Quan điểm: Sử dụng CO₂ là một lời hứa suông

Ngày 29 tháng 8 năm 2026 - Annie Nguyễn

Ông Paul Martin, chuyên gia phát triển quy trình hóa học và là người tích cực ủng hộ tương lai không nhiên liệu hóa thạch, đã đưa ra một phân tích sắc bén về việc sử dụng CO₂ làm nguyên liệu hóa học. Lập luận của ông dựa trên các nguyên lý nhiệt động lực học cơ bản: CO₂ là sản phẩm có năng lượng Gibbs thấp của các phản ứng sinh năng lượng, khiến nó trở thành nguyên liệu đầu vào không thuận lợi về mặt nhiệt động lực học để sản xuất hầu hết các hóa chất hữu ích.

Nhiệt động lực học: Rào cản không thể vượt qua

Năng lượng hóa học của nhiên liệu hóa thạch bắt nguồn từ sự khác biệt năng lượng Gibbs cao giữa nhiên liệu và sản phẩm cháy (CO₂ và nước). Chính đặc tính làm cho CO₂ trở thành sản phẩm mong muốn của phản ứng sinh năng lượng - năng lượng Gibbs thấp - khiến nó trở thành nguyên liệu đầu vào không mong muốn và tiêu tốn năng lượng để sản xuất hầu hết các sản phẩm có giá trị.

Martin nhấn mạnh rằng đây không phải là lỗi có thể khắc phục bằng chất xúc tác tốt hơn hay thử nghiệm trong phòng thí nghiệm. Đó là tính năng, không phải lỗi của nhiệt động lực học - bạn không thể sửa điều này bằng chất xúc tác tốt hơn hay nhiều thử nghiệm trong phòng thí nghiệm.

Quy mô sử dụng CO₂ hiện tại và tiềm năng

Tác giả trích dẫn các số liệu cụ thể về quy mô sử dụng CO₂ so với lượng phát thải:

Phát thải CO₂ hóa thạch toàn cầu năm 2025 là 38.000 triệu tấn. Trong khi đó, tổng sử dụng CO₂ làm nguyên liệu hóa chất hiện nay dưới 1 triệu tấn mỗi năm, bao gồm tất cả các ứng dụng cộng lại. Sản xuất urê tiêu thụ 130 triệu tấn CO₂ mỗi năm nhưng 100% CO₂ trong urê trở lại khí quyển trong vòng vài ngày sau khi bón phân. Thu hồi dầu tăng cường (EOR) sử dụng 70-80 triệu tấn CO₂ mỗi năm, nhưng phần lớn CO₂ này cũng trở lại khí quyển khi đốt dầu thu hồi.

Martin chỉ ra rằng EOR, mặc dù là ứng dụng tiêu tốn CO₂ lớn nhất, không phải là giải pháp lưu trữ CO₂ vĩnh viễn. Khi dầu thu hồi được đốt, lượng CO₂ thải vào khí quyển gấp hai đến bốn lần lượng CO₂ được giữ lại trong lòng đất.

Các ngoại lệ tiềm năng

Martin thừa nhận có hai ngoại lệ hợp lý về mặt nhiệt động lực học để sử dụng CO₂ làm nguyên liệu:

Axit formic với sản lượng khoảng 2 triệu tấn mỗi năm, được sử dụng chủ yếu để bảo quản thức ăn ủ chua trong nông nghiệp và thuộc da. Quy trình sản xuất hiện tại từ methane là một đường zíc zắc nhiệt động lực học phức tạp. CO₂ có thể được khử điện hóa hoặc xúc tác trực tiếp thành axit formic, có thể hợp lý nếu thực hiện hiệu quả.

Formaldehyde với sản lượng khoảng 60 triệu tấn mỗi năm, được sử dụng để sản xuất polyme, chất kết dính và chất phủ cho các sản phẩm gỗ. Tương tự như axit formic, nó có thể được sản xuất bằng cách khử điện hóa CO₂, mặc dù điều này có vẻ khó khăn.

Tuy nhiên, ngay cả khi có thể sản xuất axit formic và formaldehyde từ CO₂, nó cũng chỉ giúp ích một chút và hầu hết CO₂ trong các sản phẩm này sẽ trở lại khí quyển vào cuối vòng đời của chúng. Như nhà khoa học David Mackay đã nói: Mỗi chút đều có ích, nhưng chỉ là một chút. Chúng ta cần tập trung vào những phần lớn.

Nhiên liệu tổng hợp từ CO₂ là vô nghĩa về mặt năng lượng

Martin lập luận rằng việc sản xuất nhiên liệu tổng hợp từ CO₂ và hydro xanh (e-fuels) là một thách thức về năng lượng:

e-methanol: Bạn cần sản xuất hydro từ nước bằng điện, đã rơi vào một hố nhiệt động lực học bằng cách chuyển đổi exergy thuần túy (điện) thành một lượng nhỏ hơn năng lượng hóa học tiềm năng (hydro). Phản ứng CO₂ + H₂ tạo ra methanol và nước, đòi hỏi sử dụng quá trình chưng cất tiêu tốn năng lượng để tách sản phẩm khỏi nước.

e-methane (phản ứng Sabatier): Là một máy hủy exergy cực mạnh - một cách chuyển đổi điện 14-18 USD/GJ thành methane 40-90 USD/GJ, đơn giản là chuyển đổi exergy thành nhiệt với tổn thất năng lượng đáng kể.

Độ phức tạp: Sản phẩm càng phức tạp, tổn thất năng lượng càng lớn. Sản xuất phân tử nhiên liệu máy bay dài 12 carbon sẽ gây thiệt hại nhiều hơn so với sản xuất methane, và methane sẽ gây thiệt hại nhiều hơn so với sản xuất hóa chất một carbon.

Kết luận: CO₂ là chất thải với chi phí xử lý

Martin kết luận rằng CO₂ về bản chất là chất thải phải được xử lý với chi phí cao. Chi phí thu giữ và lưu trữ carbon tại dự án Shell Quest ở Alberta, Canada là khoảng 120 USD/tấn CO₂ và đang tăng lên mỗi năm. Ngay cả chi phí này cũng rẻ hơn nhiều so với các giải pháp khác như pha trộn hydro xanh 3 USD/kg vào hệ thống khí đốt tự nhiên, có thể tốn hơn 350 USD/tấn CO₂.

Công nghệ thu giữ carbon trực tiếp từ không khí (DAC) được ông gọi là người em họ ngốc nghếch của CCS và sẽ không bao giờ trở thành một giải pháp có ý nghĩa do nồng độ CO₂ trong khí quyển quá thấp và chi phí năng lượng quá cao. Các ấn phẩm khoa học cũng chỉ ra rằng việc thu giữ CO₂ từ không khí (nồng độ khoảng 0,04%) có thể mất 16-72 giờ, so với dưới 15 phút đối với CO₂ tinh khiết. Quá trình tái tạo chất hấp phụ cũng tiêu tốn khoảng 70% tổng chi phí thu giữ CO₂.

Cuối cùng, Martin cho rằng chiến lược sử dụng carbon chỉ là một thuật ngữ tiếp thị của ngành công nghiệp nhiên liệu hóa thạch để làm chậm quá trình phi cacbon hóa thực sự - một trò lừa bịp và chiến lược trì hoãn mang tính săn mồi nhằm giúp chúng ta tiếp tục đốt nhiên liệu hóa thạch trong khi cảm thấy bớt tội lỗi hơn.