Tổng lượng khí thải CO2 thường được tính toán thông qua các dữ liệu như có bao nhiêu người, mức tiêu thụ năng lượng, hiệu quả sử dụng năng lượng và mức thải CO2 của năng lượng.

Ngành hàng không thải ra 1 tỷ tấn CO2

Hiệu quả đã được cải thiện, nhưng nhu cầu toàn cầu ngày càng tăng dẫn đến lượng khí thải cao hơn. Để tính toán lượng khí thải carbon từ hàng không cần ba số liệu:

Một là,nhu cầu hàng không, bao nhiêu km hành khách và hàng hóa.

Hai là,hiệu quả năng lượng, bao nhiêu năng lượng được sử dụng trên mỗi km.

Ba là,cường độ carbon: Loại nhiên liệu nào đang được sử dụng, cho chúng ta biết lượng carbon thải ra trên một đơn vị năng lượng.

Nhân các số liệu này với nhau và chúng ta thu được lượng khí thải CO2.

Từ năm 1990 đến năm 2019, nhu cầu vận chuyển hàng hóa và hành khách hàng không đã tăng gần gấp bốn lần. Tính đến năm 2019, số hành khách của ngành hàng không di chuyển hơn 8 nghìn tỷ km, tương đương với một năm ánh sáng.

Cùng với sự tiến bộ của công nghệ, năng lượng tiêu hao cho một km bay từ năm 1990 là 2,9MJ đến nay đã giảm xuống còn 1,3 MJ. Tuy nhiên lượng CO 2 được thải ra trên một đơn vị - hoàn toàn không thay đổi. Điều này một phần đến từ nhiên liệu của máy bay hiện nay gần như không khác biệt với năm 1990, bao gồm cả nhiên liệu sinh học.

Nếu một km bay vào năm 1990 thải ra 357g CO2 thì đến năm 2019 con số này giảm xuống còn 157g. Thế nhưng nhu cầu vận tải hàng không lại tăng gấp 4 lần điều này đồng nghĩa với việc lượng khí thải đã tăng gấp đôi.

Có thể thấy rõ vấn đề này qua số liệu ngành hàng không toàn cầu thải ra khoảng 0,5 tỷ tấn CO2 vào năm 1990. Con số này vào năm 2019 khoảng 1 tỷ tấn.

Lượng khí thải của ngành hàng không tăng gấp 4 lần

Theo thống kê dữ liệu hàng không từ giữa năm 1960 cho đến nay, lượng khí thải của ngành này thải ra môi trường tăng gấp bốn lần. Từ năm 2019, ngành hàng không chiếm 2,5% lượng khí thải CO2 từ các nguồn nguyên liệu hóa thạch được con người sử dụng, con số này trong năm 1990 chỉ khoảng 2% và tăng dần theo từng năm.

Ngoài ra ngành hàng không cũng chiếm khoảng 4% nguyên nhân gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu.

Cùng với việc thải ra CO2 từ việc đốt nhiên liệu, máy bay còn ảnh hưởng đến nồng độ các loại khí và chất ô nhiễm khác trong khí quyển. Chúng tạo ra sự gia tăng ngắn hạn nhưng lại làm giảm lượng ozone và khí mê-tan trong thời gian dài, đồng thời tăng lượng phát thải hơi nước, bồ hóng, khí lưu huỳnh. Trong khi một số tác động này dẫn đến sự nóng lên, những tác động khác lại gây ra hiệu ứng làm mát.

Mặc dù khí thải CO2 được chú ý nhiều nhất nhưng nó chỉ chiếm chưa đến một nửa nguyên nhân gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu, các yếu tố còn lại chiếm phần nhiều như vệt khói và hơi nước từ khí thải máy bay - chiếm tỷ trọng lớn nhất. Điều này giải thích tại sao hàng không đóng góp 2,5% lượng khí thải CO2 hàng năm nhưng tác động của nó đối với sự nóng lên toàn cầu lại lớn hơn.

Tỷ lệ phát thải toàn cầu của ngành hàng không có thể sẽ tăng lên khi các lĩnh vực khác giảm mức phát thải khí CO2 trong tương lai. Có thực tế khác là hàng không là một trong những lĩnh vực khó giảm phát thải cacbon nhất. Điện có thể trở thành nguồn điện có hàm lượng carbon thấp thông qua việc triển khai năng lượng tái tạo và hạt nhân; vận tải đường bộ và sưởi ấm thông qua điện khí hóa. Ngay cả những ngành công nghiệp “khó giảm bớt” như xi măng và thép cũng đang nổi lên những lựa chọn thay thế.

Trong khi đó, ngành hàng không gần như không có sự lựa chọn nào khác. Nhu cầu toàn cầu có thể sẽ tăng trong những thập kỷ tới khi dân số ngày càng giàu hơn. Do đó, sự gia tăng lượng khí thải sẽ được xác định bằng việc liệu ngành hàng không có thể duy trì những cải thiện về hiệu quả sử dụng năng lượng và chuyển sang sử dụng nhiên liệu có hàm lượng carbon thấp hay không. Cho đến nay, lĩnh vực này hầu như không đạt được tiến bộ nào về mặt kỹ thuật.

