Trong bối cảnh thế giới đang nỗ lực giảm phát thải khí nhà kính và chuyển dịch sang nền kinh tế carbon thấp, khí thiên nhiên hóa lỏng (LNG) thường được nhắc đến như một “nhiên liệu chuyển tiếp sạch”, thay thế cho than đá và dầu mỏ trong sản xuất điện. Tuy nhiên, mức độ “sạch” của LNG vẫn là một câu hỏi gây tranh cãi, không chỉ vì những con số phát thải CO₂ thấp hơn khi đốt, mà còn bởi các tác động khí hậu tiềm ẩn từ toàn bộ chuỗi cung ứng – đặc biệt là rò rỉ khí metan. Bài viết này sẽ phân tích toàn diện các khía cạnh phát thải của LNG so với các nhiên liệu hóa thạch khác, dựa trên đánh giá vòng đời khí thải (LCA), nhằm đưa ra góc nhìn cân bằng và thận trọng về vai trò thực sự của LNG trong quá trình chuyển đổi năng lượng.

1. Phát thải khí nhà kính: LNG so với than đá và dầu mỏ

Các nhà máy điện tuabin khí sử dụng LNG thải ra khí nhà kính (chủ yếu là CO₂) ít hơn đáng kể so với các nhà máy điện than và dầu, nếu xét trên mỗi kWh điện sản xuất. Theo ước tính trung bình của IPCC, một nhà máy điện chạy khí thiên nhiên phát thải khoảng 490 g CO₂ tương đương mỗi kWh, trong khi con số này với than đá khoảng 820 g CO₂e/kWh và dầu nhiên liệu khoảng 600 g CO₂e/kWh. Sự khác biệt này chủ yếu do khí tự nhiên có tỷ lệ hydro/carbon cao hơn, cho hiệu suất đốt cao và sinh ít CO₂ hơn so với than và dầu cho cùng một lượng nhiệt năng.

Về phát thải khí metan (CH₄) trực tiếp từ quá trình phát điện: nếu quá trình cháy diễn ra hoàn toàn, gần như toàn bộ CH₄ trong LNG được đốt thành CO₂, do đó phát thải CH₄ tại ống khói nhà máy điện khí thường không đáng kể. Tương tự, than đá và dầu mỏ khi đốt cũng chủ yếu thải CO₂ và rất ít CH₄. Tuy nhiên, CH₄ lại có thể thất thoát ở các khâu khác ngoài quá trình đốt. Điểm khác biệt lớn giữa LNG và than, dầu nằm ở lượng CH₄ rò rỉ trong chuỗi cung ứng, điều này sẽ được phân tích trong phần sau.

2. Ảnh hưởng của rò rỉ khí metan trong chuỗi cung ứng LNG

Mặc dù LNG có ưu thế phát thải CO₂ thấp hơn khi đốt so với than đá hoặc dầu mỏ, lợi ích này có thể bị suy giảm - thậm chí bị xóa bỏ rò rỉ CH₄ trong quá trình khai thác và cung ứng. CH₄ là thành phần chính của khí tự nhiên và có tiềm năng gây nóng lên toàn cầu rất cao: trong khoảng thời gian 20 năm, mỗi đơn vị CH₄ gây hiệu ứng nhà kính mạnh hơn khoảng 80 lần so với CO₂ (và khoảng 28–34 lần nếu xét trong khung thời gian 100 năm). Do đó, ngay cả tỷ lệ rò rỉ nhỏ cũng có thể góp phần đáng kể vào tổng phát thải khí nhà kính củ chuỗi LNG.

Rò rỉ CH₄ có thể xảy ra ở mọi khâu của chuỗi giá trị, từ khai thác khí (bao gồm thoát khí tại giếng, thông hơi và đốt bỏ), xử lý và hóa lỏng khí (rò rỉ tại đường ống, van nén), vận chuyển LNG bằng tàu (khí hóa hơi boil-off có thể được sử dụng làm nhiên liệu nhưng cũng có trường hợp thoát khí trực tiếp), cho đến khâu tái hóa khí và phân phối cuối cùng. Các nghiên cứu thực địa gần đây cho thấy tỷ lệ CH₄ thất thoát thực tế cao hơn so với các số liệu báo cáo chính thức. Chẳng hạn, một nghiên cứu năm 2018 của Quỹ Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (Environmental Defense Fund – EDF) ước tính khoảng 2,3% lượng khí sản xuất bị rò rỉ vào khí quyển – cao hơn 60% so với ước tính của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Mỹ (EPA). Tương tự, một nghiên cứu năm 2020 cho thấy tỷ lệ rò rỉ tại mỏ Permian (Mỹ) lên tới 3,3%, và đặc biệt một khảo sát năm 2022 phát hiện các giếng dầu khí có lưu lượng thấp có thể thất thoát đến 11% sản lượng khí. Dù các trường hợp rò rỉ cực lớn không phổ biến, những phát hiện này cho thấy mức rò rỉ từ 1–3% là tương đối phổ biến trong thực tế, cao hơn nhiều so với giả định trước đây (~0,7%) được sử dụng trong các phân tích của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ năm 2019.

