Tàu du lịch tạo ra khí thải cao gấp 10 lần toàn bộ xe hơi ở châu Âu, vận tải biển mới là ngành cần ra tay chống đỡ biến đổi khí hậu

Hydroville được chế tạo bởi Compagnie Maritime Belge (CMB). Đây là tàu biển đầu tiên trên thế giới đốt cháy hydro trong động cơ diesel, không sinh ra carbon dioxide hoặc oxit lưu huỳnh trong quá trình vận hành. Con tàu tạo ra một số oxit nitơ, nhưng sẽ được chuyển hóa thành nitơ và nước vô hại bằng chất xúc tác. Trong vận tải biển - một trong những ngành công nghiệp "bẩn" nhất thế giới, đây chính là dấu hiệu tích cực về một tương lai sạch hơn. "Nhiên liệu dựa trên hydro xanh là giải pháp không phát thải duy nhất trong thời gian dài", Giám đốc điều hành CMB Alexander Saverys nói với CNN Business. CMB đang dẫn đầu nỗ lực chống biến đổi khí hậu của ngành vận tải biển.

Khí thải hàng hải gây ô nhiễm nghiêm trọng

Năm 2018, Liên Hợp Quốc cảnh báo rằng thế giới đã có 12 năm để ngăn chặn mức độ thảm khốc của vấn đề nóng lên toàn cầu, gây áp lực lên vận tải quốc tế để hạn chế tác động xấu đến môi trường. Tàu biển đang gây ô nhiễm nghiêm trọng, thải ra hàng triệu tấn khí nhà kính mỗi năm. Chúng cũng sinh ra sulfur dioxide, một chất gây ô nhiễm liên quan đến các bệnh về đường hô hấp, cũng như carbon dioxide và metan, các loại khí làm Trái đất nóng lên.

Khí thải hàng hải chiếm khoảng 3% lượng carbon dioxide toàn cầu, gần bằng hàng không. Theo Diễn đàn kinh tế thế giới, nếu vận chuyển là một quốc gia, nó sẽ là nơi gây ô nhiễm lớn thứ 6 trên thế giới. Nếu không được kiểm soát, vấn đề sẽ trở nên trầm trọng hơn nhiều. Tàu biển vận chuyển hơn 90% hàng hóa được giao dịch và ngành công nghiệp này đã phát triển nhanh chóng. Đến giữa thế kỷ này, Tổ chức Hàng hải Quốc tế (IMO) dự đoán lượng khí thải sẽ tăng từ 50% đến 250% nếu tàu tiếp tục đốt nhiên liệu hóa thạch, và sẽ tạo ra tới 17% lượng khí thải carbon dioxide toàn cầu vào năm 2050.

Lượng phát thải carbon dioxide trong vận tải toàn cầu từ 2007 - 2015 (đơn vị: tỷ tấn). Nguồn: CNN

Trong khi ngành công nghiệp này bị loại khỏi Thỏa thuận Khí hậu Paris 2015 vì khí thải của ngành khó phân bổ cho từng quốc gia, cộng đồng quốc tế đã bắt đầu hành động. Dưới áp lực của các quốc đảo bị đe dọa bởi mực nước biển dâng cao, năm ngoái, IMO đã đặt mục tiêu giảm phát thải ít nhất 50% vào năm 2050, so với năm 2008, nhưng để đạt được mục tiêu đầy tham vọng này, các chủ tàu phải hạn chế sử dụng nhiên liệu hóa thạch và đầu tư vào công nghệ sạch hơn - phần lớn chưa từng được sử dụng trên các tàu lớn trước đây.

Những thành công ban đầu

Kể từ khi IMO đặt mục tiêu, nhiều công ty vận tải lớn nhất thế giới đã đưa ra những cam kết đầy tham vọng để cắt giảm lượng khí thải trong 3 thập kỷ tới. Đối với một số nhà vận tải, bước đầu tiên rất đơn giản - giảm tốc độ của các đội tàu trên đại dương. Điều này giúp cắt giảm tới 30% lượng khí phát thải, theo báo cáo của Dự án công khai hoá khí thải carbon (CDP).

