Cuộc đua khốc liệt giữa các hãng hàng không để chiếm lấy dầu thải trên toàn cầu

Sau khi giúp chiên giòn những lát khoai tây, giờ đây dầu ăn sẽ đưa chúng ta đi du lịch tới khắp nơi trên thế giới.

Có một câu hỏi mà nhiều người thường hay nhầm lẫn đáp án. Đó là máy bay sử dụng nhiên liệu gì?

Nếu bạn nghĩ đầu tiên là xăng, thì đáng tiếc, đó là một câu trả lời không đúng. Thực ra, nhiên liệu mà hầu hết các loại máy bay sử dụng là dầu hỏa hàng không.

Không có chút nhầm lẫn nào, dầu hỏa được sử dụng như nhiên liệu cho máy bay. Mặc dù nó khác biệt so với loại dầu hỏa được sử dụng trong những chiếc đèn dầu thông thường, nhưng nó vẫn là dầu hỏa. Tuy nhiên, chúng ta đã không sử dụng đèn dầu trong những năm 2022 nữa, vậy tại sao vẫn phải sử dụng dầu hỏa trên máy bay thay vì xăng?

Thực tế, vào giai đoạn đầu của ngành hàng không, xăng đã được sử dụng đầu tiên để vận hành các động cơ đốt trong sử dụng pít-tông. Khi đó, chúng không khác gì động cơ của các phương tiện sử dụng trên mặt đất như xe hơi. Các loại máy bay cánh quạt cổ điển thường thấy trên phim và ngày nay chỉ còn trong các viện bảo tàng, cũng sử dụng nhiên liệu là xăng.

Tuy nhiên, qua thời gian, động cơ turbine trở nên phổ biến hơn cho máy bay và điều này đặt ra các yêu cầu mới về nhiên liệu. Điều này cũng đồng nghĩa với việc dầu hỏa đã chiếm lĩnh vị trí của xăng.

Xăng không phù hợp cho động cơ turbine vì nhiều lý do, bao gồm cả an toàn. Một chỉ số quan trọng về an toàn của nhiên liệu lỏng là điểm chớp cháy.

Dưới điều kiện bình thường, nhiên liệu lỏng bay hơi và kết hợp với không khí theo tỷ lệ cố định. Khi hỗn hợp này đạt nhiệt độ nhất định, nó sẽ phát nổ và bốc cháy khi tiếp xúc với ngọn lửa, được gọi là điểm chớp cháy. Do đó, nếu điểm chớp cháy cao hơn, nhiên liệu sẽ an toàn hơn, trong khi thấp hơn sẽ nguy hiểm.

Hiện nay, hàng không dân dụng thế giới chủ yếu sử dụng dầu hỏa hàng không Jet A-1, có điểm chớp cháy là 38 độ C. So với xăng, có điểm chớp cháy chỉ -45 độ C. Điều này làm lý do vì sao việc đốt lửa và hút thuốc cấm gần các trạm xăng.

Một lý do quan trọng khác là dầu hỏa được sử dụng trong hàng không có độ đậm đặc hơn xăng.

Độ đậm đặc cao có nghĩa là nhiên liệu sẽ giải phóng nhiều năng lượng hơn khi đốt cháy, so với cùng thể tích. Đối với máy bay, việc tăng vài chục kg cân nặng không là vấn đề, nhưng kích thước thùng nhiên liệu bị giới hạn và khó điều chỉnh, nên nhiên liệu có độ đậm đặc cao mang lại lợi thế về quãng đường di chuyển.

Tuy nhiên, ở đây một lựa chọn khác cũng đáng xem xét, đó là dầu diesel. Dầu diesel có mật độ và điểm chớp cháy (55 độ C) cao hơn dầu hỏa, nhưng nó lại có vấn đề về tính lỏng ở nhiệt độ thấp và dễ bị dính, ảnh hưởng đến hoạt động của động cơ.

Một ví dụ rõ ràng là tài xế xe tải ở vùng lạnh thường phải sử dụng dầu diesel khác nhau tùy vào điều kiện nhiệt độ. Đôi khi, họ phải đốt lửa để làm nóng thùng dầu xe, tránh tình trạng đông cứng.

