Dấu mốc lịch sử trong khử carbon ngành hàng hải
Ngày 23 tháng 4, công nhân tại cảng Ulsan của Hàn Quốc đã hoàn tất một quy trình mà các nhà sử học hàng hải có thể một ngày nào đó xem là buổi bình minh của kỷ nguyên mới trong vận tải biển thương mại. Trong lúc những giọng nói khẩn trương vang lên qua bộ đàm tại cầu cảng, các đội công nhân đã chuyển thành công khoảng 600 tấn amoniac xanh từ các bồn chứa trên bờ vào hệ thống nhiên liệu của một con tàu đang chờ. Đây là lần đầu tiên trong lịch sử một cảng thương mại tiếp nhiên liệu amoniac trực tiếp cho tàu, tạo nên bằng chứng thực tiễn quan trọng cho một ngành đang chật vật loại bỏ dấu chân carbon.
Nội dung
Lượng nhiên liệu được nạp hôm đó đã vượt hàng nghìn kilomet từ Khu tự trị Nội Mông của Trung Quốc, nơi năng lượng gió và mặt trời tái tạo cung cấp điện cho quy trình sản xuất tại cơ sở của Envision Energy. Khi đến cảng Ulsan, lô amoniac này đã đi vào lịch sử với tư cách lô amoniac xanh nhập khẩu dạng hàng rời đầu tiên của Hàn Quốc. Việc chuyển đổi thành nhiên liệu tàu biển đã hoàn tất một chu trình mà giới quan sát ngành từ lâu chỉ mới hình dung, chứ chưa từng triển khai ở quy mô thương mại.
Cảng vụ Ulsan là đơn vị duy nhất được chỉ định làm cảng cung ứng nhiên liệu xanh cho tàu biển tại Hàn Quốc, biến nơi đây thành địa điểm phù hợp để trình diễn công nghệ này. Hoạt động thành công là bằng chứng cụ thể cho thấy amoniac, vốn lâu nay chỉ được bàn đến như một giải pháp lý thuyết để khử carbon ngành hàng hải, có thể được sử dụng trong hạ tầng cảng thương mại hiện hữu. Với một ngành chịu trách nhiệm cho khoảng 3% lượng phát thải khí nhà kính toàn cầu, dấu mốc này mở ra lộ trình rõ ràng hướng tới mục tiêu của Tổ chức Hàng hải Quốc tế là đạt trung hòa carbon vào năm 2050.
Thành tựu này diễn ra khi các công ty vận tải biển trên toàn cầu ngày càng chịu áp lực pháp lý buộc phải từ bỏ dầu nhiên liệu nặng. Các khoản phí phát thải mới hiện áp dụng với phần lớn tàu cập cảng ở Liên minh châu Âu; dù các cơ chế định giá carbon toàn cầu bị trì hoãn, xu hướng của các quy định quốc tế vẫn hướng rõ rệt tới hoạt động vận tải không phát thải carbon. Trong bối cảnh đó, lần tiếp nhiên liệu ngày 23 tháng 4 vừa là sự kiểm chứng về mặt kỹ thuật, vừa là tín hiệu thương mại cho thấy nhiên liệu thay thế có thể gia nhập thị trường ở quy mô lớn.
Từ gió sa mạc đến nhiên liệu hàng hải
Hành trình của amoniac xanh bắt đầu tại cơ sở Chefeng của Envision Energy ở Nội Mông, nơi tổ hợp sản xuất công suất 320.000 tấn mỗi năm chuyển đổi điện tái tạo thành hydro thông qua quá trình điện phân nước, sau đó kết hợp hydro với nitơ bằng quy trình tổng hợp Haber-Bosch. Phương pháp này tạo ra amoniac mà không phát thải khí carbon dioxide, khác với amoniac xám thông thường được sản xuất từ khí tự nhiên. Tháng 3, Lotte Fine Chemical, đơn vị vận hành cảng amoniac lớn nhất châu Á gần Ulsan, đã nhập lô hàng không phát thải carbon này vào Hàn Quốc, tạo nên mắt xích đầu tiên trong chuỗi cung ứng amoniac sạch toàn cầu vững chắc mà các lãnh đạo ngành kỳ vọng sẽ hình thành.