Hệ quả là phát thải khí nhà kính toàn bộ vòng đời LNG tăng lên đáng kể khi tính đến yếu tố CH₄. Một quy tắc thường được nhắc đến là: nếu hơn khoảng 3% sản lượng khí bị thất thoát từ mỏ đến nơi tiêu thụ, thì lợi thế khí hậu của khí tự nhiên so với than gần như bị triệt tiêu - khi đó, khí tự nhiên có thể gây tác động khí hậu ngang bằng hoặc thậm chí lớn hơn hơn than đá. Thậm chí với mức rò rỉ khoảng 2,5–3%, ưu thế phát thải của LNG so với than cũng có thể trở nên rất khiêm tốn. Thực tế, phát thải CH₄ thượng nguồn chiếm một phần lớn trong dấu chân carbon của LNG – một nghiên cứu cho thấy chỉ khoảng 35% tổng phát thải khí nhà kính trong vòng đời LNG đến từ khâu đốt cháy cuối cùng, trong khi gần 50% phát thải bắt nguồn từ các khâu thượng và trung nguồn (bao gồm tiêu thụ nhiên liệu dùng cho khoan, nén khí và đặc biệt là rò rỉ CH₄ tại giếng khai thác, đường ống và trạm nén). Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc kiểm soát rò rỉ CH₄  - nếu không được kiểm soát hiệu quả, LNG khó có thể được xem là nhiên liệu “sạch” khi đánh giá trên toàn bộ chuỗi cung ứng.

3. Đánh giá vòng đời khí thải (LCA) của LNG so với các nhiên liệu hóa thạch khác

Đánh giá vòng đời (LCA) xem xét tổng lượng phát thải khí nhà kính từ đầu đến cuối – bao gồm các giai đoạn khai thác, chế biến, vận chuyển, xây dựng hạ tầng, đến đốt cháy. Kết quả LCA khi so sánh LNG với than và dầu phụ thuộc đáng kể vào mức độ rò rỉ CH₄ và phạm vi tính toán. Nhiều nghiên cứu trước đây cho thấy LNG có lợi thế giảm phát thải so với than: Ví dụ, một phân tích của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (2019) ước tính rằng xét trên chuỗi cung ứng 20 năm, điện từ LNG xuất khẩu từ Mỹ sang châu Á có phát thải vòng đời thấp hơn điện than địa phương khoảng 54% trong kịch bản tối ưu và 2% trong kịch bản xấu nhất. Tại châu Âu, kết quả dao động từ thấp hơn 56% cho đến tương đương hoặc cao hơn 1% ở kịch bản kém nhất. Một nghiên cứu khoa học từ Carnegie Mellon (2015) cũng cho kết quả tương tự: điện từ LNG thải ít hơn khoảng 32% so với điện than nếu xét đầy đủ vòng đời. Những kết quả này hỗ trợ quan điểm rằng khí tự nhiên hóa lỏng giúp giảm phát thải khí nhà kính so với than, đặc biệt khi giả định rò rỉ CH₄ thấp. Thậm chí so với dầu mỏ, LNG cũng có lợi thế về phát thải, ước tính khoảng 20% thấp hơn dầu trong phát điện, mặc dù hiện nay dầu chỉ đóng vai trò thứ yếu trong ngành điện.

