- Tác giả: Inês Azevedo, Michael R. Davidson, Jesse D. Jenkins, Valerie J. Karplus, and David G. Victor
- Kim Lưu dịch từ Tạp chí Foreign Affairs số May/June 2020
Trong ba thập kỷ qua, nhiều nhà ngoại giao và chính trị gia đã liên tục kêu gọi hành động mạnh mẽ chống lại biến đổi khí hậu. Tuy nhiên, tình hình khí hậu vẫn tiếp tục đi xuống. Nhiều nguyên nhân dẫn đến tình trạng này. Lợi ích từ việc hành động vì môi trường chủ yếu tập trung vào tương lai và phân tán khó định rõ, đặc biệt là cho những người nghèo có ít tiếng nói trong chính trị, kể cả ở những quốc gia có lượng khí thải lớn. Trong khi đó, chi phí cho những biện pháp này thường ngay lập tức và chủ yếu nằm trong tay những nhóm có quyền lực chính trị. Trong bối cảnh quốc tế đa dạng, việc tổ chức hành động tập thể trở nên khó khăn, và sự bất định về tương lai làm tăng thêm sự phức tạp.
Tuy nhiên, các rào cản chính trị này không phải là không thể vượt qua. Một tin vui là sự tiến bộ trong công nghệ có thể giúp ta giảm bớt chi phí và tăng cường hành động. Trong vài thập kỷ sắp tới, sự đổi mới sẽ giúp giảm lượng khí thải hiệu quả với chi phí hợp lý. Điều này đòi hỏi việc tái cấu trúc khoảng mười lĩnh vực kinh tế quan trọng – như điện năng, giao thông và một số phần của nông nghiệp – bằng cách gia tăng những thay đổi tích cực đã xảy ra và đầu tư mạnh vào những khu vực còn thiếu sự đổi mới.
Trong lĩnh vực năng lượng điện, một cuộc cách mạng đang diễn ra. Công nghệ phát thải thấp đang trở nên ngày càng phổ biến, đặc biệt tại Trung Quốc, Ấn Độ và phần lớn các nước phương Tây. Nếu áp dụng đúng chính sách, năng lượng gió, mặt trời và nguyên tử, cùng với các công nghệ tiên tiến khác, sẽ giúp các quốc gia giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và cắt giảm lượng khí thải đáng kể.
Sự tiến bộ trong công nghệ năng lượng sạch đã khởi xướng một chu trình lợi ích, nơi mỗi cải tiến thu hút sự hỗ trợ chính trị mạnh mẽ hơn. Cần phải mở rộng mối quan hệ này giữa công nghệ và chính trị ở các ngành khác. Tuy nhiên, ở nhiều ngành có lượng phát thải lớn khác, việc giảm phát thải đang diễn ra chậm chạp. Trong ngành vận tải, thép, xi măng và nhựa, nhiều công ty còn ngần ngại đối mặt với sự thay đổi, trừ khi họ thấy rằng việc giảm phát thải không chỉ mang lại chi phí và rủi ro mà còn cơ hội tăng giá trị. Chỉ có vài doanh nghiệp thực sự nhận ra tầm quan trọng của việc này và đang thí nghiệm với các giải pháp không phát thải. Để đạt được mục tiêu phát thải net-zero, chúng ta cần sự hợp tác giữa chính phủ và doanh nghiệp, không chỉ thông qua các thỏa thuận quốc tế hay các biện pháp như thuế carbon, mà còn thông qua chính sách công nghiệp toàn diện.
Từ góc độ hiện đại, lĩnh vực năng lượng điện tiềm ẩn cơ hội lớn nhất để giảm phát thải cacbon. Điện năng chỉ là một phương tiện truyền tải năng lượng; nguồn gốc của nó quyết định xem nó có thân thiện với môi trường hay không. Ví dụ, một chiếc ô tô điện không giảm thiểu khí thải nếu sử dụng điện từ nhà máy than. Tuy nhiên, việc chuyển đổi toàn bộ nền kinh tế sang sử dụng điện là bước thiết yếu. Thay vì giảm phát thải tại hàng triệu nguồn khác nhau, việc tập trung vào một số ít nhà máy điện sẽ hiệu quả hơn. Hiện nay, các quốc gia phương Tây chuyển khoảng 30% năng lượng sang điện. Để khử cacbon hiệu quả, tỷ lệ này cần tăng cao hơn nhiều.
