Mặt trái phũ phàng của loại năng lượng ca ngợi như “thần dược”: Cơ hội cứu vãn thế giới hay niềm tin lầm lạc?

Nếu bị thải ra ngoài không khí, nhiên liệu xanh này có thể khiến Trái đất nóng lên. Đó là lý do tại sao các nhà khoa học cho rằng con người cần hạn chế sự rò rỉ của hydro.

Thế giới đang khao khát một loại nhiên liệu thân thiện với khí hậu, vì thế con người đang đặt hy vọng vào hydro. Mọi người coi đây là một giải pháp để cung cấp năng lượng cho các nhà máy, tòa nhà, tàu và máy bay mà không thải ra carbon dioxide vào bầu khí quyển.

Nhưng hiện nay các nhà khoa học đang gióng hồi chuông cảnh báo rằng hydro bị rò rỉ trong khí quyển có thể góp phần gây ra biến đổi khí hậu giống như CO2. Tùy thuộc vào cách sản xuất, phân phối và sử dụng, hydro thậm chí có thể khiến cho tình trạng trái đất nóng lên tồi tệ hơn trong vài thập kỷ tới, ngay cả khi carbon gây ra mối đe dọa lâu dài hơn.

Theo các nhà khoa học, bất kỳ nền kinh tế dựa trên hydro nào trong tương lai đều phải được lên kế hoạch ngay từ đầu để hạn chế rò rỉ khí, nếu không sẽ có nguy cơ khiến chính vấn đề mà họ phải giải quyết trở nên xấu thêm. Một số ý tưởng hiện đang được thử nghiệm có thể gây ra mức độ rò rỉ không thể chấp nhận được. Ví dụ như vận chuyển hydro trong các đường ống được xây dựng để chứa khí tự nhiên hoặc sử dụng khí trong các hộ gia đình.

Ilissa Ocko, một nhà khoa học khí hậu của tổ chức phi lợi nhuận Environmental Defense Fund (EDF), cho biết: "Sức ảnh hưởng mạnh hơn rất nhiều so với những gì mọi người biết. Chúng tôi cảnh báo cho mọi người lúc này không phải để nói ‘không’ với hydro mà là để suy nghĩ về cách chúng ta triển khai nó".

Nhà máy hydro xanh lá ở Puertollano, Tây Ban Nha. Ảnh: Bloomberg.

Hydro không trực tiếp giữ nhiệt giống như CO₂. Thay vào đó, khi bị rò rỉ, hydro tạo ra một loạt các phản ứng hóa học làm ấm không khí, hoạt động như một loại khí nhà kính gián tiếp. Mặc dù nó chu kỳ thoát ra khỏi bầu khí quyển nhanh hơn nhiều so với khí carbon dioxide tồn tại trong nhiều thế kỷ, hydro có thể gây ra nhiều thiệt hại trong ngắn hạn hơn so với CO₂.

Theo một báo cáo gần đây của chính phủ Anh, trong hơn 20 năm, hydro có nguy cơ khiến trái đất nóng lên gấp 33 lần so với cùng một lượng carbon dioxide. Trải qua hàng trăm năm, carbon nguy hiểm hơn, do thời gian tồn tại lâu hơn.

Trước đây, khả năng hydro khiến trái đất nóng lên chưa bao giờ được để mắt đến, vì việc sử dụng khí này phần lớn chỉ giới hạn ở các nhà máy lọc dầu, nhà máy hóa chất hoặc phân bón. Nhưng giờ đây, các chính phủ trên toàn thế giới đang đầu tư hàng tỷ USD để xây dựng nền kinh tế hydro và coi nó như một trong những lựa chọn duy nhất để khử carbon trong nhiều ngành công nghiệp mà khó có thể chuyển sang sử dụng điện.

Tổng thống Mỹ Joe Biden đã dành 8 tỷ USD để xây dựng ít nhất bốn "trung tâm hydro", nơi nhiên liệu sẽ được sản xuất và sử dụng. Các bang nước Mỹ cũng đang chuẩn bị để cạnh tranh. Các công ty tiện ích của Mỹ hiện đang cung cấp khí đốt tự nhiên coi hydro như một vị cứu tinh. Họ đã công bố hơn 20 dự án thử nghiệm hydro trong vòng 2 năm qua.

Ocko và những người đưa ra cảnh báo khẳng định không có lý do gì để từ bỏ hydro. Thay vào đó, vấn đề giữ nhiệt của hydro đồng nghĩa với việc mọi hệ thống sản xuất, phân phối và sử dụng hydro nào trong tương lai cũng đều phải được xây dựng để giảm thiểu rò rỉ.

Nicola Warwick, nhà khoa học nghiên cứu của Trung tâm Khoa học Khí quyển Quốc gia tại Đại học Cambridge cho biết: "Việc sử dụng hydro để giảm lượng lớn khí thải carbon dioxide là có tiềm năng, nhưng điều thực sự quan trọng là phải giảm tỷ lệ rò rỉ hydro".

Ô tô và xe tải chạy bằng pin nhiên liệu hydro sẽ có ít tác động đến khí quyển hơn so với chạy bằng xăng và dầu diesel.

Ngành công nghiệp hydro thừa nhận vấn đề này. Giám đốc Dave Edwards của công ty khí đốt công nghiệp Air Liquide, cho biết tác động của việc rò rỉ hydro ra bầu khí quyển sẽ ít hơn nhiều so với các loại nhiên liệu truyền thống mà chúng thay thế.

Ô tô và xe tải chạy bằng pin nhiên liệu hydro sẽ có ít tác động đến khí quyển hơn so với chạy bằng xăng và dầu diesel, ngay cả khi hệ thống sản xuất và phân phối hydro bị rò rỉ.

Edwards cho biết: "Điều đó không có nghĩa là việc rò rỉ không còn quan trọng, không có nghĩa là chúng ta không cần hiểu thêm về hydro, nhưng ấn tượng đầu tiên của chúng tôi là mức độ ảnh hưởng nhỏ hơn rất nhiều". Ông nói rằng rò rỉ khí hydro "là những vấn đề có thể kiểm soát được".

Hydro có lợi thế lớn vì là nhiên liệu sạch. Đốt cháy hydro trong tuabin và nó sẽ tạo ra năng lượng mà không phát thải carbon dioxide. Pin nhiên liệu được cung cấp hydro sẽ tạo ra điện và chất thải duy nhất đó là hơi nước.

Không giống như năng lượng mặt trời và năng lượng gió, hydro có thể được lưu trữ với số lượng lớn để sử dụng khi cần thiết. Trong khi phần lớn lượng hydro xanh lam và xám sản xuất ngày nay được tách ra từ khí tự nhiên, một quá trình vẫn giải phóng carbon dioxide, hydro xanh lá cũng có thể được tách ra từ nước bằng cách sử dụng năng lượng tái tạo và khí thải duy nhất là oxy.

Nhưng ngoài tất cả các lợi ích trên, hydro cũng có thể dễ dàng lọt qua các thiết bị để phản ứng với các phân tử lớn hơn như metan trong khí tự nhiên.

Một khi hydro thoát ra ngoài, các vi sinh vật trong đất sẽ hấp thụ phần lớn lượng hydro bị rò rỉ. Lượng hydro còn sót lại sẽ phản ứng với một chất trong không khí. Chất này vốn có thể giúp loại bỏ khí metan khỏi bầu khí quyển.

Đó chính là vấn đề, bởi vì bản thân metan là một loại khí nhà kính mạnh, với khả năng làm Trái đất nóng lên gấp hơn 80 lần so với khí carbon trong vòng 20 năm. Phản ứng giữa hydro với hydroxyl radical hay OH để lại ít gốc tự do sẵn có cho metan. Vì vậy, metan bị khi thải ra khí quyển sẽ tồn tại lâu hơn và gây ra nhiều thiệt hại hơn so với mức có thể xảy ra nếu không có hydro.

