[Emagazine] Đánh giá chuỗi lợi ích hệ thống cộng hưởng của xăng sinh học: Kinh nghiệm quốc tế về chuyển dịch năng lượng và thực tiễn cho Việt Nam

Thực tiễn quá trình chuyển đổi mô hình phát triển theo hướng xanh, phát thải thấp, hướng tới mục tiêu phát thải ròng bằng “0” vào năm 2050 của Việt Nam đặt ra yêu cầu phải đồng thời thực hiện hai nhiệm vụ: thúc đẩy điện hóa cho tương lai và giảm dần mức phát thải của những phương tiện đang lưu hành.

Xăng E10 được phân phối đồng bộ trên toàn quốc từ ngày 01/06/2026 đánh dấu bước tăng tốc trong lộ trình chuyển đổi năng lượng của Việt Nam, tiếp nối quá trình triển khai xăng E5 từ năm 2018.

Xăng sinh học E10, chứa 10% thể tích ethanol sinh học, là một giải pháp chuyển tiếp lý tưởng bởi có thể sử dụng trên phần lớn phương tiện chạy xăng hiện hữu, đồng thời tận dụng hệ thống phân phối nhiên liệu sẵn có. Xăng E10 cho phép giảm phát thải ngay trên chính dòng nhiên liệu đang được hàng triệu phương tiện sử dụng hằng ngày. Đồng thời, lợi ích môi trường của xăng E10 không chỉ được đánh giá ở khâu sử dụng, mà còn được xem xét trên toàn bộ vòng đời nhiên liệu, cũng như góp phần giảm nhu cầu khai thác, tiêu thụ dầu mỏ. 

Để so sánh đầy đủ tác động môi trường của các loại nhiên liệu, các nghiên cứu thường sử dụng phương pháp đánh giá vòng đời và chỉ số “cường độ carbon”. Chỉ số này đo lường lượng khí nhà kính phát sinh trong quá trình tạo ra và sử dụng một đơn vị năng lượng; cường độ carbon càng thấp thì nhiên liệu càng thân thiện với môi trường. Phương pháp đánh giá vòng đời giúp tránh việc chỉ nhìn vào lượng khí thải từ từng phương tiện đơn lẻ mà bỏ qua phát thải phát sinh trong quá trình khai thác nguyên liệu, sản xuất và vận chuyển nhiên liệu.

Các nghiên cứu tại nhiều quốc gia cho thấy ethanol sinh học có cường độ carbon thấp hơn đáng kể so với xăng khoáng truyền thống. Khi ethanol được pha vào xăng với tỷ lệ 10% thể tích, lợi ích môi trường này được chuyển vào hỗn hợp E10, qua đó giúp giảm phát thải khí nhà kính trong toàn bộ vòng đời so với xăng không pha ethanol.

Cụ thể, nghiên cứu của Văn phòng Công nghệ năng lượng sinh học, Bộ Năng lượng Hoa Kỳ¹ đối với 67 nhà máy mía đường tham gia Chương trình nhiên liệu sinh học quốc gia của Brazil cho thấy ethanol sản xuất từ mía có cường độ carbon trung bình 35,2 gCO₂e/MJ, thấp hơn khoảng 62% so với xăng khoáng truyền thống. Qua đó, khi ethanol mía được phối trộn thành xăng E10, lượng phát thải khí nhà kính trong toàn bộ vòng đời nhiên liệu có thể giảm khoảng 4% so với xăng không pha ethanol.

Đối với ethanol sản xuất từ ngô, nghiên cứu chung của các nhà khoa học đến từ Đại học Harvard, Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) và Đại học Tufts² cho thấy cường độ carbon trung bình của ethanol ngô ở mức khoảng 51,4 gCO₂e/MJ, thấp hơn khoảng 46% so với xăng khoáng thông thường. Khi ethanol ngô được phối trộn trong xăng E10, mức giảm phát thải khí nhà kính là khoảng 3% so với xăng không pha ethanol.