Để thực hiện, cần tiến bộ trên hai mặt trận. Đầu tiên, chúng ta cần chuyển sang sử dụng điện cho các hoạt động tiêu thụ năng lượng lớn như vận tải và sưởi ấm. Ngành ô tô đã có những bước tiến, nhưng ngành hàng không và vận chuyển đường dài vẫn còn nhiều thách thức. Đối với sưởi ấm, không chỉ tòa nhà mà cả một số quy trình công nghiệp cần chuyển đổi. Trong khi một số quy trình công nghiệp sẽ tiếp tục dựa vào nhiên liệu hóa thạch, các lĩnh vực khác, như sưởi ấm không gian, có thể lợi dụng điện năng hiệu quả hơn. Máy bơm nhiệt, với cơ chế làm nóng và làm lạnh hiệu quả, là một ví dụ tiêu biểu.
Tương lai là điện
Từ góc độ hiện đại, lĩnh vực năng lượng điện tiềm ẩn cơ hội lớn nhất để giảm phát thải cacbon. Điện năng chỉ là một phương tiện truyền tải năng lượng; nguồn gốc của nó quyết định xem nó có thân thiện với môi trường hay không. Ví dụ, một chiếc ô tô điện không giảm thiểu khí thải nếu sử dụng điện từ nhà máy than. Tuy nhiên, việc chuyển đổi toàn bộ nền kinh tế sang sử dụng điện là bước thiết yếu. Thay vì giảm phát thải tại hàng triệu nguồn khác nhau, việc tập trung vào một số ít nhà máy điện sẽ hiệu quả hơn. Hiện nay, các quốc gia phương Tây chuyển khoảng 30% năng lượng sang điện. Để khử cacbon hiệu quả, tỷ lệ này cần tăng cao hơn nhiều.
Để thực hiện, cần tiến bộ trên hai mặt trận. Đầu tiên, chúng ta cần chuyển sang sử dụng điện cho các hoạt động tiêu thụ năng lượng lớn như vận tải và sưởi ấm. Ngành ô tô đã có những bước tiến, nhưng ngành hàng không và vận chuyển đường dài vẫn còn nhiều thách thức. Đối với sưởi ấm, không chỉ tòa nhà mà cả một số quy trình công nghiệp cần chuyển đổi. Trong khi một số quy trình công nghiệp sẽ tiếp tục dựa vào nhiên liệu hóa thạch, các lĩnh vực khác, như sưởi ấm không gian, có thể lợi dụng điện năng hiệu quả hơn. Máy bơm nhiệt, với cơ chế làm nóng và làm lạnh hiệu quả, là một ví dụ tiêu biểu.
Hiện nay, việc điện khí hóa chỉ mang lại hiệu quả trong việc giảm thiểu khí thải nếu lưới điện được xây dựng và cung cấp một cách sạch hơn. Mặc dù một số quốc gia đã tiến bộ trong việc giảm phát thải khi tăng sử dụng nhiên liệu hóa thạch, như Trung Quốc với việc cải tiến và thay thế những nhà máy than lỗi thời. Về phần Hoa Kỳ, sự đổi mới trong lĩnh vực khí đá phiến đã giúp họ giảm thiểu phát thải.
Lý thuyết cho rằng việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch có thể trở nên thân thiện hơn với môi trường thông qua công nghệ thu giữ và lưu trữ carbon (CCS). Mặc dù các nhà đầu tư còn e dè với CCS, nhưng khoản trợ cấp gần đây ở cả Hoa Kỳ và châu Âu có thể khởi xướng nhiều dự án CCS trong tương lai.
