Các nhà nghiên cứu tại Viện Paul Scherrer PSI và ETH Zurich đã thực hiện các tính toán để tìm ra cách giao thông hàng không có thể trở nên trung hòa với khí hậu vào năm 2050. Họ kết luận rằng chỉ thay thế nhiên liệu hàng không hóa thạch bằng nhiên liệu tổng hợp bền vững là chưa đủ. Giao thông hàng không cũng sẽ phải giảm. Các nhà nghiên cứu đang công bố kết quả của họ ngày hôm nay trên tạp chí Nature Communications.
Liên minh Châu Âu đặt mục tiêu trung lập với khí hậu vào năm 2050, một mục tiêu đã được Nghị viện Châu Âu đặt ra vào năm 2021. Thụy Sĩ cũng đang theo đuổi mục tiêu tương tự. Ngành hàng không , chịu trách nhiệm cho 3,5% sự nóng lên toàn cầu, dự kiến sẽ đóng góp phần công bằng của mình—đặc biệt là do lượng khí thải nhà kính của máy bay cao hơn từ hai đến ba lần trên mỗi km hành khách hoặc hàng hóa so với các ngành vận tải khác.
Do đó, Tổ chức Hàng không Dân dụng Quốc tế (ICAO) và nhiều hãng hàng không đã công bố ý định giảm lượng khí thải CO 2 xuống 0 vào năm 2050 hoặc trở thành trung hòa khí hậu.
Trong một nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu tại PSI và ETH Zurich hiện đã tính toán liệu điều này có thể đạt được hay không và bằng cách nào. Romain Sacchi thuộc Phòng thí nghiệm Phân tích Hệ thống Năng lượng của PSI, một trong hai tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: “Một câu hỏi quan trọng là chúng ta muốn nói chính xác ý nghĩa của từ không có carbon hay khí hậu trung lập. Đồng tác giả Viola Becattini từ ETH Zurich cho biết thêm, nếu điều này chỉ đề cập đến lượng CO 2 do máy bay thải ra trong không khí, thì điều này gần như chưa đủ.
Bởi vì giả định rằng giao thông hàng không tiếp tục phát triển như trước đây, các tính toán dự đoán rằng lượng khí thải CO 2 của máy bay sẽ chỉ chiếm khoảng 20% tổng tác động khí hậu của chúng vào năm 2050. Để làm cho toàn bộ ngành hàng không trung lập với khí hậu , cần đảm bảo rằng không chỉ hoạt động bay mà cả quá trình sản xuất nhiên liệu và toàn bộ cơ sở hạ tầng hàng không không gây thêm tác động đến khí hậu.
Tuy nhiên, nghiên cứu kết luận rằng điều này không thể đạt được vào năm 2050 bằng cách sử dụng các biện pháp khí hậu hiện đang được theo đuổi trong các hoạt động bay . "Động cơ mới, nhiên liệu thân thiện với khí hậu và lọc CO 2 ra khỏi khí quyển để lưu trữ dưới lòng đất ( thu giữ và lưu trữ carbon , hoặc CCS) sẽ không tự đưa chúng ta đến đó," Marco Mazzotti, Giáo sư Kỹ thuật Quy trình tại ETH. "Trên hết, chúng ta cần giảm lưu lượng hàng không."
Hiệu ứng phi CO 2 đóng vai trò chính
Trong nghiên cứu của mình, Sacchi và Becattini đã xem xét nhiều kịch bản khác nhau. Một mặt, những điều này cho thấy rằng mặc dù tác động khí hậu của cơ sở hạ tầng, tức là sản xuất máy bay, xây dựng và vận hành sân bay, cần phải được tính đến, nhưng nhìn chung tác động này tương đối nhỏ trong giai đoạn cho đến năm 2050 và sau đó. Tác động của việc tự bay đối với khí hậu và lượng khí thải từ việc sản xuất nhiên liệu còn lớn hơn nhiều. Điều đó tự nó không có gì mới.
Điều chưa rõ ràng trước đây là tầm quan trọng của cái gọi là hiệu ứng phi CO 2 , xảy ra bên cạnh sự phát thải CO 2 . Phần lớn hiệu ứng nhà kính do ngành hàng không gây ra không phải do carbon thải vào khí quyển do đốt cháy nhiên liệu hàng không, mà là do các hạt vật chất (bồ hóng) và oxit nitơ cũng được giải phóng và phản ứng trong không khí để tạo thành khí mê-tan và ô-zôn. , hơi nước và các vệt ngưng tụ dẫn đến sự hình thành các đám mây ti ở thượng tầng khí quyển.
