Tham vọng thay đổi bản đồ năng lượng thế giới
Tuy nhiên, sau nhiều năm được ca ngợi như “nhiên liệu của tương lai”, hydro vẫn chưa thể tạo ra bước đột phá tương xứng kỳ vọng. Rào cản lớn nhất nằm ở chi phí sản xuất quá cao, đặc biệt với “hydro xanh” - loại hydro được tạo ra bằng điện phân nước sử dụng điện từ năng lượng tái tạo. Vì vậy, việc các công ty tại Mỹ, Canada gần đây tăng tốc khai thác hydro tự nhiên dưới lòng đất đang làm dấy lên hy vọng về một cuộc cách mạng năng lượng mới.
Theo Financial Times, nhiều năm qua, chiến lược chuyển đổi năng lượng của thế giới chủ yếu xoay quanh điện gió, điện mặt trời và xe điện. Tuy nhiên, thực tế cho thấy các nguồn năng lượng tái tạo này chưa thể giải quyết triệt để nhu cầu của những ngành công nghiệp tiêu thụ năng lượng cực lớn như luyện thép, xi-măng, hóa chất, vận tải biển hay hàng không. Đây chính là khoảng trống khiến hydro được xem như “mảnh ghép còn thiếu” của quá trình khử carbon toàn cầu.
Khác với điện, hydro có thể lưu trữ và vận chuyển ở quy mô lớn, đồng thời có khả năng tạo nhiệt lượng cao phục vụ các ngành công nghiệp nặng. Do đó, từ châu Âu, Mỹ cho tới Nhật Bản và Hàn Quốc, hydro đã được đưa vào chiến lược an ninh năng lượng quốc gia trong hơn một thập niên qua. Liên minh châu Âu (EU) từng công bố kế hoạch đầu tư hàng trăm tỷ euro để xây dựng “nền kinh tế hydro”, trong khi Nhật Bản đặt mục tiêu trở thành xã hội hydro đầu tiên trên thế giới.
Tuy nhiên, tham vọng ấy nhanh chóng vấp phải thực tế khắc nghiệt về chi phí. Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), hơn 95% hydro trên thế giới hiện được sản xuất từ khí tự nhiên hoặc than đá, đây là các phương pháp tạo ra lượng phát thải CO₂ rất lớn. Trong khi đó, hydro xanh được xem là giải pháp sạch hơn nhưng giá thành vẫn cao gấp nhiều lần so nhiên liệu hóa thạch. Tại nhiều quốc gia, chi phí sản xuất hydro xanh dao động từ 4-6 USD/kg, khiến hàng loạt dự án rơi vào tình trạng thiếu tính cạnh tranh thương mại.
Chính trong bối cảnh đó, hydro tự nhiên bắt đầu nổi lên như một hướng đi mới đầy hấp dẫn. Không giống hydro xanh phải sử dụng lượng điện khổng lồ để điện phân nước, hydro tự nhiên tồn tại sẵn hoặc được tạo ra liên tục trong lòng đất nhờ các phản ứng địa hóa giữa nước và các loại đá giàu sắt. Một số nhà khoa học cho rằng, Trái đất có thể chứa lượng hydro tự nhiên khổng lồ mà nhân loại mới chỉ bắt đầu khám phá.
Đến giai đoạn 2025-2026, cuộc đua khai thác hydro tự nhiên thật sự bùng nổ tại Bắc Mỹ. Tại TP Thetford Mines, bang Quebec (Canada), Công ty khởi nghiệp Vema Hydrogen đang triển khai các giếng khoan thử nghiệm sâu 300 m nhằm kích hoạt phản ứng hóa học tạo hydro trong lòng đất. Theo mô hình này, hydro không chỉ được khai thác từ các túi khí tự nhiên có sẵn mà còn có thể được sản xuất ngay trong lòng đất bằng cách tận dụng các điều kiện địa chất tự nhiên. Giám đốc điều hành Pierre Levin cho rằng, tiềm năng của công nghệ này là vô cùng lớn, đủ khả năng tạo ra hàng tỷ tấn hydro trên phạm vi toàn cầu. Điều đáng chú ý hơn cả là chi phí. Bộ Năng lượng Mỹ ước tính hydro tự nhiên có thể được sản xuất với giá dưới 1USD/kg, mức thấp hơn đáng kể so hydro xanh, thậm chí rẻ hơn cả hydro sản xuất từ nhiên liệu hóa thạch.
Nếu con số này trở thành hiện thực, toàn bộ thị trường năng lượng sạch sẽ thay đổi sâu sắc. Khi giá hydro giảm xuống dưới ngưỡng 1USD/kg, nhiều ngành công nghiệp nặng vốn khó cắt giảm phát thải sẽ có cơ hội chuyển đổi nhanh chóng sang nhiên liệu sạch mà không làm tăng mạnh chi phí sản xuất. Giới phân tích cho rằng, đây chính là nguyên nhân khiến hydro tự nhiên thu hút dòng vốn đầu tư ngày càng lớn. Công ty Koloma tại Mỹ đã huy động 400 triệu USD từ các nhà đầu tư lớn, trong đó có những tổ chức liên quan Amazon và United Airlines, để khoan thăm dò hydro tại bang Iowa.