Mặc dù các máy bay ngày càng ít tiêu thụ nhiên liệu hơn có thể làm giảm phần nào sự gia tăng lượng khí thải nhưng chúng không thể loại bỏ chúng hoàn toàn. Để làm được điều đó, ngành công nghiệp hàng không sẽ cần chuyển từ nhiên liệu máy bay sang điện khí hóa, nhiên liệu sinh học, hydro hoặc kết hợp. Cho đến khi thực hiện chuyển đổi này, ngành hàng không sẽ sớm dẫn đầu trong tỷ lệ phát thải toàn cầu.

Theo Scott Parent, khi các doanh nghiệp, tổ chức và chính phủ trên toàn thế giới ngày càng nỗ lực nhiều hơn trong việc khử cacbon cho nền kinh tế, ngành năng lượng cũng phải đối mặt với bộ ba vấn đề lớn.

Thứ nhất, thế giới cần năng lượng an toàn, giá cả phải chăng và có thể mở rộng để phục vụ dân số thế giới ngày càng tăng.

Thứ hai, năng lượng đó phải được cung cấp, chuyển đổi và tiêu thụ hiệu quả hơn.

Thứ ba, cần có các nguồn năng lượng mới, sạch hơn để hỗ trợ tăng trưởng, đồng thời thay thế việc sử dụng rộng rãi nhiên liệu hóa thạch. 

Về vấn đề đầu tiên, trong khi chúng ta cung cấp điện cho thêm khoảng 1 tỷ người trong vài thập kỷ qua, nhưng vẫn còn khoảng 1 tỷ người chưa được sử dụng điện. Vì vậy, chúng ta phải tăng quy mô sản xuất và cung cấp năng lượng, đồng thời cố gắng giảm lượng khí thải cacbon toàn cầu.

Vấn đề thứ 2 cho thấy tầm quan trọng của các thách thức năng lượng mà chúng ta phải đối mặt. Ngày nay, 60% đến 67% năng lượng được cung cấp, chuyển đổi và tiêu thụ trên toàn thế giới bị lãng phí do hoạt động kém hiệu quả.

Việc cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng có thể chung tay góp phần giảm 40% mức ô nhiễm carbon vào năm 2040 để đáp ứng các điều khoản của Thỏa thuận Paris về biến đổi khí hậu. 

Ở vấn đề thứ 3, việc phát triển các nguồn năng lượng sạch hơn là thực tế hiển nhiên, nhưng hiện thực hóa điều đó không hề dễ dàng, bởi mỗi nguồn năng lượng sạch mới đều có thách thức riêng.

Mặt khác, một thực tế là các cuộc trò chuyện, thảo luận xung quanh quá trình khử cacbon thường bị thu hẹp nội dung, điều này có nguy cơ bỏ qua bộ ba vấn đề năng lượng trọng tâm kể trên. Các cuộc thảo luận có thể bị chi phối xung quanh các giải pháp tiềm năng như cấm tất cả nhiên liệu hóa thạch, mà không tính đến mức độ phức tạp của vấn đề này. 

Vậy nên, theo quan điểm của Scott Parent, nếu chúng ta muốn thành công trong việc cung cấp nguồn năng lượng mạnh mẽ, đáng tin cậy và có giá cả phải chăng cho mọi người trên hành tinh, thì mỗi vấn đề trong bộ ba kể trên cần phải được giải quyết triệt để.

Trong nỗ lực giải quyết này, kỹ thuật số đang có những bước tiến lớn để chúng ta có thể nghĩ tới và khẩn trương áp dụng. Việc ứng dụng công nghệ kỹ thuật số vào kỹ thuật, thiết kế, mô phỏng, tối ưu hóa vận hành các hệ thống năng lượng, và quy trình trong toàn bộ vòng đời sản phẩm đang và sẽ góp phần đáng kể vào việc tăng hiệu quả sử dụng năng lượng, đẩy mạnh tính bền vững chỉ có chiều hướng tăng lên theo thời gian.

Trên con đường hướng tới một tương lai bền vững hơn, nhiều công nghệ kỹ thuật số mới cũng sẽ được sử dụng. Sự phát triển của các công nghệ như Internet of Things và công nghệ mạng truyền thông không dây 5G đang thúc đẩy quá trình chuyển đổi kỹ thuật số trong toàn ngành năng lượng, nó cũng sẽ đóng một vai trò hết sức quan trọng.

Chúng ta không nên quên một điều rằng, có nhiều cơ sở hạ tầng năng lượng đã được lắp đặt và vận hành trước buổi bình minh của thời đại kỹ thuật số. Cuối cùng, những hạ tầng cũ này cũng sẽ phải trải qua quá trình chuyển đổi kỹ thuật số, thông qua việc bổ sung thêm các cảm biến, bộ truyền động và thiết bị liên lạc để chúng có thể trở thành một phần tích hợp trong hệ thống Internet of Things hợp nhất.

Sự chuyển đổi phức tạp này sẽ được hỗ trợ thực hiện nhờ vào kỹ thuật số. Kỹ thuật số liên kết tất cả hạ tầng năng lượng cũ và mới thành một hệ thống duy nhất có thể được giám sát bởi Digital Twin (bản sao kỹ thuật số) để tối ưu hóa hiệu quả hoạt động theo thời gian thực, đây cũng là chìa khóa quan trọng cho sự bền vững của toàn ngành năng lượng.