Chiến lược giảm phát thải của ngành lọc dầu toàn cầu

Nhu cầu đối với hydro xanh dương và hydro sạch được dự báo tăng mạnh vào năm 2050. (Ảnh: AFP)

Phát thải Phạm vi 1 và 2 tại các nhà máy lọc dầu chiếm khoảng 15% tổng lượng khí nhà kính liên quan đến năng lượng toàn cầu. Để phù hợp với kịch bản Phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050 của IEA, cường độ phát thải từ những hoạt động này cần giảm 50% trước khi thập kỷ này kết thúc.

Ngành dầu khí đã có trong tay nhiều giải pháp để đạt mục tiêu đó, gồm kiểm soát phát thải methane, chấm dứt hoàn toàn việc đốt bỏ không thiết yếu và sử dụng hydro carbon thấp trong vận hành, với sự hỗ trợ của công nghệ thu giữ và lưu trữ carbon (CCS).

Trong các quy trình lọc dầu truyền thống, nhiên liệu hóa thạch vẫn được dùng để sản xuất hydro, làm gia tăng phát thải. Việc tích hợp hydro xanh dương (và xanh lá) vào khai thác giúp các nhà máy lọc dầu giảm mạnh lượng khí thải, tuân thủ các quy định môi trường ngày càng nghiêm ngặt và tiến gần hơn tới những mục tiêu giảm phát thải táo bạo. Đây cũng là yếu tố then chốt giúp họ duy trì giấy phép hoạt động và tồn tại trong bối cảnh ngành năng lượng chuyển dịch sang phát triển bền vững.

Sự phát triển của ngành hydro xanh dương

Hydro đóng vai trò quan trọng trong các nhà máy lọc dầu, đặc biệt ở các công đoạn cracking bằng hydro và xử lý bằng hydro. Cracking bằng hydro giúp tối ưu hóa sản lượng nhiên liệu vận tải từ dầu thô bằng cách bẻ gãy dầu nặng thành các sản phẩm nhẹ hơn, có giá trị cao hơn như xăng, nhiên liệu phản lực và dầu diesel. Còn xử lý bằng hydro có nhiệm vụ loại bỏ lưu huỳnh trong dầu, tạo ra nhiên liệu sạch hơn và đáp ứng tốt hơn yêu cầu môi trường.

Sản xuất hydro bằng các phương pháp carbon thấp giúp giảm phát thải từ những quy trình này và đáp ứng tiêu chuẩn môi trường hiện hành. Cách làm này cũng giúp các nhà máy chuẩn bị trước cho những yêu cầu tuân thủ nghiêm ngặt hơn trong tương lai, giữ được khả năng tiếp cận thị trường và tránh nguy cơ bị phạt.

Nhiều chính phủ đang đưa ra thêm các ưu đãi như tín dụng thuế, hỗ trợ tài chính và trợ cấp để thúc đẩy sử dụng năng lượng sạch và năng lượng carbon thấp, trong đó có hydro. Tuân thủ các quy định vì thế còn có thể mang lại lợi ích về chi phí.

Tận dụng lượng hydro dư thừa để tạo nguồn thu mới

Nhu cầu đối với hydro xanh dương và hydro sạch được dự báo tăng mạnh vào năm 2050. Điều này mở ra cơ hội cho các nhà máy lọc dầu: Nếu sản xuất nhiều hydro xanh dương hơn nhu cầu nội bộ, họ có thể bán phần dư thừa và tạo thêm nguồn thu, bên cạnh lợi ích giảm phát thải trong hoạt động lọc dầu.

Hiện gần như toàn bộ lượng hydro sử dụng trên thế giới là hydro xám, tương đương khoảng 90 triệu tấn mỗi năm. Đến năm 2050, nhu cầu hydro xanh dương và xanh lá được dự báo tăng mạnh, cho thấy tiềm năng tăng trưởng rất lớn cho những cơ sở khai thác sớm chuyển đổi.

Điều này có thể đưa tỷ trọng hydro xanh dương và xanh lá lên 73% đến 100% tổng thị trường hydro, với nhu cầu ước tính từ 125 đến 585 triệu tấn mỗi năm (Mtpa). Mốc 585 Mtpa tương ứng với kịch bản phát thải ròng bằng 0.

Việc chuyển đổi sang mô hình nhà máy lọc dầu khai thác dư hydro mở ra các nguồn thu và mô hình kinh doanh mới. Hydro có thể được dùng làm nhiên liệu, nguyên liệu đầu vào hoặc chất mang năng lượng, giúp các nhà máy dễ dàng mở rộng danh mục sản phẩm.

Các nhà máy lọc dầu cũng có thể tận dụng vai trò ngày càng lớn của hydro trong vận tải, công nghiệp và năng lượng toàn cầu, nhất là khi nhu cầu về năng lượng carbon thấp tiếp tục tăng.

Ứng dụng của lượng hydro xanh dương dư thừa

Những khu vực như Trung Đông và Mỹ có lợi thế tự nhiên để sản xuất hydro xanh dương nhờ nguồn khí giá rẻ và khả năng thu giữ - lưu trữ carbon (CCUS) dưới lòng đất. Trong khi đó, châu Âu và châu Á được dự báo sẽ trở thành những thị trường nhập khẩu hydro xanh dương lớn khi họ đẩy mạnh mục tiêu khử carbon.

