Cách những hãng hàng không đang điên cuồng tranh đoạt dầu thải trên khắp thế giới

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

Nếu thứ nảy ra đầu tiên trong đầu của bạn là xăng, thì rất tiếc, đó là một câu trả lời không chính xác. Trên thực tế, nhiên liệu mà hầu hết các loại máy bay sử dụng là dầu hỏa hàng không.

Không hề nhầm lẫn một chút nào, dầu hỏa được sử dụng làm nhiên liệu cho máy bay. Mặc dù nó rất khác so với loại dầu hỏa được châm vào trong những chiếc đèn dầu phổ thông, nhưng xét cho cùng thì nó vẫn là dầu hỏa. Nhưng rõ ràng chúng ta thậm chí đã không còn dùng đèn dầu trong những năm 2022 nữa, tại sao vẫn phải dùng dầu hỏa trên máy bay thay vì xăng?

Trên thực tế, vào thời kỳ 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 về cơ bản 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 là trong các viện bảo tàng, cũng sử dụng nhiên liệu là xăng.

Nhưng theo thời gian, động cơ tuốc bin được sử dụng phổ biến hơn cho máy bay và nó cũng đặt ra những yêu cầu mới về nhiên liệu. Đây cũng là thời điểm xăng đã bị dầu hỏa cướp đi vị trí then chốt.

Xăng không phù hợp với động cơ tuốc bin (turbine) vì nhiều lý do, chẳng hạn như vấn đề an toàn. Một thước đo quan trọng về độ an toàn của nhiên liệu lỏng là điểm chớp cháy (Flash Point).

Ở điều kiện bình thường, nhiên liệu lỏng sẽ bay hơi và hòa trộn với không khí theo một tỷ lệ nhất định. Khi hỗn hợp này ở một nhiệt độ nhất định sẽ phát nổ và bốc cháy khi gặp ngọn lửa trần, thì người ta gọi nhiệt độ này là điểm chớp cháy. Vì vậy, nếu nhiệt độ chớp cháy cao thì độ an toàn của nhiên liệu càng tốt, còn nếu nhiệt độ chớp cháy thấp thì nhiên liệu không an toàn.

Hiện tại, hàng không dân dụng thế giới chủ yếu sử dụng dầu hỏa hàng không có mã hiệu Jet A-1, với điểm chớp cháy là 38 độ C. Để so sánh thì xăng có điểm chớp cháy chỉ -45 độ C. Đây cũng là lý do tại sao nghiêm cấm đốt lửa, hút thuốc gần các trạm xăng.

Một lý do quan trọng khác là dầu hỏa dùng trong ngành hàng không đậm đặc hơn xăng.

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

Tuy nhiên, ở đây lại xuất hiện một gương mặt có thể đề cử khác, đó là dầu diesel. Nếu so cả về mật độ và điểm chớp cháy (55 độ C) thì dầu diesel đều cao hơn dầu hỏa, nhưng bản thân dầu diesel lại có một khuyết điểm rất lớn. Đó chính là việc dầu diesel không đủ tính lỏng ở nhiệt độ thấp, đồng thời nó cũng dễ bị dính, ảnh hưởng tới hoạt động của động cơ.

Ví dụ rõ ràng nhất là các tài xế xe tải ở vùng lạnh thường phải sử dụng các loại dầu diesel khác nhau trong các điều kiện nhiệt độ khác nhau. Và đôi khi, họ phải đốt lửa để hâm nóng thùng dầu của xe, tránh việc chúng bị đông cứng thành một cục.

Nên biết rằng, máy bay thường phải bay ở độ cao 10.000m, nhiệt độ hoạt động thay đổi liên tục từ -50 đến 40 độ nên bản thân ý tưởng sử dụng động cơ diesel đã bị từ chối ngay từ đầu. Ngoài ra, còn một số điều kiện hạn chế khác như độ sạch và độ ăn mòn khiến dầu hỏa hàng không trở thành lựa chọn hàng đầu cho nhiên liệu máy bay.

