Giải phóng nhân loại khỏi dầu và khí đốt

Bài của tác giả Lê Diễn Đức đăng trên talawas về một viễn cảnh sử dụng năng lượng tươi sáng hơn nhờ những thành tựu công nghệ mới. Ai không vô được thì đọc luôn bên dưới.


Lê Diễn Đức

Giải phóng nhân loại khỏi dầu và khí đốt

Từ đầu thế kỷ XX đến nay, dầu mỏ và khí đốt luôn là một trong những yếu tố quan trọng nhất tác động tiêu cực hoặc tích cực lên các lĩnh vực kinh tế, chính trị, xã hội.

Kinh tế, quốc phòng cần dầu mỏ, khí đốt cũng như cơ thể con người cần đồ ăn, thức uống. Nhưng trớ trêu thay, Thượng đế chỉ ban phát món ăn quý hiếm cho một số quốc gia ít ỏi. Vì thế, trong mọi giai đoạn của lịch sử nhân loại, các cường quốc luôn dùng ảnh hưởng và sức mạnh, bằng mọi giá giành giật phần lợi nhất nguồn sống này cho mình, tạo ra những cuộc tranh chấp, xung đột, chiến tranh tàn khốc. Không ít những nước có nguyên liệu dồi dào thấy mình trở nên quan trọng, càng ngày càng tỏ ra ngạo mạn, dùng nó như một thứ công cụ răn đe, thậm chí tạo áp lực thô bạo lên các quốc gia phụ thuộc vào nhập khẩu, bắt họ phải đi theo đường lối chính trị, tư tưởng của mình. Chỉ cần lướt qua vài ví dụ trong thập niên đầu của thế kỷ XXI: thái độ của Chavez (Venezuela) với các tập đoàn dầu khí Mỹ; Liên Hiệp Quốc không ngăn chặn được thảm kịch hàng trăm ngàn người bị chết tại Darfur chỉ vì thiếu sự ủng hộ của Bắc Kinh vốn đang có mối lợi dầu khí ở Sudan; sự khiêu khích của nước Nga (khoá van ống dẫn dầu khí, đòi tăng giá) với các nước cựu cộng sản láng giềng như Ba Lan, Belarus, Ukraine,… hay bất đồng về việc thăm dò khai thác dầu trên Biển Đông giữa Việt Nam và Trung Quốc – cũng đủ cho chúng ta thấy, nếu không có nguồn năng lượng thay thế, thế giới sẽ không tránh được những tai hoạ mới trong tương lai.

“Của ăn núi lở!”. Chưa cần nói tới Hoa Kỳ hay châu Âu, chỉ để cung cấp đủ năng lượng đang ngày mỗi tăng tốc phi mã của những tiềm lực kinh tế phát triển với mấy tỷ dân như Trung Quốc, Ấn Độ, Brazil… thôi, các giếng dầu đang bị múc lên nhiều triệu thùng mỗi ngày, đến thời điểm nào đó, sau 25 năm, 30 năm, và cũng có thể 50 nữa, nhưng rồi sẽ cạn kiệt.

May thay, “cùng tất biến, biến tất thông”, con người luôn sáng tạo và tìm ra cho mình lối thoát mỗi khi nhìn thấy viễn cảnh bi kịch cập kề.

Ví dụ, vào năm 1887, nhà sinh vật và nhân chủng học Anh Thomas Huxley (4/05/1825 – 29/06/1895) cảnh báo về điểm kết thúc của nền văn minh nhân loại khi sắp hết nguồn azote (N). Các mỏ muối saltpetre (natri nitrat) ở Chile cạn dần và nếu không có phân bón, làm sao nuôi sống được con người. Khoa học công nghệ bấy giờ chưa cho phép lấy azote từ khí trời đưa vào sản xuất công nghiệp có hiệu quả. Trước nan đề đó, hai nhà hoá học Đức, Fritz Haber (9/12/1868 – 29/01/1934, Giải thưởng Nobel năm 1918) và Carl Bosch (27/08/1874 – 26/04/1940, Giải thưởng Nobel năm 1934) từ phản ứng hoá học giữa azote và hydro (H) đã tổng hợp được ammonia bằng phương pháp nhanh, rẻ, tạo ra nguyên liệu chủ chốt sử dụng cho sản xuất phân bón. Khủng hoảng thực phẩm đã được giải quyết.

120 năm sau, nhân loại lại đứng trước một thử thách mới: hoàng hôn nghiêm trọng hơn những năm 70 của khủng hoảng năng lượng hầu như đang phủ xuống.

