Tác giả: Nguyễn Duy Liêm
Trường Đại học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh
Email: nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn
Để phá hủy carbon dioxide (CO2) trong khí quyển phải mất hàng trăm năm. Ngay cả khi chúng ta dừng tất cả các nguồn phát thải CO2 ngay lập tức, thế hệ tương lai vẫn sẽ cảm nhận được tác động của loại khí này khi nó làm thay đổi khí hậu, đại dương và hệ sinh thái.
Trước thực tế trên, một ý tưởng mới đã ra đời, mang lại nhiều tín hiệu tích cực trong nỗ lực giảm thiểu biến đổi khí hậu đó là thu hồi carbon. Thuật ngữ này đề cập đến các công nghệ có khả năng hút CO2 và sau đó ngăn nó trở lại khí quyển. Một trong số đó, có thể kể đến công nghệ tổng hợp năng lượng sinh học bằng cách thu hồi và lưu trữ carbon (Biomass Energy with Carbon Capture and Storage - BECCS). Theo đó, công nghệ BECCS đề xuất việc trồng các loại cây để thu hồi CO2 trong khí quyển; sau đó sử dụng những loại cây này làm nhiên liệu cho các nhà máy phát điện và kết quả là CO2 được lưu trữ trong tầng đá gốc dưới lòng đất.
Hình 1. Năng lượng sinh học sử dụng công nghệ BECCS (1)
Tuy nhiên, BECCS có thể không phải là “viên đạn bạc” như nhiều người kì vọng. Ngược lại, nó có thể làm tăng nồng độ CO2 trong khí quyển (2). Cảnh báo trên được đưa ra trong một nghiên cứu do Đại học Exeter thực hiện.
Hình 2. Cánh đồng miscanthus- một loại cỏ được sử dụng trong BECCS (3)
Chọn BECCS hay rừng?
Nghiên cứu cho rằng để BECCS mang lại tác động tích cực đến lượng CO2 trong khí quyển, cần phải sử dụng một diện tích đất rất lớn để trồng cây. Trường hợp nếu chuyển đổi diện tích rừng sang trồng cây phục vụ BECCS, đồng nghĩa với việc sẽ làm gia tăng lượng CO2 trong khí quyển. Chính vì vậy, nhóm nghiên cứu kiến nghị bảo vệ và tái tạo rừng là một lựa chọn tốt hơn so với BECCS trong nhiều trường hợp.
Hình 3. Sơ đồ di chuyển của carbon trong các loại năng lượng (fossil fuels: nhiên liệu hóa thạch; CCS: thu hồi và lưu trữ carbon; wind, solar, geothermal, nuclear, hydro: gió, mặt trời, địa nhiệt, nguyên tử, hydro; bio-energy: năng lượng sinh học). Kí hiệu mũi tên đi lên là khí thải đi vào khí quyển, mũi tên đi xuống là lưu trữ carbon (1)
Tiến sĩ Anna Harper, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: “Phần lớn các kịch bản hiện tại của Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi khí hậu đều đề cập đến BECCS như một trong những giải pháp giữ cho nhiệt độ toàn cầu ở mức dưới 2°C so với thời kì tiền công nghiệp. Muốn vậy, diện tích đất cần để tạo ra sinh khối cho BECCS phải bằng gấp đôi diện tích của Ấn Độ”.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng một mô hình máy tính tiên tiến gọi là IMAGE để mô phỏng nồng độ khí nhà kính khí quyển theo thời gian. Mô hình này có xem xét đến các yếu tố như thảm thực vật, thổ nhưỡng, kinh tế, chính sách năng lượng, nguồn lực sẵn có, động lực dân số, dự tính biến đổi khí hậu. Sau đó, tiến hành chạy hai kịch bản sử dụng đất cần thiết để đảm bảo ổn định khí hậu ở mức thấp hơn 1,5°C và 2°C so với thời kì tiền công nghiệp. Kết quả cho thấy việc chuyển đổi rừng sang cây trồng phục vụ BECCS tại nhiều khu vực sẽ có thể làm tăng lượng CO2 trong khí quyển.
Hình 4. Chênh lệch tổng trữ lượng carbon giữa BECCS và rừng đến năm 2100. Màu lam thể hiện lượng carbon lưu trữ của BECCS nhiều hơn rừng (chiếm 27%). Ngược lại, màu đỏ thể hiện lượng carbon lưu trữ của rừng nhiều hơn BECCS (chiếm 73%) (2)
Tiến sĩ Tom Powell, đồng tác giả của nghiên cứu, giải thích: “Sử dụng BECCS ở một số nơi sẽ mang lại hiệu quả. Tuy nhiên, tại những nơi khác, chúng tôi thấy rằng việc bảo vệ hoặc tái tạo rừng lại hợp lý hơn”. Nguyên nhân là vì lượng carbon bị loại khỏi khí quyển thông qua BECCS có thể dễ dàng được bù đắp do hệ quả của thay đổi sử dụng đất. Do vậy, giải pháp trồng cây phục vụ BECCS để thay thế các hệ sinh thái có hàm lượng carbon cao như rừng không thể mang lại hiệu quả tốt hơn so với việc trồng mới, phục hồi rừng và ngăn chặn phá rừng.
Không thể áp dụng duy nhất một giải pháp
Mức độ hiệu quả của BECCS trong giảm thiểu biến đổi khí hậu phản ánh sự thay đổi tương đối của lượng cacbon so với hệ sinh thái trước đó. BECCS hoạt động tốt hay không tùy thuộc vào nhiều yếu tố như lựa chọn cây trồng làm nhiên liệu, sự gia tăng hoặc thất thoát carbon do thay đổi hệ sinh thái, cách thức hệ thống lưu trữ CO2 tạo ra và lượng phát thải do nhiên liệu hóa thạch trong hệ thống.
Nói cách khác, mặc dù BECCS hiện chưa phải là lựa chọn tốt nhất tại nhiều khu vực nhưng những cải tiến trong tương lai hoàn toàn có thể thay đổi điều này. Nhóm nghiên cứu không phủ nhận lợi ích của BECCS. Thay vào đó, phân tích những hạn chế của công nghệ này trong dài hạn để chứng minh rằng nếu chỉ sử dụng duy nhất giải pháp lưu trữ carbon sẽ không thể giảm thiểu biến đổi khí hậu.
Tiến sĩ Harper kết luận: “Để đáp ứng các mục tiêu của Thỏa thuận Paris năm 2015 về biến đổi khí hậu, chúng ta cần phải đồng thời cắt giảm đáng kể lượng khí thải và sử dụng tích hợp nhiều công nghệ để loại bỏ carbon dioxide ra khỏi khí quyển. Không thể có một giải pháp duy nhất nào khác”.
Tài liệu tham khảo
1. Global CCS Institute (2010) Global status of BECCS projects 2010 (Australia).
2. Harper AB, et al. (2018) Land-use emissions play a critical role in land-based mitigation for Paris climate targets. Nat Commun 9(1):2938.
3. University of Exeter (2018) Forests crucial for limiting climate change to 1.5 degrees. Available at: www.sciencedaily.com/releases/2018/08/180807131802.htm [Accessed August 12, 2018].