Tuy nhiên, một số nghiên cứu mới hơn cho thấy bức tranh kém lạc quan hơn. Khi tính đủ các khâu trong chuỗi cung ứng với giả định tỷ lệ rò rỉ CH₄ cao, LNG có thể mất ưu thế hoặc thậm chí phát thải nhiều hơn than. Giáo sư Robert Howarth (ĐH Cornell) phân tích rằng phát thải vòng đời của LNG xuất khẩu có thể cao hơn than tới khoảng 33% nếu tính cả năng lượng dùng để hóa lỏng và vận chuyển cùng lượng CH₄ thất thoát. Sự khác biệt lớn giữa các kết quả LCA chủ yếu do giả định về tỷ lệ rò rỉ CH₄ và cách quy đổi tác động của nó. Nghiên cứu của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ nói trên sử dụng mức rò rỉ rất thấp (chỉ khoảng 0,7%), trong khi các nhà nghiên cứu độc lập thường dùng kịch bản rò rỉ cao hơn (khoảng 2,6–3%). Thêm vào đó, việc lựa chọn khung thời gian 20 năm hay 100 năm để tính CO₂e cho CH₄ cũng ảnh hưởng kết quả: khung 20 năm khiến tác động của CH₄ nổi bật hơn nhiều so với khung 100 năm. Do đó, nếu rò rỉ CH₄ được khống chế ở mức rất thấp, LCA cho thấy LNG có thể ít phát thải hơn đáng kể so với than và dầu. Ngược lại, với tỷ lệ rò rỉ cao (khoảng 3% hoặc hơn), lợi thế này có thể bị xóa bỏ hoàn toàn, và điện từ LNG xét toàn bộ vòng đời có thể gây hiệu ứng nhà kính ngang bằng hoặc cao hơn điện than. Nói cách khác, LNG không phải lúc nào cũng là “nhiên liệu sạch” hơn về tổng thể – điều đó phụ thuộc vào kiểm soát chuỗi cung ứng và giả định khoa học khi đánh giá.

4. Quan điểm của chuyên gia, tổ chức về LNG trong chuyển đổi năng lượng

Có sự khác biệt quan điểm rõ rệt về việc liệu LNG có thể coi là "nhiên liệu chuyển tiếp sạch" hay không. Phía ủng hộ (một số chính phủ, tổ chức công nghiệp) lập luận rằng khí tự nhiên - với phát thải CO₂ thấp hơn - là giải pháp thực tiễn để thay thế than đá trong giai đoạn chuyển đổi sang năng lượng tái tạo. Thực tế cho thấy việc chuyển từ than sang khí đã mang lại lợi ích khí hậu đáng kể: phát thải CO₂ ngành điện của Hoa Kỳ đã giảm khoảng 1/3 từ năm 2005 đến 2022, chủ yếu nhờ thay thế nhiều nhà máy nhiệt điện than bằng tua-bin khí. Nhiều nhà hoạch định chính sách xem LNG là bước đi trung gian cần thiết để cắt giảm nhanh lượng CO₂, trong khi chưa thể triển khai ngay hoàn toàn điện gió, mặt trời. Chẳng hạn, Liên minh Châu Âu (EU) năm 2022 đã gây tranh cãi khi xếp một số dự án điện khí vào danh mục đầu tư “bền vững chuyển tiếp”, ngụ ý coi khí đốt như một nhiên liệu cầu nối để thoát khỏi sự phụ thuộc vào than. Một số quan chức EU lập luận rằng “trên lộ trình từ than đá đến năng lượng tái tạo, đôi khi phải chấp nhận những giải pháp chưa hoàn hảo”. Quan điểm này cũng được ngành công nghiệp khí đốt và một số chuyên gia năng lượng chia sẻ. Họ cho rằng lợi ích khí hậu của việc chuyển từ than sang khí là “điều đã được khoa học thiết lập rõ”, và việc phủ nhận vai trò tích cực của khí trong giảm phát thải chẳng khác nào phủ nhận thực tế.