Tuy nhiên, chỉ dựa vào việc cải tiến nhiên liệu hóa thạch không đủ để giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu. Cần tập trung vào các nguồn năng lượng không phát thải như gió, năng lượng mặt trời, thủy điện và hạt nhân, cùng với CCS nếu nó có thể được áp dụng rộng rãi.
Năng lượng tái tạo đặc biệt quan trọng trong cuộc chiến chống lại biến đổi khí hậu. Với sự giảm giá của các thiết bị năng lượng gió và mặt trời, cùng với sự phát triển của ngành thủy điện, năng lượng tái tạo ngày càng chiếm lĩnh thị trường năng lượng toàn cầu. Tại Hoa Kỳ, giá điện từ năng lượng mặt trời và gió đã giảm đáng kể, và xu hướng giảm giá này dự kiến sẽ tiếp tục.
Mặc dù giá của năng lượng tái tạo, như gió và mặt trời, đã giảm mạnh, thách thức lớn hiện nay không phải là giảm giá thêm, mà là làm thế nào để hòa mình vào lưới điện mà không gây gián đoạn. Lưới điện cần duy trì sự cân bằng giữa cung và cầu. Tuy nhiên, nguồn năng lượng từ gió và mặt trời biến đổi theo điều kiện thời tiết và vị trí mặt trời, khiến việc duy trì sự ổn định trở nên khó khăn. Khi phụ thuộc vào năng lượng tái tạo, có những thời điểm cung cấp không đủ đáp ứng nhu cầu, đôi khi thậm chí phải loại bỏ năng lượng dư thừa, tạo ra lãng phí.
Để đối phó với những biến động này, các công ty cần mở rộng lưới điện, sử dụng nhiều nguồn năng lượng hơn và đa dạng hơn. Họ cũng cần tìm cách lưu trữ điện năng trên quy mô lớn. Một số giải pháp tiềm năng bao gồm việc sử dụng máy bơm thủy điện hoặc sử dụng pin lithium-ion từ xe điện.
Ngoài ra, năng lượng hạt nhân cũng là một giải pháp tiềm năng để bổ sung và hỗ trợ năng lượng tái tạo. Dù hoạt động tốt nhất khi chạy liên tục, các nhà máy điện hạt nhân có thể điều chỉnh sản lượng của mình để đáp ứng nhu cầu biến đổi, giúp bù đắp thiếu hụt từ năng lượng tái tạo.
Năng lượng hạt nhân, không phụ thuộc vào yếu tố thời tiết như năng lượng tái tạo, đã và đang đóng góp rất lớn vào việc giảm lượng khí thải carbon dioxide trên toàn cầu. Với hơn 440 lò phản ứng hạt nhân trên toàn thế giới, chúng giúp giảm thiểu lượng khí thải CO2 khoảng 1,2 tỷ tấn mỗi năm. Tại Hoa Kỳ, việc giữ nguyên hiệu suất của các nhà máy hạt nhân hiện có là một phương án kinh tế hơn so với một số lựa chọn chính sách khác. Trên thực tế, việc mở rộng năng lượng hạt nhân sẽ giúp giảm lượng khí thải một cách hiệu quả hơn.
Tuy nhiên, sự phản đối mạnh mẽ từ công chúng và chi phí xây dựng cao ở các quốc gia phương Tây đã làm chậm tiến trình mở rộng năng lượng hạt nhân. Ngược lại, ở các quốc gia như Trung Quốc và Hàn Quốc, việc xây dựng lò phản ứng hạt nhân mới diễn ra nhanh chóng và với chi phí thấp hơn, nhờ sự ủng hộ từ công chúng và lợi ích từ quy mô sản xuất.
Việc nhập khẩu lò phản ứng hạt nhân cũng trở nên phổ biến, như việc Abu Dhabi mua bốn lò phản ứng từ Hàn Quốc. Mặc dù mô hình này mang lại tiềm năng, nó cũng tạo ra những rủi ro về an toàn và an ninh.
Trong tương lai, các chuyên gia dự đoán sẽ có sự kết hợp giữa nhiều nguồn năng lượng khác nhau, trong đó năng lượng tái tạo, năng lượng hạt nhân và công nghệ thu giữ và lưu trữ carbon (CCS) sẽ đóng vai trò quan trọng.