Romain Sacchi cho biết: "Nhiều phân tích và cam kết 'không ròng' cho đến nay đã bỏ qua các yếu tố này". "Hoặc chúng chưa được tính toán chính xác."
Theo thông lệ, người ta thường biểu thị lượng khí thải và các tác động như thế này dưới dạng CO 2 tương đương khi tính toán cân bằng tổng thể. Marco Mazzotti nói: “Nhưng các phương pháp và giá trị được sử dụng cho đến nay đã tỏ ra không phù hợp. "Do đó, chúng tôi đã áp dụng một cách tiếp cận chính xác hơn." Các phương pháp họ sử dụng có tính đến một điểm khác biệt lớn giữa các yếu tố khác nhau: các hiệu ứng không phải CO 2 tồn tại trong thời gian ngắn hơn nhiều so với CO 2 , đó là lý do tại sao chúng còn được gọi là "tác nhân khí hậu tồn tại trong thời gian ngắn" hay viết tắt là SLCF.
Trong khi khoảng một nửa lượng carbon dioxide thải ra được rừng và đại dương hấp thụ, nửa còn lại tồn tại trong không khí hàng nghìn năm, phân tán và hoạt động như một loại khí nhà kính. Mặt khác, khí mê-tan có tác động lớn hơn nhiều đến khí hậu, nhưng sẽ phân hủy trong vòng vài năm; vệt và những đám mây kết quả tan biến trong vòng vài giờ.
Viola Becattini cho biết: "Vấn đề là chúng ta đang sản xuất ngày càng nhiều SLCF khi lưu lượng hàng không tăng lên, vì vậy những thứ này đang tăng lên thay vì biến mất nhanh chóng. Kết quả là chúng gây ra tác động nhà kính to lớn trong thời gian dài hơn". Nó giống như một bồn tắm có cả cống và vòi đều mở: chừng nào vòi còn cho nhiều nước hơn lượng nước có thể thoát qua cống, thì bồn tắm sẽ tiếp tục đầy hơn—cho đến khi tràn ra ngoài.
Nhiên liệu thân thiện với khí hậu không đạt được mục tiêu—nhưng nó giúp
Romain Sacchi chỉ ra: “Nhưng phép loại suy này cũng chứng minh rằng đòn bẩy quan trọng nằm trong tầm kiểm soát của chúng ta: khối lượng giao thông hàng không. "Bằng cách bay ít hơn thay vì thường xuyên hơn, hay nói cách khác là đóng vòi thay vì mở, chúng ta thực sự có thể làm mát bầu không khí và đẩy hiệu ứng nhà kính do hàng không gây ra về 0."
Điều này không có nghĩa là chúng ta phải ngừng bay hoàn toàn. Các tính toán được thực hiện trong nghiên cứu cho thấy rằng để ngành hàng không đạt được tính trung lập với khí hậu vào năm 2050, lưu lượng hàng không sẽ cần giảm 0,8% mỗi năm—cùng với việc lưu trữ carbon dioxide dưới lòng đất—nếu chúng ta tiếp tục sử dụng nhiên liệu hóa thạch. Điều này sẽ làm giảm khoảng 80% khối lượng hiện nay vào năm 2050. Nếu chúng ta xoay sở để chuyển sang các loại nhiên liệu thân thiện với khí hậu hơn dựa trên điện từ năng lượng tái tạo, thì 0,4% mỗi năm là đủ.
Nghiên cứu cũng đã xem xét kỹ hơn các loại nhiên liệu mới này. Các nhà nghiên cứu trên khắp thế giới đang nghiên cứu để thay thế các động cơ chạy bằng dầu mỏ truyền thống. Như trong vận tải đường bộ, điều này có thể đạt được bằng cách sử dụng pin điện, pin nhiên liệu hoặc đốt cháy trực tiếp hydro. Tuy nhiên, mật độ năng lượng khả dụng chỉ đủ cho các máy bay nhỏ trên các tuyến đường ngắn, hoặc trong trường hợp hydro cũng dành cho các máy bay cỡ trung bình trên các chuyến bay đường dài.
Tuy nhiên, máy bay lớn trên các chuyến bay đường dài hơn 4000 km chiếm phần lớn lưu lượng hàng không toàn cầu và lượng khí thải nhà kính từ ngành hàng không.