Ngày 23 tháng 4, chính lô hàng đó được chuyển từ một bồn chứa hình vòm cách cầu cảng khoảng 900 mét, đi qua hệ thống đường ống màu trắng rồi vào một cần nạp trông như thiết bị robot. Công nhân kiểm tra từng điểm nối với độ chính xác cao, bởi amoniac lỏng cần được giữ ở nhiệt độ âm 33 độ C để duy trì trạng thái lỏng dưới áp suất khí quyển. Yêu cầu về nhiệt độ này ít khắt khe hơn so với hydro lỏng, vốn phải được làm lạnh đến âm 253 độ C, nhưng độc tính của amoniac đòi hỏi phải áp dụng các quy trình an toàn phức tạp trong suốt quá trình chuyển nhiên liệu.
Cơ sở hạ tầng phục vụ hoạt động này là kết quả của nhiều năm lên kế hoạch và đầu tư. Lotte Fine Chemical hoàn tất đăng ký trở thành nhà cung cấp nhiên liệu amoniac cho tàu biển đầu tiên tại Hàn Quốc vào năm 2025, đồng thời chuẩn bị hạ tầng cảng để chuyên phục vụ các ứng dụng nhiên liệu hàng hải. Công ty đang hướng tới chiếm thị phần đáng kể trong thị trường tiếp nhiên liệu cho tàu trong nước, lĩnh vực mà các nhà phân tích dự báo có thể đạt 3.000 tỷ won vào năm 2050 khi quốc gia này chuyển sang sử dụng nhiên liệu vận tải biển không phát thải carbon.
Giải pháp kỹ thuật cho nhiên liệu độc hại
Amoniac đặt ra những thách thức đặc thù về kỹ thuật và an toàn, khiến loại nhiên liệu này khác với nhiên liệu hàng hải thông thường. Ở thể lỏng, amoniac có mật độ lưu trữ cao hơn khoảng 1,7 lần so với hydro hóa lỏng nếu xét cùng thể tích, phù hợp cho vận chuyển quy mô lớn và các hành trình dài. Tuy nhiên, chất này gây độc cho cả con người lẫn sinh vật thủy sinh, đòi hỏi hệ thống xử lý tinh vi và các biện pháp an toàn dự phòng trong quá trình tiếp nhiên liệu.
Trong lần tiếp nhiên liệu tại Ulsan, công nhân liên tục kiểm tra các điểm nối và theo dõi điều kiện an toàn trong suốt quá trình chuyển nhiên liệu. Thiết bị hấp thụ tại tháp kiểm soát tràn sẵn sàng hoạt động cùng các cơ sở xử lý nước thải, trong khi xe cứu hỏa túc trực trong suốt quá trình. Máy dò khí amoniac giám sát rò rỉ theo thời gian thực, kết hợp với thiết bị thu hồi và xử lý amoniac dùng để thu giữ mọi lượng phát thải tiềm ẩn trước khi chúng thoát vào không khí hoặc nguồn nước. Rất may, hoạt động diễn ra suôn sẻ, kiểm chứng các quy trình an toàn được xây dựng riêng cho loại nhiên liệu mới này.
Con tàu nhận nhiên liệu là đại diện cho những tiến bộ mới nhất trong kỹ thuật hàng hải. Tàu mang tên Antwerpen dài 190 mét, rộng 30,4 mét, có sức chở 46.000 mét khối. Được HD Hyundai Heavy Industries đóng tại xưởng đóng tàu Ulsan, tàu trang bị động cơ phun amoniac áp suất cao, có khả năng chạy bằng hỗn hợp gồm tới 95% amoniac pha với nhiên liệu thông thường. Hệ thống khử xúc tác chọn lọc giúp giảm phát thải oxit nitơ, xử lý một trong những mối lo ngại chính về môi trường liên quan đến quá trình đốt amoniac.