Mặc dù năng lượng tái tạo thu hút sự ủng hộ từ nhiều phía, việc xác định vị trí xây dựng các dự án, như các công viên điện gió, đã và đang gặp phải sự phản đối mạnh mẽ từ công chúng. Vấn đề tương tự cũng xảy ra với việc mở rộng lưới điện.
Dù sao đi nữa, việc tận dụng tối đa năng lượng tái tạo đòi hỏi việc mở rộng và nâng cao hạ tầng lưới điện. Tuy nhiên, sự phản đối của công chúng có thể làm chậm tiến trình này. Trong khi Trung Quốc đã tiến xa trong việc xây dựng lưới điện áp siêu cao, các quốc gia khác, như Hoa Kỳ, đang phải đối mặt với những thách thức lớn trong việc mở rộng và cải thiện hạ tầng của mình.
Những điều tuyệt vời còn ẩn giấu
Việc mở rộng điện khí hóa – việc sử dụng điện để cung cấp năng lượng cho nhiều lĩnh vực hơn trong nền kinh tế – được xem xét như một giải pháp hiệu quả để đạt được mục tiêu giảm lượng khí thải carbon. Các báo cáo từ Hội đồng liên chính phủ về biến đổi khí hậu cho thấy điện khí hóa có thể đáp ứng hơn một nửa nhu cầu giảm lượng khí thải carbon cần thiết.
Tuy nhiên, một phương tiện mang năng lượng khác, hydro, cũng được xem xét như một giải pháp tiềm năng. Hydro có nhiều lợi ích: nó có thể lưu trữ dễ dàng, không phát thải khi đốt và có thể sử dụng trong nhiều ứng dụng, từ sản xuất công nghiệp đến làm nhiên liệu cho phương tiện giao thông.
Một cách để sản xuất hydro là thông qua quá trình phân hủy nước, tách nó thành hydro và oxy. Hydro sau đó có thể được lưu trữ hoặc vận chuyển thông qua mạng lưới đường ống hiện có. Điều này đã tạo ra một khả năng tiềm năng cho việc sử dụng hydro như một phương tiện mang năng lượng thay thế trong tương lai.
Công nghệ để chuyển nước thành hydro thông qua điện phân đã tồn tại từ lâu, nhưng chi phí đã ngăn chặn việc triển khai quy mô lớn. Tuy nhiên, với sự tăng trưởng về đầu tư, đặc biệt là ở châu Âu, chi phí có thể giảm nhanh chóng, mở ra khả năng cho việc áp dụng hydro trên quy mô lớn.
Một số thử nghiệm ban đầu đang diễn ra ở nhiều nơi trên thế giới, nhằm khám phá tiềm năng của hydro như một phương tiện mang năng lượng. Những dự án này, từ mạng lưới đường ống hydro ở Stockholm, Port Arthur ở Texas, đến Leeds và Teesside ở Anh, có khả năng mang lại cái nhìn sâu rộng về việc sử dụng hydro trong tương lai.
Tóm lại, dù có nhiều thách thức chính trị và kỹ thuật, việc mở rộng sử dụng điện và hydro trong nền kinh tế toàn cầu có thể là chìa khóa để giảm lượng khí thải carbon và chuyển đổi sang một nền kinh tế sạch.
CCS (Carbon Capture and Storage) là một công nghệ mà trong đó lượng carbon dioxide (CO2) được thu thập từ các nguồn phát thải, chẳng hạn như nhà máy sản xuất điện hoặc công nghiệp xi măng, và sau đó được bơm xuống lòng đất để lưu trữ. Điều này giúp giảm lượng CO2 được phát thải vào không khí. Một số công nghiệp, như sản xuất xi măng, tạo ra dòng khí thải CO2 rất lớn, nên CCS được xem xét như một giải pháp tiềm năng. Tuy nhiên, do chi phí và rủi ro kỹ thuật, nhiều công ty còn e dè về việc đầu tư vào CCS.