Nhìn lại thì chúng ta có xăng cho ô tô, dầu diesel cho xe tải, dầu hỏa cho máy bay. Mỗi loại nhiên liệu đều có sân khấu của riêng mình.

Nhưng khi xu hướng chung về trung hòa carbon xuất hiện, các ông lớn trong ngành hàng không bắt đầu trở nên lo lắng.

Ngay từ năm 2021, Hiệp hội Vận tải Hàng không Quốc tế (IATA) đã sớm đưa ra lời hứa đạt được mức phát thải carbon ròng bằng 0 vào năm 2050. Tại phiên họp thứ 41 của Tổ chức Hàng không Dân dụng Quốc tế (ICAO) kết thúc vào đầu tháng 10 năm nay, tất cả các thành viên đã nghiêm túc nhắc lại cam kết của mình.

Nhưng cam kết là một việc, thực hiện lại là câu chuyện khác. Bởi việc giảm phát thải của ngành hàng không quá khó, đồng thời chúng cũng có chi phí quá cao. Một thực tế đáng buồn là ngành hàng không chỉ chiếm 2% lượng khí thải carbon toàn cầu, nhưng việc giảm lượng khí thải còn khó hơn các lĩnh vực khác gấp nhiều lần.

Ví dụ, so với ngành công nghiệp ô tô, từ lâu đã được biết tới là một ngành phát thải lớn, các công ty và tập đoàn xe hơi từ lâu đã thử chuyển sang sử dụng nhiều nguồn năng lượng mới khác nhau. Chẳng hạn như năng lượng điện, năng lượng hydro và thậm chí cả metanol.

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

Đơn cử như việc dù các khái niệm về máy bay điện và máy bay chạy bằng hydro đã được thảo luận trong một thời gian rất dài, nhưng chúng không thể được đưa vào sử dụng bởi tính thực tiễn của các thiết kế máy bay ở hiện tại. Độ an toàn và rủi ro cho chính xác thử nghiệm cũng là quá lớn.

Vì vậy, ngành hàng không chỉ có thể thử mày mò áp dụng các công nghệ bay mới và hợp lý hóa các hoạt động bay, nhưng mức giảm phát thải mà những thứ này có thể mang lại là không đáng kể. Do đó, IATA hiện chỉ có thể tập trung vào SAF (hay cái gọi là Nhiên liệu hàng không bền vững).

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 điển hình được sử dụng làm SAF là dầu ăn và các loại dầu thải gốc động vật hoặc thực vật, chất thải rắn từ các hộ gia đình, khu công nghiệp… Ngoài ra SAF còn có thể được sản xuất từ các nguồn tiềm năng khác như chất thải lâm nghiệp, gỗ phế thải, các loại cây năng lượng bao gồm thực vật phát triển nhanh và tảo.

Ở giai đoạn hiện tại, nguồn gốc chính của SAF là loại nhiên liệu được tinh chế từ dầu thải hoặc các loại dầu gốc động vật hoặc thực vật mà chúng ta thường thấy và sử dụng hàng ngày. Ví dụ nhiên liệu SAF của hãng BP hiện đang được làm 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 thải ra carbon và các chất ô nhiễm khác. Thay vào đó, về mặt lý thuyết, SAF có thể giúp giảm 80% lượng khí thải carbon so với nhiên liệu máy bay hiện có.

Chính vì hiệu quả giảm phát thải cao như vậy mà ngành hàng không trên toàn thế giới hiện đang đặt cược vào SAF, thậm chí còn trực tiếp giao 65% kế hoạch giảm phát thải cho SAF.

Từ quan điểm kỹ thuật, không quá khó để chiết xuất nhiên liệu. Ví dụ, trộn dầu với metanol và etanol và cho chúng phản ứng với các chất xúc tác là chúng ta đã có thể tạo ra dầu diesel sinh học.