Cuộc cạnh tranh mới
Cuộc đua hydro hiện nay liên quan tới việc nhiều quốc gia tìm kiếm nguồn năng lượng mới nhằm bảo đảm vị thế chiến lược trong kỷ nguyên hậu dầu mỏ. Tại Mỹ, hydro được xem là một phần quan trọng trong chiến lược tái công nghiệp hóa và bảo đảm an ninh năng lượng. Chính quyền Mỹ kỳ vọng hydro sạch sẽ giúp nước này duy trì lợi thế công nghiệp trong các lĩnh vực sản xuất thép, hóa chất và công nghệ cao, đồng thời giảm phụ thuộc vào chuỗi cung ứng nhiên liệu truyền thống.
Không quân Mỹ đang nghiên cứu khả năng sử dụng hydro như nguồn năng lượng cho các căn cứ quân sự trong tương lai. Điều này phản ánh rằng hydro hiện không còn đơn thuần là vấn đề môi trường, mà trở thành một phần trong chiến lược an ninh quốc gia của Mỹ. Một số chuyên gia cho rằng, Mỹ có lợi thế đặc biệt trong cuộc đua hydro hiện nay nhờ sở hữu ngành dầu khí phát triển, hệ thống kỹ thuật khoan hiện đại và mạng lưới hạ tầng năng lượng quy mô lớn. Những yếu tố này có thể giúp nước Mỹ nhanh chóng thương mại hóa hydro địa chất nếu tìm được các mỏ có trữ lượng đủ lớn.
Trong khi đó, Canada nổi lên như “phòng thí nghiệm hydro” mới của Bắc Mỹ. Các khu vực giàu khoáng sản tại Quebec có điều kiện địa chất phù hợp để hình thành hydro tự nhiên. Trong khi đó, EU đang đầu tư mạnh vào hydro xanh như một phần trong Thỏa thuận Xanh châu Âu. Tuy nhiên, giá năng lượng cao và chi phí công nghiệp tăng mạnh sau khủng hoảng năng lượng 2022-2024 khiến nhiều doanh nghiệp châu Âu gặp khó khăn.
Nếu Bắc Mỹ thành công trong khai thác hydro tự nhiên giá rẻ, khoảng cách cạnh tranh công nghiệp giữa hai bờ Đại Tây Dương có thể bị nới rộng hơn nữa. Đây là lý do giới hoạch định chính sách châu Âu ngày càng quan tâm tới lĩnh vực hydro địa chất dù trước đây họ chủ yếu tập trung vào hydro xanh. Australia cũng không đứng ngoài cuộc chơi. Với diện tích địa chất rộng và kinh nghiệm khai khoáng lâu năm, nước này đang thúc đẩy nhiều chương trình khảo sát hydro tự nhiên, với kỳ vọng hydro có thể trở thành mặt hàng xuất khẩu chiến lược mới.
Dù triển vọng rất lớn, hydro tự nhiên hiện vẫn là lĩnh vực mới và đối mặt hàng loạt câu hỏi về kinh tế, công nghệ cũng như môi trường. Trước hết, giới khoa học cho rằng, thế giới hiện chưa có đủ dữ liệu để khẳng định quy mô thật sự của các mỏ hydro tự nhiên. Không giống dầu mỏ hay khí đốt đã được khai thác hàng chục năm, hydro địa chất mới chỉ ở giai đoạn đầu khảo sát. Phần lớn các đánh giá hiện nay vẫn dựa trên mô hình lý thuyết hoặc kết quả khoan thử nghiệm quy mô nhỏ. Nhà địa hóa học Geoffrey Ellis thuộc Cơ quan Khảo sát Địa chất Mỹ cho rằng, ông tin tưởng hydro tồn tại rất dồi dào trong lòng đất, song vấn đề cốt lõi là phải xác định được những nơi có thể khai thác hiệu quả về mặt kinh tế. Theo ông, đây chính là thách thức lớn nhất của ngành hydro hiện nay.
Bên cạnh đó, vấn đề môi trường cũng gây tranh luận. Một số công nghệ hydro địa chất yêu cầu bơm nước vào các tầng đá sâu để kích thích phản ứng hóa học sinh hydro. Quy trình này khiến nhiều chuyên gia lo ngại về nguy cơ gây ra động đất kích thích hoặc biến dạng địa chất, tương tự những tranh cãi từng xuất hiện trong ngành khai thác dầu đá phiến tại Mỹ. Hydro cũng là loại khí rất nhẹ, dễ rò rỉ và khó lưu trữ hơn khí tự nhiên. Nếu thất thoát ở quy mô lớn, có thể tác động gián tiếp tới khí hậu thông qua các phản ứng hóa học trong khí quyển. Một số nghiên cứu còn cho thấy nhiều loại vi sinh vật dưới lòng đất có khả năng tiêu thụ hydro, làm giảm hiệu suất khai thác.
Ngoài ra, hạ tầng cho nền kinh tế hydro hiện chưa hoàn thiện. Để hydro có thể thay thế nhiên liệu hóa thạch ở quy mô lớn, thế giới cần đầu tư lớn vào hệ thống đường ống, kho chứa, cảng xuất khẩu và công nghệ vận chuyển chuyên dụng. Đây là bài toán tốn kém không kém quá trình xây dựng ngành công nghiệp dầu khí trong thế kỷ trước. Tuy nhiên, bất chấp những thách thức ấy, giới đầu tư vẫn tiếp tục đổ vốn vào hydro vì họ nhìn thấy tiềm năng thay đổi căn bản cấu trúc năng lượng toàn cầu.