Trong lĩnh vực nông nghiệp, có một số cách tiếp cận tiềm năng để giảm lượng khí thải. Một trong những cách đó là điều chỉnh chế độ ăn của động vật nuôi như bò và cừu để giảm lượng khí mê-tan mà chúng phát thải. Khí mê-tan là một khí nhà kính mạnh hơn nhiều so với CO2. Ngoài ra, việc trồng cây với bộ rễ lớn hơn hoặc áp dụng các phương pháp canh tác không làm đất có thể giúp lưu trữ lượng CO2 lớn dưới lòng đất.
Một số người còn tìm kiếm các giải pháp công nghệ để thu giữ CO2 trực tiếp từ không khí. Các thiết bị này hoạt động như một “máy hút” khí CO2, thu thập và lưu trữ nó. Dù vẫn còn ở giai đoạn thử nghiệm và có chi phí cao, nhưng những tiến bộ trong tương lai có thể giúp giảm chi phí và tăng hiệu quả của chúng.
Nhìn chung, CCS và các công nghệ liên quan đều hứa hẹn như những giải pháp tiềm năng để giảm lượng khí thải nhà kính. Tuy nhiên, việc triển khai chúng trên quy mô lớn sẽ đòi hỏi sự hợp tác và cam kết từ cả chính phủ và ngành công nghiệp.
Đạt tình trạng Zero
Biến đổi khí hậu đang diễn ra nghiêm trọng và nhanh chóng hơn dự đoán. Điều này tạo ra khoảng cách ngày càng lớn giữa mục tiêu giảm nhiệt độ toàn cầu, theo thỏa thuận Paris, và thực tế hiện nay. Với mức tăng nhiệt đã đạt khoảng 1,1 độ C, cùng với các khó khăn trong việc tái cấu trúc cơ sở hạ tầng và ngành công nghiệp, việc giảm khí thải trở nên thách thức.
Để giải quyết vấn đề này, chính phủ cần nhận ra rằng việc dựa vào các thỏa thuận quốc tế và giải pháp dựa trên thị trường không đủ. Cần phải có sự đổi mới về công nghệ, điều đòi hỏi nhiều nghiên cứu và thử nghiệm. Chính phủ nên tiếp tục hợp tác với ngành tư nhân để đầu tư và triển khai các giải pháp tiên tiến.
Mỗi ngành sẽ có cách tiếp cận khác nhau, nhưng điểm chung là chính phủ cần hỗ trợ trực tiếp các công nghệ mới. Điều này có thể thông qua các ưu đãi thuế, trợ cấp, hay cam kết mua sắm sản phẩm xanh. Những hỗ trợ này giúp các sản phẩm thân thiện môi trường có thể cạnh tranh trên thị trường. Ví dụ, sản xuất thép không phát thải có giá thành cao hơn nhiều so với phương pháp truyền thống. Do đó, không có sự hỗ trợ từ chính phủ, khó có doanh nghiệp nào sẵn lòng đầu tư vào lĩnh vực này khi phải cạnh tranh trên thị trường toàn cầu.
Biến đổi khí hậu đang là vấn đề cấp bách, nhưng chưa có chính phủ lớn nào thực sự thực hiện những giải pháp mạnh mẽ để đối phó. Mặc dù có nhiều cam kết và thỏa thuận với tiếng vang lớn như Thỏa thuận Mới Xanh ở Hoa Kỳ và Thỏa thuận xanh châu Âu, nhưng cả hai đều gặp khó khăn trong việc chuyển từ lời nói sang hành động thực sự. Để thành công, những kế hoạch này cần tập trung vào việc khuyến khích các ngành công nghiệp lớn giảm lượng carbon và tạo ra không gian cho sự đổi mới.
Một trong những giải pháp tiềm năng là tăng cường nghiên cứu và phát triển (R&D) trong lĩnh vực năng lượng sạch. Tại hội nghị khí hậu Paris 2015, một nhóm gồm 24 chính phủ, EU và tỷ phú Bill Gates đã cam kết tăng gấp đôi chi tiêu cho R&D năng lượng sạch. Tuy nhiên, tiến trình thực hiện cam kết này chưa đạt được mục tiêu mong muốn. Những nỗ lực như Mission Innovation, mặc dù có ý định tốt, lại thiếu sự tập trung và nguồn lực để thực hiện.