Cần nhớ rằng, máy bay thường bay ở độ cao 10.000m, với nhiệt độ từ -50 đến 40 độ, làm ý tưởng sử dụng động cơ diesel trở nên không khả thi. Ngoài ra, có những điều kiện hạn chế như độ sạch và độ ăn mòn khiến dầu hỏa hàng không là lựa chọn hàng đầu cho nhiên liệu máy bay.

Nhìn chung, chúng ta có xăng cho ô tô, dầu diesel cho xe tải, và dầu hỏa cho máy bay. Mỗi loại nhiên liệu đều có vai trò quan trọng trong ngành.

Tuy nhiên, với xu hướng hướng tới trung hòa carbon, các công ty hàng không lớn đang bắt đầu lo ngại.

Từ năm 2021, Hiệp hội Vận tải Hàng không Quốc tế (IATA) đã cam kết đạt mục tiêu phát thải carbon ròng bằng 0 vào năm 2050. Tại cuộc họp thứ 41 của Tổ chức Hàng không Dân dụng Quốc tế (ICAO) diễn ra vào đầu tháng 10 năm nay, tất cả các thành viên đã cam kết một cách nghiêm túc với lời hứa của mình.

Tuy cam kết là một việc, nhưng thực hiện lại là một câu chuyện khác. Vì giảm phát thải của ngành hàng không quá khó và đồng thời cũng có chi phí cao. Một điều đáng tiếc là ngành hàng không chỉ chiếm 2% tổng lượng khí thải carbon trên toàn thế giới, nhưng việc giảm lượng khí thải trong ngành này lại khó hơn nhiều so với các lĩnh vực khác.

Ví dụ, so với ngành công nghiệp ô tô, từ lâu đã biết rằng đó là một ngành có lượng phát thải lớn, các công ty và tập đoàn ô tô từ lâu đã thử chuyển sang sử dụng nhiều nguồn năng lượng mới khác nhau. Nhưng trong ngành hàng không, việc tìm kiếm các giải pháp thay thế năng lượng mới thực sự không dễ dàng.

Trong lĩnh vực hàng không, các giải pháp thay thế năng lượng mới thực sự không dễ tìm kiếm.

Ví dụ, mặc dù đã có các ý tưởng về máy bay điện và máy bay chạy bằng hydro được thảo luận từ lâu, nhưng chúng không thể được triển khai bởi tính thực tiễn của các thiết kế máy bay hiện tại. Mức độ an toàn và rủi ro khi thử nghiệm cũng là quá lớn.

Do đó, ngành hàng không không chỉ có thể thử nghiệm áp dụng các công nghệ bay mới và tối ưu hóa các hoạt động bay, nhưng mức giảm phát thải mà những thứ này có thể mang lại cũng không đáng kể. Do đó, Hiệp hội Hàng không Quốc tế (IATA) hiện chỉ tập trung vào nhiên liệu hàng không bền vững (SAF).

Nhiên liệu SAF được sản xuất từ các nguyên liệu thô bền vững và có tính chất hóa học rất giống với nhiên liệu phản lực truyền thống. Một số nguyên liệu thô phổ biến được sử dụng làm SAF bao gồm dầu ăn, dầu thải từ động vật hoặc thực vật, chất thải rắn từ các hộ gia đình và khu công nghiệp, cũng như từ chất thải lâm nghiệp, gỗ phế thải và các loại cây năng lượng như thực vật phát triển nhanh và tảo.

Trong thời điểm hiện tại, nhiên liệu SAF chủ yếu được sản xuất từ dầu thải hoặc các loại dầu từ động vật hoặc thực vật mà chúng ta sử dụng hàng ngày. Ví dụ, nhiên liệu SAF của BP hiện đang được sản xuất từ dầu ăn đã qua sử dụng và mỡ động vật. Cần lưu ý rằng việc sử dụng SAF không có nghĩa là máy bay sẽ không phát thải carbon và các chất ô nhiễm khác. Thay vào đó, lý thuyết, SAF có thể giúp giảm 80% lượng khí thải carbon so với nhiên liệu máy bay hiện có.