Tương tự, tinh chế nhiên liệu hàng không từ dầu thải cũng không phải là vấn đề lớn. Ngay từ năm 2007, một nhóm nghiên cứu ở Mỹ đã tìm 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 đưa SAF vào sử dụng trong các chuyến bay thương mại quãng ngắn. Vào tháng 6 năm 2012, các chuyến bay liên lục địa bằng dầu thải của KLM đã được đưa vào vận hành.

Bên cạnh đó, hơn 50 hãng hàng không trên khắp thế giới đã có kinh nghiệm sử dụng SAF và từ các dữ liệu hiện có cho thấy các chuyến bay sử dụng SAF không gặp bất kỳ sự cố rõ ràng nào so với các chuyến bay sử dụng nhiêu liệu truyền thống. Điều này cũng cho thấy SAF có thể được áp dụng trên quy mô lớn.

Nhưng tại sao tới nay, SAF vẫn chỉ là câu chuyện trên giấy tờ và những lời cam kết? Hóa ra, vấn đề quan trọng và cũng trực tiếp nhất là do SAF quá đắt.

Giá của SAF trên thị trường hiện nay gấp 2 tới 4 lần giá dầu hỏa hàng không thông thường. Và tính riêng trong 2 năm qua, việc cố gắng sử dụng SAF đã khiến các hãng hàng không toàn cầu chịu lỗ gần 200 tỷ USD. Để giải quyết tận gốc vấn đề, hãy cùng tìm hiểu lý do tại sao SAF lại đắt.

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

Nói một cách thực tế hơn, thì lý do chính khiến SAF quá đắt là do việc sản xuất không đủ đáp ứng nhu cầu. Theo ước tính của Hiệp hội Vận tải Hàng không Quốc tế, sản lượng hàng năm của SAF hiện tại chỉ là 100 triệu lít. Và để đạt được mục tiêu giúp ngành hàng không giảm 65% lượng khí thải, cả thế giới cần ít nhất mức sản lượng 449 tỷ lít hàng năm .

Mặc dù ngành công nghiệp SAF toàn cầu đang nỗ lực xây dựng các cơ sở mới để mở rộng quy mô sản xuất, nhưng tỷ lệ mở rộng này vẫn chỉ là một giọt nước nhỏ so với đại dương các cơ sở công nghiệp hiện có trong lĩnh vực chiết xuất nhiên liệu hàng không truyền thống từ dầu mỏ.

Bây giờ, nếu giả sử rằng tốc độ xây dựng của các nhà máy SAF có thể tăng lên một cách chóng mặt và đủ để thay thế các cơ sở sản xuất nhiên liệu truyền thống, thì một vấn đề mới lại nảy sinh. Đó là chúng ta không có đủ nguyên liệu thô.

Điều này nghe có vẻ hơi “ngang trái”, bởi SAF có nhiều loại nguyên liệu thô như dầu thải từ nấu ăn, dầu đậu nành, dầu cọ, từ hạt cải dầu, mỡ động vật… nhưng lượng nguyên liệu thô hiện nay vẫn không đủ để tái chế. Trước hết, trong số các nguyên liệu thô của SAF, dầu thải từ các cơ sở nấu ăn công nghiệp thu hút nhiều sự chú ý nhất. Hiện nay, các dây chuyền công nghiệp chế biến dầu diesel sinh học đã hoàn toàn có thể xử lý chúng.

Tại các quốc gia phương tây, việc thu hồi dầu thải đã được công nghiệp hóa và chúng sau khi thu hồi có thể được chế tạo thành dầu diesel sinh học, xà phòng… sau khi tinh chế.

Nhưng, vấn đề là chỉ dầu thải của châu Âu và Bắc Mỹ vẫn là không đủ. Sự thiếu hụt này lớn tới mức một số “hiện tượng lạ” bắt đầu xuất hiện. Ví dụ, bạn có thể đọc thấy tin tức về việc những tên trộm đến các quán bar và cửa hàng thức ăn nhanh để ăn cắp dầu thải, thay vì tiền hoặc thức ăn. Thậm chí, còn có sự tồn tại của những chợ đen chuyên buôn bán dầu thải để kiếm lời.