Các nghiên cứu của Liên minh châu Âu cũng ghi nhận tác động tương tự trên nhiều chuỗi sản xuất ethanol sinh học. Theo các giá trị phát thải vòng đời tại Phụ lục V của Chỉ thị Năng lượng tái tạo EU (RED II, 2018)³, so với nhiên liệu hóa thạch thông thường, ethanol từ củ cải đường có thể giảm khoảng 58 - 79% phát thải khí nhà kính; ethanol từ ngũ cốc giảm 37 - 67%; ethanol từ ngô giảm 40 - 69%; và ethanol từ mía giảm khoảng 70%. Khi được phối trộn với tỷ lệ 10%, các mức tiết giảm này giúp xăng E10 giảm khoảng 2,5 - 5,4% phát thải trong toàn bộ vòng đời so với xăng khoáng truyền thống. 

Dù sử dụng những phương pháp nghiên cứu và chuỗi nguyên liệu khác nhau, các kết quả đều cho thấy xăng E10 có thể giảm khoảng 3 - 5% phát thải khí nhà kính trong toàn bộ vòng đời so với xăng khoáng. Mức giảm này có thể không lớn nếu chỉ xét trên từng phương tiện riêng lẻ, nhưng khi được áp dụng liên tục, cho hàng triệu phương tiện, hiệu quả sẽ tích lũy thành lượng phát thải được cắt giảm đáng kể trên quy mô quốc gia.

Đây cũng là cách cần nhìn nhận vai trò của E10 trong lộ trình hướng tới Net Zero, không phải như một giải pháp đơn lẻ tạo ra mức giảm phát thải đột biến, mà là một công cụ giúp cắt giảm phát thải đều đặn khi được triển khai trên quy mô lớn.

Trường hợp của Vương quốc Anh cho thấy rõ hiệu ứng này. Bộ Giao thông Anh⁴ ước tính, việc đưa E10 trở thành xăng tiêu chuẩn thay cho E5 từ tháng 9/2021 giúp giảm thêm khoảng 2% phát thải trên mỗi phương tiện, tương đương khoảng 750.000 tấn CO₂ mỗi năm. Con số này tương đương lượng phát thải của khoảng 350.000 ô tô. Lợi ích tích lũy của nhiên liệu tái tạo tại Vương quốc Anh cũng đã được thể hiện trong giai đoạn trước đó.

Trong 12 năm triển khai (giai đoạn 2008 - 2020), xăng E5 ước tính đã giúp nước này cắt giảm khoảng 27 triệu tấn CO₂e, tương đương 6,6% tổng lượng phát thải của toàn nền kinh tế Anh. Điều đáng chú ý không chỉ nằm ở con số cắt giảm của một năm, mà ở việc hiệu quả được duy trì và tích lũy trong suốt quá trình chuyển đổi.

Tác động cộng dồn càng rõ nét khi việc sử dụng ethanol được mở rộng và duy trì trong nhiều thập niên. Nghiên cứu của Ủy ban Fulbright Brazil⁵ cho thấy việc tăng cường phối trộn ethanol vào xăng trong giai đoạn 1975 - 2022 ước tính giúp Brazil giảm phát thải hơn 828 triệu tấn CO₂e, tương đương gần 10 năm hấp thụ carbon ròng của toàn vùng rừng Amazon. 

Những dữ liệu này cho thấy quy mô tác động của nhiên liệu sinh học không chỉ phụ thuộc vào tỷ lệ phát thải được cắt giảm trên từng lít nhiên liệu, mà còn phụ thuộc vào khối lượng tiêu thụ, phạm vi áp dụng và thời gian duy trì. Một mức giảm vài phần trăm, khi được nhân với hàng tỷ lít nhiên liệu và tích lũy qua nhiều năm, có thể hình thành một nguồn cắt giảm phát thải ổn định cho toàn nền kinh tế. 

Lợi ích của xăng E10 không chỉ thể hiện ở lượng khí nhà kính được cắt giảm. Với 10% thể tích là ethanol, mỗi lít E10 chứa ít xăng có nguồn gốc từ dầu mỏ hơn so với xăng khoáng thông thường. Sự thay thế này giúp giảm lượng dầu thô phải khai thác, vận chuyển và lọc hóa để đáp ứng cùng một nhu cầu nhiên liệu. Tuy nhiên, do ethanol và xăng có mật độ năng lượng khác nhau, hiệu quả tiết giảm dầu mỏ không nên được suy ra đơn giản bằng đúng tỷ lệ phối trộn 10%, mà cần được tính toán trên cùng một đơn vị vận tải và xét trên toàn bộ chuỗi sản xuất.

