Chúng ta đều biết tầm quan trọng của việc giảm phát thải GHG trong nỗ lực chống biến đổi khí hậu toàn cầu. Để giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu, Thỏa thuận Paris năm 2015 trong khuôn khổ của Công ước khung Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu (UNFCCC) năm 1995 đã đặt ra mục tiêu dài hạn là giữ mức tăng nhiệt độ trung bình toàn cầu dưới 2°C so với mức trước công nghiệp (kịch bản 2 độ).
Tuy rất khó khăn, nhưng chúng ta có thể thấy một số lý do để đạt được mục tiêu này. Ví dụ, nhu cầu tiêu thụ than giảm cho thấy lượng phát thải cácbon toàn cầu sẽ đạt đỉnh vào khoảng năm 2024 và sau đó giảm dần. Mặc dù vậy, kịch bản 2 độ sẽ nằm ngoài tầm với nếu mọi việc cứ tiếp diễn như hiện tại. Nhiệt độ toàn cầu đã tăng khoảng 1,20C và ngay cả khi các nước như Trung Quốc rời xa than đá, chúng ta vẫn đang trên đà đạt 30C vào cuối thế kỷ 21.
Điều đó có nghĩa là mọi ngành công nghiệp - ở mọi quốc gia - cần phải hành động. Ủy ban Bảo vệ môi trường biển (MEPC) của Tổ chức Hàng hải quốc tế (IMO) đã thừa nhận thực tế nêu trên. Tại khóa họp thứ 72 (tháng 4/2018), MEPC đã thông qua chiến lược đầy tham vọng nhằm thu hẹp lượng khí thải GHG trong ngành hàng hải hàng năm xuống 50% của mức năm 2008 vào năm 2050, với mục tiêu cuối cùng là ngành công nghiệp vận tải biển không có cácbon vào cuối thế kỷ 21. Cụ thể đối với CO2, mục tiêu của chiến lược là giảm phát thải trung bình 40% so với mức của năm 2008 vào năm 2030, và tiếp tục giảm tới mức 70% vào năm 2050.
Làm cách nào chúng ta có thể đạt được các mục tiêu này? Trong ngắn hạn, đã có các bước đi để đội tàu có thể thực hiện giảm phát thải GHG. Khai thác tàu ở tốc độ chậm là lựa chọn dễ nhất hiện nay, và trong tương lai gần chúng ta sẽ có thể thấy giới hạn tốc độ áp đặt cho một số loại tàu nhất định hoặc ở một số khu vực nhất định trên thế giới. Tuy nhiên, theo cách tiếp cận này tất nhiên là thời gian hành trình của tàu sẽ dài hơn và cuối cùng, sẽ có nhiều tàu hơn trên mỗi tuyến hành hải, nên lại tăng phát thải GHG.
Một cách căn bản nhất, việc khử cácbon trong ngành vận tải biển sẽ đồng nghĩa với việc chuyển sang sử dụng nhiên liệu sạch bền vững. Nhờ có quy định về ngưỡng lưu huỳnh 0,5% trong dầu nhiên liệu hàng hải toàn cầu từ ngày 01/01/2020, đã có một số loại nhiên liệu phát thải ít CO2 hơn được sử dụng như dầu khí hàng hải (MGO) hoặc dầu có hàm lượng lưu huỳnh rất thấp (VLSFO). Tuy nhiên, trong khi việc sử dụng MGO hoặc VLSFO trên tàu biển có thể thải ra ít CO2 so với dầu có hàm lượng lưu huỳnh cao (HSFO), thì việc sản xuất ra chúng lại làm phát thải nhiều GHG tại các cơ sở lọc dầu trên đất liền.
Một số nghiên cứu và thử nghiệm cho rằng khí tự nhiên hóa lỏng (LNG) có thể giảm phát thải khoảng 20-25% so với HSFO. Tuy nhiên, các phân tích vòng đời khoa học mới nhất cho thấy chỉ có động cơ nhiên liệu kép 2 thì, áp suất cao góp phần giảm một lượng nhỏ phát thải GHG. Đối với tất cả các lựa chọn sử dụng LNG khác, mức phát thải GHG tương đương với việc sử dụng MGO hoặc HSFO. Việc tiếp tục sử dụng HSFO với hệ thống lọc khí thải động cơ (scrubber) trang bị cho tàu thậm chí có thể giúp giảm thiểu CO2 toàn cầu.
Nói một cách đơn giản, việc đáp ứng các mục tiêu trong Chiến lược GHG của IMO đòi hỏi phải tiếp tục đổi mới và giới thiệu các nguồn nhiên liệu thay thế cho tàu biển. Việc phát triển và thử nghiệm đang được tiến hành khả quan trong cả ngành công nghiệp ô tô và công nghiệp hàng hải, nhưng vẫn còn nhiều thách thức phải giải quyết.
