thử nghiệm nhiên liệu amoniac trên động cơ diesel

Các phát thải từ việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch là một trong những nguyên nhân chính gây ra biến đổi khí hậu, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người.. Biểu hiện rõ nhất là trái

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THỬ NGHIỆM NHIÊN LIỆU AMONIAC

TRÊN ĐỘNG CƠ DIESEL

Người hướng dẫn: TS Nguyễn Minh Tiến Sinh viên thực hiện:

THỬ NGHIỆM NHIÊN LIỆU AMONIAC

TRÊN ĐỘNG CƠ DIESEL

Người hướng dẫn: TS Nguyễn Minh Tiến Sinh viên thực hiện:

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Giáo viên hướng dẫn : TS Nguyễn Minh Tiến

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Giáo viên hướng dẫn : TS Nguyễn Minh Tiến

( kí tên và ghi rõ họ tên )

TÓM TẮT

Nhiên liệu hóa thạch đang gây biến đổi khí hậu và đang cạn kiệt Ngành giao thông vận tải tiêu thụ nhiên liệu ngày càng lớn và gây ô nhiễm môi trường Cần tìm giải pháp thay thế sạch và bền vững Tại Việt Nam, chưa có nhiều nghiên cứu về NH3 và các hỗn hợp liên quan Tuy nhiên, với thách thức về biến đổi khí hậu, cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch và tiêu chuẩn khí xả nghiêm ngặt, việc nghiên cứu về sử dụng NH3 thay thế cho nhiên liệu truyền thống là rất quan trọng Điều này giúp giảm phát thải CO2, xử lý

chất thải hiệu quả, và hướng tới mục tiêu phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050 Để thực hiện đề tài, đồ án có cấu trúc các phần như sau:

Chương 1: Tổng quan Chương 2: Nhiên liệu thay thế

Chương 3: Khảo sát động cơ diesel Chương 4: Giới thiệu hệ thống cung cấp NH3

Chương 5: Thực nghiệm và đánh giá

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Minh Tiến

Doãn Xuân Danh

Đặng Hoàng Lương

1 Tên đề tài:

Thử nghiệm nhiên liệu Amoniac trên động cơ diesel

Thời gian thực hiện: Từ: 12/2023 đến: 6/2024

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

Các tài liệu liên quan đến hệ thống phun khí Các tài liệu liên quan đến bảo trì bảo dưỡng động cơ

Các tài liệu liên quan đến khí NH3

3 Nội dung chính của đồ án:

Chương 1: Tổng quan Chương 2: Nhiên liệu thay thế

Chương 3: Khảo sát động cơ diesel Chương 4: Giới thiệu hệ thống cung cấp NH3 Chương 5: Thực nghiệm và đánh giá

LỜI NÓI ĐẦU

Năng lượng có vai trò quan trọng đối với sự phát triển kinh tế-xã hội của một quốc gia An ninh quốc gia, an ninh kinh tế luôn gắn liền với an ninh năng lượng Vì vậy, chính sách năng lượng luôn được đặt lên hàng đầu của mỗi quốc gia trong chiến lược phát triển kinh tế-xã hội bền vững Theo dự đoán của các nhà khoa học thì với tốc độ khai thác hiện nay, trữ lượng dầu mỏ còn lại của trái đất cũng chỉ đủ cho con người khai thác trong vòng không quá 40 năm nữa Vì vậy ở đề tài này không chỉ đơn thuần là bài toán kinh tế mà đây là một chiến lược về lâu dài cho an ninh quốc gia

Khi sử dụng động cơ đốt trong dùng nhiên liệu xăng và Diesel, phát thải ô nhiễm môi trường là vấn đề nhức nhối ảnh hưởng đến môi trường và sức khoẻ của con người Vì thế tìm kiếm các nguồn khác thay thế các loại nhiên liệu truyền thống, cải tiến các hệ thống và giảm thiểu sự ô nhiễm môi trường từ động cơ đốt trong là những việc mà các nhà nghiên cứu và các hãng sản xuất thực hiện Đó cũng là xu thế và là chiến lược của nhiều quốc gia phát triển

Trong quá trình làm đồ án, nhóm đã tìm tòi, học hỏi, đọc kĩ các tài liệu liên quan để hiểu rõ hơn về hệ thống phun dầu Diesel, biết được cách tính toán, thiết kế hệ thống phun khí, tích lũy được những kiến thức cần thiết để hoàn thành đồ án một cách nhanh chóng và chính xác

Chúng em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn và góp ý tận tình của thầy TS Nguyễn Minh Tiến trong khoảng thời gian nhóm thực hiện đồ án Trong suốt quá trình làm đồ án sẽ không tránh khỏi sai sót do kiến thực còn hạn chế, chúng em rất mong nhận được sự góp ý của quý thầy cô để chúng em có thể hoàn thành sản phẩm của mình tốt hơn

Nhóm xin chân thành cảm ơn!

LỜI CAM ĐOAN

Nhóm xin cam đoan đề tài “Thử nghiệm nhiên liệu Amoniac trên động cơ diesel” là kết quả nghiên cứu, thực hiện của nhóm dựa trên sự cố gắng, nỗ lực của cả nhóm dưới sự giúp đỡ từ phía nhà trường và sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy TS Nguyễn Minh

Tiến

Mọi thông số kỹ thuật, số liệu phân tích, viết báo cáo, xây dựng mô hình đều do nhóm sinh viên chúng em tự tìm hiểu, phân tích kỹ càng một cách khách quan, uy tín, trung thực, có nguồn gốc rõ ràng Nhóm xin chịu hoàn toàn trách nhiệm nếu có sự không

trung thực trong quá trình nghiên cứu đề tài này

Đà Nẵng, tháng 6 năm 2024

Nhóm sinh viên thực hiện

MỤC LỤC

Nhận xét của người hướng dẫn Nhận xét của người phản biện Tóm tắt

Nhiệm vụ đồ án

LỜI NÓI ĐẦU i

LỜI CAM ĐOAN ii

1 Mục đích thực hiện đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 1

3 Mục tiêu nghiên cứu 1

4 Phạm vi, đối tượng và giới hạn nghiên cứu 2

5 Phương pháp nghiên cứu 2

Chương 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 3

1.1 Vấn đề về nhiên liệu hoá thạch 3

1.1.1 Nhiên liệu hoá thạch 3

1.1.2 Một số loại nhiên liệu hoá thạch 3

1.1.3 Vai trò và tầm quan trọng của nhiên liệu hóa thạch 4

1.1.4 Tác động của việc khai thác và sử dụng nhiên liệu hóa thạch với môi trường 5

1.2 Vấn đề về năng lượng và môi trường hiện nay 6

1.3 Chiến lược Net zero 8

1.3.1 Net zero 8

1.3.2 Sự khác biệt giữa net zero và cacbon neutral 9

1.3.3 Tầm quan trọng của net zero 10

1.3.4 Hạn chế của net zero 11

1.3.5 Khi nào thế giới cần đạt mức net zero 12

1.3.6 Làm sao để đạt được chiến lược net zero 13

1.3.7 Việt Nam trong cuộc đua net zero 16

Chương 2: CÁC NHIÊN LIỆU THAY THẾ 18

2.1 Vấn đề về năng lượng 18

2.2 Năng lượng thay thế 19

2.2.1 Khí CNG (Compressed Natural Gas) 19

2.2.3 Khí Syngas (synthetic gas) 19

3.1 Khái quát về động cơ Diesel D10 32

3.1.1 Giới thiệu chung 32

3.1.2 Thông số của động cơ EM190N (D10) 33

Chương 4: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG PHUN KHÍ NH3 34

4.1 Giới thiệu về các thành phần có trong hệ thống phun khí 34

4.1.1 Arduino UNO 34

4.1.2 Màn hình LCD 1602 35

4.1.3 Module LCD I2C 37

4.1.4 Biến trở 38

4.1.5 Module Công Suất MOSFET D4184 PWM 39

4.1.6 Cảm biến từ Hall LEFIRCKO NJK-5002C NPN 40

4.1.7 Một số chi tiết phụ sử dụng trong mạch 41

Chương 5 : THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 43

5.1 Đối tượng thử nghiệm 43

5.2 Các thiết kế ở động cơ 43

5.2.1 Họng nạp 43

5.2.2 Lắp đặt bánh răng cam 43

5.2.3 Trục tín hiệu 44

5.2.4 Vòi phun khí ( kim phun xăng xe máy ) 45

5.2.5 Van điều áp, đồng hồ đo áp 46

5.2.6 Thiết kế bộ sấy nhiên liệu 47

5.3 Lắp đặt hệ thống nạp khí NH3 47

5.4 Thử nghiệm hoạt động của động cơ 49

5.4.1 Dụng cụ thực nghiệm 49

5.4.2 Quy trình thực hiện 52

5.5 Các kết quả đo 54

5.5.1 Ảnh hưởng của NH3 đến công suất động cơ 54

5.5.1.1 Kết quả đo tại vòng tua diesel 900v/ph 54

5.5.1.2 Kết quả đo tại vòng tua diesel 1000v/ph 56

5.5.1.3 Kết quả đo tại vòng tua diesel 1200v/ph 57

5.5.1.4 Kết quả đo tại vòng tua diesel 1400v/ph 59

5.5.1.5 Kết quả đo tại vòng tua diesel 1500v/ph 60

5.5.1.6 Kết quả đo tại vòng tua diesel 1700v/ph 62

5.5.1.7 Kết quả đo tại vòng tua diesel 1400v/ph kéo tải 1Kw 63

5.5.1.7 Kết quả đo tại vòng tua diesel 1500v/ph kéo tải 1Kw 64

5.5.1.8 Kết quả đo tại vòng tua diesel 1700v/ph kéo tải 1Kw 66

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Bảng thống kê mức độ khí thải của các phương tiện giao thông ở Việt Nam

