Cuộc đua “thép xanh”

0
59

TTCT – Thép là một trong những vật liệu quan trọng nhất cấu tạo nên thế giới hiện đại của chúng ta, từ muỗng nĩa cho đến cầu đường, tuôcbin gió… Thế nhưng, phương thức sản xuất thép truyền thống – với sự góp mặt của than đá – đang làm trầm trọng thêm biến đổi khí hậu.

 Xe tải Volvo TA-15.

Tháng 5 vừa qua, Hãng xe Thụy Điển Volvo tuyên bố kế hoạch sản xuất với quy mô nhỏ xe tải sử dụng thép không dùng nhiên liệu hóa thạch (fossil-free) trong quý 3-2022. Loại “thép xanh” này do một công ty Thụy Điển khác là Hãng luyện thép SSAB sản xuất, và dòng xe tải nặng chạy bằng điện của Volvo là phương tiện đầu tiên trên thế giới được làm bằng vật liệu này. Theo Martin Pei, giám đốc kỹ thuật SSAB, công nghệ mới có thể giúp giảm khoảng 10% tổng lượng phát thải CO2 của nước này.

SSAB và một số nhà luyện thép khác như ThyssenKrupp tin rằng họ có thể làm ngành công nghiệp vốn chiếm từ 7% đến 11% tổng lượng CO2 thải ra toàn cầu trở nên xanh hơn bằng cách thay thế nhiên liệu hóa thạch bằng nhiên liệu sạch như hydro.

“Thép xanh” là gì?

Tính trung bình, cứ sản xuất 1 tấn thép thì thải ra gần 2 tấn carbon dioxide (CO₂). Hãy thử áp phương trình đó cho khoảng 1,95 tỉ tấn thép thô đã ra lò trên toàn thế giới vào năm 2021 (theo trang thống kê Statista).

Hơn 60% công suất sản xuất thép đang sử dụng công nghệ từ những năm 1850, vốn thải ra rất nhiều carbon. Các phản ứng hóa học ở đây, về cơ bản, không mấy hàn lâm: để luyện thép, ta cần có sắt, nhưng trong tự nhiên không có sẵn sắt tinh khiết, thay vào đó sắt liên kết với oxy, tức tồn tại ở dạng oxit sắt trong quặng sắt. Với cách luyện kim bằng lò cao (blast furnace), để loại bỏ oxy khỏi oxit sắt, người ta không những dùng than đá làm chất khử mà còn đốt than để lấy nhiệt nấu chảy quặng sắt. Vì thế, CO2 vừa là sản phẩm phụ của việc khử oxy vừa là khí thải từ quá trình đốt.

Rõ ràng các công nghệ truyền thống đã không còn phù hợp trong cuộc chiến chống biến đổi khí hậu hết sức khẩn trương. Đến nay, một vài sáng kiến luyện thép “nói không với nhiên liệu hóa thạch” như SSAB đang cận kề ngày thương mại hóa.

SSAB hiện là thành viên của HYBRIT – một hãng “thép xanh ”mới nổi ở Thụy Điển. Quá trình luyện thép của HYBRIT không sử dụng lò cao, thay vào đó loại bỏ oxy khỏi quặng sắt bằng khí hydro “xanh”. Gọi là “xanh” bởi khí này được tạo ra thông qua quá trình điện phân, tách nước thành hydro và oxy – với điều kiện nguồn điện cũng phải “xanh”, không có bóng dáng năng lượng hóa thạch.

Sản phẩm phụ duy nhất của công nghệ này là hơi nước, nhưng HYBRIT vẫn thấy chưa đủ. “Chúng tôi quyết định tạo ra một chuỗi giá trị hoàn toàn không dùng nhiên liệu hóa thạch, từ khâu khai thác, chế biến quặng sắt đến sản xuất sắt thép, bao gồm cả dịch vụ hậu cần và điện” – Pei cho biết.

Một liên doanh khác của Thụy Điển, H2 Green Steel, đang phát triển một nhà máy thép hydro tương tự, dự kiến đi vào sản xuất từ năm 2024, với sự hỗ trợ tài chính 105 triệu USD – trong đó có phần của Hãng xe Mercedes-Benz. Các công ty luyện thép bằng hydro khác bao gồm ArcelorMittal, Thyssenkrupp và Salzgitter AG ở Đức; Posco ở Hàn Quốc; và Voestalpine ở Áo.