Và đó là khi thị trường châu Âu không có lựa chọn nào khác ngoài việc tìm kiếm và mua lại dầu thải từ các khu vực khác. Theo các báo cáo, hơn một nửa lượng dầu thải được sử dụng để sản xuất dầu diesel sinh học ở châu Âu đến từ châu Á. Đơn cử năm 2019, Malaysia và Thái Lan đã đóng góp 95 triệu lít dầu thải cho Vương quốc Anh.

Đây rõ ràng là một cuộc giao dịch đôi bên cùng có lợi. Các nước châu Á kiếm tiền nhờ bán hàng thải, còn người châu Âu kiếm được nguyên liệu thô để hoàn thành kế hoạch giảm phát thải của mình.

Nhưng rồi, vấn đề mới lại đến. Trong số 95 triệu lít dầu thải mà Malaysia và Thái Lan xuất khẩu năm 2019, 90 triệu lít đến từ Malaysia, nơi có dân số 30 triệu người và 5 triệu lít đến từ Thái Lan, quốc gia có dân số 70 triệu người.

Tỷ lệ vô lý này đã gây ra sự nghi ngờ, và một cuộc điều tra đã được tiến hành. Cuối cùng, người ta phát hiện ra rằng dầu thải do Malaysia xuất khẩu thực chất là dầu cọ. Và chúng được làm ra từ một số lượng lớn cây cọ bị đốn hạ tại nhiều địa phương.

Hóa ra, trong bối cảnh các chính phủ châu Âu và châu Mỹ tiến hành đưa ra các khoản trợ cấp cao và nhiều nguồn tài trợ, các công ty phương Tây đã đến châu Á để thu mua dầu thải. Và do giá dầu thải thu mua này cao hơn giá bán dầu cọ, vì vậy nhiều người dân địa phương đã trộn dầu cọ vào dầu thải để lấy đem bán.

Ngay sau khi vụ bê bối này bị phanh phui, chính phủ các nước châu Á và cả châu Âu, châu Mỹ đã tiến hành siết chặt việc xuất nhập khẩu dầu thải. Điều này đã càng gây căng thẳng hơn cho nguồn cung nguyên liệu vốn đã không đủ đầy.

Tới đây, có thể bạn đã bắt đầu nghĩ tới chảo dầu phải đổ đi sau mỗi lần rán cá ở nhà, hãy những quán nướng tràn ngập vỉa vè mỗi tối bất kể mà đông hay mùa hè. Nhưng thực tế là việc thu hồi dầu thải cần một hệ thống quản lý nghiêm ngặt và toàn vẹn. Hơn nữa, do thói quen ăn uống khác nhau nên dầu thải ở một số nước châu Á như Việt Nam hay thị trường lớn hơn là Trung Quốc rất khó sử dụng để tái chế.

Bởi chúng có nhiều tạp chất rắn, chứa hàm lượng nước cao và đôi khi có tính axit mạnh. Do đó, việc xử lý ban đầu khó khăn hơn nhiều so với loại dầu thải thuần túy đến từ các cơ sở bán đồ ăn nhanh. Nếu cố chấp sử dụng loại dầu thải hỗn tạp này làm nguyên liệu thô, chi phí thành phẩm thậm chí sẽ còn tăng lên ở mức cao hơn nữa.

Nhưng ngoài dầu thải từ hoạt động ăn uống, chúng ta có thể dùng nguồn nguyên liệu khác được không? Bởi đậu nành, ngô và một số cây như cải dầu đều có thể chiết xuất ra dầu.

Đáng tiếc, vấn đề là các loại cây như đậu tương và ngô là lương thực chủ đạo trên toàn cầu. Nếu thu mua những loại cây trồng này với giá cao, chẳng khác nào các hãng hàng không đang ra tay cướp đi lương thực của người dân, đặc biệt tại các nước nghèo.

