Giải pháp năng lượng khả thi
Amoniac xanh được sản xuất thông qua quá trình điện phân sử dụng điện tái tạo như năng lượng gió, mặt trời, thủy điện…, cung cấp nguồn năng lượng sạch và hiệu quả, phù hợp các mục tiêu về việc hướng tới cắt giảm lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính xuống gần bằng 0 nhất có thể. Việc nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi amoniac xanh đang hứa hẹn mang lại một giải pháp mang tính thay đổi cho ngành năng lượng.
Tại Nhật Bản, một trong những quốc gia sớm theo đuổi giải pháp amoniac xanh, theo Nikkei, chính phủ nước này đã công bố kế hoạch năng lượng cơ bản trong đó đưa sản xuất điện bằng hydro và amoniac vào cơ cấu nguồn điện quốc gia từ tháng 7/2021. Với bước đi này, hàng loạt doanh nghiệp trong ngành giao thông và công nghiệp của “đất nước mặt trời mọc” đang có kế hoạch xây dựng cơ sở hạ tầng mới, nhằm phù hợp quy trình sử dụng amoniac làm nhiên liệu. Một số báo cáo đã đánh giá khả năng chuyển đổi nhiên liệu chính từ khí metan (CH4) sang amoniac cho các nhà máy là giải pháp khả thi. Đến nay, đã có nhiều doanh nghiệp Nhật Bản đầu tư thử nghiệm quy mô lớn nhằm tiến hành kiểm chứng khả năng đốt NH3 trong nhà máy nhiệt điện. Theo đó, quá trình này làm giảm thải CO2 của các nhà máy điện, làm cơ sở để phát triển khả năng đốt NH3 thay thế nhiên liệu hóa thạch.
Không như nhiên liệu hóa thạch, quá trình đốt NH3 không phát thải khí CO2 hoặc phát thải ít hơn đáng kể. Theo Bộ Kinh tế, Thương mại và Công nghiệp Nhật Bản, NH3 được xem như một giải pháp năng lượng khả thi trong bối cảnh đất nước vẫn đang lo ngại những hậu quả của năng lượng hạt nhân và chỉ có ít lựa chọn đối với năng lượng tái tạo. Việc đưa NH3 vào chính sách mới có thể khiến nhu cầu tiêu thụ NH3 hằng năm của Nhật Bản tăng gấp ba lần, lên đến bốn triệu tấn vào năm 2030. Theo Nikkei, đến năm 2050, nếu Nhật Bản chuyển đổi tất cả các nhà máy nhiệt điện đốt than sang sử dụng nhiên liệu NH3, tiêu thụ NH3 có thể đạt 30 triệu tấn/năm.
Một nghiên cứu trên tạp chí khoa học Powermag (Mỹ) cho hay, NH3 có thể là phương án hữu hiệu hơn cả hydro khi đối sánh các phương án phát điện tại Nhật Bản. Có nhiều phương pháp khác nhau để sản xuất NH3 và qua đó, sản phẩm cuối được phân loại theo các mầu sắc khác nhau, tùy theo độ trung hòa carbon của quy trình sản xuất. Trong đó “amoniac xanh lá cây” chỉ quy trình sản xuất phát thải carbon thấp nhờ sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo như gió, mặt trời, năng lượng sinh học - vốn là những nguồn năng lượng được nhiều nước nghiên cứu và phát triển. Ngoài ra, còn có quy trình sản xuất amoniac xanh lam, hồng hoặc vàng. Mầu sắc chỉ sự khác biệt về quy trình và cách thức sản xuất cũng như mức độ phát thải carbon trong quá trình tạo ra sản phẩm cuối.
Nghiên cứu cho thấy, NH3 là sản phẩm giàu hydro lại dễ vận chuyển hơn hydro hóa lỏng, tuy nhiên không phải sản phẩm NH3 nào cũng có thể được sử dụng như nguồn năng lượng sạch. Trước đây, phần lớn công nghệ sản xuất cũ tạo ra NH3 xanh lam, hồng hoặc vàng. Bên cạnh đó, hóa chất này trong suốt nhiều năm chưa được nghiên cứu như một giải pháp nhiên liệu tái tạo vì lo ngại tính dễ cháy và có hại cho sức khỏe. Do vậy NH3 phần lớn vẫn chỉ dùng trong phân bón và là nguyên liệu quan trọng cho sản xuất hóa chất. Theo Cơ quan Năng lượng quốc tế (IEA), khoảng 70% amoniac trên toàn cầu dùng làm phân bón, phần còn lại được sử dụng cho các ngành sản xuất công nghiệp khác nhau, chẳng hạn như sản xuất nhựa, sợi tổng hợp hoặc điện. Đối với các ngành công nghiệp khó khử carbon, amoniac xanh có tiềm năng trở thành nhiên liệu quan trọng.