giai đoạn từ 2013 – 2018 6

Bảng 2.1 Quá trình sản xuất NH3 27

Bảng 3.1 Thông số của động cơ máy nổ hiệu tứ xuyên EM190N (D10) 33

Bảng 4.1 Thông số kỹ thuật Arduino UNO 34

Bảng 5.1 Thông số tại vòng tua diesel 900v/ph 54

Bảng 5.2 Kết quả tại vòng quay diesel 900v/ph 1 kim phun NH3 kéo tải 0.5Kw 54

Bảng 5.3 Kết quả tại vòng quay diesel 900v/ph 2 kim phun NH3 kéo tải 0.5Kw 55

Bảng 5.4 Thông số tại vòng tua diesel 1000v/ph 56

Bảng 5.5 Kết quả tại vòng quay diesel 1000v/ph 1 kim phun NH3 kéo tải 0.5Kw 56Bảng 5.6 Kết quả tại vòng quay diesel 1000v/ph 2 kim phun NH3 kéo tải 0.5Kw 56Bảng 5.7 Thông số tại vòng tua diesel 1200v/ph 57

Bảng 5.8 Kết quả tại vòng quay diesel 1200v/ph 1 kim phun NH3 kéo tải 0.5Kw 58Bảng 5.9 Kết quả tại vòng quay diesel 1200v/ph 2 kim phun NH3 kéo tải 0.5Kw 58Bảng 5.10 Thông số tại vòng tua diesel 1400v/ph 59

Bảng 5.11 Kết quả tại vòng quay diesel 1400v/ph 1 kim phun NH3 kéo tải 0.5Kw 59Bảng 5.12 Kết quả tại vòng quay diesel 1400v/ph 2 kim phun NH3 kéo tải 0.5Kw 59Bảng 5.13 Thông số tại vòng tua diesel 1500v/ph 60

Bảng 5.14 Kết quả tại vòng quay diesel 1500v/ph 1 kim phun NH3 kéo tải 0.5Kw 61Bảng 5.15 Kết quả tại vòng quay diesel 1500v/ph 2 kim phun NH3 kéo tải 0.5Kw 61Bảng 5.16 Thông số tại vòng tua diesel 1700v/ph 62

Bảng 5.17 Kết quả tại vòng quay diesel 1700v/ph 1 kim phun NH3 kéo tải 0.5Kw 62Bảng 5.18 Kết quả tại vòng quay diesel 1700v/ph 2 kim phun NH3 kéo tải 0.5Kw 62Bảng 5.19 Thông số tại vòng tua diesel 1400v/ph 63

Bảng 5.20 Kết quả tại vòng quay diesel 1400v/ph 1kim phun NH3 kéo tải 1Kw 63

Bảng 5.21 Kết quả tại vòng quay diesel 1400v/ph 2 kim phun NH3 kéo tải 1Kw 63

Bảng 5.22 Thông số tại vòng tua diesel 1500v/ph kéo tải 1Kw 64Bảng 5.23 Kết quả tại vòng quay diesel 1500v/ph 1 kim phun NH3 kéo tải 1Kw 65Bảng 5.24 Kết quả tại vòng quay diesel 1500v/ph 2 kim phun NH3 kéo tải 1Kw 65Bảng 5.25 Thông số tại vòng tua diesel 1700v/ph kéo tải 1Kw 66Bảng 5.26 Kết quả tại vòng quay diesel 1700v/ph 1 kim phun NH3 kéo tải 1Kw 66Bảng 5.27 Kết quả tại vòng quay diesel 1700v/ph 2 kim phun NH3 kéo tải 1 Kw 66Bảng 5.28 So sánh mức tiêu hao nhiên liệu và mức giảm khí thải CO2 67Bảng 5.29 Lượng phát thải khí CO2 69Bảng 5.30 Lượng phát thải khí NOx 70

DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Than đá được khai thác trong các mỏ than nằm sâu trong lòng đất 4

Hình 1.2 Xăng và dầu diesel là nhiên liệu chính trong ngành giao thông vận tải 5

Hình 1.3 Nhiên liệu hóa thạch cháy có thể gây ô nhiễm không khí 6

Hình 1.4 Chiến lược net zero 9

Hình 1.5 Cacbon – Neutral với Net – Zero 10

Hình 1.6 Việt Nam trong cuộc đua net zero 16

Hình 2.1 Mức tiêu thụ các nguồn năng lượng của thế giới 1970 – 2025 18

Hình 2.2 Khí CNG đang trở thành xu hướng năng lượng tương lai 19

Hình 2.3 Máy phát điện chạy bằng khí Syngas 21

Hình 2.4 Các loại phụ phẩm nông nghiệp tiềm năng cho sản xuất syngas 21

Hình 2.5 Xe chạy bằng khí hoá lỏng LPG 23

Hình 2.6 Sản xuất Biogas 25

Hình 2.7 Cấu trúc NH3 27

Hình 2.8 Lộ trình sản xuất amoniac không chứa carbon 28

Hình 2.9 Sản lượng NH3 trên thế giới, 2000-2020 29

Hình 2.10 Quy trình và điều kiện sản xuất NH3 29

Hình 2.11 Vận chuyển và lưu trữ Amoniac 30

Hình 4.6 Cấu tạo của biến trở 39

Hình 4.7 Module Công Suất MOSFET D4184 PWM 40

Hình 4.8 Cảm biến từ Hall 41

Hình 4.9 Điện trở 42

Hình 4.10 Hộp điều khiển 42

Hình 5.1 Thiết kế họng nạp trên động cơ 43

Hình 5.2 Lắp đặt bánh răng cam trên động cơ 44

Hình 5.3 Trục tín hiệu và nam châm 44

Hình 5.9 Thiết bị đun sôi nước 47

Hình 5.10 Sơ đồ khối hệ thống cung cấp khí NH3 47

Hình 5.19 Giao diện của phần mềm Arduino trên laptop 53

Hình 5.20 Bố trí đo đạt công suất, khí thải, vòng tua, điện áp 54

Hình 5.21 Đồ thị công suất động cơ 900v/ph khi cấp NH3 55

Hình 5.22 Đồ thị công suất động cơ 1000v/ph khi cấp NH3 57

Hình 5.23 Đồ thị công suất động cơ 1200v/ph khi cấp NH3 58

Hình 5.24 Đồ thị công suất động cơ 1400v/ph khi cấp NH3 60

Hình 5.25 Đồ thị công suất động cơ 1500v/ph khi cấp NH3 61

Hình 5.26 Đồ thị công suất động cơ 1700v/ph khi cấp NH3 62

Hình 5.27 Đồ thị công suất động cơ 1400v/ph khi cấp NH3 kéo tải 1Kw 64

Hình 5.28 Đồ thị công suất động cơ 1500v/ph khi cấp NH3 kéo tải 1Kw 65

Hình 5.29 Đồ thị công suất động cơ 1700v/ph khi cấp NH3 kéo tải 1Kw 66

Hình 5.30 Đồ thị so sánh số vòng quay động cơ 67

Hình 5.31 Đồ thị phát thải CO2 69

Hình 5.32 Đồ thị phát thải NOx 70

MỞ ĐẦU

1 Mục đích thực hiện đề tài

Các nguồn nhiên liệu hóa thạch như than đá, dầu mỏ và khí đốt tự nhiên đã và đang đáp ứng hầu hết nhu cầu năng lượng của nhân loại Các phát thải từ việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch là một trong những nguyên nhân chính gây ra biến đổi khí hậu, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người Vấn đề cấp thiết hiện nay đối với thế giới là biến đổi khí hậu toàn cầu đang diễn ra ngày càng nghiêm trọng Biểu hiện rõ nhất là trái đất nóng lên, băng tuyết tan, nước biển dâng cao; các hiện tượng thời tiết bất thường, bão lũ, sóng thần, động đất, hạn hán, rét đậm kéo dài, cùng với đó là vấn đề năng lượng hóa thạch đang dần cạn kiệt,… Với tốc độ sử dụng như hiện nay, các nhà khoa học dự đoán nguồn nhiên liệu này sẽ cạn kiệt trong khoảng 70 năm tới Ngành giao thông vận tải là ngành tiêu thụ lượng lớn nhiên liệu hóa thạch và cũng là tác nhân chính gây nên việc ô nhiêm môi trường

tìm kiếm tài liệu, thông tin,…

3 Mục tiêu nghiên cứu

• Chế tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu từ động cơ sử dụng bộ chế hòa khí thành động cơ phun nhiên liệu NH3 điều khiển bằng điện tử

