Sự đánh đổi quá trình khử cacbon đối với Amoniac, Metanol và H2

Amoniac, metanol và hydro đang được sử dụng làm nhiên liệu sạch hơn để thúc đẩy quá trình khử cacbon trong vận chuyển. Nhưng vẫn còn những rào cản đối với việc nâng cấp của họ.

[Bởi Isabelle Gerretsen]

Các chuyên gia cho biết ngành vận tải biển sẽ phải khử cacbon nhanh chóng để giữ nhiệt độ trung bình toàn cầu tăng dưới ngưỡng tới hạn 1,5 độ C và tìm ra nhiên liệu xanh thay thế cho động cơ diesel gây ô nhiễm hiện đang cung cấp năng lượng cho hầu hết các tàu thuyền.

Theo cơ quan khoa học khí hậu của Liên hợp quốc, Hội đồng liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC), để duy trì mức 1,5 độ C, lượng khí thải toàn cầu sẽ cần đạt đỉnh vào năm 2025, giảm một nửa vào năm 2030 và đạt mức 0 vào năm 2050.

Vận tải biển hiện chịu trách nhiệm cho gần 3% lượng khí thải toàn cầu, tạo ra khoảng 1 tỷ tấn CO2 và khí nhà kính mỗi năm. Nếu là một quốc gia, nó sẽ là quốc gia gây ô nhiễm lớn thứ sáu trên thế giới.

Nếu không có hành động tiếp theo, lượng khí thải của nước này sẽ không giảm đủ nhanh: đến năm 2050, dự kiến ​​lượng khí thải này sẽ ở mức 90–130% so với mức năm 2008.

Bất chấp dấu chân này, Tổ chức Hàng hải Quốc tế (IMO), cơ quan chịu trách nhiệm vận chuyển của Liên hợp quốc, đã không đưa ra các quy định nhằm hạn chế lượng khí thải hàng hải và thúc đẩy sự đổi mới bền vững trong lĩnh vực này.

Tuy nhiên, những bước tiến về phía trước đang dần đến từ chính khu vực này và một số chính phủ trong việc phát triển nhiên liệu bền vững và các sáng kiến ​​nhằm thúc đẩy sự hấp thụ. Tuy nhiên, vì metanol, amoniac và hydro đang được coi là một trong những lựa chọn hàng đầu, nên vẫn còn lo ngại về mức độ sẵn sàng của các giải pháp thay thế này để triển khai trên quy mô rộng, những tác động có thể có của chúng và những đánh đổi tiềm ẩn trong việc thực hiện quá trình chuyển đổi.

EU chuyển sang khử cacbon trong vận chuyển

Liên minh Châu Âu đang tự mình giải quyết vấn đề bằng một số quy định mới nhằm làm sạch hoạt động vận chuyển trong vài năm tới. Chúng bao gồm nhiệm vụ về nhiên liệu bền vững trong EU, đặt ra các mục tiêu định lượng để giảm cường độ carbon trong thời gian 5 năm và đưa khí thải hàng hải vào chương trình mua bán khí thải (ETS) của khối. Từ đầu năm 2023, hoạt động vận chuyển sẽ thuộc EU ETS và tất cả các tàu vận chuyển hàng hóa đến và đi từ EU – bất kể treo cờ gì – sẽ bị đánh thuế vào lượng khí thải.

Sáng kiến ​​Hàng hải của FuelEU nhằm mục đích tăng cường sử dụng nhiên liệu có hàm lượng carbon thấp và tái tạo trong vận tải biển. Nhưng các nhà vận động môi trường đã cảnh báo rằng nó không đạt được mục tiêu cần thiết là khử cacbon trong ngành và thúc đẩy sử dụng khí tự nhiên hóa lỏng (LNG), loại khí thải ra khí mê-tan, một loại khí có tác động đáng kể đến hiện tượng nóng lên toàn cầu khi bị đốt cháy. Tổ chức tư vấn Giao thông & Môi trường có trụ sở tại Brussels cho biết luật đề xuất có thể gây hại nhiều hơn là có lợi và EU có nguy cơ tạo ra các tài sản bị mắc kẹt, một số tài sản trong số đó sẽ được tài trợ công.

“[Quy định] mang lại lợi ích cho LNG. Hiện tại không có cơ sở kinh tế hợp lý nào để một công ty vận tải lựa chọn metanol hoặc amoniac thay vì LNG. Chúng đắt hơn đáng kể”, Faig Abbasov, giám đốc chương trình vận chuyển tại Giao thông vận tải & Môi trường cho biết.

Tristan Smith, chuyên gia về vận chuyển và năng lượng tại Đại học Năng lượng London, cho biết: “Nó khuyến khích việc sử dụng LNG và nhiên liệu sinh học, nhưng điều chúng tôi thực sự cần là khuyến khích mạnh mẽ các giải pháp dài hạn, có thể mở rộng, đó là nhiên liệu hydro và nhiên liệu hydro xanh”. Học viện.

