Thay thế than đá bằng khí đốt để giảm
tác hại môi trường

“Trong tương lai khi chúng ta phải giới hạn lượng khí thải gốc carbon, khí đốt sẽ đóng vai trò quan trọng như một cầu nối”, nhận định từ Ernest Moniz, trưởng nhóm nghiên cứu mang tên MITEI. Việc sử dụng khí đốt tự nhiên để sản xuất điện sẽ chỉ tạo ra một nửa lượng CO2 so với dùng than. Nối tiếp các nghiên cứu trước đây về năng lượng hạt nhân và than, Moniz và các cộng sự đã nghiên cứu sâu về nguồn khí đốt tự nhiên và vai trò của nó trong cuộc chuyển đổi của thế giới sang một hệ thống năng lượng thải ít carbon hơn. Báo cáo mang tên Tương lai của Khí đốt Tự nhiên được hoàn thành trong bối cảnh công nghệ “phân rã thủy lực” (“hydraulic fracturing”) đang giúp khai mở nguồn dự trữ khí đốt tự nhiên khổng lồ giữa các tầng đá phiến khắp nơi trên nước Mỹ. Công nghệ này được thực hiện khi người ta bơm chất lỏng với áp suất cao vào trong đá, làm giãn rộng các vết nứt để khí tự nhiên thoát ra. Tuy nhiên, công nghệ này cũng gây lo ngại về môi trường, cụ thể là nguy cơ làm ô nhiễm nước ngầm và nước bề mặt.   

“Những rủi ro về môi trường nằm trong khả năng kiểm soát, nhưng là những thách thức không nhỏ”, khẳng định từ Anthony (Tony) Meggs, đồng trưởng nhóm nghiên cứu, và là nhà cơ khí làm việc theo lời mời của nhóm MITEI. Ông lưu ý rằng mỗi một đợt bơm chất lỏng để phân rã đá sẽ khiến khoảng 50 tới 100 nghìn thùng trào lên bề mặt, và sẽ phải xử lý nếu không sẽ gây ô nhiễm. Nhằm đảm bảo tránh được các vấn đề về môi trường, báo cáo của nhóm nghiên cứu yêu cầu minh bạch hóa các hoạt động khai thác khí đốt, sử dụng nước, các kế hoạch xử lý chất thải, và công khai các thành phần trong chất lỏng dùng trong công nghệ phân rã thủy lực. 

Đánh giá của nhóm nghiên cứu từ MIT khẳng định rằng nguồn dự trữ khí đốt tự nhiên của Mỹ có dung lượng khoảng 2,1 triệu tỷ foot khối (tương đương khoảng 59.565 tỷ m3), đủ để cung ứng cho nước Mỹ trong 92 năm, với mức tiêu thụ hằng năm tương đương mức tiêu thụ năm 2009. Như vậy nước Mỹ sẽ là nhà cung ứng lớn thứ 3, chỉ sau Nga và Trung Đông- khác biệt đáng kể so với cách đây một thập kỷ, khi tốc độ sản xuất giảm đáng kể khiến giá cả tăng vọt và người ta từng nghĩ nước Mỹ sẽ sớm buộc phải nhập khẩu một lượng lớn khí đốt tự nhiên hóa lỏng. Theo nghiên cứu mới, tiềm năng tiêu thụ lớn nhất của khí đốt tự nhiên là ngành điện, tuy rằng khí đốt tự nhiên cũng có thể dùng trong ngành vận tải, cho những phương tiện cỡ lớn như xe buýt hay xe tải. Điều đáng quan tâm mà nghiên cứu chỉ ra được, là với chi phí đội lên cao đối với các nguồn nhiên liệu khác khi thế giới áp dụng mức giá mới để tính vào mức độ thải CO2 vào môi trường, thì khí đốt tự nhiên có thể hoàn toàn thay thế đốt than ở Mỹ vào năm 2035. Tới năm 2050 thì tới lượt việc sử dụng khí đốt tự nhiên cũng phải giảm dần để đáp ứng đòi hỏi hạn chế mọi nguồn thải ra CO2, Moniz nhận định, “tuy nhiên trong một giai đoạn khá dài, nếu chúng ta thực sự muốn giảm bớt lượng khí thải CO2, thì việc sử dụng nguồn khí đốt tự nhiên đóng một vai trò quan trọng”. 

Công nghệ phân rã thủy lực cho phép tiến hành những phương án khai thác đa dạng

Một ví dụ thuyết phục mà nghiên cứu đưa ra là phân tích chuyên sâu mô hình sản xuất điện ở bang Texas, cho thấy rằng mô hình này giảm lượng khí thải nhà kính được tới 22% trong một khoảng thời gian ngắn. Khắp nước Mỹ có rất nhiều cơ hội tương tự như vậy.

“Khí đốt tự nhiên có ưu thế lớn nhất so với các nguồn nhiên liệu khác khi đối diện với bài toán môi trường hiện nay, và tôi nghĩ rằng báo cáo này đã chứng minh được một cách khá thuyết phục”, nhận xét từ Mark Thurber, Phó giám đốc Nghiên cứu của Chương trình Năng lượng và Phát triển bền vững của Đại học Stanford. Tuy rằng không hề có rào cản về mặt kỹ thuật, thách thức chính trị hiện nay là tạo ra một cơ chế quyền lợi và xây dựng các quy định dẫn tới thực hiện thay thế than bằng khí đốt tự nhiên, Thurber cho biết. “Theo tôi nghĩ, vấn đề cần thảo luận tiếp theo là, ‘Ok, vậy thì chúng ta sẽ làm như thế nào?’”

Tuy phân tích của MIT không đi sâu vào tiềm năng thay thế than bằng khí đốt tự nhiên ở quy mô quốc tế, Thurber cho rằng cơ hội rất lớn cho những nơi như Trung Quốc. Chính quyền của Obama hiện đang thúc đẩy hợp tác nghiên cứu nguồn khí đốt tự nhiên ở Trung Quốc, và nghiên cứu của MIT cho rằng những động thái tương tự cũng có thể được tiến hành ở các quốc gia khác. Nghiên cứu cũng khuyến nghị nước Mỹ nên tiếp tục đầu tư cho nghiên cứu và các chương trình phát triển liên quan tới khí đốt tự nhiên.

Moniz lưu ý rằng tuy khí đốt tự nhiên có thể giúp chuyển đổi sang nguồn năng lượng ít khí thải gốc carbon hơn, nhưng cuối cùng sẽ tới lúc phải tìm ra những giải pháp khác. Vì vậy cần tiếp tục các nghiên cứu và chương trình phát triển dành cho những nguồn năng lượng tái sinh, hạt nhân, các hệ thống hấp thụ và lưu trữ carbon áp dụng cho các nhà máy phát điện chạy bằng than hoặc khí đốt tự nhiên. “Khí đốt là một chiếc cầu nối, nhưng chiếc cầu này phải được bắc tới đâu đó”, Moniz nói.
(Nature News)