• Tạo ra sản phẩm tiết kiệm nhiên liệu, có khả năng vận hành, có tính kinh tế và giảm phát thải ô nhiễm môi trường

• Góp phần đa dạng hóa nguồn năng lượng thay thế cho động cơ và cải thiện môi trường

• Làm cơ sở nghiên cứu trong việc học tập và ứng dụng vào sản xuất • Bài báo cáo tổng kết đúng với quy định của nhà trường

4 Phạm vi, đối tượng và giới hạn nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu:

Đề tài nghiên cứu này nhóm tập trung nghiên cứu mô hình máy phát điện kéo bởi động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu NH3 điều khiển bằng điện tử được cải tạo từ động cơ Sichuan D10 Chúng tôi chỉ dừng lại ở việc cải tạo động cơ DIESEL sang mô hình động cơ phun nhiên liệu NH3 điều khiển điện tử

Giới hạn nghiên cứu:

• Đề tài tập trung giải quyết về hệ thống phun nhiên liệu NH3 trên động cơ diesel D10 Tính toán lượng nhiên liệu NH3 cung cấp thích hợp với các chế độ hoạt động của động cơ Đề tài chỉ thực hiện đánh giá động cơ qua các chỉ tiêu về công suất và tiêu hao nhiên liệu chứ không nghiên cứu quá trình cháy bên trong xylanh • Đề tài được nghiên cứu dựa trên nguyên tắc kế thừa và phát triển tiếp những kết quả đã có được Nhóm thực hiện đề tài sẽ không tính toán, thiết kế lại kết cấu hệ thống nạp của động cơ này mà chỉ mô tả, thiết kế và lắp đặt thêm một số bộ phận để hỗ trợ cho quá trình hoạt động của hệ thống điều khiển phun NH3 trên động cơ diesel

5 Phương pháp nghiên cứu

Nhóm đã sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp thực nghiệm Nghiên cứu lý thuyết về điều khiển phun nhiên liệu NH3 Nghiên cứu thực nghiệm tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật, Đại Học Đà Nẵng với các thiết bị có sẵn tại trường

Chương 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN

1.1 Vấn đề về nhiên liệu hoá thạch

1.1.1 Nhiên liệu hoá thạch

Nhiên liệu hóa thạch là tên gọi chung của các loại nhiên liệu chứa hàm lượng cao hydrocarbon và carbon, được hình thành trong quá trình phân hủy kỵ khí của xác sinh vật được chôn vùi dưới lớp vỏ Trái Đất trong hàng triệu năm Đây là nguồn tài nguyên thiên nhiên có hạn và không thể tái tạo do quá trình hình thành đòi hỏi các điều kiện quá khắc nghiệt và phải diễn ra trong thời gian quá dài Tốc độ này vượt xa so với tốc độ khai thác và sử dụng hiện nay của con người

1.1.2 Một số loại nhiên liệu hoá thạch

Hiện nay, trên thế giới có 4 loại nhiên liệu hóa thạch phổ biến, cụ thể như sau:

• Dầu thô: hay còn gọi là dầu mỏ, đây là một loại chất lỏng sánh màu đen được

khai thác từ các mỏ dầu nằm sâu dưới đáy biển và trên thềm lục địa Dầu thô là nguyên liệu chính để sản xuất nên các loại nhiên liệu được sử dụng phổ biến hiện nay như: xăng, dầu hỏa, dầu diesel…

• Khí đốt tự nhiên: hay còn gọi là khí thiên nhiên, đây là một loại khí không

màu không mùi được khai thác từ các mỏ khí tự nhiên trong lòng đất hoặc trong các mỏ dầu dưới dạng khí đồng hành Khí tự nhiên chứa hàm lượng chính bao gồm metan và các loại hydrocarbon khác Khí thiên nhiên thường được sử dụng làm nhiên liệu cho các ngành công nghiệp và giao thông vận tải

• Than đá: là khoáng sản có màu nâu hoặc đen được khai thác trong các mỏ than

nằm sâu trong lòng đất Do chứa thành phần chính là carbon, nên than đá dễ cháy và có thể tạo ra nhiệt lượng lớn Hiện nay, than đá đang là nhiên liệu chính được sử dụng trong các nhà máy nhiệt điện và các cơ sở, xưởng sản xuất sắt thép, xi măng và nhiều ngành công nghiệp khác

• Đá phiến dầu: là một loại đá phiến giàu hydrocarbon tồn tại ở hai dạng rắn và

lỏng là chủ yếu Do chứa hàm lượng cao hydrocarbon nên đá phiến thường được sử dụng để tinh chế thành dầu thô tổng hợp và có thể được sử dụng như dầu mỏ và khí tự nhiên

Hình 1.1 Than đá được khai thác trong các mỏ than nằm sâu trong lòng đất

1.1.3 Vai trò và tầm quan trọng của nhiên liệu hóa thạch

Có thể nói rằng, nhiên liệu hóa thạch đóng vai trò đặc biệt quan trọng đối với đời sống và sự phát triển chung của toàn nhân loại Trong vài thập kỷ qua, nhiên liệu hóa thạch đã xâm nhập và tác động đến mọi khía cạnh trong đời sống, từ hoạt động sinh hoạt hằng ngày đến sản xuất và phát triển công nghiệp, cụ thể như sau

• Đối với công nghiệp nặng: than đá, dầu mỏ và khí thiên nhiên là nhiên liệu chính được sử dụng trong các lò đốt giúp cung cấp nguồn nhiệt lượng lớn phục vụ các ngành sản xuất công nghiệp nặng như luyện kim, nhiệt điện, sản xuất gạch, gốm sứ, xi măng…

• Đối với ngành giao thông vận tải: xăng, dầu diesel, khí thiên nhiên… là các nhiên liệu quan trọng giúp vận hành các thiết bị giao thông hiện nay như tàu, xe máy, ô tô, máy bay… đều có nguồn gốc từ dầu mỏ

• Đối với công nghiệp nhẹ: các sản phẩm phụ trong quá trình chưng cất dầu thô được sử dụng làm nguyên liệu cho một số ngành sản xuất công nghiệp quan trọng như: sản xuất nhựa, sản xuất mỹ phẩm, dược phẩm, thuốc trừ sâu, phân bón • Đối với đời sống sinh hoạt hằng ngày: khí gas hiện đang được sử dụng làm

nhiên liệu đun nấu và sưởi ấm Các sản phẩm phụ từ dầu mỏ như: chất tẩy rửa, sợi tổng hợp, thuốc diệt côn trùng, nước hoa, sơn, nylon, sợi tổng hợp… có mặt trong hầu hết các khía cạnh của đời sống

Hình 1.2 Xăng và dầu diesel là nhiên liệu chính trong ngành giao thông vận tải

1.1.4 Tác động của việc khai thác và sử dụng nhiên liệu hóa thạch với môi trường

Không thể phủ nhận được vai trò và tầm quan trọng của nhiên liệu hóa thạch với đời sống của con người Tuy nhiên, quá trình khai thác và sử dụng nhiên liệu hóa thạch của chúng ta cũng để lại rất nhiều hậu quả, ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường, cụ thể như sau:

• Gây ô nhiễm không khí: Trong quá trình cháy, nhiên liệu hóa thạch tạo ra các

chất khí độc hại như sulfur dioxide, carbon monoxide, nitrogen oxide và bụi mịn gây ô nhiễm không khí nghiêm trọng Khi tiếp xúc trong thời gian dài, con người và các loài sinh vật có thể mắc nhiều bệnh nguy hiểm về đường hô hấp

• Gây ô nhiễm đất và nước: Nhiên liệu hóa thạch thường chứa nhiều loại tạp chất

mà chúng ta không thể loại bỏ hoàn toàn Do vậy, khi đốt nhiên liệu hóa thạch có thể tạo ra axit sunfuric, nitric và cacbonic gây nên mưa axit hủy hoại môi trường đất Ngoài ra, quá trình khai thác mỏ cũng gây biến đổi và hủy hoại môi trường tự nhiên trong khu vực Các sự cố tràn dầu nghiêm trọng cũng có thể gây ô nhiễm nước và hủy hoại sự sống của hàng triệu sinh vật ở một vùng rộng lớn

cháy nhiên liệu hóa thạch thải ra hằng năm là một trong những nguyên nhân chính gây nên hiệu ứng nhà kính và biến đổi khí hậu trên toàn cầu Các hiện tượng thời tiết cực đoan như bão, lũ lụt, hạn hán… ngày càng xảy ra thường xuyên hơn

Băng ở hai cực tan nhanh khiến mực nước biển dâng cao gây ảnh hưởng trực tiếp đến cuộc sống của hàng triệu người trên thế giới.