Một tàu chị em tên Arlon, được đóng theo thông số kỹ thuật giống hệt, dự kiến gia nhập đội tàu trong những tháng tới. Cả hai tàu sẽ do Exmar LPG France, công ty con của tập đoàn vận tải biển Bỉ Exmar, quản lý. Tàu sẽ vận chuyển các loại khí hóa lỏng, bao gồm amoniac và khí dầu mỏ hóa lỏng, đồng thời vận hành bằng hệ thống nhiên liệu kép cải tiến.
Thị trường đón nhận, nhà đầu tư hưởng ứng
Hoạt động tiếp nhiên liệu thành công lập tức tạo hứng khởi trên thị trường tài chính. Ngày 24 tháng 4, cổ phiếu Lotte Fine Chemical tăng hơn 13% trong phiên giao dịch đầu ngày trên Chỉ số giá cổ phiếu tổng hợp Hàn Quốc, chạm mức cao nhất trong một năm là 64.400 won trước khi ổn định ở mức 63.600 won. Các nhà đầu tư nhận thấy công ty đã thương mại hóa thành công toàn bộ chuỗi cung ứng cần thiết cho nhiên liệu amoniac hàng hải, từ khâu hậu cần nhập khẩu, lưu trữ tại cảng đến giao nhiên liệu lên tàu.
Diễn biến cổ phiếu phản ánh sự ghi nhận rộng hơn của thị trường rằng amoniac có thể chiếm một phần đáng kể trong thị trường nhiên liệu hàng hải tương lai. Cơ quan Năng lượng Quốc tế dự báo amoniac có thể đáp ứng 8% nhu cầu nhiên liệu hàng hải vào năm 2030, tăng lên 46% vào năm 2050. Dự báo này cho thấy các công ty tạo được lợi thế hạ tầng từ sớm, như Lotte Fine Chemical với hoạt động tại cảng Ulsan, có thể hưởng lợi từ sự thay đổi căn bản trong cách thế giới vận hành hoạt động thương mại hàng hải.
Seok-Min Hwang, giám đốc điều hành bộ phận kinh doanh amoniac của Lotte Fine Chemical, nhấn mạnh tầm quan trọng chiến lược của cơ sở Ulsan đối với các hoạt động trong tương lai:
Nếu trong tương lai triển khai tiếp nhiên liệu trực tiếp cho tàu để đáp ứng nhu cầu, cảng Ulsan sẽ đóng vai trò chủ động hơn với tư cách trung tâm cung ứng các loại nhiên liệu thân thiện với môi trường cho tàu biển, như nhiên liệu amoniac.
Tầm nhìn này phù hợp với mục tiêu đã công bố của công ty là trở thành doanh nghiệp dẫn đầu trong lĩnh vực tiếp nhiên liệu amoniac cho tàu tại Hàn Quốc, tận dụng vị thế tiên phong trong một thị trường có thể thay thế phần đáng kể nền kinh tế vận tải biển hiện nay vốn phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch.
Chiến lược quốc gia và phát triển cảng biển
Hoạt động tiếp nhiên liệu tại Ulsan chỉ là phần nổi bật nhất trong cách tiếp cận toàn diện của Hàn Quốc nhằm khử carbon ngành hàng hải. Năm 2025, chính quyền trung ương chỉ định Ulsan là khu vực đặc biệt miễn quy định dành riêng cho hoạt động tiếp nhiên liệu amoniac, cho phép đẩy nhanh việc xây dựng tiêu chuẩn an toàn và quy trình vận hành mà không gặp những rào cản hành chính thường thấy có thể làm chậm đổi mới. Quy chế này cho phép cơ quan quản lý cảng thử nghiệm quy trình và thiết bị mới trong môi trường có kiểm soát, từ đó xây dựng mô hình để các cảng khác áp dụng sau này.
