Trong
khoảng thời gian 100 năm, một tấn hyđrô trong khí quyển sẽ làm trái đất ấm lên
gấp 11 lần so với một tấn CO2, với sai số là ± 5 (Ảnh: Depositphotos)
Hyđrô có thể được sử dụng như một chất mang năng lượng sạch
và chạy nó qua pin nhiên liệu để sản xuất điện không tạo ra gì ngoài nước như một
sản phẩm phụ. Nó mang nhiều năng lượng hơn cho một đơn vị trọng lượng so với
pin lithium và nạp đầy bình nhanh hơn so với sạc pin, vì vậy hyđrô được coi là
một lựa chọn xanh rất hứa hẹn trong một số ứng dụng khó khử carbon trong đó pin
sẽ không đáp ứng được, ví dụ như hàng không, vận tải biển và vận tải đường dài.
Nhưng khi được giải phóng trực tiếp vào khí quyển, bản
thân hyđrôo có thể tương tác với các khí và hơi khác trong không khí để tạo ra
hiệu ứng ấm lên mạnh mẽ. Thật vậy, một nghiên cứu mới của Chính phủ Vương quốc
Anh đã đặt những tương tác này dưới kính hiển vi và xác định rằng Tiềm năng
Nóng lên Toàn cầu (GWP) của hyđrô tệ gấp đôi so với những gì được hiểu trước
đây; trong khoảng thời gian 100 năm, một tấn hyđrô trong khí quyển sẽ làm trái
đất ấm lên gấp 11 lần một tấn CO2, với sai số là ± 5.
Hyđrô
hoạt động giống như khí nhà kính như thế nào?
Một cách là bằng kéo dài thời gian tồn tại của mêtan
trong khí quyển. Hyđrô phản ứng với chính các chất ôxy hóa ở tầng đối lưu vốn
"làm sạch" phát thải mêtan. Mêtan là một loại khí nhà kính cực kỳ mạnh,
gây ra hiện tượng ấm lên gấp 80 lần so với CO2 trọng lượng tương đương trong 20
năm đầu tiên. Nhưng các gốc hydroxyl trong khí quyển làm sạch nó tương đối
nhanh, trong khi CO2 vẫn tồn tại trong không khí hàng nghìn năm, vì vậy về lâu
dài lượng CO2 còn tệ hơn.
Tuy nhiên, khi có mặt hyđrô, các gốc hydroxyl đó sẽ phản ứng
với hyđrô. Có ít tác nhân làm sạch hơn để lưu thông, vì vậy có sự gia tăng trực
tiếp nồng độ khí mêtan và khí mêtan sẽ lưu lại trong khí quyển lâu hơn.
Hơn nữa, sự hiện diện của hyđrô làm tăng nồng độ của cả
ôzôn ở tầng đối lưu và hơi nước ở tầng bình lưu, thúc đẩy hiệu ứng "cưỡng
bức bức xạ" cũng đẩy nhiệt độ lên cao hơn.
Hyđrô
thoát vào khí quyển bằng cách nào?
Theo báo cáo thứ 2 từ Frazer-Nash Consultancy, rất nhiều
trong số đó bị rò rỉ. Tích trữ hyđrô trong bình khí nén và bạn có thể cho rằng
mình sẽ mất từ 0,12% đến 0,24% lượng hyđrô này mỗi ngày. Nó sẽ rò rỉ ra khỏi
các đường ống và van nếu bạn phân phối theo cách đó, làm mất thể tích nhiều hơn
20% so với khí mêtan hiện đang chạy qua các đường ống của thành phố - mặc dù vì
hydro nhẹ hơn rất nhiều so với khí mêtan, nên thể tích lớn hơn này chỉ bằng 15%
trọng lượng.
Khi hyđrô được vận chuyển dưới dạng chất lỏng đông lạnh,
việc đun sôi là không thể tránh khỏi và bạn có thể mất trung bình khoảng 1% lượng
hyđrô đó mỗi ngày. Hiện tại, lượng này bị thoát vào bầu khí quyển.
Thự tế, các hoạt động truyền dẫn và làm sạch hiện diễn ra
phổ biến trong vòng đời của hyđrô. Chúng xảy ra trong quá trình điện phân, trong
quá trình nén, trong quá trình tiếp nhiên liệu và trong quá trình chuyển đổi trở
lại thành điện năng thông qua pin nhiên liệu.
Ở những nơi có truyền dẫn hoặc làm sạch, tỷ lệ có xu hướng
thấp hơn những gì bị mất thông qua rò rỉ đơn giản - ví dụ, các quy trình điện
phân hiện tại sử dụng truyền dẫn và làm sạch được giả định làm mất từ
3,3-9,2% tổng hyđrô được tạo ra, phụ thuộc phần lớn vào tần suất bắt bật và tắt
của quy trình - đây là một điều đáng lo ngại trong tình huống sản xuất hyđrô được
coi là một cách để lưu trữ năng lượng tái tạo dư thừa không được sử dụng hết bởi
nhu cầu tức thời.
Phát thải quá trình lọc và truyền dẫn khí có thể được hạn
chế đáng kể bằng cách bổ sung các hệ thống để tái kết hợp hyđrô đã thải hoặc đã
thải trở lại nước và cung cấp lại cho quá trình này - nhưng sẽ phải mất một thời
gian nữa trước khi các loại hoạt động này có hiệu quả về mặt kinh tế.
Nhìn chung, báo cáo Frazer-Nash dự tính rằng từ 1-1,5%
tổng lượng hyđrô trong kịch bản mô hình hóa trung tâm của nó sẽ được phát thải
vào khí quyển, với lượng khí thải giao thông chiếm khoảng một nửa trong số đó
và lượng khí thải tại quá trình sản xuất và tiêu dùng rốt cuộc chiếm khoảng 25%
mỗi loại.
Trong khi đó, tính theo các giả định khác nhau, báo cáo đầu
tiên ước tính một mức nào đó từ 1% đến 10% tổng lượng hyđrô trong kịch bản
toàn cầu của nó sẽ được phát thải vào khí quyển.
Điều
này có nghĩa là nên tránh sử dụng "hyđrô xanh" trong cuộc đua tới mức
không phát thải?
Không. Báo cáo của Chính phủ Vương quốc Anh giải thích rằng
“sự gia tăng lượng khí thải CO2 tương đương dựa trên tỷ lệ rò rỉ H2 1% và 10%, tương
ứng với khoảng 0,4 và 4% tổng mức giảm phát thải CO2 tương đương", vì vậy
ngay cả khi giả định tình huống rò rỉ xấu nhất, nó vẫn là một mức cải thiện rất
lớn lao.
“Trong khi lợi ích từ việc giảm phát thải CO2 tương đương
lớn hơn đáng kể những lợi ích phát sinh từ rò rỉ H2, chúng chứng minh rõ ràng tầm
quan trọng của việc kiểm soát rò rỉ H2 trong nền kinh tế hyđrô”, báo cáo viết.
LH
(New Atlas)