Chưa kể, khi thấy giá các loại nông sản này tăng cao, nông dân ở nhiều khu vực sẽ chuyển đổi sang trồng cây nguyên liệu làm SAF để kiếm tiền. Điều này vô hình chung cũng sẽ ảnh hưởng đến an ninh lương thực quốc tế. Khi giá thực phẩm tăng vọt, vấn đề của thế giới sẽ không phải là carbon trung tính nữa. Bởi nếu nạn đói xảy ra, bạn sẽ không thể lấy dầu ra để ăn được. Vì vậy, trong một thời gian dài, việc sử dụng cây lương thực để làm SAF đã bị cấm ở châu Âu.

Một bài toán khác được tính đến là khai phá các vùng đất hoang để trồng các loại cây lấy dầu như cọ, sau đó dùng những nguyên liệu thô này để chiết xuất SAF. Nhưng khi tính toán tổng thể, hóa ra lượng khí carbon dioxide do việc cải tạo đất thải sẽ làm ảnh hưởng đáng kể tới chỉ số lượng khí thải giảm được khi sử dụng SAF. Bài toán bỗng trở nên “vô nghiệm” khi tăng lượng khí thải để tạo ra một loại nhiên liệu giúp giảm lượng khí thải toàn cầu.

Chính vì sự tồn tại của những vấn đề này mà dù SAF khả thi về mặt kỹ thuật, nhưng hiện tại việc sử dụng nó không thể phát triển trên quy mô lớn.

Tất nhiên, vẫn có tin tốt cho SAF.

Hiện nay, ngày càng có nhiều quốc gia đã liên tiếp đưa ra các chính sách liên quan để thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp này. Mới đây, Mỹ đã công bố "Đạo luật giảm lạm phát" trong đó bao gồm các khoản tín dụng thuế đặc biệt cho SAF và hơn 200 triệu USD để tài trợ cho công nghệ hàng không sạch (bao gồm cả SAF).

Canada cũng tuyên bố sẽ áp “thuế carbon” đối với các chuyến bay nội địa và các chuyến bay không sử dụng SAF. Quy định này sẽ làm tăng chi phí nhiên liệu một cách ngụy tạo, để buộc các hãng hàng không phải sử dụng SAF.

Bên cạnh đó, nhiều quỹ phúc lợi công cộng cũng đã đưa tay ra hỗ trợ chiến dịch này. Quỹ đầu tư khí hậu Breakthrough Energy của tỷ phú Bill Gates mới đây đã quyên góp trực tiếp 50 triệu USD cho Freedom Pines Fuels, một nhà máy sản xuất SAF ở Mỹ. Với khoản tài trợ này, Liberty Pine Fuel có thể bắt đầu sản xuất SAF vào năm tới, với tốc độ ít nhất là 9 triệu gallon (khoảng 34 triệu lít) một năm, gấp đôi sản lượng SAF hiện tại của Mỹ.

Trong khi đó, các hãng hàng không trong quá trình đẩy nhanh việc thay thế SAF, cũng đã nghĩ ra nhiều giải pháp. Và một trong các lựa chọn ưa thích chính là để khách hàng trả tiền cho phần chi phí này. Ví dụ Air France, KLM và Transavia (hãng hàng không giá rẻ của tập đoàn Air France-KLM), đã thu thêm phí đóng góp cho SAF từ tiền vé của các chuyến bay trong và ngoài nước ở Pháp và Hà Lan.

Nhìn trên bình diện tổng thế, các chính phủ, doanh nghiệp và cả công chúng đã thực sự nỗ lực để quảng bá SAF. Nhưng trước những vấn đề thực tế khác nhau, việc phổ biến SAF trên diện rộng vẫn rất khó khăn.

Hi vọng rằng, nếu một ngày nào đó các dạng SAF khác như năng lượng hydro, năng lượng điện có những đột phá then chốt về công nghệ thì chúng ta sẽ không còn băn khoăn về chuyện dầu thải nữa. Hãy cùng chờ xem.