Để đảm bảo tiến bộ, cần có sự can thiệp mạnh mẽ và tập trung từ các nhóm có quyền lực. Chính phủ quốc gia đóng một vai trò, nhưng họ không nên là người duy nhất chịu trách nhiệm. Một số chính phủ không đáng tin cậy trong việc thực hiện cam kết, do đó cần có sự tham gia của các đối tác khác như các chính phủ địa phương hay tổ chức từ thiện giàu có.
Sự phát triển của công nghệ sạch ngày càng trở nên toàn cầu. Trước đây, những tiến bộ trong ngành công nghiệp nặng, như năng lượng, chủ yếu đến từ một vài nước phương Tây. Nhưng bây giờ, hình ảnh đó đã thay đổi. Trung Quốc, chẳng hạn, đã trở thành một đại gia trong lĩnh vực xe buýt điện và xe tay ga, trong khi Ấn Độ cũng đang nhanh chóng tiến lên. Công nghiệp ô tô điện thấy sự cạnh tranh giữa các nhà sản xuất từ Mỹ, Nhật Bản và châu Âu; nhưng về mặt doanh số, Trung Quốc vẫn đang dẫn đầu. Đồng thời, Trung Quốc cũng đã tạo ra một cuộc cách mạng trong sản xuất năng lượng mặt trời giá rẻ, ban đầu nhằm phục vụ thị trường Đức.
Trong bối cảnh toàn cầu này, việc áp dụng các chính sách thương mại hạn chế trao đổi và đầu tư quốc tế có thể ngăn chặn sự tiến bộ. Hoa Kỳ, cụ thể, cần xem xét lại cách tiếp cận với việc đầu tư nước ngoài vào các công nghệ quan trọng. Thay vì tiếp tục với chính sách rà soát hiện hành, Hoa Kỳ nên xem xét việc áp dụng mô hình “sân nhỏ, hàng rào cao”, như được đề xuất bởi Robert Gates, cựu Bộ trưởng Quốc phòng Hoa Kỳ. Phương pháp này đề nghị xác định một danh sách ngắn gọn của các công nghệ thực sự quan trọng và bảo vệ chúng, trong khi mở cửa cho các hoạt động đầu tư quốc tế ở những lĩnh vực khác.
Một chặng đường dài
Thế kỷ 19 đã chứng kiến sự thay đổi công nghiệp nhờ việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch. Tuy nhiên, những tiến bộ của thế kỷ 20 đã không chỉ mang lại sự đổi mới mà còn đẩy hành tinh ta vào tình trạng biến đổi khí hậu. Bây giờ, trọng tâm của thế kỷ 21 là loại bỏ carbon khỏi hệ thống của chúng ta. Các chính phủ và doanh nghiệp cần nhận ra rằng việc thực hiện sự chuyển đổi này sẽ không dễ dàng và sẽ mất thời gian. Lấy ví dụ về việc ô tô thay thế ngựa ở Mỹ, mặc dù cả hai đều có thể di chuyển trên cùng một con đường, việc thay thế hoàn toàn đã mất khoảng 30 năm.
Điều quan trọng không phải là đặt ra mục tiêu cao vút, mà là áp dụng những giải pháp công nghệ thực tế, được hỗ trợ bởi chính sách công nghiệp và sự hợp tác quốc tế. Đúng là sự thay đổi có thể không diễn ra nhanh chóng như chúng ta mong đợi, nhưng với sự dẫn dắt đúng đắn và quyết tâm, chúng ta có thể thúc đẩy quá trình này. Để đạt được điều đó, các nhà lãnh đạo cần chấm dứt việc coi vấn đề biến đổi khí hậu như một vấn đề đạo đức và nhìn vào nó như một thách thức kỹ thuật, yêu cầu sự sáng tạo và đổi mới trong công nghiệp.