Nhiên liệu hàng không tổng hợp có ưu và nhược điểm
Ngoài ra, các công nghệ động cơ đẩy cho ngành hàng không dựa trên điện hoặc hydro còn lâu mới sẵn sàng để triển khai rộng rãi. Do đó, cái gọi là Nhiên liệu Hàng không Bền vững (SAF) được coi là niềm hy vọng lớn của ngành. Loại nhiên liệu hàng không nhân tạo này có thể ít nhiều thay thế nhiên liệu hàng không dựa trên dầu mỏ mà không cần thiết kế lại tua-bin và máy bay.
SAF có thể được sản xuất từ CO 2 và nước thông qua một chuỗi sản xuất. CO 2 được chiết xuất từ không khí bằng một quá trình được gọi là thu giữ không khí và hydro có thể thu được từ nước bằng cách điện phân. "Nếu các quy trình cần thiết được thực hiện hoàn toàn bằng năng lượng tái tạo, thì SAF hầu như không ảnh hưởng đến khí hậu," Christian Bauer từ Phòng thí nghiệm Phân tích Hệ thống Năng lượng PSI, người tham gia nghiên cứu, cho biết. "Điều này khiến chúng ta bớt phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch."
Một ưu điểm khác của SAF là nó tạo ra ít SLCF hơn, điều này sẽ phải được bù đắp bằng cách thu giữ lượng CO 2 tương đương từ không khí và lưu trữ chúng dưới lòng đất. Điều này rất quan trọng vì khả năng lưu trữ CO2 là có hạn và không dành riêng cho ngành hàng không.
Vé máy bay đắt gấp ba lần
Tuy nhiên, SAF cũng có những nhược điểm nhất định, trong đó cần nhiều năng lượng hơn để sản xuất so với nhiên liệu hàng không thông thường. Điều này chủ yếu là do sản xuất hydro thông qua quá trình điện phân tốn rất nhiều điện. Ngoài ra, năng lượng bị mất đi ở mọi bước trong quy trình sản xuất—thu khí, điện phân và tổng hợp.
Ngược lại, sử dụng một lượng lớn năng lượng điện đồng nghĩa với việc sử dụng nhiều tài nguyên hơn như nước và đất. SAF cũng đắt đỏ: không chỉ về năng lượng điện cần thiết mà còn cả chi phí cho các nhà máy điện phân và thu hồi carbon, khiến nó đắt hơn từ bốn đến bảy lần so với nhiên liệu hàng không thông thường. Nói cách khác, việc sử dụng rộng rãi SAF khiến khả năng hàng không trung hòa carbon trở nên khả thi, nhưng nó cũng tiêu tốn nhiều tài nguyên và tiền bạc hơn.
Điều này có nghĩa là việc bay sẽ thậm chí còn trở nên đắt đỏ hơn mức cần thiết để đáp ứng các mục tiêu khí hậu. Romain Sacchi nói: “Bất kỳ ai mua vé ngày hôm nay đều có thể trả thêm vài euro để chuyến bay của họ được cho là không có carbon, bằng cách đầu tư số tiền này vào việc bảo vệ khí hậu”. "Nhưng đây là hành động tẩy chay, bởi vì nhiều biện pháp bù đắp carbon trong số này không hiệu quả. Để bù đắp hoàn toàn tác động khí hậu thực tế, vé sẽ phải đắt gấp ba lần so với hiện nay."
Viola Becattini nói: “Việc tăng giá mạnh như vậy sẽ làm giảm đáng kể nhu cầu về các chuyến bay và đưa chúng ta đến gần hơn với mục tiêu trung lập về khí hậu”. Ngoài ra, việc sản xuất SAF dự kiến sẽ trở nên rẻ hơn và hiệu quả hơn trong những năm tới khi số lượng tăng lên và điều này sẽ có tác động tích cực đến lượng khí thải carbon. Nghiên cứu đã tính đến những động lực như vậy—bao gồm cả thực tế là hỗn hợp điện được sử dụng để sản xuất SAF đang thay đổi. Điều này phân biệt phân tích từ hầu hết những người khác.
Sacchi nói : "Điểm mấu chốt là không có viên đạn thần kỳ nào để đạt được tính trung lập về khí hậu trong ngành hàng không vào năm 2050". "Chúng tôi không thể tiếp tục như trước. Nhưng nếu chúng tôi phát triển cơ sở hạ tầng để lưu trữ CO 2 dưới lòng đất và sản xuất SAF một cách nhanh chóng và hiệu quả, đồng thời giảm nhu cầu đi lại bằng đường hàng không, chúng tôi có thể thành công."
