Biogas là vũ khí giúp EU thoát khỏi phụ thuộc năng lượng Nga?

[vuitoichat]

Theo như một người đàn ông nói rằng thực phẩm bỏ đi và phân lợn có thể giúp châu Âu chống biến đổi khí hậu - và giảm phụ thuộc năng lượng vào Nga, khi tại một cơ sở công nghiệp lớn không xa thủ đô Dublin của Ireland về phía tây nam.

Billy Costello giải thích rằng chất hữu cơ phân hủy giải phóng khí sinh học, tức biogas, mà các công ty như Green Generation, nơi ông lãnh đạo, có thể tập hợp và tinh chế để sản xuất khí methane, hay biomethane, tức methane sinh học, cách gọi khi nó được tạo ra từ nguồn như vậy.

Giảm lệ thuộc vào Nga

Đây là cơ hội tìm kiếm các nguồn năng lượng khác ngoài khí đốt tự nhiên do Nga cung cấp và do đó tách mình khỏi chế độ của ông Vladimir Putin, ông lập luận: "Điều hay nhất là nếu chúng ta có thể sản xuất khí đốt, chúng ta có thể đưa nó vào và thay thế Putin."

Các chính phủ châu Âu đã đối mặt với kịch bản gai góc kể từ khi Nga phát động cuộc xâm lược Ukraine, với việc một mặt đưa ra các biện pháp chế tài nhằm vào chế độ Putin và các tài phiệt giàu có thân cận với ông, mặt khác vẫn tiếp tục mua của Nga hàng triệu đô la khí đốt mỗi ngày.

Khoảng 40% khí đốt tự nhiên của châu Âu là đến từ Nga và một số nước miễn cưỡng theo chân Mỹ áp đặt lệnh cấm nhập khẩu nhiên liệu hóa thạch của Nga.

Đây là lý do tại sao Ủy ban châu Âu mới đây quyết định đặt ra các mục tiêu mới, đầy tham vọng về sản xuất biomethane và các nguồn nhiên liệu khác ở châu Âu. Chủ tịch Ủy ban Châu Âu, bà Ursula von der Leyen, nói trong một tuyên bố: "Chúng ta phải trở nên độc lập với dầu mỏ, than đá và khí đốt của Nga. Chúng ta đơn giản là không thể dựa vào một đất nước cung cấp mà rõ ràng đe dọa chúng ta."

Điều đó có nghĩa là cần thay thế khoảng 150 tỷ mét khối khí đốt của Nga bằng khí đốt từ các nguồn khác và sử dụng nhiều năng lượng thay thế.

Ủy ban châu Âu hy vọng biomethane đến năm 2030 sẽ có thể thay thế tương đương với 35 tỷ mét khối, hơn 10 lần sản lượng biomethane châu Âu ngày nay, vốn mới chỉ đạt 3 tỷ mét khối.

Tại nhà máy Green Generation, thực phẩm quá đát từ một chuỗi siêu thị, phân từ một trang trại nuôi lợn gần đó và các chất thải khác được đưa vào máy chế biến kỵ khí khổng lồ. Costello có một loạt khách hàng mua biomethane, trong đó có các khách hàng ở Anh, mua để dùng trong xe cộ chạy bằng khí đốt.

Đỡ lãng phí chất thải

Biomethane, về mặt hóa học giống hệt khí tự nhiên, cũng có thể được đốt cháy để phát điện hoặc gửi qua mạng lưới khí đốt đến các căn bếp của các hộ gia đình. Khoảng một nửa lượng biomethane được tiêu thụ ở châu Âu vào năm 2015 là dùng để sưởi ấm tại nhà.

Tuy nhiên, có hai khác biệt chủ chốt chính giữa khí tự nhiên và biomethane.

Thứ nhất, việc thu giữ khí từ các vật liệu phân hủy sẽ ngăn chặn, khiến khí methane không giải phóng trực tiếp vào khí quyển. Điều này quan trọng bởi vì methane là một loại khí nhà kính mạnh hơn khoảng 84 lần so với carbon dioxide khi được đo trong khoảng thời gian 20 năm.