Nhưng giảm tốc độ tàu chỉ là một biện pháp tạm thời. Đạt được mục tiêu của IMO đòi hỏi tàu mới, động cơ mới và nhiên liệu mới. Các rào cản tài chính, quy định và kỹ thuật chính cần phải được vượt qua. Cho đến nay, phần lớn ngành vận tải biển đang rất chậm chạp trong đổi mới. "Các công ty vận chuyển đang thất bại trong việc thúc đẩy các công nghệ cần thiết để giảm lượng khí thải carbon của họ", theo CDP. Chỉ có 3/18 công ty được CDP xếp hạng có một bộ phận chuyên trách giải quyết tình trạng khẩn cấp khí hậu.

Maersk, công ty vận tải hàng hải lớn nhất thế giới với doanh thu 39 tỷ USD vào năm 2018, đã đầu tư 1 tỷ USD vào công nghệ tiết kiệm năng lượng kể từ năm 2014 và dự định giảm 60% lượng khí thải vào năm 2030. John Kornerup, giám đốc phát triển bền vững của công ty, nói với CNN Business: "Nếu chúng tôi muốn sẵn sàng trong 10 năm tới, chúng tôi cần bắt đầu ngay từ bây giờ". Maersk đang chạy thử nghiệm với các loại nhiên liệu khác nhau và phát triển pin điện. Vận chuyển khử cacbon đòi hỏi "một công nghệ thúc đẩy hoàn toàn mới", ông Kornerup nói thêm. Nhưng ngay cả Maersk, với hỏa lực tài chính của mình, cũng không thể biến những con tàu không carbon thành hiện thực nếu không có sự hợp lực của cả ngành.

Đây cũng là hướng đi của CMB. Công ty đã giành được nhiều giải thưởng về phát triển bền vững, và gần đây đã tuyên bố hợp tác với Tsuneishi Facilities and Craft của Nhật Bản để chế tạo tàu đầu tiên trên thế giới có thể chạy bằng hydro và diesel vào năm 2021. Chiến lược của CMB là thử nghiệm các công nghệ carbon thấp trên các tàu nhỏ hơn, như Hydroville, và sau đó nhân rộng chúng lên.

Hydroville là "một ví dụ tuyệt vời về cách một dự án định hướng thương mại có thể mang lại lợi ích bền vững cao", theo Giám đốc điều hành của Cảng vụ Antwerp, Jacques Vandermeiren. CMB có kế hoạch ra mắt một động cơ hydro vào năm tới có thể cung cấp năng lượng cho các tàu lớn hơn như tàu kéo và xà lan và các tàu chở hàng chạy bằng hydro đầu tiên trên thế giới trong thập kỷ tới. Là một doanh nghiệp do gia đình điều hành từ năm 2015, CMB ít bị ràng buộc bởi các cổ đông hơn các công ty đại chúng như Maersk.

Du lịch trên biển sạch hơn?

Công ty du lịch Hurtigruten - Na Uy vừa ra mắt Roald Amundsen - du thuyền hybrid (sử dụng 2 loại động cơ) đầu tiên trên thế giới kết hợp giữa pin điện và động cơ đốt trong, đã đi từ Tromso đến Hamburg vào tháng 7, tạo ra lượng khí thải ít hơn 20% so với các tàu khác có cùng kích cỡ, theo ông Daniel Skjeldam, CEO của Hurtigruten.

Du thuyền Roald Amundsen. Nguồn: CNN

"Để hoạt động bền vững, bạn phải đầu tư vào công nghệ mới. Một cuộc cách mạng xanh mới đang tới", ông Skjeldam nói thêm rằng ngành du lịch đã bị tụt hậu so với các ngành công nghiệp khác khi cắt giảm khí thải.