Sử dụng điện để tách sắt khỏi quặng cũng là công nghệ tiềm năng để “xanh hóa” ngành thép. “Những gì chúng tôi làm, về cơ bản, là thay carbon bằng điện trong vai trò chất khử” – Adam Rauwerdink của Công ty Boston Metal (Mỹ) giải thích với trang Undark. “Cách này cho phép chúng tôi sản xuất thép chất lượng cao với ít năng lượng hơn và ít quy trình hơn cách luyện thép thông thường” – Rauwerdink bổ sung. Tất nhiên, nguồn điện phải là năng lượng sạch. Boston Metal đang nỗ lực đưa thành quả trong phòng thí nghiệm ra thị trường, sử dụng 50 triệu USD huy động từ một nhóm nhà đầu tư, trong đó có Hãng xe Đức BMW. Một nhà máy trình diễn quy mô thương mại dự kiến sẽ đi vào hoạt động vào năm 2025.

Chris Bataille, một nhà kinh tế năng lượng tại tổ chức nghiên cứu IDDRI nhận xét: “Công nghệ hydro đi trước một chút vì dựa trên một hệ thống đã được thiết lập và nó cũng đi trước trong quá trình thương mại hóa. Nhưng để có một ngành công nghiệp thép phát thải ròng sẽ đòi hỏi nhiều con đường “không carbon” hơn, vì vậy tôi nghĩ cuối cùng thị trường vẫn sẽ có đủ chỗ cho tất cả công nghệ đó”.

Bên cạnh lò cao, phương pháp luyện thép bằng lò hồ quang điện lâu nay cũng phổ biến, chiếm khoảng 30% sản lượng thép toàn cầu. Phương pháp này sử dụng dòng điện để nấu chảy thép – phần lớn là thép phế liệu được tái chế, tạo ra ít khí thải hơn. Nhưng đây vẫn là một kỹ thuật gây ô nhiễm, đặc biệt là ở các nước đang phát triển, nơi việc tái chế ít được kiểm soát hơn. Hơn nữa, do nguồn cung phế liệu hạn chế, kỹ thuật này không thể đáp ứng tất cả nhu cầu thép trong tương lai.

 

Rào cản và hy vọng

“Thép xanh” hiện được cho là có giá thành cao hơn thép được sản xuất theo cách truyền thống, song Pei nói với trang TechCrunch rằng khoảng cách chi phí sẽ ngày càng thu hẹp nhờ các chính sách đánh thuế carbon và xu hướng hạ giá của năng lượng tái tạo.

Tuy vậy, “thép xanh” vẫn đang đối diện với một số thách thức, trong đó lớn nhất và không gì khác là cơ sở hạ tầng năng lượng tái tạo. Thomas Koch Blank thuộc Viện nghiên cứu Rocky Mountain (Mỹ) ước tính: để “điện hóa” toàn bộ công suất thép đang có, thế giới sẽ cần gấp 3 lần nguồn năng lượng mặt trời và năng lượng gió hiện nay.

Một rào cản khác là chi phí. Việc chuyển đổi sang điện hoặc hydro sẽ đòi hỏi một lượng vốn đầu tư lớn để xây dựng các nhà máy mới và nâng cấp các nhà máy cũ. Với phương pháp hydro sạch, giá thép sẽ tăng cao – ít nhất là trong thời gian đầu, phần lớn vì các nhà máy nằm gần nguồn than cốc giá rẻ hơn là nguồn hydro giá rẻ. Tuy nhiên, các chính phủ có thể hỗ trợ ngành thép chuyển đổi bằng cách khuyến khích việc sử dụng “thép xanh” trong các dự án do Nhà nước tài trợ, hay tăng thuế nếu nguồn thép nhập khẩu đến từ những quốc gia “lỏng lẻo” trong quy định về phát thải.

