Trong bối cảnh chuyển dịch năng lượng toàn cầu, khí thiên nhiên hóa lỏng (LNG) thường được xếp vào nhóm nhiên liệu “sạch hơn” so với than đá và dầu mỏ. Tuy nhiên, để đánh giá đúng tác động môi trường của LNG, chúng ta cần đi sâu vào chu trình vòng đời (LCA) và xem xét cả yếu tố rò rỉ khí mê-tan (CH₄), một loại khí nhà kính mạnh hơn CO₂ rất nhiều.
Thực trạng phát thải CO₂ và khí nhà kính từ LNG
Phát thải từ quá trình đốt cháy LNG
Quá trình đốt cháy LNG để sản xuất điện được đánh giá là “sạch” hơn so với than đá và dầu mỏ truyền thống về mặt phát thải CO₂. Theo các nghiên cứu quốc tế, trung bình một nhà máy điện sử dụng khí tự nhiên (dạng LNG) sẽ phát thải khoảng 410–490 gram CO₂ tương đương (g CO₂e) trên mỗi kilowatt giờ (kWh) điện sản xuất. Trong khi đó, một nhà máy điện than truyền thống thải ra từ 740–820 g CO₂e/kWh, còn dầu mỏ nằm ở mức khoảng 600–650 g CO₂e/kWh.
Sự chênh lệch đáng kể này khiến LNG thường được coi là một lựa chọn thân thiện hơn với môi trường trong giai đoạn sử dụng cuối (end-use). Việc sử dụng LNG giúp giảm đáng kể phát thải SOₓ, NOₓ và bụi mịn, góp phần cải thiện chất lượng không khí đô thị và giảm các bệnh liên quan đến hô hấp. Tuy nhiên, đây mới chỉ là một phần trong toàn bộ vòng đời phát thải khí nhà kính của LNG – phần “đốt sạch” này cần được đánh giá cùng với toàn bộ chuỗi cung ứng để có cái nhìn đầy đủ hơn.
Phát thải từ rò rỉ khí mê-tan (CH₄) trong chuỗi cung ứng LNG
Mặc dù LNG tạo ra ít CO₂ khi đốt, nhưng điểm đáng lo ngại chính là sự rò rỉ khí mê-tan (CH₄) trong toàn bộ chuỗi cung ứng – từ khai thác khí tự nhiên, nén và hóa lỏng, lưu trữ, vận chuyển bằng tàu LNG, đến quá trình tái hóa khí và phân phối.
Mê-tan (CH₄) là thành phần chính của LNG và là một khí nhà kính cực kỳ mạnh. Trong khoảng thời gian 20 năm đầu tiên kể từ khi phát thải vào khí quyển, mê-tan có tiềm năng gây ấm lên toàn cầu (Global Warming Potential – GWP) cao gấp 80–86 lần so với CO₂. Trong khung thời gian 100 năm, hệ số này giảm xuống còn 25–30 lần.
Một nghiên cứu lớn từ Đại học Cornell (Mỹ) đã chỉ ra rằng khi tính đầy đủ vòng đời phát thải (Life Cycle Assessment – LCA), bao gồm cả các rò rỉ CH₄, tổng lượng phát thải khí nhà kính từ LNG có thể cao hơn tới 33% so với than đá nếu xét theo khung thời gian GWP 20 năm (Cornell Chronicle
Sự rò rỉ khí mê-tan có thể xảy ra ở nhiều mắt xích:
- Khai thác và xử lý: Rò rỉ từ các giếng khí, trạm nén và hệ thống thu gom.
- Hóa lỏng LNG: Trong quá trình nén sâu, khí CH₄ có thể thoát ra ngoài nếu không kiểm soát chặt.
- Vận chuyển bằng tàu LNG: Một phần methane không cháy hoàn toàn trong động cơ tàu được gọi là “methane slip”. Ngay cả các tàu sử dụng động cơ hiện đại hai thì hoặc bốn thì cũng ghi nhận mức methane slip đáng kể.