Trong bài “Dù thế nào Hoa Kỳ cũng sẽ khá hơn” (nhật báo Ba Lan Gazeta Wyborcza 27-28/09/208) nhà chính trị học Edward Luttwark nhận định rằng, mặc dầu Hoa Kỳ (và phần còn lại của thế giới) đang đối đầu với những hậu quả nghiệt ngã của cuộc khủng hoảng tài chính, “tất cả đang chứng tỏ rằng, một sự bùng nổ kinh tế mới với phong cách Mỹ đã bắt đầu, đấy chính là trong lĩnh vực năng lượng”.

Cùng bài, tác giả đưa ra ví dụ về đề án xe hơi chạy bằng điện của Israel, được xem là một bước ngoặt vô cùng to lớn bởi vì công nghệ đã sẵn sàng và giá một đơn vị thành phẩm rất thấp, vấn đề chỉ còn là thời gian thích ứng đưa nó vào sản xuất công nghiệp.

Nói cho cùng, không quá bất công, vì ngoài dầu mỏ và khí đốt, Thượng đế còn phóng khoáng rải ra cho trái đất những nguồn sống khác như uranium, than, gỗ, gió… và đặc biệt nhất là ánh sáng mặt trời và nước, nhưng con người chưa biết tận dụng hết tiềm năng của nó. Khi nước chưa tới chân, chưa ai muốn nhảy!

Nhưng giờ đây các nhà khoa học đang kiên tâm nghiên cứu, tìm bằng được năng lượng mới từ hai kho nguyên liệu thiên nhiên vô tận đặc biệt trên.

Nước

Mặc dù hàng trăm triệu người trên thế giới hiện không có điều kiện tiếp cận nguồn nước sạch (riêng Trung Quốc có khoảng 300-400 triệu) và nhiều vùng trên trái đất đang có nguy cơ bị sa mạc hoá, nhưng nguồn nước trên hành tinh dẫu sao vẫn rất dồi dào, lấy thẳng từ sông, hồ, “dễ như thò tay vào túi lấy đồ vật”.

Về nguyên tắc, đã từ lâu các nhà khoa học đều biết thực hiện hai tiến trình: một là, từ nước (H2O) tách lấy hydro (H) và oxy (O) qua phản ứng hoá học; hai là, chế tạo với giá thành rẻ loại động cơ mà trong đó khí hydro biến đổi thành năng lượng. Tuy nhiên, nói dễ, làm khó, chỉ trong phòng thí nghiệm thôi thì một nhân viên thường cũng thực hiện được khi có đủ dụng cụ, nhưng từ thí nghiệm đến lúc đưa vào đời sống không đơn giản chút nào – tách được hydro và oxy, cũng như tạo ra năng lượng từ hydro – đều phải cần đến những cực điện (electrode) chuyển đổi làm bằng bạch kim (platinum). Quá đắt. Giá 1 kg platinum hiện giờ khoảng 40 ngàn Đôla ($). Cho nên, trong vài năm gần đây, một số nước đã sản xuất thử loại xe chạy bằng động cơ/nguyên liệu này, nhưng nếu sản suất đồng loạt thì đụng phải bài toán đau đầu: giá thành đội sổ không chấp nhận nổi. Tìm ra phương pháp hạ thấp giá thành là bài toán cạnh tranh quyết liệt trong cuộc chạy ma-ra-tông của những bộ óc thông thái.

Alexandre Stichin, kỹ sư trưởng Tổ hợp Hoá-Điện Ural (Nga) đã từng thiết kế và cho ra đời động cơ chạy bằng hydro. Tập thể kỹ sư ở đây cố gắng hết mình nhưng không thể làm giảm thấp nổi chi phí: một chiếc động cơ cho xe hơi kiểu Lada giá 370 ngàn Đôla! Stichin cho rằng, ít nhất mỗi năm phải xuất xưởng nửa triệu chiếc thì mới đáng công sức. Nói cho vui vậy thôi, chứ giá cao vút trời như vậy thì sẽ có bao nhiêu người mua? Cũng như hãng Honda của Nhật Bản, trong tháng 7 vừa qua công bố bắt đầu sản loạt xe hơi đầu tiên chạy bằng nước, trong khi vẫn chưa tìm ra phương thức hiệu quả hơn, giá mỗi chiếc xe giá tới 60 ngàn Đôla. Honda dự tính đến cuối năm, giỏi lắm cũng chỉ bán được 20 chiếc!