Khi bị đốt cháy, biomethane chỉ giải phóng carbon đã có sẵn trong bầu khí quyển, nhưng khí gas tự nhiên - vốn là nhiên liệu hóa thạch - sẽ giải phóng carbon được giữ dưới lòng đất.

Thứ hai, biomethane có thể được sản xuất ở nhiều địa điểm hơn khí đốt tự nhiên, có nghĩa là các nước có thể tránh phải dựa vào những nước có trữ lượng nhiên liệu hóa thạch.

Chất thải từ các trang trại có thể được thu thập và khí methane lấy được từ đó có thể đem dùng làm nhiên liệu thay vì để thoát vào khí quyển

Billy Costello nói có rất nhiều chất thải sẽ bị lãng phí ở châu Âu. Thay vào bỏ đi, chúng có thể được ngành công nghiệp khí sinh học xử lý.

Máy chế biến kỵ khí có thể hoạt động với nhiều loại vật liệu khác nhau, tức nguyên liệu, bao gồm bùn thải, mỡ động vật, rong biển, chất thải lâm nghiệp, cỏ, cũng như thực phẩm hộ gia đình vứt đi và phân động vật.

Nhưng Costello hoài nghi thực sự có đủ chất thải ở châu Âu để đạt được mục tiêu khổng lồ do Ủy ban châu Âu đặt ra hay không.

Và cũng không phải chỉ mình ông mới đặt nghi vấn về mục tiêu 35 tỷ mét khối.

"Chỉ tiêu đó là cao hơn nhiều so với chúng ta thấy khả thi cho năm 2030 bằng cách sử dụng các nguyên liệu chất thải và dư lượng nguyên liệu công nghiệp," Chelsea Baldino, nhà nghiên cứu nhiên liệu tại Hội đồng Giao thông Sạch Quốc tế, cho biết.

Lợi bất cập hại?

Vấn đề không chỉ là yêu cầu về lượng chất thải khổng lồ, mà còn ở chỗ vật liệu cần phải được vận chuyển đến nơi có máy chế biến kỵ khí và khí thải ra cũng phải được tinh chế. Việc mở rộng ồ ạt quy mô ngành công nghiệp biomethane của châu Âu, hiện là tập hợp các nhà máy tương đối nhỏ nằm rải rác khắp lục địa, không phải là chuyện nhỏ.

Baldino và các đồng nghiệp của bà lo rằng châu Âu sẽ đi đến việc sử dụng các loại cây trồng như ngô để khẩn trương tích lũy đủ vật liệu hữu cơ phân hủy sinh học cho đội máy chế biến kỵ khí mới của châu Âu. Nhưng nếu vậy thì biomethane khi đó sẽ trở nên kém 'sạch' đi rất nhiều.

"Khi sử dụng những cây trồng này để sản xuất khí sinh học hay nhiên liệu sinh học là bạn đang làm tăng giá các loại thực phẩm và cây trồng lương thực này," Baldino nói. "Bạn đang đưa đất đai vào sản xuất nhiều hơn."

Điều đó có thể đẩy nhanh tốc độ phá rừng nhiệt đới ở cách nửa vòng trái đất, nếu nhu cầu cao về các loại cây trồng này ở châu Âu dẫn đến mở rộng đất nông nghiệp ở những nơi như rừng nhiệt đới Amazon. Kịch bản đó có thể có nghĩa là việc chuyển sang biomethane sẽ không làm giảm nhiều khí thải như lẽ ra có thể giảm được.

Baldino chỉ ra khoảng một nửa biomethane hiện đang được sản xuất ở châu Âu đến từ ngô ủ, vốn thường được dùng làm thức ăn chăn nuôi. Bà và các đồng nghiệp muốn ngành công nghiệp biomethane dựa vào các nguồn chất thải. Nhưng như vậy thì sản lượng có thể bị hạn chế ở mức 15 tỷ mét khối hay ít hơn cho đến năm 2030, họ ước tính.

Tuy nhiên, điều quan trọng cần lưu ý là có sự bất đồng đáng kể về việc sẽ có bao nhiêu lượng biomethane đến từ các nguồn chất thải ở châu Âu chỉ trong 8 năm.