- Tái hóa khí và phân phối: Các mối nối, đường ống và thiết bị hạ nguồn cũng là nguồn phát thải CH₄ tiềm ẩn nếu không được bảo trì đúng cách.
Các nhà khoa học và tổ chức môi trường đang kêu gọi đánh giá LNG không chỉ dựa trên phát thải CO₂ khi đốt, mà phải tính đến tác động khí hậu thực sự từ toàn bộ chuỗi cung ứng và rò rỉ mê-tan. Nếu không kiểm soát tốt methane, lợi thế khí hậu của LNG có thể không còn tồn tại, thậm chí còn gây hại hơn cả than đá trong ngắn hạn.
So sánh phát thải LNG với các nhiên liệu khác
Mặc dù LNG không phải là nhiên liệu “không phát thải”, nhưng khi xét riêng về quá trình đốt cháy cuối cùng (end-use combustion), nó tạo ra lượng khí CO₂ thấp hơn đáng kể so với các nhiên liệu hóa thạch truyền thống như than đá và dầu mỏ. Ngoài ra, LNG cũng có lợi thế trong việc giảm phát thải khí độc hại như SOₓ (lưu huỳnh oxit), NOₓ (nitơ oxit) và hạt bụi mịn PM2.5 – những tác nhân chính gây ô nhiễm không khí và ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người.
So với than đá
Theo các nghiên cứu, việc đốt cháy khí tự nhiên hóa lỏng (LNG) để sản xuất điện tạo ra ít hơn khoảng 30–50% lượng khí CO₂ so với việc sử dụng than đá. Cụ thể:
- Nhà máy điện chạy bằng LNG phát thải khoảng 490 g CO₂e/kWh.
- Nhà máy điện than phát thải tới 820 g CO₂e/kWh.
Ngoài ra, quá trình đốt LNG hầu như không thải SOₓ, và lượng NOₓ phát sinh cũng giảm tới 80–90% so với than. Điều này giúp LNG trở thành lựa chọn “sạch hơn” trong việc cải thiện chất lượng không khí ở các khu vực đô thị, cảng biển và công nghiệp nặng.
So với dầu mỏ
LNG cũng thể hiện ưu thế vượt trội so với dầu diesel, dầu FO (Fuel Oil) và các sản phẩm dầu khác:
- LNG phát thải ít hơn khoảng 25–30% CO₂ so với dầu mỏ khi tạo ra cùng một lượng năng lượng.
- Dầu mỏ chứa nhiều tạp chất hơn, dễ sinh ra các khí ô nhiễm như khói đen, muội than, và có thể gây ra hiện tượng mưa axit nếu không được xử lý bằng hệ thống lọc khí thải hiệu quả.
Do đó, nhiều quốc gia và cảng biển trên thế giới đã bắt đầu áp dụng các quy định cấm tàu chạy bằng nhiên liệu dầu nặng tại vùng ven biển và yêu cầu chuyển sang LNG để giảm ô nhiễm không khí.
So với LPG (khí hóa lỏng propane/butane)
Khi so sánh với LPG – một nhiên liệu cũng được sử dụng phổ biến trong dân dụng và giao thông:
- LNG (chủ yếu là methane – CH₄) nhẹ hơn không khí, nên khi rò rỉ sẽ nhanh chóng bay lên cao và phân tán trong khí quyển.
- LPG (chủ yếu là propane và butane) nặng hơn không khí, khi rò rỉ có thể tích tụ dưới mặt đất, tạo thành đám mây khí dễ cháy và nguy hiểm nếu gặp tia lửa.
Về phát thải khí nhà kính, cả hai loại nhiên liệu này đều đốt sạch hơn so với than và dầu, nhưng LPG phát thải nhiều hydrocarbon không cháy hoàn toàn (UHC) và có nguy cơ cháy nổ cao hơn LNG, đặc biệt trong các môi trường kín hoặc thiếu thông gió. Ngoài ra, LPG không có lợi thế về lượng phát thải CO₂ khi xét theo mỗi đơn vị năng lượng sinh ra.