Hình 1.3 Nhiên liệu hóa thạch cháy có thể gây ô nhiễm không khí

1.2 Vấn đề về năng lượng và môi trường hiện nay

• Vấn đề môi trường ở Việt Nam

Tài nguyên và môi trường có vị trí đặt biệt quan trọng đối với con người và sự phát triển của xã hội Hằng ngày chúng ta sử dụng không khí, nước thực phẩm để tồn và sử dụng các nguồn tài nguyên thiên nhiên và môi trường để đáp ứng nhu cầu thiết yếu của cuộc sống Mỗi sự biến đổi tự nhiên, của môi trường đều liên hệ mật thiết đến chúng ta, sự đe dọa nào đối với thiên nhiên, với môi trường cũng chính là đe dọa đối với chúng ta

Trong quá trình sản xuất và sinh hoạt, con người đã và đang thải vào môi trường hàng triệu các chất độc hại có rất nhiều nguyên nhân khác nhau như: Do quá trình sản suất công nghiệp thải ra khí độc hại, do quá trình khai thác tài nguyên thiên nhiên, các loại hóa chất sử dụng trong công nghiệp, nông nghiệp do việc sử dụng phương tiện giao thông vận tải gây ra Các phương tiện giao thông vận tải chủ yêu sử dụng nhiên liệu truyền thống như xăng và Diesel Chính vì vậy trong khí thải của động cơ chứa rất nhiều khí độc hại như: NOX, SOX, HC cháy không hoàn toàn, kèm theo những hạt bụi rắn thải vào môi trường không khí làm cho hàm lượng không khí độc hại trong bầu khí quyển ngày càng tăng lên

Bảng 1.1 Bảng thống kê mức độ khí thải của các phương tiện giao thông ở Việt

Nam giai đoạn từ 2013 – 2018

+ Nồng độ bụi tại các đường giao thông trong đô thị cao hơn tiêu chuẩn cho phép từ 1,5-3 lần, tại các công trình xây dựng vượt đến 20 lần; tiêu chuẩn cho phép là 0,2mg/m3

+ Ô nhiễm khí CO: Nồng độ trung bình của CO tại các nút giao thông trong đô thị xấp xỉ và có nơi lớn hơn tiêu chuẩn cho phép (TCCP) (5mg/cm3) khoảng 1,5 lần

+ Ô nhiễm khí SO2: ở các nút giao thông chính nồng độ SO2 phát thải ra môi trường đã lớn hơn TCCP (0,3 mg/cm3)

+ Ô nhiễm khí NO2: Hầu hết nồng độ trung bình của NO2 trong không khí tại các đô thị đều nhỏ hơn hoặc xấp xỉ TCCP (0.1 mg/cm3)

+ Ô nhiễm chì: Chủ yếu do phương tiện vận tải dùng xăng pha chì gây ra; hiện nay Việt Nam không dùng xăng pha chì; nên nồng độ chì trong không khí đã nhỏ hơn TCCP (0,005 mg/cm) khoảng 10 lần

Các chất ô nhiễm nêu trên có ảnh hưởng lớn đến sức khỏe con người Những nghiên cứu về ô nhiễm không khí và sức khỏe tại các Châu lục trên thế giới đã chỉ ra các chất ô nhiễm khác nhau có ảnh hưởng khác nhau

+ CO : Khi một người hít phải khí CO vào phổi, khí CO sẽ vào máu kết hợp với sắc tố hồng cầu (hemoglobin), tạo ra chất carboxyhemoglobin, đẩy dưỡng khí là khí oxi ra khỏi hồng cầu Do khí CO có ái lực mạnh gấp 200 lần so với O2 trong sắc tố hồng cầu, nên khí O2 bị loại hết ra ngoài, dẫn tới cơ thể bị thiếu O2 gây chết ngạt rất nhanh

+ NOx : Hỗn hợp khí NOx có tác hại xấu đến sức khỏe con người, đặc biệt là những người có tiền sử về bệnh hô hấp.Ngoài ra, hỗn hợp khí NOx cũng kết hợp với một số chất khác trong không khí tạo ra khí ozone và các loại tạp chất dạng hạt Khí NOx cũng được biết đến với nguyên nhân gây ra mưa axit gây hại cho cây cối và đất đai Trên đây mới chỉ là những chất khí độc hại chủ yếu trong khí thải ô tô, ngoài ra còn rất nhiều chất khác có hại tới môi trường và con người những chúng chiếm tỷ lệ rất ít

+ HC : Theo các nghiên cứu y khoa, trong HC có chứa benzen, benzen được phát hiện gây cản trở quá trình sản xuất máu và gây ra bệnh thiếu máu Ngoài ra, benzen còn được coi là một trong những nguyên nhân gây ung thư và còn có thể gây ra bệnh bạch cầu

Với mức độ phát sinh ô nhiễm rất nghiêm trọng do khí thải của phương tiện giao thông vận tải gây ra, nếu ngay từ bây giờ không có những biện pháp hữu hiệu để hạn chế thấp nhất mức độ phát sinh chất ô nhiễm thì trong tương lai không xa chúng ta sẽ phải đối đầu với những điều kiện khắc nghiệt của thiên nhiên tác động như: Trái đất nóng lên, mực nước biển dâng cao, những trận mưa axit Do đó nghiên cứu thay thế nguồn nhiên liệu truyền thống ( xăng, dầu) bằng nguồn nhiên liệu thay thế như dầu mỏ hóa lỏng (LPG), khí thiên nhiên (CNG), khí sinh học (BIOGAS) là rất cần thiết nhằm

hạn chế việc phát sinh các chất độc hại Đây là một trong những vấn đề được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm giải quyết, kịp thời ngăn chặn mức độ ô nhiễm của bầu khí quyển Bên cạnh đó khi chúng ta sử dụng nhiên liệu dầu mỏ cho động cơ đốt trong thì sẽ gây ra các hậu quả làm ô nhiễm không khí, làm thủng tầng ôzôn, gây hiệu ứng nhà kính Trong các chất độc hại thì CO, NO, HC do các động cơ thải ra là nguyên nhân chính gây ô nhiễm bầu không khí, ảnh hưởng đến sức khỏe con người Do đó, con người đứng trước một thách thức lớn là phải có nguồn nhiên liệu thay thế

• Thách thức đối với ngành công nghiệp Ô tô

Chất lượng không khí hiện nay trên thế giới bị ô nhiễm đến mức báo động, mà trong đó khí thải của động cơ đốt trong chính là các tác nhân chủ yếu gây nên ô nhiễm không khí Không khí gọi là ô nhiễm khi thành phần của nó bị thay đổi hay khi có hiện diện của những chất lạ gây ra những tác hại mà khoa học chứng minh được hay gây ra sự khó chịu đối với con người Các tác hại của các chất ô nhiễm trong khí xả động cơ đốt trong có thể làm cho cơ thể bị thiếu Oxy, nhức đầu, chóng mặt, buồn nôn, gây viêm, ho, khó thở và làm hủy hoại các tế bào cơ quan hô hấp, mất ngủ, gây ra căn bệnh ung thư máu, gây rối loạn hệ thần kinh, gây ra các bệnh về gan và làm trẻ em chậm phát triển trí tuệ Ngoài ra khí thải động cơ còn làm thay đổi nhiệt độ khí quyển và ảnh hưởng đến môi trường sinh thái

Để giải quyết hai vấn đề trên thì đã có không ít nghiên cứu từ các hãng ô tô lớn như Toyota, Honda… Một trong những nghiên cứu được xem là hiệu quả nhất là sử dụng pin nhiên liệu (Fuel Cell) và ô tô lai điện – nhiệt (hybrid) Tuy nhiên do vấn đề về lưu trữ khí hydrogen (H2) nên hiện nay công nghệ pin nhiên liệu vẫn chưa được ứng dụng rộng rãi Vì vậy việc sử dụng ô tô, xe gắn máy hybrid (lai) nhiệt – điện vừa giúp giảm thiểu lượng khí thải độc hại ra môi trường vừa tiết kiệm nhiêu liệu một cách bền vững