Hyđrô, có thể là loại nhiên liệu không phát thải, nhưng ngày nay 90% lượng hyđrô toàn cầu được sản xuất liên quan đến khí tự nhiên và các quá trình sản xuất sử dụng nhiều năng lượng, giải phóng một lượng lớn CO2. Các phương pháp sản xuất hyđrô bằng điện phân nước sử dụng năng lượng tái tạo thân thiện với môi trường hơn, nhưng công nghệ này vẫn rất tốn kém.
Công nghệ "Power-to-X" đang mang lại những kết quả đầy hứa hẹn. Đây là công nghệ sử dụng điện năng được sản xuất từ nguồn lượng tái tạo (gió, sóng, mặt trời, …) dư thừa không thể đưa vào lưới điện để sản xuất các loại nhiên liệu khí, nhiên liệu lỏng hoặc các loại hóa chất. Ví dự như việc sử dụng điện để sản xuất hyđrô và ôxy thông qua quá trình điện phân nước. Bổ sung CO2 vào hyđrô trong lò phản ứng mêtan hóa (methanation reactor) tạo ra khí mêtan, là loại khí tổng hợp trung tính cácbon và là chất mang năng lượng rất quan trọng trong tương lai, hoàn toàn phù hợp cho cả ô tô và tàu thủy. Việc sử dụng nhiên liệu trung tính các bon cho các phương tiện vận tải làm giảm phát thải CO2 rất lớn. Chúng ta cũng đang chứng kiến những tiến bộ rất to lớn trong việc phát triển pin và phương tiện giao thông sử dụng pin nhiên liệu hyđrô (hydrogen fuel cell), là loại nhiên liệu không gây ô nhiễm nhưng giá thành vẫn còn rất cao.
Nhiên liệu sinh học dựa trên thực vật, như este metyl axit béo (FAME), hoặc dầu thực vật được xử lý bằng hyđrô (HVO) là loại nhiên liệu tái tạo khác với mức phát thải thấp hơn đáng kể so với dầu nhiên liệu hàng hải truyền thống. Tuy nhiên, lượng sản xuất nhiên liệu sinh học toàn cầu vẫn còn thấp hơn nhiều so với mức cần thiết để hỗ trợ ngành vận tải biển đang phát triển ngày nay. Đồng thời ngành hàng không và vận tải ô tô cũng đòi hỏi nguồn cung rất lớn. Hơn nữa, tùy thuộc vào nguồn thực vật được sử dụng, việc sản xuất các loại nhiên liệu này có thể tạo ra những thách thức môi trường khác do nạn phá rừng và tiêu thụ rất nhiều nước ngọt. Và, tất nhiên, phần lớn nguồn cung dầu thực vật trên khắp thế giới vẫn sẽ cần thiết như một nguồn thực phẩm quan trọng.
Amoniac là một lựa chọn khác thu hút sự chú ý. Nếu chất này được đốt cháy đúng cách, chỉ có nitơ và nước được phát ra, và có thể ngăn chặn sự hình thành NOx. Bí quyết là amoniac có độc tính cao và do đó kéo theo những lo ngại về an toàn vượt xa những nhiên liệu truyền thống. Điều này có thể gây khó khăn khi Amoniac được sử dụng trong môi trường biển.
Có rất nhiều ví dụ khác, nhưng tất cả đều cho thấy vẫn còn rất nhiều việc phải làm. Các loại nhiên liệu mới đang trong các giai đoạn phát triển khác nhau và không có khả năng chúng ta sẽ sớm tìm ra một giải pháp duy nhất phù hợp với toàn ngành hàng hải. Tương lai của nhiên liệu hàng hải hứa hẹn còn phức tạp hơn nhiều lần hiện tại.
Tính linh hoạt sẽ tiếp tục trở nên quan trọng hơn, và thiết kế cho bất kỳ tàu mới nào trong những năm tới đều sẽ xem xét làm thế nào nó có thể chuyển sang sử dụng nhiên liệu phát thải thấp và không phát thải sau này. Sự phát triển trong thiết kế tàu cần tập trung nhiều vào các giải pháp mới để cải thiện hiệu quả năng lượng và thích ứng với nhiên liệu mới cả ở dạng lỏng và dạng khí. Sẽ còn rất nhiều câu hỏi phức tạp về nhiên liệu tương lai của vận tải biển mà cộng đồng hàng hải quốc tế phải nỗ lực trả lời./.