Hydro có thể được chuyển hóa thành amoniac qua quy trình tổng hợp Haber-Bosch để thuận tiện cho việc vận chuyển. Amoniac có mật độ năng lượng cao, không chứa carbon và có thể được chuyển ngược lại thành hydro tại nơi tiêu thụ, bằng công nghệ cracking amoniac vốn đã được kiểm chứng trong công nghiệp.

Việc cracking amoniac có thể được thực hiện tập trung ở quy mô lớn, sau đó đưa hydro tới người dùng cuối thông qua mạng đường ống dẫn hydro, giống như những hệ thống đang được châu Âu lên kế hoạch xây dựng.

Cách làm phi tập trung cũng khả thi: Đặt các cơ sở cracking quy mô lớn gần những khách hàng tiêu thụ hydro nhiều, chẳng hạn qua các lưới hydro nội vùng. Mô hình nhỏ, phi tập trung cũng phù hợp với các trạm nạp nhiên liệu hydro.

Khả năng vận chuyển và giao dịch hydro dưới dạng amoniac giúp mở rộng mạng lưới phân phối sang các thị trường mới, tạo cơ hội cho các nhà máy lọc dầu vừa giảm phát thải vừa tăng nguồn thu. Sự linh hoạt này đang biến hydro thành một yếu tố trọng tâm trong quá trình chuyển đổi năng lượng.

Theo S&P Global Commodity Insights, thị trường amoniac toàn cầu được dự báo sẽ tăng gấp ba lần trong vài thập kỷ tới, và gần như toàn bộ mức tăng đến từ amoniac xanh dương.

Amoniac làm nhiên liệu hàng hải

Giảm phát thải trong vận tải biển là một hướng phát triển đầy tiềm năng cho amoniac. Riêng lĩnh vực này thải gần 940 triệu tấn CO₂ mỗi năm, tương đương gần 3% lượng CO₂ liên quan đến năng lượng trên toàn cầu. Những con số này cho thấy nhu cầu cấp bách của một loại nhiên liệu bền vững hơn.

Ngành vận tải biển đang phát triển các loại động cơ chạy bằng amoniac và dự kiến triển khai từ năm 2026. Amoniac được xem là lựa chọn phù hợp nhất cho nhiên liệu hàng hải: Bền vững, có thể mở rộng quy mô và phù hợp với định hướng giảm phát thải.

Amoniac hiện đã được vận chuyển rộng rãi bằng tàu hỏa, xe tải, tàu biển và đường ống, nên hạ tầng sẵn có khá hoàn thiện. Lợi thế còn nằm ở hệ thống cảng biển: 120 cảng trên thế giới đã có bến chuyên dụng cho amoniac, nhiều nơi còn có kho lưu trữ sẵn.

Hệ thống đã hình thành này tạo nền tảng vững chắc để bảo đảm nguồn cung nhiên liệu amoniac cho các tàu lựa chọn loại nhiên liệu mới này.

Cơ hội từ methanol

Sản xuất methanol carbon thấp là một hướng tiềm năng khác trong nhóm các sản phẩm dẫn xuất từ hydro. Methanol là loại nhiên liệu linh hoạt, được tạo ra bằng cách kết hợp hydro với carbon dioxide. Nó có thể được dùng trực tiếp như một loại nhiên liệu riêng, sử dụng trong pin nhiên liệu, hoặc pha trộn vào các loại nhiên liệu khác.

Thị trường methanol được dự báo tăng từ 99,03 triệu tấn năm 2024 lên khoảng 118,81 triệu tấn vào năm 2029, với tốc độ tăng trưởng hằng năm hơn 3,5%. Methanol có thể được sản xuất từ chất thải, tài nguyên tự nhiên, hoặc thông qua việc kết hợp hydro carbon thấp, hay hydro tái tạo với CO₂ tái chế. Cách sản xuất này giúp giảm phát thải khí nhà kính so với methanol làm từ nhiên liệu hóa thạch.

Áp dụng hydro carbon thấp

Việc dùng hydro xanh dương là một cơ hội kinh doanh chiến lược, đồng thời mang lại lợi ích môi trường đáng kể. Khi tích hợp hydro xanh dương và xanh lá vào hoạt động, các nhà máy lọc dầu có thể giảm mạnh lượng khí thải carbon, phù hợp hơn với các quy định ngày càng chặt chẽ.

Khả năng sản xuất dư hydro cũng mở ra những nguồn thu mới, nhất là khi nhu cầu toàn cầu đối với các dạng năng lượng carbon thấp - như methanol và amoniac - tiếp tục tăng. Quá trình chuyển đổi này giữ vai trò quan trọng trong việc giảm phát thải cho các nhà máy lọc dầu, đồng thời giúp họ đa dạng hóa và phát triển trong bối cảnh ngành năng lượng đang liên tục thay đổi.

Nh.Thạch

AFP