1.3 Chiến lược Net zero

Khoa học đã chỉ ra rằng việc con người tạo ra các loại khí nhà kính, chẳng hạn như carbon dioxide, quyết định mức độ tổng thể của hiện tượng nóng lên toàn cầu Giảm lượng khí thải nhà kính là chìa khóa trong việc ngăn chặn biến đổi khí hậu thảm khốc Do đó, các chính phủ trên khắp thế giới đồng ý cố gắng đạt Net Zero vào năm 2050 như một phần của Thỏa thuận Paris, được ký kết vào năm 2014

1.3.1 Net zero

Net Zero hay "Phát thải ròng bằng 0", là một mục tiêu môi trường nhằm giảm lượng phát thải khí nhà kính (như CO2, CH4, N2O) do con người gây ra xuống mức cân

bằng với khả năng hấp thụ hoặc loại bỏ khí thải của Trái Đất, đến mức mà tổng lượng khí thải ròng được giảm xuống bằng không Vấn đề này không chỉ đòi hỏi việc giảm thiểu phát thải từ các nguồn như giao thông, sản xuất công nghiệp và sản xuất điện năng, mà còn bao gồm việc tăng cường khả năng hấp thụ carbon thông qua các biện pháp như trồng rừng mới, bảo tồn rừng, công nghệ thu giữ và lưu trữ carbon (Carbon Capture and Storage - CCS)

Mục tiêu đạt được phát thải ròng bằng 0 nhằm giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu theo Thỏa thuận Paris, với hy vọng giữ mức tăng nhiệt độ toàn cầu dưới 2°C và nỗ lực hạn chế sự tăng nhiệt dưới mức 1.5°C so với mức trước thời kỳ công nghiệp Để đạt được điều này, cả chính phủ, doanh nghiệp và cá nhân đều cần cam kết giảm phát thải và hỗ trợ các giải pháp cho khả năng hấp thụ carbon, tạo ra một nền kinh tế toàn cầu ít carbon hơn và bền vững hơn

Hình 1.4 Chiến lược net zero

1.3.2 Sự khác biệt giữa net zero và cacbon neutral

Carbon Neutral là quá trình giảm lượng khí thải carbon dioxide (CO2) hoặc các khí thải gây hiệu ứng nhà kính khác ra khỏi môi trường để bù đắp cho lượng khí thải đã tạo ra từ các hoạt động con người Mục tiêu của trung hòa carbon là giảm thiểu tác động của hoạt động con người đến biến đổi khí hậu và thúc đẩy sự phát triển bền vững Thực hiện bằng cách mua đủ các khoản tín chỉ bù đắp Carbon nhằm tạo ra sự khác biệt

Ngược lại, Net Zero là một mục tiêu tham vọng hơn rất nhiều lần, đòi hỏi tổ chức hoặc doanh nghiệp cắt giảm lượng khí thải carbon trong toàn bộ chuỗi cung ứng của họ, từ nguồn cung đến người tiêu dùng cuối cùng Đây là một nỗ lực quy mô lớn trong ngữ cảnh mà các doanh nghiệp thường không kiểm soát toàn bộ chuỗi giá trị của mình

Net Zero nhằm đạt được mục tiêu không tạo ra thêm bất kỳ lượng khí thải CO2 nào vào khí quyển, tức là tạo ra mức phát thải ròng bằng 0 Trong khi đó, Carbon Neutral vẫn phát thải CO2 nhưng đảm bảo toàn bộ lượng này được triệt tiêu hoàn toàn bởi lượng XO2 được tạo ra, nhằm đạt trạng thái trung hòa carbon

Net Zero tập trung vào việc giảm lượng phát thải carbon suốt chuỗi cung ứng từ sản xuất đến tiêu thụ Trái lại, Carbon Neutral chỉ quan tâm đến việc giảm thiểu carbon tại khâu sản xuất sản phẩm, thường thông qua việc sử dụng nguồn năng lượng sạch không phát thải CO2

Đạt được mục tiêu Net Zero sẽ khó khăn hơn so với Carbon Neutral Net Zero đòi hỏi sự tham gia của cả người tiêu dùng trong việc lựa chọn sản phẩm, và các doanh nghiệp cần phải thực hiện các biện pháp giảm thiểu phát thải từ việc sử dụng nguồn năng lượng sạch như điện, nước để sản xuất hàng hóa của mình

Hình 1.5 Cacbon – Neutral với Net – Zero

1.3.3 Tầm quan trọng của net zero

Khoa học cho thấy rõ ràng để ngăn chặn những tác động tồi tệ nhất của biến đổi khí hậu, đồng thời bảo tồn một hành tinh có thể sống được, mức tăng nhiệt độ toàn cầu cần được giới hạn ở mức 1,5°C so với mức tiền công nghiệp Hiện tại, Trái đất đã ấm hơn khoảng 1,1°C so với cuối những năm 1800 và lượng khí thải tiếp tục tăng Để duy trì sự nóng lên toàn cầu ở mức không quá 1,5°C - như yêu cầu trong Thỏa thuận Paris - lượng khí thải cần phải giảm 45% vào năm 2030 và đạt mức 0 vào năm 2050

Mặc dù hầu hết các quốc gia chỉ mới bắt đầu thực hiện các mục tiêu và chính sách về Net Zero gần đây, nhưng những chiến lược này vẫn có ý nghĩa và tác động to lớn, mang lại lợi ích cho môi trường và cộng đồng trên toàn thế giới

Tăng cường an ninh lương thực

Thực vật phát triển tốt hơn trong điều kiện khí hậu phù hợp với chúng, do đó nhiệt độ toàn cầu tăng nhanh là rất nguy hiểm Chính sách Net zero sẽ bền vững hơn cho môi trường, góp phần nâng cao sức khỏe cây trồng và sản lượng nông nghiệp cao hơn

Sức khỏe đại dương

Lượng CO2 tăng cao trong khí quyển làm tăng nhiệt độ đủ để gây hại cho sinh vật biển như cá và các rạn san hô thông qua các tác động như axit hóa đại dương và thay đổi dòng hải lưu, điều này sẽ đẩy nhanh mực nước biển dâng Tác động nghiêm trọng đến lượng carbon hấp thụ vào đại dương và các rạn san hô có thể giảm tới 50% ngay cả khi tình trạng nóng lên toàn cầu giảm nhẹ

Cuộc sống tốt hơn

Ít khí thải hơn có nghĩa là không khí ít ô nhiễm hơn, điều này sẽ mang lại cuộc sống tốt hơn Vì có khoảng 7 triệu người chết vì ô nhiễm không khí mỗi năm nên việc giảm thiểu ô nhiễm là rất quan trọng

Hạn chế biến đổi khí hậu

Các hiện tượng thời tiết cực đoan như lũ lụt, hạn hán, nóng lên toàn cầu, mực nước biển dâng cao, suy giảm đa dạng sinh học là những tác dụng phụ rất phổ biến của biến đổi khí hậu Việc giảm phát thải khí nhà kính sẽ góp phần tích cực vào việc cải thiện các kiểu thời tiết và do đó làm giảm quy mô, thời gian và cường độ của các hiện tượng tàn khốc như vậy

Thúc đẩy phát triển kinh tế

Chuyển đổi sang nền kinh tế Net Zero mở ra nhiều cơ hội phát triển mới cho các ngành công nghiệp năng lượng tái tạo, công nghệ xanh, hiệu quả năng lượng Tạo ra việc làm mới, thúc đẩy tăng trưởng kinh tế và nâng cao đời sống con người

1.3.4 Hạn chế của net zero

Về chi phí:

• Chuyển đổi sang Net Zero đòi hỏi khoản đầu tư lớn vào năng lượng tái tạo, công nghệ xanh và cơ sở hạ tầng

• Chi phí này có thể ảnh hưởng đến ngân sách của các quốc gia, đặc biệt là các nước đang phát triển

1.3.5 Khi nào thế giới cần đạt mức net zero

Theo Thỏa thuận Paris, các quốc gia đã đồng ý hạn chế sự nóng lên ở mức dưới 2 độ C (3,6 độ F), lý tưởng nhất là ở mức 1,5 độ C (2,7 độ F) Các tác động đến khí hậu toàn cầu vốn đang diễn ra dưới mức nóng lên 1,1 độ C (1,98 độ F) hiện nay, từ băng tan đến các đợt nắng nóng tàn khốc và những cơn bão dữ dội hơn – cho thấy sự cấp bách của việc giảm thiểu sự gia tăng nhiệt độ

