Các con tàu trên đại dương chở khoảng 90% hàng hóa được giao dịch và thải ra khoảng 3% lượng CO2 toàn cầu. International Maritime Organization – IMO (Tổ chức Hàng hải Quốc tế), cơ quan của Liên hợp quốc chịu trách nhiệm quản lý hoạt động vận chuyển, gần đây đã đặt ra kế hoạch để ngành này đạt net zero emissions^(*) vào năm 2050.
(*) Net zero hay net zero emissions: là giảm phát thải CO2 để đạt được sự cân bằng giữa lượng thải vào khí quyển và loại bỏ khỏi khí quyển

Tàu chở hydro lỏng đầu tiên và duy nhất trên thế giới, Suiso Frontier (hình ảnh HYSTRA / Kawasaki) 

Giống như những loại tàu trước, những con tàu hiện đại có thể được đẩy đi một phần bằng sức đẩy của gió. Dựa vào đó, một tàu chở hàng của Anh gần đây đã thực hiện chuyến đi đầu tiên bằng cách sử dụng những cánh buồm được làm từ vật liệu giống như tua-bin gió (máy dùng để biến đổi động năng của gió thành cơ năng).

Điều này có thể làm giảm lượng khí thải của tàu, nhưng khả năng mà gió cung cấp năng lượng cho đội tàu vận tải toàn cầu bị hạn chế bởi hệ thống cánh quạt, hệ thống này chỉ cung cấp tới 30% năng lượng mà tàu cần để di chuyển – và thậm chí còn ít hơn khi thời tiết xấu. Cánh quạt gió có thể hỗ trợ tàu chở hàng nhưng không thể thay thế hoàn toàn động cơ nhiên liệu. Điều mà ngành vận tải biển cần là đổi dầu để sử dụng nhiên liệu thay thế.

Ngành vận tải biển phải đối mặt với những thách thức lớn trong việc chuyển đổi sang sử dụng nhiên liệu như amoniac, hydro và metanol. Trong khi một số công ty như Maersk đã bắt đầu thử nghiệm chúng, thì việc chuyển đổi toàn bộ ngành sẽ đòi hỏi phải tăng cường sản xuất năng lượng tái tạo, tạo ra mạng lưới phân phối nhiên liệu mới trải rộng trên toàn cầu, sửa đổi khung pháp lý và chế tạo động cơ tàu có thể sử dụng nhiên liệu xanh.

Một số bước này đang được tiến hành, nhưng vẫn còn nhiều việc cần phải làm.

Làm thế nào để tạo ra nhiên liệu xanh?

Green hydrogen (Hydro xanh hay còn được gọi là GH2) được sản xuất bằng cách tách nước thành hydro và oxy bằng cách sử dụng điện được tạo ra từ gió, năng lượng mặt trời hoặc các nguồn tái tạo khác. Green ammonia (Amoniac xanh) được hình thành bằng cách kết hợp nitơ từ không khí và hydro xanh thông qua một quá trình gọi là Haber-Bosch.

Green methanol (Methanol xanh) được tạo ra từ nhà máy nhiệt hoặc chất thải hữu cơ khác để tạo ra khí mà sau đó có thể chuyển đổi thành metanol sinh học hoặc bằng cách kết hợp hydro xanh và CO2 thu được để tạo ra e-metanol.

Khi đánh giá mức độ thực sự xanh của nhiên liệu, không chỉ lượng khí thải được tạo ra khi sử dụng nhiên liệu trong động cơ tàu là quan trọng mà còn cả lượng khí thải từ việc khai thác, sản xuất, vận chuyển và lưu trữ nhiên liệu.

Việc đánh giá lượng khí thải trong vòng đời này được gọi là “well-to-wake”. Tương tự như vậy, một chiếc ô tô điện không được cho là không phát thải carbon nếu nhiên liệu của xe đó được tạo ra bằng nhiên liệu hóa thạch, cũng như một con tàu sử dụng nhiên liệu amoniac hoặc metanol được sản xuất bằng cách đốt khí tự nhiên.

Đánh giá này yêu cầu ba loại nhiên liệu chỉ được tạo ra bằng năng lượng tái tạo. Chỉ điều đó thôi cũng sẽ đòi hỏi sự đầu tư rất lớn. Theo một nghiên cứu do the International Chamber of Shipping thực hiện vào năm 2022, ngành vận tải biển sẽ cần tới 3.000 terawatt giờ (TWh) điện tái tạo mỗi năm, gần bằng tổng sản lượng điện gió và mặt trời trên toàn cầu hiện nay (khoảng 3.444 TWh).

Sản lượng này phải được tăng cường vì các ngành công nghiệp khác, chẳng hạn như thép và xi măng, cũng sẽ cần năng lượng không phát thải vào năm 2050. Trên thực tế, phải đầu tư tới 1,9 nghìn tỷ USD (1,5 nghìn tỷ bảng Anh) để khử cacbon hoàn toàn trong vận tải biển, và có hơn một nửa trong số đó cần thiết để tạo ra hydro xanh, cũng là chất cần thiết để sản xuất metanol và amoniac xanh.