Bên cạnh những rào cản hiện hữu, chúng ta cũng có một vài dự báo lạc quan. Trong một nghiên cứu hồi tháng 5, Công ty tư vấn Wood Mackenzie cho biết: Lượng carbon dioxide thải ra từ ngành thép toàn cầu sẽ giảm đi 30% vào năm 2050 (so với 2021), khi nhiều nhà máy chuyển sang sử dụng các lò hồ quang điện ít ô nhiễm hơn.

Họ hy vọng Trung Quốc sẽ dẫn đầu công cuộc cắt giảm, cụ thể là giảm một nửa lượng phát thải trong ba thập niên tới, mặc dù nguyên nhân chính là do sản lượng thép giảm. Ví dụ như so với 2020, sản lượng thép thô của nước này đã giảm khoảng 30 triệu tấn trong năm 2021 nhằm đáp ứng các cam kết carbon của mình.

Với các nền kinh tế trưởng thành, chẳng hạn như Nhật Bản, Hàn Quốc, Liên minh châu Âu và Hoa Kỳ, các nhà máy thép sẽ phải đối mặt với nhiều khó khăn hơn vì họ cần phải cắt giảm gần 50% lượng khí thải trong khi cần giữ sản lượng ở mức hiện tại. Trong khi đó, ngành thép ở Ấn Độ và Đông Nam Á được dự đoán sẽ phát thải tăng gấp đôi, vì sản lượng thép sẽ tăng gấp ba, nhưng chủ yếu thông qua các công nghệ đầy ô nghiễm truyền thống, theo Wood Mackenzie.■

3 đường đến hoặc rời Paris

Nếu đi theo Thỏa thuận chung Paris về biến đổi khí hậu, thế giới cần phải đạt trạng thái phát thải carbon ròng bằng 0 vào giữa thế kỷ này nhằm kìm hãm sự ấm lên toàn cầu dưới 1,5oC, hoặc vào năm 2070 để giới hạn nó dưới mức 2oC. Mục tiêu trên đặt ra yêu cầu rõ ràng đối với ngành thép – “thủ phạm” đóng góp từ 7% đến 11% trong tổng lượng CO2 thải ra toàn cầu.

Đến nay, Cơ quan Năng lượng quốc tế (IEA) đã đưa ra các lộ trình toàn diện nhất để khử carbon trong lĩnh vực thép. Theo biểu đồ, đường màu đỏ – gắn với mục tiêu 1,5oC – đòi hỏi ngành sắt thép phải giảm đến 90% lượng phát thải vào năm 2050, còn đường màu xanh gắn với kịch bản dưới 2oC.

Tuy nhiên, căn cứ theo các chính sách và cam kết hiện tại của các chính phủ, IEA cho rằng lượng khí thải của ngành sẽ tăng trong vài chục năm tới – một tương lai đi xa khỏi Thỏa thuận Paris, được thể hiện bằng đường nét đứt màu xám.

 

 3 lộ trình do Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) đưa ra.

Trong một báo cáo tháng 6-2021 về bức tranh xám xịt của ngành thép toàn cầu, tổ chức giám sát năng lượng Global Energy Monitor đã thống kê được 553 nhà máy thép có công suất từ một triệu tấn/năm trở lên, tổng cộng chiếm hơn 80% công suất toàn cầu. Theo đó, hơn một nửa công suất thuộc về các nhà máy thép Trung Quốc (51%), tiếp đến là Nhật Bản (6%) và Ấn Độ (4%).

Báo cáo cũng thống kê 42 nhà máy thép công suất lớn hiện đang được phát triển chủ yếu nằm ở Trung Quốc (39%), Ấn Độ (22%) và rải rác ở Đông Nam Á. Trong số đó, ít nhất 65% công suất sẽ sử dụng phương pháp lò cao kể trên. Hiện nay, hai phương thức sản xuất thép của Việt Nam chủ yếu là chế biến quặng sắt bằng lò cao và sử dụng phế liệu thép nhập khẩu. Gần đây, Tập đoàn Hòa Phát đã tiết lộ kế hoạch nghiên cứu sản xuất “thép xanh” tại Việt Nam. ■

 

TUỔI TRẺ CUỐI TUẦN

BÌNH LUẬN

Vui lòng nhập bình luận của bạn
Vui lòng nhập tên của bạn ở đây