Khoa học mới nhất cho thấy rằng việc hạn chế sự nóng lên ở mức 1,5 độ C phụ thuộc vào lượng khí thải CO2 đạt mức 0 trong khoảng thời gian từ 2050 đến 2060 Việc

đạt mức 0 thực sớm hơn trong phạm vi đó (gần năm 2050) sẽ tránh được nguy cơ tạm thời vượt quá 1,5 độ C Đạt net zero muộn hơn (gần đến năm 2060) gần như vượt qua 1,5 độ C trong một thời gian trước khi nhiệt độ toàn cầu có thể giảm trở lại giới hạn an toàn hơn thông qua việc loại bỏ carbon

Điều này không có nghĩa là tất cả các quốc gia cần đạt mức phát thải ròng bằng 0 cùng một lúc Tuy nhiên, cơ hội hạn chế sự nóng lên ở mức 1,5 độ C phụ thuộc đáng kể vào việc các nguồn phát thải cao nhất sẽ đạt mức 0 trong bao lâu Những cân nhắc liên quan đến công bằng, bao gồm trách nhiệm về lượng khí thải trong quá khứ, sự bình đẳng về lượng khí thải bình quân đầu người và năng lực hành động, cũng đề xuất thời hạn sớm hơn đối với các quốc gia giàu có hơn, phát thải cao hơn

Đối với lượng khí thải không phải CO2, đạt được Net zero sẽ muộn hơn, một phần vì các mô hình cho rằng một số lượng khí thải này, chẳng hạn như khí metan từ các nguồn nông nghiệp, khó loại bỏ dần hơn Tuy nhiên, những loại khí mạnh nhưng tồn tại trong thời gian ngắn này sẽ đẩy nhiệt độ lên cao hơn trong thời gian tới, có khả năng đẩy sự thay đổi nhiệt độ vượt quá ngưỡng 1,5 độ C sớm hơn nhiều

Vì lý do này, điều quan trọng là các quốc gia phải xác định rõ liệu mục tiêu về mức 0 ròng của họ chỉ bao gồm CO2 hay tất cả khí nhà kính Mục tiêu toàn diện về lượng phát thải ròng bằng 0 sẽ bao gồm tất cả các loại khí nhà kính, đảm bảo rằng các loại khí không phải CO2 cũng được giảm thiểu một cách khẩn cấp

1.3.6 Làm sao để đạt được chiến lược net zero

Chuyển sang một thế giới Net zero là một trong những thách thức lớn nhất mà loài người phải đối mặt Điều này có nghĩa là phải chuyển đổi hoàn toàn về cách thức sản xuất, tiêu thụ, di chuyển, Ngành năng lượng chiếm ¾ lượng phát thải khí nhà kính hiện nay, do đó việc nắm giữ vai trò then chốt trong việc ngăn chặn tác động tồi tệ của biến đổi khí hậu

Để đạt được mục tiêu Net Zero, cần phải nhanh chóng chuyển đổi toàn diện hệ thống năng lượng, công nghiệp, tiêu dùng, kết hợp bảo vệ rừng, hợp tác quốc tế, cùng nâng cao nhận thức và phát triển khoa học kỹ thuật để đạt Net Zero 2050, xây dựng tương lai bền vững cho chính chúng ta và thế hệ mai sau

Một bài báo mới về Biến đổi Khí hậu Tự nhiên của các học giả Oxford Net Zero, bao gồm Mike Kendall và Ros Rickaby, đã xác định 7 thuộc tính để đạt được Net zero thành công Nó nhấn mạnh tính cấp thiết của việc giảm phát thải và nhấn mạnh sự cần thiết phải đảm bảo tính toàn vẹn về mặt xã hội và môi trường

Giảm phát thải từ đầu

IPCC đã đưa ra hơn 200 lộ trình để giảm lượng phát thải carbon nhằm đạt mục tiêu Net Zero Các mục tiêu ngắn, trung và dài hạn cho việc giảm carbon theo từng lộ trình khác nhau, tuy nhiên, các doanh nghiệp nên tập trung và lựa chọn giảm lượng carbon đáng kể trong giai đoạn ngắn hạn thay vì tăng cường nỗ lực khi đã ở giai đoạn sau

Hơn nữa, IPCC đã tính toán các kịch bản giảm lượng carbon dựa trên điều kiện môi trường hiện tại Do đó, nếu tình hình biến đổi khí hậu trong tương lai gây ra các vấn đề như cháy rừng, axit hóa đại dương (ảnh hưởng đến hệ sinh thái biển) và các yếu tố khác làm suy giảm các bể chứa carbon, thì việc thiếu biện pháp giảm carbon thích hợp sẽ dẫn đến rủi ro trong giai đoạn đầu, khiến sự mất linh hoạt trong việc ứng phó với các tình huống này

Giảm phát thải toàn diện

Trái ngược với Net Zero, điểm khác biệt của carbon trung tính là đánh giá toàn diện về lượng phát thải khí nhà kính Do đó, các hành động để thực hiện mục tiêu này không chỉ giới hạn ở việc tăng cường sử dụng năng lượng sạch mà còn bao gồm các biện pháp như kiểm soát cải tiến công nghệ động cơ, xử lý rác thải và tất cả các hành vi có thể tạo ra khí thải nhà kính

Điều này đòi hỏi nỗ lực chung của tất cả các ngành, kể cả những ngành gặp khó khăn trong việc giảm lượng carbon, ví dụ như các ngành công nghiệp nặng, kiến trúc, nông nghiệp, hàng không và khai thác mỏ Các ngành công nghiệp phát thải carbon thấp ban đầu cũng cần thực hiện các hành động khác ngoài việc giảm lượng carbon của chính họ

Thận trọng trong việc loại bỏ carbon dioxide

Mặc dù việc đầu tư và nghiên cứu về công nghệ thu giữ, lưu trữ carbon trực tiếp trong không khí (DACCS) đang được tiến hành, chúng ta cần nhớ rằng tác động dài hạn của việc này đối với môi trường vẫn còn nhiều bất định Sự lo ngại nảy sinh từ việc gửi lượng lớn CO2 vào môi trường và tiềm ẩn rủi ro của việc trồng rừng cũng cần được xem xét, đặc biệt là khi chúng có thể dễ dàng bị ảnh hưởng bởi các sự kiện thiên tai như lũ lụt hoặc hỏa hoạn

Vì vậy, trong quá trình đối phó với biến đổi khí hậu, việc giảm lượng khí thải carbon từ nguồn vẫn được ưu tiên hàng đầu Các biện pháp loại bỏ CO2 nên được thực hiện cẩn thận, và chỉ thực hiện khi thế giới đã bước vào giai đoạn mà giảm lượng carbon không khả thi nữa

Quy định hiệu quả về bù đắp carbon

Hiện nay, việc cung cấp tín chỉ carbon bởi các tổ chức độc lập mang lại nhiều lựa chọn với các phương pháp tính toán và chương trình đa dạng, nhưng thiếu sự đồng nhất trong cơ chế giám sát tiêu chuẩn Điều này dẫn đến việc nhiều kế hoạch không được thiết kế phù hợp, các tác động bên ngoài bắt nguồn từ việc thực hiện kế hoạch không được xem xét một cách toàn diện, trong khi số lượng tín chỉ carbon cũng vượt quá lượng ước tính

Chính vì vậy, chính phủ và các tổ chức xác minh tiêu chuẩn cần đề xuất các phương pháp đánh giá toàn diện Đối với doanh nghiệp, việc nghiên cứu kỹ về từng chương trình bù đắp carbon là cần thiết để đảm bảo số tiền chi cho mua tín chỉ carbon được sử dụng một cách hiệu quả, đồng thời đầu tư vào các biện pháp khí hậu mang lại ảnh hưởng tích cực

Chuyển đổi công bằng sang Net Zero

Việc chuyển đổi từ sản xuất công nghiệp đến mô hình Net Zero trở thành một thách thức đối với các quốc gia phát triển Tuy nhiên, cần phải lưu ý rằng mỗi quốc gia có bối cảnh và điều kiện riêng, việc đạt được mục tiêu Net Zero không thể áp dụng một cách đồng nhất Điều này yêu cầu sự linh hoạt trong việc thiết kế các lộ trình chuyển đổi phù hợp với điều kiện cụ thể của từng quốc gia

Việc đầu tư vào các quốc gia đang phát triển có thể là một cách hiệu quả để giảm thiểu sự bất bình đẳng trong việc đối phó với biến đổi khí hậu Bằng cách hỗ trợ họ trong việc áp dụng các công nghệ sạch và phát triển các nguồn năng lượng tái tạo, không chỉ giúp giảm lượng khí thải toàn cầu mà còn tạo ra cơ hội phát triển bền vững cho các quốc gia có nền kinh tế đang phát triển