Cần có tàu có động cơ tương thích…

Các tàu chạy bằng dầu và diesel không thể đơn giản chuyển sang đốt nhiên liệu xanh. Để làm được điều này, đội tàu khoảng 61.000 tàu của thế giới sẽ cần được nâng cấp hoặc thay thế trước năm 2050.

Việc trang bị thêm có thể cho phép các tàu hiện có chạy bằng metanol và amoniac, nhưng chi phí từ 5 triệu đến 15 triệu USD cho mỗi tàu tùy thuộc vào nhiên liệu. Các tàu cũ hơn có thể sẽ kết thúc hoạt động trước khi khoản đầu tư này được hoàn trả và chi phí đắt đỏ là như nhau ngay cả đối với các tàu nhỏ hơn.

Các tàu có khả năng đốt cả metanol và metan đã được các hãng tàu container như: Maersk, Evergreen, CMA CGM và COSCO,… đặt hàng. Maersk đã nhận được tàu có hệ nhiên liệu kép đầu tiên đốt metanol xanh và dầu nhiên liệu, khởi hành từ Hàn Quốc đến Đan Mạch chở hàng hóa vào tháng 8 năm 2023.

Kriti Future, con tàu đầu tiên sử dụng amoniac, đã ra khơi, mặc dù nó chưa đốt cháy amoniac. Các tàu chạy bằng pin nhiên liệu hydro tụt hậu so với hai loại nhiên liệu còn lại, tuy nhiên MSC Cruises (thương hiệu tàu du lịch lớn thứ ba thế giới) đã đặt hàng hai tàu sẵn sàng sử dụng hydro cho năm 2028.

Mặc dù các đơn đặt hàng loại tàu này mang lại hiệu ứng tích cực về quá trình khử cacbon nhưng chúng chỉ chiếm một tỷ lệ rất nhỏ trong đội tàu toàn cầu.

…và không thể không thiếu các quy định an toàn

Việc thiếu các quy định an toàn là một phần nguyên nhân dẫn tới việc làm chậm quá trình sử dụng nhiên liệu thay thế.

Mặc dù the International Energy Agency (Cơ quan Năng lượng Quốc tế) dự đoán amoniac xanh sẽ là nhiên liệu được sử dụng rộng rãi nhất vào năm 2050, các công ty vận tải biển đã đặt nhiều đơn đặt hàng hơn cho các tàu chạy bằng metanol và metan. Điều này một phần là do IMO đã ban hành các quy định an toàn đối với metanol làm nhiên liệu chứ không phải amoniac và hydro nên khiến các chủ tàu nghi ngờ về tương lai của chúng.

Để nhiên liệu xanh được áp dụng rộng rãi, chúng phải có mặt tại các cảng trên toàn thế giới, nhưng không có cảng nào được cung cấp với quy mô lớn. Có khoảng 120 cảng có khả năng tồn trữ và phân phối metanol nhưng không đủ metanol xanh. Ở những nơi có sẵn nhiên liệu này, nó thường được đảm bảo bằng các thỏa thuận riêng giữa một số chủ tàu lớn và nhà sản xuất metanol.

Theo Green Methanol Institute, khoảng 0,7 triệu tấn metanol xanh có thể được sản xuất trên toàn cầu vào cuối năm 2023. Năng lực sản xuất dự kiến sẽ đạt 8 triệu tấn mỗi năm vào năm 2027. Nhưng ngành vận tải biển toàn cầu cần 550 triệu tấn vào năm 2050 để thay dầu.

Có thể không có đủ rác thải nông nghiệp và thực phẩm để khử cacbon cho tất cả các lĩnh vực của nền kinh tế toàn cầu. Và vì vậy việc sản xuất nhiên liệu từ điện tái tạo phải tăng lên.

Có rất nhiều thứ cần phải xây dựng

Việc triển khai nhiên liệu xanh cũng sẽ đòi hỏi phải xây dựng đường ống, bể chứa và trạm tiếp nhiên liệu tại cảng. Đặc biệt, hydro xanh, thành phần chính của các loại nhiên liệu khác, sẽ cần đầu tư lớn vì nó phải được bảo quản trong các thùng chứa đặc biệt ở nhiệt độ khoảng -253°C.

Ngành vận tải biển vẫn chưa quyết định về nhiên liệu cho tương lai. Nhưng đây là điều cần thiết khi xem xét nguồn cung cấp năng lượng tái tạo hạn chế.

Tin tốt là việc vận chuyển quốc tế với quá trình khử cacbon sẽ mang lại lợi ích nhiều hơn cho ngành quan trọng này bằng cách đẩy nhanh đầu tư vào năng lượng tái tạo và giúp các nền kinh tế mới nổi đón đầu xu hướng phát triển với cơ hội tạo ra nhiều hydro xanh hiệu quả về mặt chi phí.

Gokcay Balci là Trợ lý Giáo sư về Logistics và Chuỗi Cung ứng tại Đại học Bradford.

Ebru Surucu-Balci là Trợ lý Giáo sư về Chuỗi Cung ứng Tuần hoàn tại Đại học Bradford.

Bài viết này xuất hiện với sự cho phép của The Conversation và có thể được tìm thấy ở dạng ban đầu tại đây.

Để xem các tin bài khác về “Công nghệ/Công nghiệp xanh”, vui lòng nhấn vào đây.

 

Nguồn: The Maritime Executive