Giảm thiểu phát thải từ việc sử dụng LNG như thế nào?
Chuyển từ than sang khí LNG
Việc thay thế than đá bằng LNG trong sản xuất điện là một trong những giải pháp tức thời giúp giảm đáng kể lượng phát thải CO₂. Theo nghiên cứu, LNG có thể giúp giảm tới 45–50% lượng CO₂ so với than đá cho cùng một sản lượng điện. Đồng thời, LNG không thải SOₓ và ít NOₓ hơn, góp phần cải thiện chất lượng không khí.
Kiểm soát rò rỉ methane (CH₄)
Mặc dù CO₂ là chỉ số chính thường được nhắc đến, nhưng khí mê-tan (CH₄) trong LNG có tiềm năng gây ấm lên toàn cầu cao gấp 80 lần CO₂ trong 20 năm đầu. Do đó, việc giám sát, phát hiện và ngăn chặn rò rỉ methane trong toàn bộ chuỗi cung ứng – từ khai thác, xử lý, vận chuyển đến sử dụng – là ưu tiên hàng đầu. Công nghệ cảm biến rò rỉ hiện đại và tiêu chuẩn GHG Protocol đang được áp dụng để giảm thiểu GWP (Global Warming Potential) của LNG.
Tối ưu hóa công nghệ xử lý và hạ tầng LNG
Việc áp dụng các công nghệ tiên tiến trong quá trình hóa lỏng, lưu trữ, tái khí hóa và đốt cháy LNG có thể giảm tiêu hao năng lượng, đồng thời giảm phát thải khí nhà kính không cần thiết. Các hệ thống động cơ hiện đại (ME-GI, X-DF…), kho chứa lạnh hiệu suất cao và chuỗi cung ứng khép kín sẽ giúp giảm trượt methane, nâng cao hiệu quả chuyển đổi năng lượng từ LNG.
Kết hợp năng lượng tái tạo trong hệ thống hybrid
Thay vì chỉ sử dụng LNG đơn lẻ, nhiều hệ thống hiện nay đã triển khai mô hình kết hợp LNG với năng lượng tái tạo như điện mặt trời hoặc điện gió. Giải pháp này giúp giảm lượng LNG tiêu thụ, đồng thời tạo ra một hệ sinh thái năng lượng linh hoạt, có khả năng khởi động nhanh và duy trì ổn định trong điều kiện tải cao. Đây là bước đệm hiệu quả trong lộ trình trung hòa carbon.
Phát triển nhiên liệu sạch thay thế: eLNG và bio‑LNG
Trong dài hạn, LNG từ nhiên liệu hóa thạch sẽ dần được thay thế bằng eLNG (LNG tổng hợp từ điện tái tạo + CO₂ thu hồi) và bio‑LNG (khí sinh học hóa lỏng). Hai loại nhiên liệu này vẫn giữ được cơ sở hạ tầng LNG hiện tại nhưng có dấu chân carbon gần bằng 0, giúp duy trì an ninh năng lượng trong khi vẫn đáp ứng các mục tiêu phát thải ròng bằng 0 (Net-Zero Emission). Đây là hướng đi chiến lược cho ngành công nghiệp khí tự nhiên toàn cầu.
Mặc dù LNG có lợi thế về phát thải CO₂ khi đốt so với than đá và dầu mỏ, nhưng nếu tính cả chuỗi cung ứng và rò rỉ khí methane thì tác động tổng thể đến khí hậu có thể lớn hơn so với than trong ngắn và trung hạn. Do đó, cần có chính sách rõ ràng và các biện pháp kiểm soát rò rỉ methane nghiêm ngặ. Để cập nhật các nghiên cứu mới nhất về phát thải và xu hướng năng lượng sạch, hãy theo dõi Metagas – đơn vị uy tín trong lĩnh vực năng lượng xanh.