Tính bền vững sinh thái xã hội

Ngày nay, biến đổi khí hậu là ưu tiên hàng đầu cần giải quyết, tuy nhiên các khía cạnh về môi trường, xã hội cũng cần được xem xét, giảm thiểu hiện tượng nóng lên toàn cầu Việc phục hồi hệ sinh thái ban đầu cũng cần được ưu tiên, nhằm tránh gây ra các vấn đề phát sinh dưới danh nghĩa là giảm lượng carbon

Cơ hội kinh tế mới

Một số người cho rằng mục tiêu Net Zero có thể gây ảnh hưởng tiêu cực đối với nền kinh tế quốc gia và lợi nhuận của các doanh nghiệp vì việc đạt được nó đòi hỏi sự đầu tư lớn và quá trình chuyển đổi đầy thách thức

Tuy nhiên, từ góc độ quốc gia, việc giảm các khoản hỗ trợ cho các ngành công nghiệp gây ô nhiễm (ví dụ: ngành năng lượng từ nhiên liệu hóa dầu) có thể tạo điều kiện cho sự phát triển của các ngành công nghiệp mới và thay thế (như năng lượng mặt trời, năng lượng gió và công nghệ lưu trữ năng lượng), tạo ra một mô hình kinh tế mới ít gây ô nhiễm và có giá trị gia tăng cao

Mặt khác, nếu các tập đoàn có khả năng dẫn đầu trong việc giảm lượng khí thải carbon, họ sẽ có lợi thế cạnh tranh hơn so với các đối thủ, đồng thời thu hút được sự quan tâm của người tiêu dùng, vốn đầu tư và nhân tài

1.3.7 Việt Nam trong cuộc đua net zero Tại Hội nghị COP26 của Liên Hợp Quốc diễn ra vào năm 2021, Thủ tướng Phạm

Minh Chính đã đưa ra cam kết Việt Nam sẽ đạt mục tiêu Net Zero vào năm 2050 Đồng thời, trong Quy hoạch điện VIII mới được công bố gần đây, Chính phủ cũng đã áp đặt yêu cầu kiểm kê khí thải nhà kính đối với các doanh nghiệp lớn, nhằm thúc đẩy việc thực hiện cam kết trung hòa carbon của đất nước

Trong kế hoạch phát triển ngành điện đến năm 2030, mục tiêu về kiểm soát lượng khí nhà kính phát thải được đề ra là khoảng từ 204 đến 254 triệu tấn, dự kiến còn từ 27 đến 31 triệu tấn vào năm 2050 Chúng ta hướng tới việc giảm mức phát thải đạt đỉnh không vượt quá 170 triệu tấn vào năm 2030, với điều kiện rằng các cam kết theo JETP của các đối tác quốc tế được thực hiện đầy đủ và hiệu quả

Việt Nam cũng đã áp dụng chính sách khích lệ người dân chuyển đổi sang sử dụng xe điện Trong vòng ba năm tính từ ngày 1/3/2022, lệ phí trước bạ lần đầu đối với ô tô điện chạy bằng pin là 0%

Từ ngày 1/3/2025 đến 28/2/2027, lệ phí trước bạ đối với các ô tô điện chạy pin có dung tích dưới 9 chỗ ngồi sẽ bằng 50% lệ phí trước bạ của xe xăng tương đương về số chỗ ngồi

Việt Nam sẽ không tiến hành xây dựng các nhà máy nhiệt điện than mới sau năm 2030, nhằm đảm bảo việc giảm lượng khí thải carbon và thúc đẩy mục tiêu trung hòa carbon, như đã cam kết tại Hội nghị COP 26 Thông qua Chiến lược quốc gia về biến đổi khí hậu và Chiến lược quốc gia về tăng trưởng xanh giai đoạn 2021-2030, tầm nhìn đến năm 2050, Chính phủ Việt Nam thể hiện rõ ràng sự quyết tâm và khao khát phát triển đất nước theo hướng bền vững, thịnh vượng

Hình 1.6 Việt Nam trong cuộc đua net zero

Là quốc gia đặt tham vọng lớn trong chiến lược Net zero tại Châu Á, Việt Nam cam kết đến năm 2030 sẽ giảm 43,5% lượng phát thải Tuy nhiên, sức ép từ các quy định môi trường ngày càng nghiêm ngặt của các nước phát triển đang thúc đẩy Chính phủ và các doanh nghiệp tại Việt Nam phải tiếp tục nỗ lực, tăng cường hơn nữa quá trình chuyển đổi sang mô hình phát triển xanh và bền vững Việc giảm phát thải không chỉ là một ưu tiên mà còn là một mệnh lệnh cấp bách của cả quốc gia

Chương 2: CÁC NHIÊN LIỆU THAY THẾ

2.1 Vấn đề về năng lượng

Vai trò của nhiên liệu thay thế:

Sự sụt giảm nguồn năng lượng hóa thạch và vấn đề ô nhiễm môi trường đã thúc đẩy sự tìm kiếm và phát triển nhiên liệu thay thế, một khía cạnh quan trọng trong nỗ lực chuyển đổi sang hệ thống năng lượng bền vững và giảm thiểu tác động xấu đến môi trường Nhiên liệu thay thế, đặc biệt là những nguồn năng lượng tái tạo, đang trở thành một giải pháp quan trọng trong cuộc chiến chống lại ô nhiễm và cạn kiệt nguồn năng lượng hóa thạch

Hiện nay, tất cả các nước trên thế giới từ các nước tiên tiến đến các nước đang phát triển và chậm phát triển rất đau đầu về vấn đề cạn kiệt nguồn nhiên liệu truyền thống Tình hình nguồn nhiên liệu dầu mỏ hiện nay không ổn định, giá dầu thường thay đổi lớn theo những biến động chính trị, khó dự báo

Hình 2.1 Mức tiêu thụ các nguồn năng lượng của thế giới 1970 – 2025 Đặc biệt năm 2004 một sự khủng hoảng dầu mỏ lớn nhất từ trước đến nay, giá dầu tăng đến mức kỷ lục 60 USD/thùng, đến năm 2005 giá dầu lên đến hơn 70 USD/thùng Khi mà nguồn nhiên liệu truyền thống ngày càng dần cạn kiệt thì việc đòi hỏi sử dụng một nguồn năng lượng thay thế lâu dài là vấn đề cần sớm được giải quyết

2.2 Năng lượng thay thế

Ở một thế giới mà sự bất ổn của cả xã hội và thiên nhiên càng ngày càng gia tăng như hiện nay thì vấn đề năng lượng là một vấn đề nóng hổi rất được quan tâm Nguồn năng lượng hóa thạch xưa nay vẫn được coi là chủ chốt đang dần trở nên khan hiếm và cũng là nguyên nhân gây ra nhiều bất động, tranh chấp giữa các quốc gia trên thế giới Trong khi đó theo như các nhà khoa học dự đoán, với tốc độ khai thác và sử dụng nguồn tài nguyên hóa thạch như hiện nay thì trong vòng vài thế kỷ nữa con cháu chúng ta sẽ phải gánh chịu những hậu quả nghiêm trọng về cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch Từ đó, nhu cầu về các nguồn năng lượng thay thế càng trở nên cấp thiết hơn, càng ngày càng có nhiều dự án nghiên cứu năng lượng thay thế được khởi động và phát triển ở khắp nơi trên thế giới Tuy nhiên không phải tất cả chúng đều thích hợp để phát triển trong tương lai

2.2.1 Khí CNG (Compressed Natural Gas)

Khí đốt nén tự nhiên (CNG) là hỗn hợp chất khí cháy được, bao gồm phần lớn là các hydrocarbon (hợp chất hóa học chứa cacbon và hyđrô) Cùng với than đá, dầu mỏ và các khí khác, khí thiên nhiên là nhiên liệu hóa thạch Khí thiên nhiên có thể chứa đến 85% mêtan (CH4) và khoảng 10% êtan (C2H6), và cũng có chứa số lượng nhỏ hơn propan (C3H8), butan (C4H10), pentan (C5H12), và các ankan khác Khí thiên nhiên, thường tìm thấy cùng với các mỏ dầu ở trong vỏ Trái Đất, được khai thác và tinh lọc thành nhiên liệu cung cấp cho khoảng 25% nguồn cung năng lượng thế giới.

Đây được cho là một giải pháp thay thế phần nào nhiên liệu hóa thạch như xăng, dầu Diesel Một ưu điểm rất lớn nữa là quá trình đốt cháy khí nén sẽ không thải ra khí gây hiệu ứng nhà kính, đó là một lợi ích lớn đối với môi trường Ngày nay khí tự nhiên được sử dụng song song với nhiên liệu xăng trên một số dòng xe ô tô

Hình 2.2 Khí CNG đang trở thành xu hướng năng lượng tương lai

2.2.3 Khí Syngas (synthetic gas)

Khí syngas là một hỗn hợp khí tổng hợp được tạo ra từ một loạt các nguồn năng lượng, thường là các nguyên liệu hữu cơ như than đá, than cám, gỗ, dầu mỏ, hay các chất hữu cơ khác Tên gọi "syngas" đến từ viết tắt của cụm từ "synthesis gas," và nó thường được biết đến với các tên gọi khác nhau như "synthetic gas," "synfuel gas," hay "producer gas."

Khí syngas chủ yếu bao gồm các thành phần chính sau:

• Hydrogen (H2): Là thành phần chính của khí syngas, hydrogen cung cấp năng lượng và có nhiều ứng dụng trong các quá trình hóa học và sản xuất năng lượng • Carbon Monoxide (CO): Một khí có khả năng cháy và có thể được sử dụng làm

nguồn năng lượng • Methane (CH4): Thành phần này thường xuất hiện trong khí syngas, đặc biệt khi

nguồn năng lượng là than đá • Carbon Dioxide (CO2): Một phần CO2 thường được tạo ra trong quá trình sản

xuất khí syngas

Ứng dụng:

Việc phát triển công nghệ sản xuất syngas từ nguồn năng lượng sinh khối và chất thải hữu cơ đang trở thành một giải pháp hữu hiệu để đáp ứng nhu cầu năng lượng ngày càng tăng mà không gây tác động lớn đến môi trường Các nguồn năng lượng tái tạo như sinh khối và chất thải hữu cơ có sẵn trong tự nhiên và có khả năng tái tạo, giúp giảm thiểu sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng hóa thạch và giảm lượng chất thải

Công nghệ khí hóa từ sinh khối và chất thải hữu cơ thường áp dụng các quy trình như gasification hoặc pyrolysis Trong quá trình này, nguyên liệu hữu cơ được chuyển hóa thành khí syngas, một nguồn năng lượng có thể sử dụng để sản xuất điện, nhiên liệu, hay nguyên liệu hóa chất

Các lợi ích của việc sử dụng nguồn năng lượng sinh khối và chất thải hữu cơ để sản xuất syngas bao gồm:

• Nguồn Năng Lượng Tái Tạo: Sinh khối và chất thải hữu cơ là nguồn năng lượng tái tạo và có sẵn đầy đủ

• Giảm Thiểu Chất Thải: Sử dụng chất thải hữu cơ giúp giảm lượng chất thải được đưa vào bãi rác và đồng thời tận dụng nguồn nguyên liệu từ chúng

• Bảo Vệ Môi Trường: Công nghệ này giúp giảm phát thải khí nhà kính so với việc đốt cháy trực tiếp các chất thải

• Đa dạng hóa các nguồn năng lượng: Việc sử dụng khí syngas từ nguồn năng lượng sinh khối mang lại sự đa dạng hóa nguồn năng lượng và giảm sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng hóa thạch

• Nhiên liệu khí syngas là một sản phẩm quan trọng trong ngành công nghiệp hóa chất, được sử dụng chủ yếu để sản xuất các hợp chất hóa học khác nhau Mặc dù có nhiều nguồn cung cấp khí syngas, nhưng một phần lớn hiện nay vẫn đến từ nguồn năng lượng hóa thạch như than đá, khí tự nhiên, dầu, và thậm chí là từ rác thải

Dưới đây là một số điểm quan trọng về thị trường nhiên liệu khí syngas: • Sản Xuất Toàn Cầu: Mỗi năm, có khoảng 6 Exajoule (EJ) nhiên liệu khí syngas

được sản xuất trên toàn thế giới Điều này chiếm khoảng 2% tổng tiêu thụ năng lượng trên thế giới

• Nguồn Gốc: Nguồn cung cấp chính của nhiên liệu khí syngas đến từ năng lượng hóa thạch như than đá, khí tự nhiên, dầu, và thậm chí là từ rác thải Các quá trình như gasification hay pyrolysis được sử dụng để chuyển đổi nguyên liệu này thành khí syngas

• Ngành Công Nghiệp Amoniac: Nhiên liệu khí syngas chủ yếu được sử dụng trong ngành công nghiệp amoniac để sản xuất phân bón và các sản phẩm hóa chất liên quan Amoniac là một thành phần quan trọng của phân bón, giúp cung cấp dưỡng chất cần thiết cho cây trồng

• Tầm Quan Trọng: Trong bối cảnh nguồn năng lượng tái tạo và bảo vệ môi trường trở nên ngày càng quan trọng, việc nghiên cứu và phát triển các phương pháp sản xuất nhiên liệu khí syngas từ nguồn năng lượng tái tạo và thân thiện với môi trường là một xu hướng quan trọng

Tóm lại, nhiên liệu khí syngas đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp hóa chất, đặc biệt là trong việc sản xuất amoniac và phân bón Sự đa dạng hóa nguồn cung cấp năng lượng và nỗ lực chuyển đổi sang nguồn năng lượng tái tạo là những điểm quan trọng trong xu hướng phát triển của thị trường này

Hình 2.3 Máy phát điện chạy bằng khí Syngas

Hình 2.4 Các loại phụ phẩm nông nghiệp tiềm năng cho sản xuất syngas

Nhược điểm của syngas

Nhược điểm của Syngas chủ yếu là về vấn đề công nghệ khí hóa Kỹ thuật khí hóa còn sơ khai, đặc biệt là công nghệ lọc và xử lý khí Syngas tại nước ta chưa đạt yêu cầu làm ảnh hưởng tới quá trình làm việc của động cơ đốt trong

Ngoài những nhược điểm về công nghệ khí hóa còn vấp phải vấn đề như khả năng lưu trữ, hóa lỏng Syngas Syngas thường phải được sử dụng ngay sau khi khí hóa Các thành phần khí có trong Syngas có tỉ trọng và mật độ năng lượng thấp hơn rất nhiều so với nhiên liệu khác như khí thiên nhiên và xăng nên việc tích trữ và vận chuyển để làm nhiên liệu cung cấp cho các phương tiện vận tải sẽ gặp nhiều khó khăn và chi phí cao

2.2.3 Khí LPG

Trong các loại nhiên liệu sạch đã được nghiên cứu sử dụng, các loại dầu thực vật, nhiên liệu sinh học, … là những loại nhiên liệu tái sinh có nhiều ưu thế về giảm chất khí gây hiệu ứng nhà kính, song trở ngại lớn là giá thành cao so với các nhiên liệu truyền thống Chính vì vậy, các loại nhiên liệu khí (khí hydro, khí thiên nhiên nén CNG, khí dầu mỏ hoá lỏng LPG) là sự lựa chọn được các nhà khoa học quan tâm nhất hiện nay So sánh ưu, nhược điểm của ba loại nhiên liệu trên, khí dầu mỏ hoá lỏng LPG được chọn là có ưu thế hơn cả Sử dụng khí hydro làm nhiên liệu cho động cơ có lợi thế vượt trội về mặt môi trường, song vấp phải trở ngại lớn về mặt kỹ thuật và an toàn, việc tồn trữ, vận chuyển và sử dụng hiđrô gặp rất nhiều khó khăn và tốn kém, độ an toàn lại thấp vì hiđrô rất dễ bay hơi, dễ nổ, khó nhận biết khi bị rò rỉ (hiđrô không có mùi) Còn khí thiên nhiên CNG có ưu điểm hơn khí dầu mỏ hoá lỏng LPG là quá trình cháy lý tưởng hơn (do thành phần chính là mêtan CH4), tuy nhiên nhược điểm lớn của CNG là phải tồn chứa trong bình áp suất cao (khoảng 250 atm), trong khi khí dầu mỏ hoá lỏng LPG có thể tồn tại dưới dạng lỏng ở áp suất chỉ có 7 atm Tóm lại, xét trên mọi khía cạnh thì phương án sử dụng khí dầu mỏ hoá lỏng LPG cho động cơ đốt trong nhằm giảm lượng khí thải gây ô nhiễm môi trường là phù hợp nhất

• Tiềm năng khí thiên nhiên và khả năng sản xuất tại Việt Nam

Nhược điểm

• Chưa có tính phổ biến và đại trà • Phụ thuộc vào kết cấu xe để lắp đặt chuyển đổi khác nhau • Lượng lưu trữ LPG không nhiều như xăng

Khí sinh học Biogas được sản xuất bằng cách ủ kín các chất thải hữu cơ trong chăn nuôi, rác thải sinh hoạt, còn trong tự nhiên khí này được sinh ra từ đầm lầy, hồ, ao, giếng nước tù đọng lâu ngày Khí biogas có khả năng tự bắt lửa cực cao, chất dễ cháy nhất trong khí biogas là CH4 nên thường được sử dụng để làm nguồn khí đốt