Với hiệu suất giảm phát thải cao như vậy, ngành hàng không trên toàn cầu đang đặt niềm tin vào SAF, thậm chí cả 65% kế hoạch giảm phát thải đều được giao cho SAF.

Tính từ góc độ kỹ thuật, việc chiết xuất nhiên liệu không quá phức tạp. Ví dụ, trộn dầu với metanol và etanol và cho chúng phản ứng với các chất xúc tác sẽ tạo ra dầu diesel sinh học.

Tương tự, việc chế biến nhiên liệu hàng không từ dầu thải cũng không gặp nhiều khó khăn. Từ năm 2007, một nhóm nghiên cứu ở Mỹ đã phát hiện ra quá trình và lợi ích của việc chuyển đổi dầu thành nhiên liệu hàng không; Năm 2011, hãng hàng không quốc gia Hà Lan KLM đã chính thức sử dụng SAF trong các chuyến bay thương mại quãng ngắn. Vào tháng 6 năm 2012, các chuyến bay quốc tế của KLM bằng dầu thải đã được triển khai.

Hơn 50 hãng hàng không trên thế giới đã có kinh nghiệm sử dụng SAF và dữ liệu cho thấy các chuyến bay sử dụng SAF không có sự cố rõ ràng nào so với các chuyến bay sử dụng nhiên liệu truyền thống. Điều này cho thấy SAF có thể được áp dụng trên quy mô lớn.

Tuy nhiên, tại sao đến nay, SAF vẫn chỉ là lời cam kết trên giấy tờ? Nguyên nhân chính và cũng là trực tiếp nhất là do giá thành của SAF quá cao.

Hiện nay, giá của SAF trên thị trường cao gấp 2 đến 4 lần so với giá của dầu hỏa hàng không thông thường. Trong vòng 2 năm qua, các hãng hàng không trên toàn cầu đã gánh chịu tổn thất gần 200 tỷ USD vì nỗ lực sử dụng SAF. Để giải quyết vấn đề này, hãy cùng tìm hiểu lý do tại sao SAF lại đắt đỏ như vậy.

Và lý do chính có thể khiến bạn ngạc nhiên. Đó là vì chúng ta chưa chiên đủ khoai tây, hay vẫn còn rán cá quá ít.

Thực tế, lý do chính khiến SAF đắt là do sản xuất không đáp ứng được nhu cầu. Theo ước tính của Hiệp hội Vận tải Hàng không Quốc tế, sản lượng hàng năm của SAF hiện chỉ đạt 100 triệu lít. Để giúp ngành hàng không giảm 65% lượng khí thải, cần ít nhất 449 tỷ lít hàng năm.

Mặc dù ngành công nghiệp SAF đang nỗ lực mở rộng quy mô sản xuất, nhưng tỷ lệ mở rộng này vẫn nhỏ so với cơ sở sản xuất nhiên liệu truyền thống từ dầu mỏ.

Tuy nhiên, việc xây dựng nhà máy SAF nhanh chóng không đủ để thay thế cơ sở sản xuất truyền thống, và chúng ta cũng đang gặp khó khăn với nguyên liệu thô.

Mặc dù SAF có nhiều nguyên liệu thô khác nhau nhưng vẫn không đủ để tái chế. Trong số các nguyên liệu thô của SAF, dầu thải từ các cơ sở nấu ăn công nghiệp là quan trọng nhất và hiện nay, các dây chuyền công nghiệp đã có thể xử lý chúng.

Ở các nước phương tây, việc thu hồi dầu thải đã được công nghiệp hóa và sau khi thu hồi, chúng có thể được chế biến thành dầu diesel sinh học, xà phòng...

Tuy nhiên, vấn đề là dầu thải ở châu Âu và Bắc Mỹ vẫn không đủ. Điều này dẫn đến một số hiện tượng khá lạ, như trộm dầu thải từ các quán bar và cửa hàng thức ăn nhanh.