Hiệp hội Khí Sinh học châu Âu lạc quan hơn nhiều, và nói 35 tỷ mét khối có thể đạt được mà không cần dựa vào cây lương thực như ngô.

Trong khi đó, Cơ quan Năng lượng Quốc tế cho biết việc mở rộng quy mô sản xuất biomethane trong ngắn hạn có 'tiềm năng hạn chế' vì lượng thời gian cần thiết để dẫn tới các dự án như vậy. Cơ quan này cho rằng một số biện pháp khác, bao gồm tăng nhập khí đốt từ các nước ngoài Nga, cần được kết hợp để đạt tổng cộng 30 tỷ mét khối khí đốt thay thế trong thời gian tới.

Ủy ban châu Âu đang tìm hiểu các kế hoạch nhằm tăng sản lượng khí sinh học tại châu Âu lên gấp hơn 10 lần

Cho dù mục tiêu của Ủy ban có thể đạt được hay không, những người ủng hộ trong ngành nói rằng sản xuất biomethane có thể tăng mạnh trong những năm tới.

Xử lý phức tạp

Một phần thách thức của biomethane là sự phức tạp của chính quá trình xử lý kỵ khí.

Mặc dù một loạt nguyên liệu có thể được sử dụng sản xuất khí sinh học, nhưng Kari-Anne Lyng, nghiên cứu viên cao cấp tại Viện Nghiên cứu Bền vững Na Uy, nói tất cả đều có nồng độ khác về protein và các hợp chất khác như amoniac.

Các vi khuẩn tiêu hóa các nguyên liệu này hoạt động tốt nhất khi các phân tử như vậy cân bằng tốt. Nếu không, môi trường trong máy chế biến trở nên độc hại đối với các vi khuẩn cụ thể tạo ra methane bên trong máy.

Bùn từ các trại nuôi cá rất giàu chất béo và protein, vốn rất tốt cho sản xuất methane, nhưng thực sự thì tự bản thân vật liệu này quá màu mỡ, không đảm bảo cho việc xử lý một cách ổn định. Các công ty có xu hướng trộn nó với các nguyên liệu khác ít béo hơn để có được sự cân bằng phù hợp.

Đây chính là những gì xảy ra tại nhà máy biogas Skogn ở miền trung Na Uy, nơi nước thải từ một nhà máy giấy được trộn với 70.000 tấn bùn từ các trại nuôi cá mỗi năm. Đây là nhà máy biogas lỏng lớn nhất thế giới.

Các công ty sở hữu nhà máy nhấn mạnh tiềm năng biomethane làm nhiên liệu cho xe cộ trên bộ. Được hóa lỏng, nó có thể được bơm vào thùng xăng như dầu diesel và cung cấp năng lượng cho xe tải hạng nặng chạy đường trường, đáng tin cậy hơn so với pin với công nghệ ngày nay.

Nhiều công ty đã sử dụng biomethane dạng lỏng hoặc nén cho xe của họ. John Lewis Partnership, một hãng bán lẻ ở Anh, là một ví dụ. Họ hy vọng tất cả 600 xe tải giao hàng của họ sẽ chạy bằng nhiên liệu này vào năm 2028.

Tuy nhiên, một số người lo ngại rằng việc mở rộng nhanh chóng biomethane làm nhiên liệu chạy xe sẽ khiến khó mà biết được người sử dụng có đang dùng biomethane xanh thực sự, hay là các sản phẩm đáng ngờ.

"Chúng tôi không tin là hệ thống chứng nhận thứ này đủ mạnh," Nick Molden, nhà sáng lập và giám đốc điều hành Emissions Analytics, công ty kiểm tra khí thải độc lập, nói.

Vi phạm tiêu chuẩn khí thải

Ông nói điều không may là ngành ô tô không xa lạ với vi phạm tiêu chuẩn khí thải. Năm 2015, Volkswagen bị phát hiện cài công nghệ trong 11 triệu chiếc xe để đưa kết quả kiểm tra khí thải không chính xác, làm chúng có vẻ sạch hơn so với thực tế. Lúc đó công ty đã xin lỗi.

