Xu hướng công nghệ khử cacbon hiện thực hóa các cam kết giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu

Hơn một thế kỷ sau khi nhà khoa học đầu tiên lập luận rằng carbon dioxide có thể giữ nhiệt trong khí quyển và nhiều thập kỷ sau khi “biến đổi khí hậu” thành thuật ngữ phổ biến, các quốc gia và ngành công nghiệp đã và đang đưa ra các cam kết mới để cắt giảm dấu chân cacbon (Carbon footprint) của họ.

Coradia iLint - tàu chở khách chạy bằng pin nhiên liệu hydro đầu tiên trên thế giới do Alstom sản xuất tại CHLB Đức

Năm 2021, Hoa Kỳ, nước có nguồn phát thải carbon lớn thứ hai trên thế giới, đã cam kết giảm một nửa lượng phát thải carbon so với mức năm 2005 vào năm 2030. Vương quốc Anh đã công bố mục tiêu mạnh mẽ của mình là giảm 68% so với mức năm 1990 vào thời điểm 2030. Nghị viện Liên minh châu Âu gần đây đã thông qua luật yêu cầu giảm lượng phát thải carbon ít nhất 55% vào năm 2030 so với mức năm 1990. Mặc dù các ngành như dầu mỏ và hàng không khó khăn hơn trong việc cắt giảm phát thải, nhưng tỷ lệ các công ty trong các ngành này tham gia sáng kiến ​​Mục tiêu dựa trên Khoa học (Science Based Targets) giúp họ giảm lượng khí thải để phù hợp với Thỏa thuận Paris đã tăng gấp đôi kể từ năm 2015. General Motors, Volkswagen và các nhà sản xuất ô tô lớn khác đã đặt ra các mục tiêu đầy tham vọng về khử cacbon trong năm qua.

Sự gia tăng các cam kết này cùng với những thách thức liên quan là một dấu hiệu rõ ràng cho thấy sự xuất hiện của lộ trình khử cacbon trên toàn thế giới. Nó sẽ thúc đẩy một nhóm công nghệ đa dạng xuất hiện với khả năng hoạt động trên quy mô lớn trong vòng ba đến năm năm tới. Để biến điều này thành hiện thực, các giải pháp được xác định phải được mở rộng nhanh hơn. Nó cũng đòi hỏi đổi mới sáng tạo liên tục, bền vững để giải quyết vấn đề khoảng cách công nghệ hiện tại và một số lĩnh vực sẽ chứng kiến ​​sự phát triển và tăng trưởng đáng kể.

Hiện nay, 2% hoặc ít hơn các đội xe vận tải đường bộ thương mại và tư nhân toàn cầu không tạo ra lượng khí thải. Tesla đã đạt được thành công ban đầu rất rõ ràng trong việc thu hút sự quan tâm của người tiêu dùng. Trong khi đó, vận chuyển hàng rời, cả đường sắt và đường biển, đã đưa ra các giải pháp carbon thấp. Tuy nhiên, nhiều phương tiện vận tải, chẳng hạn như Coradia iLint (một tàu chở khách chạy bằng pin nhiên liệu hydro đầu tiên trên thế giới do Alstom sản xuất tại CHLB Đức) vẫn chưa được áp dụng trên quy mô lớn. Các rào cản không chỉ là công nghệ mà còn là chính trị, do các chương trình chuyển đổi như vậy đòi hỏi đầu tư vốn đáng kể.

Ở Hoa Kỳ, ước tính khoảng 13% tổng lượng khí thải carbon đến từ nhiên liệu được sử dụng để sưởi ấm và nấu nướng trong các tòa nhà dân cư và thương mại. Việc giảm tỷ lệ này cần phổ biến hơn nữa những hệ thống sưởi, thông gió và điều hòa không khí (HVAC) và hệ thống năng lượng mặt trời. Điều quan trọng nữa là tăng cường sử dụng các vật liệu xây dựng tự nhiên và mới như gỗ tái tạo và xi măng các-bon thấp.

Khi các nguồn năng lượng tái tạo trở nên dồi dào, sẽ cần thiết phải sử dụng chúng để khử cacbon các nguồn phát tán khí nhà kính. Một ví dụ là hydro "xanh". Khi được sản xuất mà không sử dụng nhiên liệu gốc carbon, hydro có thể trở thành nhiên liệu không gây ô nhiễm, đồng thời phục vụ ngành công nghiệp hóa chất như một thành phần cơ bản không có khí thải carbon. Tương tự, nếu các trung tâm dữ liệu, thường tiêu thụ nhiều điện năng cần được bố trí cùng các nguồn năng lượng tái tạo thì lượng khí thải carbon sẽ giảm đáng kể.

Để đáp ứng các mục tiêu phát điện do các quốc gia và ngành công nghiệp đặt ra, đòi hỏi phải mở rộng triệt để các công nghệ quang điện, gió, thủy điện, thủy triều, hạt nhân và các công nghệ không phát thải khác. Một số rào cản quan trọng vẫn còn. Lưu trữ năng lượng đáng tin cậy, hiệu quả và giá cả phải chăng ở quy mô công nghiệp chỉ mới ra đời. Năng lượng hạt nhân dựa trên phân hạch, không chứa carbon (bao gồm cả việc xử lý các chất thải của nó) vừa an toàn vừa có giá cả phải chăng cũng vẫn là một khát vọng. Để giảm thiểu ô nhiễm từ việc sản xuất điện từ nhiên liệu hóa thạch hiện có sẽ đòi hỏi phải đưa ra nhiều công nghệ hơn nữa để thu giữ, tái sử dụng và cô lập carbon.

Trong lĩnh vực nông nghiệp, các sản phẩm thay thế protein, như các sản phẩm mà hiện 2 tên hãng hàng đầu trong ngành chế biến thịt nhân tạo là Beyond Meat và Impossible Food sản xuất, sẽ cần chiếm thị nhiều hơn để giảm thiểu mức độ khổng lồ của khí carbon và khí mê-tan sinh ra trong chăn nuôi. Dữ liệu từ các cảm biến được kết nối qua internet vạn vật sẽ ngày càng cho phép quản lý đất đai và cây trồng thông minh, cũng như sử dụng phân bón và nước, hỗ trợ giảm lượng carbon hơn nữa. Ngoài vô số thách thức công nghệ đối với quá trình khử cacbon nhanh chóng, các quốc gia phải phát triển các phương pháp quản trị toàn cầu để đảm bảo bình đẳng năng lượng. Các nền kinh tế mới nổi không thể đối mặt với các mục tiêu giảm các-bon giống hệt nhau vì sẽ kìm hãm sự phát triển. Các quốc gia cũng sẽ cần phân bổ đất đai hợp lý để mở rộng cơ sở hạ tầng cho năng lượng tái tạo. Và để đảm bảo tuân thủ các hiệp định toàn cầu, các chính phủ sẽ cần cơ sở hạ tầng giám sát môi trường toàn cầu.

P.A.T. (Theo Top 10 Emerging Technologies of 2021, WEF)