 |
Xây dựng nhà máy amoniac xanh ở Australia. Ảnh: NIKKEI |
Sản xuất và sử dụng NH3 trên thế giới
Theo số liệu của Hiệp hội Năng lượng Amoniac thế giới, gần 98% nguyên liệu để sản xuất NH3 có nguồn gốc từ nhiên liệu hóa thạch, trong đó 72% sử dụng khí tự nhiên làm nguyên liệu. Quá trình này phần lớn vẫn còn sử dụng công nghệ cũ, thải ra khí CO2 trong quá trình sản xuất. Song, ngành công nghiệp amoniac toàn cầu dự kiến sẽ tăng trưởng đáng kể, với công suất dự kiến sẽ tăng từ 238 triệu tấn mỗi năm vào năm 2022 lên mức đáng kể 311 triệu tấn mỗi năm vào năm 2030. Ở khu vực Bắc Mỹ, 26 nhà máy đang trong các giai đoạn quy hoạch và phát triển khác nhau. Mỹ có 21 dự án trong số này với tổng công suất 23,6 triệu tấn/năm.
Tại châu Âu, phần lớn các dự án gia tăng công suất NH3 được thực hiện ở Nga, với kế hoạch tăng thêm 8,7 triệu tấn vào năm 2030. Vốn đầu tư cho các nhà máy này của Nga ước tính hơn 8,5 tỷ USD. Báo cáo “Thị trường amoniac xanh châu Âu - Quy mô, thị phần, xu hướng, cơ hội và dự báo giai đoạn 2018-2028” công bố cuối năm ngoái, đã dự đoán thị trường NH3 xanh châu Âu sẽ có mức tăng trưởng đáng kể từ nay đến năm 2028.
Báo cáo đánh giá, bằng cách thay thế amoniac thông thường bằng amoniac xanh, Liên minh châu Âu (EU) có thể giảm đáng kể lượng khí thải carbon và giúp chống lại biến đổi khí hậu. Do đó, EU cũng đã nhận ra tiềm năng của amoniac xanh và đặt ra các mục tiêu đầy tham vọng nhằm tăng cường sản xuất và sử dụng loại nhiên liệu này. Kế hoạch về amoniac xanh của EU bao gồm hỗ trợ phát triển các nguồn năng lượng tái tạo, như năng lượng gió và năng lượng mặt trời, được sử dụng cho quá trình điện phân tạo ra hydro để tổng hợp NH3. Tiếp đến là cung cấp kinh phí cho nghiên cứu và phát triển để nâng cao hiệu quả và giảm chi phí sản xuất amoniac xanh. Báo cáo đánh giá tiềm năng thị trường NH3 xanh ở châu Âu xếp theo mục đích sử dụng cuối cùng ưu tiên hai mục tiêu là nhằm sản xuất điện và vận tải, đứng trên cả nhu cầu làm phân bón cho nông nghiệp.
Dữ liệu của Global Data cũng cho hay, công suất NH3 tại châu Á sẽ tăng mạnh, trong đó Ấn Độ và Trung Quốc là hai quốc gia dẫn đầu xu hướng gia tăng công suất NH3. Trong khi đó tại Australia, các nhà máy chế tạo NH3 đang tận dụng lợi thế điện từ các trang trại gió và năng lượng mặt trời lớn ở nước này để tăng sản lượng NH3 xanh. Trong thời gian tới, quá trình chuyển đổi sang nhiên liệu NH3 xanh sẽ là một chặng đường dài nhiều chông gai, nhưng việc ngày càng nhiều nước tham gia, đồng thời có những chính sách khuyến khích các công ty, tập đoàn lớn tham gia, góp phần biến triển vọng đó thành hiện thực.
Nhà nghiên cứu năng lượng Tim Hughes của Tập đoàn Siemens ở Oxford (Anh) cho biết: “Các nhà nghiên cứu trên toàn cầu đang theo đuổi tầm nhìn tương tự về một “nền kinh tế amoniac” và dự đoán đây sẽ là nhiên liệu của tương lai. Còn đối với ngành công nghiệp, trong giai đoạn mới bắt đầu, điều quan trọng nhất là hành lang pháp lý để hỗ trợ phát triển amoniac xanh”. Tuy nhiên, cũng theo ông Hughes, việc sản xuất amoniac xanh ở quy mô thương mại rất tốn kém và quá trình đưa công nghệ sản xuất NH3 xanh đến gần với các ứng dụng có giá trị thương mại cũng cần một lộ trình dài.