Nghiên cứu của các nhà khoa học thuộc Đại học Công nghệ King Mongkut Thonburi⁶ cho thấy, xét trên toàn bộ chuỗi sản xuất ethanol từ sắn tại Thái Lan, xăng E10 sử dụng ít hơn khoảng 6,3% dầu mỏ và giảm khoảng 6,1% năng lượng hóa thạch so với xăng thông thường. Kết quả này đã tính đến cả sự khác biệt về hiệu suất sử dụng nhiên liệu và năng lượng tiêu thụ trong toàn bộ chuỗi sản xuất. Với ethanol sản xuất từ mật rỉ đường, mức tiết giảm còn có thể đạt hơn 8% đối với dầu mỏ và khoảng 5,3% đối với tổng năng lượng hóa thạch so với chuỗi sản xuất xăng thông thường. 

Kết quả tương tự cũng được ghi nhận đối với ethanol sản xuất từ lõi ngô. Nghiên cứu hợp tác giữa các nhà khoa học Trung Quốc và Australia⁷ chỉ ra rằng, tính trên cùng một km xe chạy, xăng E10 giúp giảm khoảng 6% chỉ số suy giảm tài nguyên hóa thạch (Fossil fuel depletion potential, FDP) so với xăng truyền thống. Với xăng E85, mức giảm này lên tới 64 - 70%. Dù xăng E85 có tỷ lệ ethanol cao hơn nhiều so với xăng E10, kết quả này tiếp tục xác nhận mối quan hệ nhất quán: tỷ lệ nhiên liệu sinh học càng được nâng lên trong điều kiện phù hợp, lượng tài nguyên hóa thạch cần sử dụng càng được thu hẹp.

Tác động môi trường của ethanol còn có thể được mở rộng nếu chuỗi sản xuất được tổ chức theo nguyên tắc kinh tế tuần hoàn. Trong mô hình sản xuất tuyến tính, phụ phẩm thường bị coi là chất thải và có thể làm phát sinh thêm chi phí xử lý cũng như phát thải. Ngược lại, trong chuỗi ethanol tuần hoàn, bã mía, bã sắn và các phụ phẩm hữu cơ có thể trở thành nguyên liệu sản xuất nhiệt, điện hoặc khí sinh học; phụ phẩm giàu protein có thể thay thế một phần thức ăn chăn nuôi; một số chất hữu cơ sau xử lý có thể được sử dụng làm phân bón.

Khi các phụ phẩm này thay thế điện, nhiệt, thức ăn chăn nuôi hoặc phân bón vốn phải được sản xuất riêng, hệ thống không chỉ tận dụng tốt hơn nguyên liệu đầu vào mà còn giảm được một phần nhu cầu sử dụng than, dầu mỏ và khí tự nhiên ở những chuỗi sản xuất liên quan. Vì thế, hiệu quả môi trường của nhiên liệu sinh học không chỉ được quyết định bởi lượng ethanol tạo ra, mà còn bởi khả năng sử dụng hiệu quả mọi dòng vật chất và năng lượng phát sinh trong quá trình sản xuất. Chuỗi càng tuần hoàn, cường độ carbon của ethanol càng có điều kiện được hạ thấp và lợi ích phát thải của xăng E10 nói riêng, nhiên liệu sinh học nói chung càng được mở rộng.

Theo đó, giá trị thực sự của xăng E10 không nằm ở phép cộng cơ học 10% ethanol trong từng lít nhiên liệu. Ở quy mô quốc gia, việc thúc đẩy phát triển và tiêu thụ nhiên liệu sinh học mang lại chuỗi lợi ích hệ thống mang tính cộng hưởng: giảm phát thải khí nhà kính trong toàn bộ vòng đời sản phẩm; giảm sự phụ thuộc vào năng lượng hóa thạch; đồng thời tái cấu trúc chuỗi giá trị nông nghiệp - công nghiệp chế biến - năng lượng theo hướng kinh tế tuần hoàn. Chính hiệu quả tích lũy, rộng khắp và có thể duy trì này làm nên vai trò thiết thực của E10 trong hành trình chuyển dịch năng lượng và hiện thực hóa mục tiêu Net Zero của Việt Nam.