Ngành công nghiệp du lịch đã tăng trưởng gần 50% trong giai đoạn 2010 - 2018 với số lượng hành khách tăng 4 - 6% mỗi năm, theo Hiệp hội Quốc tế Cruise Lines.

Một cuộc điều tra bí mật của Đại học Johns Hopkins năm nay cho thấy các tàu du lịch tạo ra mức độ ô nhiễm không khí nguy hiểm. Và nhà điều hành tàu biển lớn nhất thế giới, Carnival (CCL), đã thải ra lượng oxit lưu huỳnh - một loại khí độc hại - cao gấp gần 10 lần so với tất cả 260 triệu xe hơi ở châu Âu trong năm 2017, theo một báo cáo vào tháng 6. Người phát ngôn của Carnival nói với CNN rằng báo cáo dựa trên "những số liệu cũ và khác biệt đáng kể với dữ liệu nhiên liệu và khí thải được theo dõi trên các tàu của Carnival."

Bất chấp các thử nghiệm công nghệ mới của các công ty như Maersk, Hurtigruten và CMB, tiến độ toàn ngành là quá chậm. Các công ty lớn đang do dự đầu tư hàng tỷ USD vào công nghệ mới và có rất ít các ưu đãi và quy định tài chính được đưa ra để thúc đẩy nỗ lực của họ. Tuy nhiên, họ không chờ đợi để buộc phải hành động.

"Ngành công nghiệp du lịch nên đi đầu trong việc giới thiệu công nghệ mới và giảm khí thải. Chúng tôi chỉ đơn giản là không thể chờ đợi các quy định", ông Skjeldam nói.

Nhiên liệu từ … cá chết

Thách thức lớn nhất đối với ngành vận tải biển là tránh xa dầu nhiên liệu nặng, một loại động cơ diesel được sử dụng trong hầu hết các tàu chở dầu và chở hàng trên thế giới. Công nghệ pin đang thúc đẩy cuộc cách mạng xe sạch trên đất liền. Nhưng các tàu điện hoàn toàn không có khả năng ra khơi vào năm 2050. Pin điện không thể lưu trữ đủ năng lượng để các tàu biển di chuyển quãng đường dài, các chuyên gia cho biết. Nhiên liệu carbon thấp có thể là câu trả lời.

Nhiều công ty đang tập trung vào khí hóa lỏng (LNG) và nhiên liệu sinh học thay thế. Đến năm 2021, Hurtigruten đặt mục tiêu vận hành một đội tàu hybrid hoàn toàn, trang bị thêm cho tất cả 16 tàu của mình với sự kết hợp của LNG, pin và khí sinh học. "Gần một nửa đội tàu của chúng tôi sẽ được cung cấp năng lượng từ thiên nhiên, vì chúng tôi sẽ thay thế động cơ bằng pin, khí tự nhiên và khí sinh học từ chất thải hữu cơ như cá chết", ông Skjeldam nói.

Các pin trên tàu Roald Amundsen sẽ khởi động bất cứ khi nào nhu cầu năng lượng tăng cao, ông Skjeldam giải thích. "Khi động cơ tạo ra năng lượng dư thừa, nó sẽ được chuyển vào pin. Điều này đảm bảo cho động cơ hoạt động trơn tru và tối ưu mọi lúc, giảm đáng kể mức tiêu thụ nhiên liệu và khí thải. LNG về cơ bản ít gây ô nhiễm hơn so với nhiên liệu diesel thông thường và sử dụng LNG làm thành phần trong các động cơ hybrid khác nhau là một bước quan trọng để đạt được tham vọng cuối cùng của Hurtigruten về việc không phát thải trong quá trình di chuyển trên biển."

Royal Dutch Shell (RDSA) đã vận hành một trong những đội tàu LNG lớn nhất thế giới, quản lý hơn 40 tàu sân bay chạy bằng khí tự nhiên. Nhưng LNG có những hạn chế đáng kể và các chuyên gia nói rằng nó không phải là một giải pháp khả thi lâu dài. Khí này có thể ít độc hơn so với diesel, nhưng thành phần chính của nó là metan - một loại khí với khả năng giữ nhiệt trong khí quyển cao hơn khoảng 30 lần so với carbon dioxide.