Ngược lại, nhiều nhà khoa học khí hậu và tổ chức môi trường cảnh báo rằng LNG không nên được coi là “sạch”. Họ nhấn mạnh rằng khí tự nhiên vẫn là nhiên liệu hóa thạch, vẫn thải ra lượng CO₂ đáng kể và đặc biệt là nguy cơ phát thải CH₄ khó kiểm soát. Các tổ chức như Greenpeace gọi việc gắn nhãn “xanh” cho LNG là “màn tẩy xanh quy mô lớn”, lưu ý rằng khí đốt hiện là nguồn phát thải điện lớn ở châu Âu và việc mở rộng LNG có thể “khóa chặt” nền kinh tế vào quỹ đạo phát thải cao trong nhiều thập kỷ. Giới khoa học cũng chỉ ra rằng để đạt mục tiêu khí hậu, về dài hạn cần loại bỏ hoàn toàn các nhiên liệu hóa thạch, bao gồm cả khí đốt, chứ không chỉ thay thế hình thức này bằng hình thức khác. Hiệu ứng khóa carbon là một mối lo: xây dựng ồ ạt hạ tầng LNG (các trạm nhập khẩu, nhà máy điện khí mới) đòi hỏi vốn lớn và có tuổi thọ vận hành hàng chục năm, dễ dẫn đến tình trạng phụ thuộc kéo dài vào khí đốt và làm chậm quá trình chuyển sang năng lượng tái tạo. Một số chuyên gia nhấn mạnh rằng “cầu nối” khí tự nhiên có thể trở thành “cây cầu tới hư không” nếu chúng ta dựa dẫm quá mức vào nó – tức là thay vì chuyển tiếp sang nguồn sạch hơn, xã hội có nguy cơ mắc kẹt với một nguồn năng lượng phát thải trong dài hạn. Như nhà nghiên cứu Deborah Gordon (RMI) nhận xét: việc quảng bá LNG như giải pháp sạch vì “phát thải bằng nửa than” là không có cơ sở vững chắc nếu xét toàn diện, và lựa chọn thực sự bền vững để thay thế than phải là năng lượng tái tạo - chứ không phải thêm khí hóa thạch.

Kết luận

LNG sạch hơn than đá và dầu mỏ ở khâu đốt nhiên liệu – đó là thực tế được thể hiện qua các con số phát thải CO₂ thấp hơn rõ rệt. Nhờ ưu thế này, khí thiên nhiên (LNG) đã và đang giúp một số quốc gia giảm lượng CO₂ trong ngắn hạn khi họ chuyển dịch khỏi điện than. Tuy nhiên, LNG không phải là “nhiên liệu sạch” theo nghĩa tuyệt đối. Khi xem xét toàn bộ vòng đời, đặc biệt là tính đến CH₄ rò rỉ, phát thải khí nhà kính từ LNG có thể tiệm cận hoặc thậm chí vượt mức của than nếu việc kiểm soát CH₄ không hiệu quả. Ngay cả trong điều kiện lý tưởng với rò rỉ rất thấp, LNG vẫn chỉ là giải pháp giảm thiểu tạm thời, bởi việc đốt khí vẫn thải CO₂ và không thể đưa phát thải về zero. Vì vậy, nhiều chuyên gia khẳng định LNG chỉ nên được coi là “nhiên liệu chuyển tiếp” trong quá trình chuyển đổi năng lượng, chứ không phải giải pháp cuối cùng cho bài toán khí hậu. Mức độ “sạch” của LNG hoàn toàn phụ thuộc vào bối cảnh: Nếu được dùng để thay thế các nhà máy than cũ trong ngắn hạn cùng với các biện pháp kiểm soát rò rỉ CH₄ nghiêm ngặt, LNG có thể đóng vai trò cầu nối giảm phát thải. Ngược lại, nếu lạm dụng danh nghĩa “nhiên liệu sạch” để mở rộng lâu dài cơ sở hạ tầng khí hóa thạch, LNG sẽ cản trở mục tiêu cắt giảm khí nhà kính và đi ngược lộ trình hạn chế biến đổi khí hậu đã đề ra. Các bằng chứng khoa học hiện có cho thấy: LNG không phải “sạch” theo cách năng lượng tái tạo sạch, mà chỉ sạch hơn tương đối so với than, và lợi ích đó cũng đi kèm những điều kiện ngặt nghèo về kiểm soát khí thải. Do vậy, cần nhìn nhận LNG một cách trung thực và thận trọng – nó có thể là giải pháp chuyển tiếp trong ngắn hạn, nhưng không phải giải pháp tối ưu cuối cùng cho một tương lai năng lượng không phát thải.

Thực hiện: PECC2

Tham khảo:

1. Electricity Generation and CO2 Emissions - Planète Energies
2. Coal Is Bad for the Environment. Is Liquified Natural Gas Any Better? - Scientific American
3. European Commission endorses fossil gas as ‘transition’ fuel for private investment - Climate Home News
4. Don’t be Fossil Fueled, Say No to LNG - Sierra Club of Hawaiʻi
5. LNG is worse for the climate than coal – new study - Gas Outlook