Song song với đó, Hàn Quốc đang triển khai những sáng kiến tương tự tại các địa điểm chiến lược khác dọc bờ biển. Tập đoàn Hyundai Motor Group gần đây đã ký biên bản ghi nhớ đa phương với thành phố Pyeongtaek và nhiều cơ quan quản lý cảng để phát triển các sáng kiến cảng hydro, bao gồm kế hoạch cụ thể về cơ sở tiếp nhiên liệu amoniac và hệ thống cấp điện hàng hải thay thế. Chiến lược rộng hơn này phù hợp với cả Chính sách Cảng hydro của Bộ Đại dương và Thủy sản lẫn Chính sách Thành phố hydro của Bộ Đất đai, Cơ sở hạ tầng và Giao thông, tạo nên khuôn khổ quốc gia phối hợp cho quá trình chuyển đổi năng lượng sạch.
Ken Ramirez, Trưởng bộ phận Kinh doanh Năng lượng và Hydro toàn cầu của Hyundai Motor Group, nhận xét về tính hợp tác của những nỗ lực này:
Hyundai vinh dự cùng thúc đẩy sự hợp tác quan trọng này theo hình thức đối tác công tư, nhằm đưa các ứng dụng hydro vào thực tiễn và hiện thực hóa mục tiêu của cả Chính sách Cảng hydro thuộc Bộ Đại dương và Thủy sản lẫn Chính sách Thành phố hydro thuộc Bộ Đất đai, Cơ sở hạ tầng và Giao thông. Đây là sáng kiến đầu tiên trong nước nhằm xây dựng hệ sinh thái hydro rộng khắp phục vụ khử carbon tại cảng, tận dụng hạ tầng tiên tiến của cảng Pyeongtaek.
Những sáng kiến này cho thấy Hàn Quốc muốn đưa nhiều cảng trở thành trung tâm khu vực cung ứng nhiên liệu hàng hải thay thế, giảm sự phụ thuộc vào một địa điểm duy nhất đồng thời tăng tính dự phòng cho mạng lưới cung ứng năng lượng sạch.
Cuộc đua toàn cầu xây dựng hạ tầng không phát thải
Thành tựu của Hàn Quốc xuất hiện vào thời điểm cộng đồng hàng hải quốc tế đẩy nhanh nỗ lực đạt các mục tiêu khử carbon đầy tham vọng trong khuôn khổ sáng kiến Mission Innovation Zero Emission Shipping. Liên minh quốc tế này đặt mục tiêu đến năm 2030 có 600 tàu cỡ lớn chạy bằng nhiên liệu không phát thải, cùng với hạ tầng tiếp nhiên liệu tương ứng tại 20 cảng trọng điểm trên ba châu lục. Hoạt động ngày 23 tháng 4 tại Ulsan là hiện thực hóa cụ thể đầu tiên của tầm nhìn này, chứng minh chuỗi cung ứng hoàn chỉnh từ sản xuất năng lượng tái tạo đến tiếp nhiên liệu thương mại có thể vận hành trong thực tế.
Các quốc gia khác đang phát triển năng lực tương tự, với tiến độ khác nhau. Singapore đang hợp tác với Vopak và Air Liquide để xây dựng cơ sở nhập khẩu và phân tách amoniac trên đảo Jurong, phục vụ Chiến lược Hydro quốc gia của thành bang. Tại Nhật Bản, IHI Corporation đang nghiên cứu các trung tâm cung ứng ở Hokkaido và Fukushima, hợp tác với các công ty điện lực khu vực và nhà sản xuất hóa chất để khảo sát chuỗi cung ứng amoniac tại các thành phố Tomakomai và Soma. Cảng North Sea ở châu Âu đang chuẩn bị cung cấp dịch vụ tiếp nhiên liệu amoniac bên cạnh hydro, methanol và LNG, song các cơ sở này vẫn đang trong quá trình phát triển, chưa đi vào hoạt động thương mại.