Chứng minh tương lai cần thời gian, mang lại sự đánh đổi

Compagnie Maritime Belge (CMB) đang ủng hộ hydro làm nhiên liệu vận chuyển trong tương lai. Tập đoàn có trụ sở tại Antwerp hiện có ba tàu chạy bằng hydro trên mặt nước, bao gồm cả tàu kéo chạy bằng hydro đầu tiên trên thế giới. Họ cũng đang đóng 28 tàu lớn có thể hoạt động bằng amoniac cho các công ty Trung Quốc.

Giám đốc điều hành CMB Alexander Saverys cho biết: “Đến năm 2030, chúng tôi hướng tới mục tiêu tất cả các tàu của mình đều hướng tới tương lai – không có hoặc có lượng carbon thấp”. Để đạt được điều này, năng lượng tái tạo để tạo ra nhiên liệu không carbon phải trở nên rẻ hơn và sẵn có hơn, trong khi lượng khí thải CO2 phải bị đánh thuế, Saverys cho biết và nói thêm rằng “hai xu hướng này đã và đang diễn ra”.

CMB đang đầu tư vào hydro cho các tuyến đường ngắn hơn và amoniac cho các hành trình quốc tế, cả hai đều được sản xuất lý tưởng bằng cách sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo. Saverys cho biết: “Hydro ở dạng nén là lý tưởng để khử cacbon cho các tàu nhỏ hoạt động trên các tuyến thương mại ngắn hơn và có thể tiếp nhiên liệu thường xuyên”.

Amoniac, một hợp chất của nitơ và hydro không thải ra CO2 khi đốt cháy, là lựa chọn tốt nhất cho các tàu container vận chuyển hàng hóa trên quãng đường dài, Saverys giải thích và cho biết thêm rằng có thể lưu trữ nhiều amoniac trên tàu hơn hydro.

Vì amoniac đã được sử dụng trên toàn cầu làm phân bón trong nông nghiệp nên cơ sở hạ tầng rộng lớn đã tồn tại. Nhưng hầu hết amoniac ngày nay được tạo ra trong một quy trình tiêu tốn nhiều năng lượng, thải ra một lượng lớn CO2 và metan. Công nghệ sản xuất amoniac tái tạo ở quy mô lớn và lưu trữ nó vẫn chưa có sẵn.

Amoniac cũng là một loại nhiên liệu gây ô nhiễm khi đốt cháy. Saverys cho biết, nó thải ra lượng khí thải nitơ oxit (NOx) mạnh, vì vậy các tàu chạy trên nó sẽ cần phải lắp đặt công nghệ khử xúc tác chọn lọc (SCR) để chuyển NOx từ khói thải thành hơi nước và nitơ.

Freda Fung, một nhà tư vấn độc lập tập trung vào quá trình khử cacbon trong vận chuyển, cho biết cũng có những lo ngại đáng kể về môi trường và an toàn xung quanh amoniac.

Fung cho biết: “Nó có độc tính cao so với metanol”, đồng thời cho biết thêm rằng vụ tràn amoniac có thể là “thảm họa lớn” tàn phá hệ sinh thái biển. “Chúng tôi cần phát triển các quy trình bảo vệ thật tốt – không chỉ trên giấy tờ mà còn trong hoạt động.”

Mặt khác, Smith của UCL bày tỏ sự tự tin hơn khi chỉ ra sự ổn định của cơ sở hạ tầng amoniac hiện có: “Rất nhiều người nghĩ rằng rủi ro [an toàn] xung quanh amoniac là không thể vượt qua, điều này thật vô nghĩa, bởi vì chúng tôi đã lưu trữ và di chuyển 15 triệu tấn. amoniac [hàng hóa] bằng đường biển hàng năm.”

Hiện nay metanol có thể được sử dụng

Một số công ty coi “metanol xanh”, được sản xuất bằng năng lượng tái tạo, là lựa chọn tốt hơn trong ngắn hạn. Chi phí đóng tàu mới và trang bị thêm các tàu hiện có để chạy bằng metanol thấp hơn đáng kể so với nhiên liệu thay thế không carbon. Và không giống như amoniac, metanol lỏng không cần phải bảo quản dưới áp suất hoặc ở nhiệt độ cực lạnh.

Fung cho biết: “Trước mắt, metanol có vai trò nhất định. “Việc cất giữ trên tàu dễ dàng hơn, động cơ đã hoạt động và việc sử dụng làm nhiên liệu sẽ an toàn hơn”.

Maersk, cho đến năm ngoái vẫn là hãng vận tải container lớn nhất thế giới, đang đặt cược vào metanol để giúp hãng đạt được mục tiêu không phát thải ròng vào năm 2040. Gã khổng lồ vận tải biển đang đầu tư vào một đội tàu container gồm 12 tàu chạy bằng metanol, được sản xuất bằng nhiên liệu sinh học và năng lượng tái tạo. Maersk cho biết các tàu mới sẽ giảm lượng khí thải CO2 hàng năm khoảng 1,5 triệu tấn khi chúng bắt đầu hoạt động.