Mặt trời

Không đại ngôn chút nào, có một nhà máy điện không bao giờ bị hư hỏng, tồn tại từ 4 tỷ năm nay và còn tiếp tục hoạt động 5 tỷ năm nữa. Chỉ cần con số thập phân nhỏ năng lượng của nó đưa xuống trái đất thôi là đủ cung cấp gấp vài chục lần mức cần thiết của cả nhân loại. Và như nước, cũng là năng lượng sạch. Tất nhiên, chúng ta hiểu ngay là mặt trời. Cho dù con người có xây dựng hàng ngàn lò phản ứng hạt nhân, nhà máy thuỷ điện, nhiệt điện, hay tua-bin chạy bằng sức gió cũng không bao giờ so sánh được với năng lượng của mặt trời chuyển xuống, nếu biết sử dụng nó hiệu quả.

Tuy nhiên, năng lượng thu được từ ánh sáng mặt trời chỉ tiện dụng vào những ngày thời tiết đẹp, trời cao, mây tạnh. Ngược lại, hoặc không hoặc nhận được rất ít khi thời tiết xấu và ban đêm. Vấn đề rất nan giải còn nằm ở chỗ, bằng cách nào để tích trữ năng lượng của nó. Cho đến nay, người ta không phải chưa giải quyết được vấn đề này, nhưng kém hiệu quả kinh tế vì giá thành quá cao, cũng tương tự như vấn đề cực điện bằng platinum.

Ai về tới đích trước

Cả hai điều gai góc nêu trên đã và đang được nhóm các nhà khoa học Hoa Kỳ của Massachusetts Institute of Technology (MIT) do giáo sư Daniel Nocera phụ trách – tìm cách chinh phục. Tạp chí khoa học Science mới đây công bố công trình của Daniel Nocera và Mattthew Kanan. Hai người đã chế tạo được thiết bị cho phép tách hydro và oxy ra từ nước qua tác động của cường độ điện thấp. Thêm nữa, tiến trình này thực hiện trong nhiệt độ bình thường của phòng ở và nước sử dụng có độ pH trung bình. Các nhà khoa học cho hay, chỉ cần lấy điện từ pin mặt trời, trong vòng 2,5 giờ sẽ nhận được số lượng hydro cần đủ để sưởi ấm cả nhà và nạp xe hơi.

Giống như rất nhiều sáng chế khoa học khác, hai nhà khoa học đã phát hiện một cách bất ngờ. Để tiến trình phản ứng tách hydro và oxy nhanh hơn, họ lần lượt cho thử nhiều loại chất xúc tác khác nhau vào nước. Cuối cùng họ thấy, chỉ cần cho vào nước loại muối cobalt đơn giản nhất (giá 100$/kg) và phosphate (giá khoảng 1$/kg) để thực hiện quá trình điện phân, lúc ấy, thay thế cho một cực điện bằng patinium đắt đỏ có thể là một ống thuỷ tinh được phủ hợp chất indium (In) và kẽm (Zn) (giá thành khoảng 1.540$/kg). Vẫn còn lại điểm yếu – cực điện thứ hai cần thiết cho việc tách hydro – phải bằng platinum. Thế nhưng, chỉ như vậy thôi cũng đã tiết kiệm được chi phí rất lớn.

Một thành công nữa của sáng chế này là, thiết bị do họ chế tạo gần như có thể sử dụng vĩnh viễn vì không những các cực điện không bị bào mòn, mà chất xúc tác cũng chỉ cho vào nước một lần, nhờ tiến trình hoạt động có tính tuần hoàn. Toàn bộ việc sử dụng thật đơn giản: đổ nước và lấy điện từ pin mặt trời.

Cho đến nay, tiến trình điện phân tách hydro và oxy trong công nghiệp có nhiều nhược điểm so với công nghệ của Nocera, vì giá thành các cực điện quá cao và phải thực hiện trong một môi trường định chuẩn.

Giáo sư James Barber của Imperial College London làm việc chung trong nhóm của MIT nói: “Sáng chế này mang ý nghĩa vô cùng lớn lao cho tương lai của con người. Nó mang tính vô giá vì giúp cho chúng ta tìm ra công nghệ làm giảm đi sự phụ thuộc vào dầu mỏ, đồng thời hỗ trợ cho cuộc tranh đấu với sự thay đổi khí hậu”.