Đây là cách hydro có thể có thể khiến Trái đất nóng lên.

Hydro bị rò rỉ cũng gây ra sự nóng lên khác. Trong tầng đối lưu, tầng khí quyển gần mặt đất nhất, hydro gây ra một chuỗi phản ứng hóa học tạo ra nhiều ozone hơn, một loại khí nhà kính khác. Ở tầng bình lưu, hydro dẫn đến sự gia tăng hơi nước khiến nhiều năng lượng nhiệt bị giữ lại hơn trong khí quyển.

Những phản ứng này xảy ra trong một khoảng thời gian ngắn là một vài năm. Ngược lại, lượng carbon dioxide dư thừa sẽ làm tăng nhiệt khí quyển trong nhiều thế kỷ. Nhưng với việc nhiệt độ tăng nhanh trên toàn thế giới, các nhà khoa học cho rằng không thể bỏ qua các tác động ngắn hạn của biến đổi khí hậu.

Steven Hamburg, nhà khoa học chính của EDF cho biết: "Những thập kỷ này rất quan trọng". Nhóm của ông ấy đã cố gắng nêu vấn đề về khả năng khiến Trái đất nóng lên của hydro với bất kỳ ai như giới học thuật, doanh nghiệp và Bộ Năng lượng Hoa Kỳ. Đồng nghiệp Ocko của ông ước tính rằng đến nay họ đã gặp khoảng 200 người.

Đối với EDF, đó là việc làm hợp lý của nhóm nhằm hướng sự chú ý của công chúng đến các chất gây ô nhiễm môi trường trong ngắn hạn như metan và muội than, những chất thường bị bỏ qua khi tất cả chỉ tập trung vào carbon dioxide.

Nhiều công ty tiện ích đang thử nghiệm đưa hydro vào các đường ống dẫn khí đốt tự nhiên hiện có của họ, tạo ra các mạng lưới trải dài cung cấp mọi thứ từ nhà máy điện đến bếp gia đình.

Đối với Hamburg, đó là một công thức tạo ra sự rò rỉ. Ông cũng cảnh báo rằng việc sản xuất hàng loạt hydro từ nhiên liệu hóa thạch thậm chí có thể gia tăng sự nóng lên trong thời gian ngắn. Lợi ích lâu dài từ việc cắt giảm lượng khí thải carbon dioxide vẫn có, nhưng trong khoảng 1-2 thập kỷ, một hệ thống hydro dựa trên nhiên liệu hóa thạch bị rò rỉ có thể gây ra tình trạng nóng lên nhiều hơn bình thường.

Vấn đề này cũng không ngăn được các công ty khí đốt khám phá các dự án pha trộn hydro. Công ty tiện ích California PG&E vào tháng 5 đã công bố kế hoạch thử các hỗn hợp hydro và khí tự nhiên khác nhau trong một hệ thống đường ống chuyên dụng tách biệt với mạng lưới truyền tải khí thông thường của công ty. Phát ngôn viên của PG&E Melissa Subbotin cho biết dự án "Hydrogen to Infinity" của công ty sẽ xem xét đến khả năng rò rỉ.

Hamburg cho biết, một nền kinh tế hydro có nhiều lỗ hổng sẽ làm giảm hiệu quả của chính nó, mang lại ít tác động chống lại biến đổi khí hậu hơn mức có thể. Những người ủng hộ năng lượng sạch chỉ ra cách khí metan rò rỉ từ các giếng và đường ống dẫn khí đốt tự nhiên. Họ không muốn điều đó xảy ra với hydro.

Julie McNamara, quan chức của Union of Concerned Scientists, cho biết: "Chúng ta có nguy cơ phải tiếp tục xây dựng cơ sở hạ tầng mới mà về cơ bản sẽ lặp lại tất cả những tai hại trong quá khứ. Chúng ta không có thời gian và tiền bạc để làm sai".

Theo Bloomberg