Và tại thị trường châu Âu, việc mua dầu thải từ các khu vực khác là lựa chọn duy nhất. Hơn một nửa lượng dầu thải được sử dụng để sản xuất dầu diesel sinh học ở châu Âu đến từ châu Á.

Tuy nhiên, tỷ lệ nhập khẩu dầu thải từ Malaysia và Thái Lan đến châu Âu là không cân xứng, gây ra nghi ngờ.

Tỷ lệ nhập khẩu không cân xứng giữa Malaysia và Thái Lan và châu Âu đã gây ra nghi ngờ và dẫn đến cuộc điều tra về nguồn gốc của dầu thải.

Cuộc điều tra đã phát hiện ra rằng một phần lớn dầu thải nhập khẩu từ Malaysia thực chất là dầu cọ, được sản xuất từ việc đốn hạ cây cọ ở nhiều địa phương.

Các công ty phương Tây đã đến châu Á thu mua dầu thải, khiến người dân địa phương trộn dầu cọ vào dầu thải để bán.

Khi vụ bê bối này bị phanh phui, các chính phủ đã siết chặt việc xuất nhập khẩu dầu thải, gây căng thẳng cho nguồn cung.

Việc thu hồi dầu thải cần một hệ thống quản lý nghiêm ngặt và toàn vẹn, nhưng dầu thải từ một số nước châu Á rất khó tái chế do chứa nhiều tạp chất.

Việc sử dụng dầu thải hỗn tạp làm nguyên liệu thô sẽ tăng chi phí thành phẩm.

Ngoài dầu thải từ hoạt động ăn uống, chúng ta cũng có thể sử dụng dầu từ đậu nành, ngô và một số loại cây khác.

Rất tiếc, vấn đề là cây như đậu tương và ngô là nguồn lương thực chính trên toàn thế giới. Nếu mua chúng với giá cao, đây sẽ là việc cướp lương thực của người dân, đặc biệt là ở các nước nghèo.

Nếu nông dân chuyển sang trồng cây làm nguyên liệu cho SAF để kiếm tiền khi giá lương thực tăng cao, điều này sẽ ảnh hưởng đến an ninh lương thực quốc tế.

Một bài toán khác là khai thác đất hoang để trồng cây như cọ để làm nguyên liệu cho SAF. Nhưng việc này sẽ tăng lượng khí CO2 do cải tạo đất, làm giảm hiệu quả giảm khí thải của SAF.

Dù SAF có khả thi kỹ thuật, nhưng vấn đề về lương thực và môi trường khiến việc sử dụng nó không thể phát triển trên quy mô lớn.

Tuy nhiên, vẫn có tin tốt cho SAF.

Hiện nay, nhiều quốc gia đã đưa ra các chính sách thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp này. Mỹ vừa công bố 'Đạo luật giảm lạm phát', cung cấp khoản tín dụng thuế đặc biệt và hơn 200 triệu USD để tài trợ cho công nghệ hàng không sạch, bao gồm cả SAF.

Canada cũng cam kết áp đặt “thuế carbon” cho các chuyến bay nội địa và các chuyến bay không sử dụng SAF, tăng chi phí nhiên liệu để thúc đẩy sử dụng SAF.

Quỹ đầu tư khí hậu Breakthrough Energy của tỷ phú Bill Gates đã đóng góp 50 triệu USD cho Freedom Pines Fuels, nhà máy sản xuất SAF ở Mỹ, giúp tăng sản lượng SAF gấp đôi.

Các hãng hàng không như Air France, KLM và Transavia thu thêm phí đóng góp cho SAF từ tiền vé, đẩy nhanh việc thay thế nhiên liệu.

Các chính phủ, doanh nghiệp và công chúng đều nỗ lực quảng bá SAF, nhưng việc phổ biến SAF trên diện rộng vẫn gặp nhiều khó khăn.

Hy vọng rằng, các dạng SAF mới như năng lượng hydro, năng lượng điện sẽ giải quyết vấn đề dầu thải một cách hiệu quả. Chờ xem điều gì sẽ xảy ra.