Chú thích khái niệm:

1. CO₂e: Đơn vị này quy đổi tác động gây nóng lên toàn cầu của các khí nhà kính khác nhau, như CO₂, methane (CH₄) và nitrous oxide (N₂O), về một đơn vị chung tương đương với CO₂. Nhờ đó, tổng mức phát thải hoặc giảm phát thải có thể được so sánh và cộng gộp thống nhất.
2. Chỉ số suy giảm tài nguyên hóa thạch (FDP): Chỉ số khoa học thuộc phương pháp Đánh giá vòng đời (Life Cycle Assessment, LCA), dùng để đo lường mức độ tiêu hao, cạn kiệt của các nguồn tài nguyên năng lượng hóa thạch không tái tạo (dầu mỏ, than đá, khí tự nhiên) do một sản phẩm, dịch vụ hoặc quá trình sản xuất gây ra trong suốt toàn bộ chuỗi đời của nó.

Tài liệu tham khảo

1. European Parliament, & Council of the European Union. (2018). Directive (EU) 2018/2001 of the European Parliament and of the Council of 11 December 2018 on the promotion of the use of energy from renewable sources (RED II). Official Journal of the European Union, L 328, 82 - 209.

2. Fulbright Brazil Commission. (2022). Decarbonization and the Brazilian ethanol program: Cumulative emission reductions from 1975 to 2022. Commission Report on Renewable Energy & Climate Impact.

3. Lee, U., Wang, M., Zhou, Y., & Benavides, P. T. (2021). Carbon intensity of corn ethanol in the United States: Lower than previously estimated. Environmental Research Letters, 16(3), Article 034039.

4. Silalertruksa, T., & Gheewala, S. H. (2012). Security of feedstocks supply and environmental sustainability of cassava ethanol in Thailand. Energy for Sustainable Development, 16(2), 227 - 235.

5. U.K. Department for Transport. (2021). E10 petrol introduction impact assessment and greenhouse gas savings report. HM Government.

6. U.S. Department of Energy, Bioenergy Technologies Office. (2020). Life cycle greenhouse gas emissions of Brazilian sugarcane ethanol: Analysis of RenovaBio certified mills. U.S. Department of Energy.

7. Zhang, X., Wang, L., & Dong, H. (2019). Life cycle assessment of corncob-derived ethanol in the transport sector: Fossil energy savings and environmental impacts. Journal of Cleaner Production, 235, 1182-1192.

 

Việt Nam đang từng bước chuyển đổi mô hình phát triển theo hướng xanh, phát thải thấp, hướng tới mục tiêu phát thải ròng bằng “0” vào năm 2050. Trong lộ trình đó, chuyển đổi năng lượng xanh trong giao thông vận tải được xác định là một trong những nhiệm vụ quan trọng nhằm góp phần thực hiện mục tiêu giảm phát thải quốc gia. Xe điện đang trở thành xu thế lớn và giữ vai trò trụ cột trong lộ trình dài hạn này. 

Tuy nhiên, điện hóa giao thông là một quá trình cần thời gian. Việc thay thế toàn bộ đội phương tiện của một nền kinh tế có quy mô hơn 100 triệu dân phải đi cùng sự phát triển đồng bộ của hạ tầng sạc, hệ thống điện, chuỗi cung ứng và khả năng tiếp cận của người tiêu dùng. Vì vậy, trong nhiều năm tới, hàng triệu phương tiện sử dụng động cơ xăng vẫn tiếp tục hoạt động và tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch. Nếu chỉ chờ đến khi phần lớn phương tiện được điện hóa, một lượng lớn phát thải từ đội xe hiện hữu sẽ chưa được xử lý trong suốt giai đoạn chuyển tiếp.