Nghiên cứu đăng trên Journal of Physics Energy cho thấy quy mô chuyển đổi cần thiết. Một mô hình không gian do các nhà nghiên cứu phát triển ước tính việc khử carbon ngành vận tải biển bằng amoniac xanh sẽ cần khoản đầu tư toàn cầu gần 2.000 tỷ USD vào năm 2050, trong đó một nửa dành cho các quốc gia có thu nhập thấp và trung bình. Nghiên cứu dự báo Australia, Chile và Tây Phi sẽ trở thành những trung tâm sản xuất lớn nhờ nguồn năng lượng mặt trời dồi dào và quỹ đất rộng, trong khi các cảng châu Á như Ulsan sẽ là những trung tâm nhu cầu và địa điểm tiếp nhiên liệu trọng yếu.
Hyejeong Kim, Tổng cục trưởng phụ trách vận tải biển và hậu cần thuộc Bộ Đại dương và Thủy sản, bày tỏ hy vọng hoạt động tại Hàn Quốc sẽ thúc đẩy ngành áp dụng rộng rãi hơn:
Chúng tôi hy vọng hoạt động tiếp nhiên liệu sẽ tạo động lực đưa nhiên liệu sạch vào các cảng và chứng minh tính khả thi của những công nghệ này đối với hoạt động hàng hải thương mại trên toàn thế giới.
Quá trình chuyển đổi vẫn gặp nhiều trở ngại, trong đó có thất thoát năng lượng khi sản xuất amoniac và nhu cầu thiết lập các quy trình an toàn hoàn toàn mới để xử lý nhiên liệu độc hại. Tuy nhiên, với lần tiếp nhiên liệu thương mại đầu tiên vừa hoàn tất, khuôn khổ lý thuyết cho hoạt động vận tải biển không phát thải carbon đã có bước đi thực tiễn đầu tiên trong ngành hàng hải thương mại.
Những điểm chính
- Ngày 23 tháng 4, cảng Ulsan của Hàn Quốc hoàn tất lần tiếp nhiên liệu amoniac xanh thương mại đầu tiên từ cảng lên tàu, chuyển 600 tấn nhiên liệu cho một con tàu chạy bằng amoniac.
- Amoniac xanh được Envision Energy sản xuất tại Nội Mông, Trung Quốc bằng năng lượng gió và mặt trời tái tạo, sau đó được Lotte Fine Chemical nhập khẩu vào tháng 3.
- Tàu nhận nhiên liệu do HD Hyundai Heavy Industries đóng, là một trong hai tàu chở khí sử dụng nhiên liệu kép amoniac mang tên Antwerpen và Arlon, có sức chở 46.000 mét khối.
- Lotte Fine Chemical, đơn vị vận hành cảng amoniac lớn nhất châu Á, ghi nhận giá cổ phiếu tăng 13% sau thông báo về hoạt động thành công.
- Dấu mốc này góp phần thực hiện mục tiêu của Tổ chức Hàng hải Quốc tế là đạt trung hòa carbon trong ngành vận tải biển vào năm 2050; Cơ quan Năng lượng Quốc tế dự báo đến thời điểm đó amoniac có thể đáp ứng 46% nhu cầu nhiên liệu hàng hải.
- Cảng Ulsan là trung tâm cung ứng nhiên liệu xanh cho tàu biển được chỉ định của Hàn Quốc, đồng thời là khu vực đặc biệt miễn quy định để phát triển hoạt động tiếp nhiên liệu amoniac.
- Quá trình này đòi hỏi duy trì amoniac ở nhiệt độ âm 33 độ C và áp dụng các quy trình an toàn nghiêm ngặt, bao gồm phát hiện rò rỉ theo thời gian thực và hệ thống ứng phó khẩn cấp.