Nhưng Molden nói hệ thống kiểm tra và cân bằng tốt cho ngành công nghiệp biomethane là khả thi về mặt lý thuyết.

Có những lượng nhỏ xíu tạp chất khác nhau còn lại trong biomethane, tùy vào nguyên liệu được sử dụng để sản xuất, ông giải thích: "Nó có thể giúp ta lần ngược về nơi gốc gác của nó."

Điều đó có thể tiết lộ, chẳng hạn, liệu một lô biomethane được cho là làm từ chỉ các nguồn chất thải châu Âu thực sự có phần nào xuất phát từ cây trồng ở Nam Mỹ hay không.

Nhiều phương tiện đi lại, từ xe tải tới tàu hỏa, đã được thiết kế để chạy bằng khí sinh học, nhưng thách thức đang tồn tại là việc cần đảm bảo rằng nguồn nhiên liệu này được sản xuất hoàn toàn từ các chất phế thải

Tuy nhiên, thách thức của việc mở rộng sản xuất biomethane không dừng lại đó.

Một phần làm nên sức hấp dẫn của biomethane là hứa hẹn làm giảm lượng khí thải methane, nhưng rất khó lấy được methane một cách hoàn hảo tại các nhà máy kỵ khí. Thường thì sẽ có một lượng nhỏ, nhưng không phải là quá nhỏ, bị rò rỉ.

Nghiên cứu với 10 nhà máy biogas của Anh công bố năm 2021 cho thấy tỷ lệ rò rỉ này thay đổi đáng kể và nếu chúng ta không tính đến và và làm giảm nó, nó có thể đe dọa mục tiêu phát thải ròng bằng 0 của Anh.

Xử lý phụ phẩm

Thêm nữa, vật liệu còn lại trong máy chế biến kỵ khí sau khi biomethane đã được lấy đi rất giàu chất dinh dưỡng và đôi khi biến thành các sản phẩm phân bón bằng cách ủ hoai.

Nhưng một nghiên cứu riêng biệt, cũng được công bố năm ngoái, cho thấy quá trình ủ chất rắn phụ phẩm này phát thải methane cao gấp 12 lần so với ủ thực phẩm thừa, mà có vẻ như là do hoạt động của vi khuẩn chuyển từ máy chế biến kỵ khí. Các nhà nghiên cứu cho rằng có thể loại bỏ vi khuẩn trước khi ủ phụ phẩm từ máy để ngăn điều này xảy ra.

Tuy nhiên, nếu vật liệu này có thể được xử lý an toàn, sẽ có những dưỡng chất giá trị cao giữ trong đó có thể mang lại lợi ích cho nông nghiệp châu Âu.

Nhiều nhà máy biogas hiện loại bỏ phụ phẩm vì chi phí vận chuyển và chế biến nó, Joshua Cabell, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Trung tâm Nông nghiệp Hữu cơ Na Uy cho biết. "Có lẽ giá phân bón tăng sẽ khuyến khích sử dụng phụ phẩm," ông nói thêm.

Biomethane có thể không phải là nhiên liệu kỳ diệu. Nó có quá nhiều vấn đề phức tạp. Nhưng thật trêu ngươi khi biết chúng ta có thể có được lượng năng lượng nhiều thế nào từ chất thải mà nếu không chất thải đó sẽ chất đống, phân hủy và làm trầm trọng thêm khủng hoảng khí hậu.

Billy Costello sôi nổi nói về tiềm năng và sự đa dạng cơ hội khi nghĩ lại về tất cả những chất thải này. Một số thực phẩm quá đát mà ông nhận tại nhà máy của mình được gói trong bọc nhựa vốn sẽ bị bỏ đi. Green Generation đã nghĩ ra cách biến nó thành chậu hoa nhựa tái chế 100% và ông cũng sẽ sớm sản xuất cột điện thoại nhựa nữa.

Trong khi các mục tiêu do Ủy ban châu Âu đặt ra vẫn còn xa vời, Costello yên tâm khi thấy biomethane cuối cùng cũng nhận được rất nhiều sự chú ý.

"Dù sao cũng nên làm việc này," ông nói, "bất kể Putin có xâm lược Ukraine hay không".