trình đốt cháy và tối ưu hóa hiệu suất của bộ chuyển đổi xúc tác, kiểm soát cả oxit nitơ và ô nhiễm amoniac chưa cháy.
Họ cũng xem xét ba kịch bản chính sách: các quy định hiện hành chỉ giới hạn phát thải NO x ở một số khu vực trên thế giới; kịch bản bổ sung giới hạn phát thải amoniac ở Bắc Mỹ và Tây Âu; và kịch bản bổ sung giới hạn toàn cầu về phát thải amoniac và NO x .
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng mô hình theo dõi tàu để tính toán lượng khí thải ô nhiễm thay đổi như thế nào theo từng kịch bản và sau đó đưa kết quả vào mô hình chất lượng không khí. Mô hình chất lượng không khí tính toán tác động của khí thải tàu đối với ô nhiễm hạt và ôzôn. Cuối cùng, họ ước tính tác động đến sức khỏe cộng đồng toàn cầu.
Một trong những thách thức lớn nhất đến từ việc thiếu dữ liệu thực tế, vì chưa có tàu chạy bằng amoniac nào ra khơi. Thay vào đó, các nhà nghiên cứu dựa vào dữ liệu đốt amoniac thử nghiệm từ những người cộng tác để xây dựng mô hình của họ.
Wong nói:
“Chúng tôi phải đưa ra một số cách thông minh để làm cho dữ liệu đó hữu ích và mang tính thông tin cho cả tình hình công nghệ và quy định,”
Một loạt các kết quả
Cuối cùng, họ phát hiện ra rằng nếu không có quy định mới và động cơ tàu đốt amoniac nguyên chất, việc chuyển đổi toàn bộ đội tàu sẽ gây ra thêm 681.000 ca tử vong sớm mỗi năm.
Wong nói:
“Mặc dù kịch bản không có quy định mới là không thực tế, nhưng nó đóng vai trò là lời cảnh báo tốt về mức độ nguy hiểm của khí thải amoniac. Và không giống như NO x , khí thải amoniac từ vận chuyển hiện không được kiểm soát”,
Tuy nhiên, ngay cả khi không có quy định mới, việc sử dụng công nghệ động cơ sạch hơn sẽ cắt giảm số ca tử vong sớm xuống còn khoảng 80.000, ít hơn khoảng 20.000 so với số ca tử vong hiện tại do khí thải từ hoạt động vận chuyển hàng hải. Với các quy định toàn cầu chặt chẽ hơn và công nghệ động cơ sạch hơn, số người tử vong do ô nhiễm không khí từ hoạt động vận chuyển có thể giảm khoảng 66.000.
Selin , nói:
Kết quả nghiên cứu này cho thấy tầm quan trọng của việc phát triển chính sách cùng với các công nghệ mới,
“Amoniac trong vận chuyển có khả năng mang lại lợi ích cho cả khí hậu và chất lượng không khí, nhưng điều đó đòi hỏi các quy định phải được thiết kế để giải quyết toàn bộ phạm vi tác động tiềm ẩn, bao gồm cả khí hậu và chất lượng không khí.”
Tác động của amoniac đối với chất lượng không khí sẽ không được cảm nhận đồng đều trên toàn cầu và việc giải quyết chúng một cách toàn diện sẽ đòi hỏi các chiến lược phối hợp trong các bối cảnh rất khác nhau. Hầu hết các ca tử vong sớm sẽ xảy ra ở Đông Á, vì các quy định về chất lượng không khí ở khu vực này ít nghiêm ngặt hơn. Mức độ ô nhiễm không khí hiện tại cao hơn gây ra sự hình thành nhiều hạt vật chất hơn từ khí thải amoniac. Ngoài ra, khối lượng vận chuyển qua Đông Á lớn hơn nhiều so với các nơi khác trên Trái đất, làm trầm trọng thêm những tác động tiêu cực này.
Trong tương lai, các nhà nghiên cứu muốn tiếp tục tinh chỉnh phân tích của họ. Họ hy vọng sử dụng những phát hiện này làm điểm khởi đầu để thúc giục ngành hàng hải chia sẻ dữ liệu động cơ mà họ có thể sử dụng để đánh giá tốt hơn chất lượng không khí và tác động của khí hậu. Họ cũng hy vọng thông báo cho các nhà hoạch định chính sách về tầm quan trọng và tính cấp thiết của việc cập nhật các quy định về khí thải của tàu biển.
MIT – Nghiên cứu phát hiện rủi ro sức khỏe khi chuyển từ nhiên liệu diesel sang nhiên liệu amoniac cho tàu thuyền.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