Nhiên liệu sinh học là một sự thay thế tốt hơn. Maersk gần đây đã sử dụng hỗn hợp nhiên liệu được sản xuất từ ​​chất thải thực vật để giúp cung cấp năng lượng cho một tàu chở hàng đi từ Rotterdam đến Thượng Hải. Bằng cách sử dụng hỗn hợp nhiên liệu - 20% nhiên liệu sinh học và 80% dầu nhiên liệu - Maersk đã giảm 85% lượng khí thải CO2 của tàu, tương đương với 200 hộ gia đình sản xuất mỗi năm. "Đó là lựa chọn duy nhất cho đến thời điểm hiện tại", ông Kornerup nói với CNN Business.

Tàu chở hàng của Maersk sử dụng hỗn hợp nhiên liệu từ chất thải thực vật cho chuyến hành trình 3 tháng từ Rotterdam đến Thượng Hải. Nguồn: CNN

Tuy nhiên, sử dụng nhiên liệu sinh học để vận chuyển chỉ khả thi với số lượng rất hạn chế. Sử dụng đất để tạo ra năng lượng mặt trời hiệu quả hơn khoảng 8 lần so với sản xuất nhiên liệu sinh học. Theo báo cáo từ Hội đồng quốc tế về biến đổi khí hậu (IPCC), việc áp dụng đại trà nhiên liệu sinh học không phải là câu trả lời. Các nhà khoa học nói rằng việc tăng cường sản xuất nhiên liệu sinh học sẽ khiến giá lương thực toàn cầu tăng đột biến khi đất nông nghiệp bị chuyển hướng sử dụng.

Thách thức của hydro

Hydro là một trong những giải pháp hứa hẹn nhất cho các công ty muốn đạt được mục tiêu IMO vì khí này sạch và phù hợp với mọi kích cỡ tàu. Nhưng nhiên liệu này cũng có những thách thức. "Việc lưu trữ hydro có lẽ là trở ngại lớn nhất. Thể tích hydro nén gấp 15 lần so với diesel cho cùng một mức năng lượng", CEO Saver của CMB cho biết.

Các chuyên gia nói rằng các công ty nên tạo ra bước nhảy vọt đối với việc khử cacbon bằng cách đầu tư vào các hệ thống đốt kép, sử dụng kết hợp nhiên liệu diesel và nhiên liệu carbon thấp, như hydro hoặc pin. Hiện tại, cách rẻ nhất để vận hành là tiếp tục sử dụng động cơ đốt trong (chạy bằng diesel) và nhiên liệu lỏng như hydro hoặc amoniac đã sản xuất bằng năng lượng tái tạo.

Một động cơ hydro-diesel của Hydroville. Nguồn: CNN

Nhiên liệu hỗn hợp là trọng tâm của chiến lược của CMB. "Các động cơ hydro-diesel của chúng tôi là một quá trình chuyển đổi tự nhiên sang hydro. Diesel vẫn có thể bị đốt cháy làm nhiên liệu chính (trong trường hợp không có hydro), giúp người dùng yên tâm áp dụng công nghệ mới này", ông Saverys nói.

Các công ty nên áp dụng các giải pháp chuyển tiếp và tập trung vào đổi mới từng bước, theo CDP. "Chưa có công nghệ không carbon nào có thể áp dụng trên các tàu hiện nay thực sự khả thi. Nhưng chúng tôi cần tăng tốc đổi mới vì chúng tôi chỉ có 11 năm," theo ông Kornerup

Rào cản lớn nhất để thực hiện được vận chuyển carbon thấp là chi phí. Hydro và nhiên liệu carbon thấp khác đắt hơn nhiều so với diesel. Một tàu chạy bằng hydro có chi phí chế tạo cao hơn khoảng 10 - 15 triệu USD so với tàu diesel, theo ông Saverys.