Trong khi đó, nhà sản xuất động cơ Thụy Sĩ WinGD cho biết động cơ của họ sẽ có thể chạy bằng metanol và amoniac vào năm 2024 và 2025, theo đuổi “các giải pháp đa nhiên liệu” cho phép linh hoạt với nhiên liệu diesel hiện tại khi chúng tiến tới quá trình chuyển đổi hoàn toàn.

“Chúng tôi đang đầu tư vào cả metanol và amoniac khá đơn giản vì không có con đường duy nhất để khử cacbon. Andrea Lazarro, người đứng đầu bộ phận phát triển kinh doanh tại WinGD, cho biết có hai con đường khá khác nhau dẫn đến cùng một mục tiêu. “Thị trường sẽ quyết định loại nhiên liệu nào là tốt nhất.”

Lazarro cho biết, metanol không gây ra các vấn đề ô nhiễm như amoniac và ít độc hại hơn nhiều khi xử lý. Nhiên liệu này dễ dàng phân hủy sinh học trong nước và phân hủy trong vòng bảy ngày trong trường hợp tràn đổ.

Tuy nhiên, nhiều chuyên gia cho rằng metanol xanh không phải là nhiên liệu phù hợp để khử cacbon cho ngành vận tải biển vì hoạt động sản xuất tiêu tốn nhiều năng lượng và cần đến CO2.

Smith cho biết: “Với metanol, bạn rất hạn chế về nguồn carbon có nguồn gốc bền vững. “Chúng tôi biết nó sẽ đắt hơn amoniac vì bạn phải thu CO2 ra khỏi khí quyển, đây là công nghệ chưa trưởng thành, cực kỳ tốn kém và rất kém hiệu quả.”

Smith nói thêm, việc dựa vào công nghệ thu giữ carbon không phải là một giải pháp lâu dài vì “nó không làm được gì để giải quyết vấn đề ngăn chặn lượng khí thải hóa thạch [đi vào] khí quyển”.

Trung Quốc, công ty đóng tàu lớn nhất thế giới và là quốc gia có đội tàu vận tải lớn nhất, đã bắt đầu đóng các tàu chở dầu chạy bằng metanol và gần đây đã bắt đầu các chuyến thử nghiệm trên biển đầu tiên. Fung cho biết, quốc gia này sẽ được hưởng lợi từ việc trở thành người dẫn đầu thay vì đi sau trong cuộc đua tìm kiếm nhiên liệu thay thế: “Họ có ngành công nghiệp, bến cảng và nhà sản xuất”.

Fung nói thêm, việc dọn dẹp vận chuyển nội địa cũng có thể giúp Trung Quốc đạt được mục tiêu không có ròng vào năm 2060, nhưng cho biết các quy định của EU và IMO sẽ là “động lực” trong việc xác định tốc độ chuyển đổi của Trung Quốc.

Cần đầu tư lớn

Các quốc gia phải tăng cường sản xuất năng lượng tái tạo một cách đáng kể để sản xuất nhiên liệu không có carbon. Ít hơn 0,2 triệu tấn metanol tái tạo được sản xuất hàng năm và hiện tại việc sản xuất amoniac phụ thuộc nhiều vào nhiên liệu hóa thạch.

Để sản xuất nhiên liệu có nguồn gốc từ hydro trên quy mô lớn, các nước phải đầu tư vào máy điện phân và công suất năng lượng tái tạo, chủ yếu là gió và mặt trời.

Lazarro cho biết: “Nguồn điện tái tạo mà bạn cần để sản xuất những loại nhiên liệu này thật đáng kinh ngạc và đơn giản là hiện tại nó không tồn tại”. “Dòng thời gian để tăng cường sản xuất được tính bằng thập kỷ.”

Một quốc gia đang đầu tư mạnh vào hydro là Úc. Họ đã công bố kế hoạch xây dựng công suất điện phân 40 gigawatt vào năm 2030, phần lớn nằm gần các cảng lớn.

“Cầu có trước cung. Abbasov của Bộ Giao thông Vận tải & Môi trường cho biết cần có nhu cầu để các nhà đầu tư đổ tiền vào nhiên liệu và tàu thuyền mới. “Không ai sẽ đầu tư hàng chục tỷ vào thứ gì đó mà không có thị trường.”

Isabelle Gerretsen là một nhà báo tự do có trụ sở tại London, chuyên đưa tin về các vấn đề khí hậu và môi trường cho nhiều hãng tin bao gồm Climate Home News, BBC và CNN International.

Mời đối tác xem hoạt động của Pacific co.ltd:
Fanpage:   https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube:   https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLtd