Các nhà nghiên cứu thuộc Sáng kiến Năng lượng MIT (MIT Energy Initiative – MITEI) đã tính toán tác động kinh tế và môi trường của các kịch bản sản xuất và thương mại năng lượng amoniac trong tương lai. Nghiên cứu cho thấy, dù amoniac đang được kỳ vọng lớn như một nguồn năng lượng và chất mang hydro không carbon, việc mở rộng ứng dụng ở quy mô lớn đòi hỏi những thay đổi đáng kể trong công nghệ sản xuất hiện nay.

Amoniac có nhiều lợi thế nổi bật: mật độ năng lượng cao, không chứa carbon và đã được sản xuất, vận chuyển trên quy mô toàn cầu, chủ yếu phục vụ ngành phân bón. Tuy nhiên, các phương pháp sản xuất truyền thống lại tạo ra lượng phát thải carbon rất lớn. Trong khi đó, những công nghệ sản xuất amoniac sạch hơn đã tồn tại và việc định hướng đúng sự phát triển của ngành này có thể giúp giảm phát thải, hạ chi phí năng lượng và cải thiện cân bằng năng lượng giữa các khu vực.

Ảnh minh họa

Trong nghiên cứu mới, nhóm MITEI đã xây dựng bộ dữ liệu tổng hợp lớn nhất từ trước đến nay về tác động kinh tế và môi trường của chuỗi cung ứng amoniac toàn cầu dưới nhiều kịch bản khác nhau. Nghiên cứu phân tích các dòng chảy amoniac tiềm năng giữa 63 quốc gia, kết hợp các yếu tố kinh tế đặc thù của từng nước cùng các công nghệ sản xuất amoniac ít hoặc không carbon. Kết quả giúp các nhà nghiên cứu, nhà hoạch định chính sách và doanh nghiệp đánh giá chi phí cũng như phát thải vòng đời của từng công nghệ và tuyến thương mại amoniac.

Theo tác giả chính Guiyan Zang, đây là nghiên cứu toàn diện nhất về bức tranh amoniac toàn cầu. Amoniac và hydro hiện là hai loại nhiên liệu duy nhất có thể đạt quy mô lớn mà không phát thải carbon, trong đó amoniac có lợi thế dễ vận chuyển và chi phí thấp hơn.

Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng, nếu chuyển hoàn toàn sang sản xuất amoniac theo quy trình truyền thống nhưng kết hợp thu giữ carbon, lượng phát thải khí nhà kính toàn cầu có thể giảm gần 71% với chi phí tăng khoảng 23%. Trong khi đó, sản xuất amoniac bằng điện phân sử dụng năng lượng tái tạo có thể giảm tới 99,7% phát thải, nhưng chi phí tăng khoảng 46%.

Nghiên cứu cũng lấp đầy khoảng trống dữ liệu lâu nay, khi các nghiên cứu trước đây thường rời rạc, chỉ tập trung vào từng khu vực hoặc một công nghệ riêng lẻ. Nhóm MIT đã tổng hợp dữ liệu từ hàng chục nghiên cứu khác nhau, tính toán chi phí và phát thải trong toàn bộ vòng đời sản xuất, lưu trữ và vận chuyển amoniac.

Phân tích cho thấy, amoniac “xám” sản xuất từ khí tự nhiên bằng công nghệ Haber-Bosch truyền thống có chi phí thấp nhất nhưng phát thải cao nhất. Các phương án “amoniac xanh” và “amoniac xanh dương” giúp giảm phát thải đáng kể, song đi kèm chi phí cao hơn. Trung Quốc và Trung Đông được đánh giá là những khu vực có tiềm năng trở thành nhà cung cấp amoniac ít carbon quan trọng trong tương lai.

Nhóm nghiên cứu cho rằng bộ dữ liệu này sẽ là công cụ quan trọng để hỗ trợ các chính phủ, doanh nghiệp và nhà khoa học xây dựng chính sách, lựa chọn công nghệ và định hình các tuyến cung ứng amoniac phù hợp trong tiến trình chuyển dịch năng lượng toàn cầu. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Energy & Environmental Science và nhận tài trợ từ Trung tâm Hệ thống Năng lượng Tương lai của MIT Energy Initiative. 

Zach Winn