Vậy sẽ tiếp tục ra sao với các vấn đề còn lại: điện từ pin mặt trời và cực điện thứ hai bằng platinum? Theo giáo sư Nocera, tận dụng công nghệ mới, các nhà khoa học sẽ có cách giải quyết và trong vòng không tới 10 năm nữa, một cuộc cách mạng năng lượng thực sự sẽ nổ ra và nó chống lại mọi hạn chế và sự tập trung hoá nguồn năng lượng, cũng như phân phối nó.

Đúng vậy. Điều ông nói hoàn toàn có cơ sở. Trước hết, về pin mặt trời. Nhà khoa học Hoa Kỳ – giáo sư Marc Baldo, cũng của MIT, nói rằng, các tấm (panel) để làm pin mặt trời hiện tại quá đắt vì được đưa vào công nghiệp sản xuất các chất bán dẫn. Ông đã tìm ra phương pháp làm giảm giá thành đi 40 lần. Thay vì đặt panel lên toàn bộ bề mặt, ông lắp nó xung quanh, còn ở giữa đặt những tấm kính màu với vai trò thu hút ánh sáng mặt trời. Các tia nắng hội tụ vào các tấm kính màu này không gì khác hơn là qua các sợi cáp quang. Theo ông, sáng chế của ông chỉ trong vòng 3 năm nữa sẽ được bán ra thị trường với các sản phẩm ở dạng tấm lợp nhà hay kính cửa sổ. Điện pin mặt trời với giá đắt gấp ba điện thông dụng hiện nay sẽ sụt đi thê thảm. Cửa sổ nhà ở của chúng ta sẽ được lắp bằng những tấm kính màu điện quang…

Trong khi đó, một nhóm nhà khoa học khác của Australia (Úc) do giáo sư Winther-Jensen điều hành, đang thiết kế một loại cực điện dùng cho phản ứng tách hydro. Các nhà khoa học Úc không sử dụng chất platinium mà dùng polymer. Hiện nay polymer rẻ hơn platinum 30 lần, nhưng vào năm 2011, khi hết hạn quy định của sáng chế sản xuất polymer PEDOT, chi phí sẽ còn hạ thấp nữa.

Và Nocera cùng với Winther-Jensen đồng ý với nhau rằng, kết hợp hai sáng chế của họ sẽ làm giảm đi vài chục lần chi phí sản xuất thiết bị cung cấp năng lượng mới cho các gia đình và xe hơi.

Kết luận

Dù trong thập niên trước mắt vẫn phải đối diện với giá năng lượng đắt đỏ và những khó khăn nghiêm trọng từ suy thoái kinh tế thế giới, một viễn cảnh tươi sáng đang tiến dần đến hiện thực. Với cuộc cách mạng năng lượng mới, cuộc sống của con người sẽ có rất nhiều thay đổi và chắc chắn những ông chủ sạp dầu lớn hung hăng, khó chịu như Iran, Nga hay Venezuela sẽ phải thay đổi giọng nói và cách hành xử với khách hàng.

Cũng rất có thể vì lý do này mà dự án khổng lồ xây dựng đường ống dẫn dầu và khí đốt từ Nga qua Đức, xuyên biển Baltic chỉ là bản thiết kế nằm trong ngăn kéo. Đề án này bao gồm 147 km đường ống trên đất liền (4,2 – 5,7 tỷ Đôla) và 1.189 km dưới đáy biển (5,6 tỷ Đôla), đã không được Ngân hàng Trung ương của Liên hiệp Âu châu (ECB) hỗ trợ, do phản đối của các nước thành viên EU có biển Baltic như Ba Lan, Thuỵ Điển, Estonia, Latvia… – nên rất tốn kém, vì vốn phải vay từ các ngân hàng thương mại. Người ta còn nói rằng đề án này như cuộc chơi đỏ đen.

Stephen Bastos, chuyên gia người Đức của Hiệp hội Chính sách Đối ngoại nói với nhật báo Ba Lan Dziennik (3/10/2008) rằng, càng ngày càng thấy ở Berlin dư luận về dự án đầu tư trên có thể sẽ không thực hiện. – Không phải do sự nguội lạnh chính trị trong quan hệ với Nga, mà đơn giản là chi phí cho đề án Nordstream bắt đầu tăng, ví dụ như chi phí bảo vệ môi sinh và thật bất an khi đường ống tiến gần tới biên giới Đức thì các nhà đầu tư thấy không đáng để thực hiện – Stephen Bastos nói.

Warsaw, 5/10/2008

Tư liệu tham khảo

© 2008 talawas

3 thoughts on “Giải phóng nhân loại khỏi dầu và khí đốt”

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *