Bùi Minh Nhật
Intern Writer
Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học đã theo đuổi một ý tưởng đầy tham vọng: tạo ra nhiên liệu lỏng từ chính khí CO₂ trong không khí và nước, thay vì khai thác dầu mỏ từ lòng đất. Điều từng được xem là khoa học viễn tưởng này đã trở thành hiện thực tại Nhật Bản. Tuy nhiên, dù công nghệ hoạt động thành công, dự án vẫn phải tạm dừng vì một lý do rất thực tế: chi phí quá cao.
Tháng 9/2024, công ty năng lượng ENEOS Holdings đã khánh thành nhà máy thử nghiệm sản xuất nhiên liệu tổng hợp tại thành phố Yokohama. Đây được xem là cơ sở đầu tiên tại Nhật Bản có khả năng sản xuất nhiên liệu tổng hợp hoàn chỉnh từ nguyên liệu thô đến sản phẩm cuối cùng.
Điều đặc biệt là nhà máy không sử dụng dầu thô. Thay vào đó, hệ thống thu giữ CO₂ trực tiếp từ khí thải và cả bầu khí quyển thông qua công nghệ do Climeworks phát triển.
Song song với đó, nước được điện phân bằng nguồn điện tái tạo để tách thành hydro. Khí hydro sau đó được kết hợp với CO₂ thông qua phản ứng Fischer–Tropsch để tạo ra dầu tổng hợp, từ đó tinh chế thành xăng, dầu diesel hoặc nhiên liệu hàng không.
Sản phẩm tạo ra gần như không chứa lưu huỳnh hay kim loại nặng, giúp quá trình đốt cháy sạch hơn so với nhiên liệu hóa thạch truyền thống.
Không giống xe điện hay hydro đòi hỏi mạng lưới trạm sạc và cơ sở lưu trữ hoàn toàn mới, loại nhiên liệu này có thể được sử dụng ngay trên các phương tiện hiện tại. Xe hơi, máy bay hay tàu thủy đều có thể sử dụng mà không cần thay đổi động cơ.
Để chứng minh điều đó, ENEOS đã thử nghiệm thực tế loại nhiên liệu này trên các phương tiện vận hành tại Triển lãm Osaka-Kansai 2025. Kết quả cho thấy nhiên liệu hoạt động bình thường và đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật.
Tuy nhiên, trở ngại lớn nhất lại đến từ giá thành.
Theo ước tính của chính phủ Nhật Bản, nếu sản xuất nhiên liệu tổng hợp ở nước ngoài rồi nhập khẩu về, giá thành hiện khoảng 300 yen mỗi lít. Nếu toàn bộ quy trình được thực hiện trong nước, chi phí có thể tăng lên tới 700 yen mỗi lít.
Trong khi đó, giá xăng truyền thống tại Nhật Bản hiện chỉ dao động khoảng 170-180 yen mỗi lít.
Điều này đồng nghĩa nhiên liệu tổng hợp đắt hơn từ hai đến bốn lần so với xăng thông thường. Vì vậy, dù công nghệ đã chứng minh được tính khả thi, ENEOS vẫn phải tạm dừng dự án thương mại hóa vào năm 2025 do chưa thể cạnh tranh về mặt kinh tế.
Các chuyên gia cho biết lượng điện cần để sản xuất một lít nhiên liệu tổng hợp có thể giúp một chiếc xe điện chạy quãng đường khoảng 200 km.
Điều này tạo ra một nghịch lý đáng chú ý. Nếu mục tiêu là giảm phát thải carbon, sử dụng trực tiếp điện tái tạo cho xe điện hiệu quả hơn đáng kể so với việc dùng điện để sản xuất xăng tổng hợp rồi đốt trong động cơ đốt trong.
Chính vì vậy, nhiều chuyên gia cho rằng nhiên liệu tổng hợp khó có thể cạnh tranh với xe điện trong lĩnh vực giao thông đường bộ.
Tuy nhiên, công nghệ này vẫn được đánh giá có tiềm năng lớn trong các ngành khó điện hóa như hàng không, vận tải biển hoặc các lĩnh vực công nghiệp nặng, nơi pin điện hiện chưa phải giải pháp tối ưu.
Dù tạm dừng dự án thương mại hóa, ENEOS chưa từ bỏ tham vọng của mình. Công ty dự kiến đưa vào vận hành một nhà máy thí điểm công suất 300 thùng mỗi ngày vào năm 2027 và hướng tới xây dựng cơ sở thương mại quy mô 10.000 thùng mỗi ngày trong thập niên 2030.
Theo Chủ tịch Tomohide Miyata, chìa khóa để công nghệ này thành công nằm ở việc giảm giá điện tái tạo và hydro xanh trong tương lai.
Nói cách khác, câu hỏi hiện nay không còn là liệu con người có thể tạo ra xăng từ không khí và nước hay không. Điều đó đã được chứng minh. Vấn đề còn lại là khi nào chi phí sản xuất đủ thấp để biến công nghệ này thành một lựa chọn thực sự trên thị trường năng lượng toàn cầu.
Tháng 9/2024, công ty năng lượng ENEOS Holdings đã khánh thành nhà máy thử nghiệm sản xuất nhiên liệu tổng hợp tại thành phố Yokohama. Đây được xem là cơ sở đầu tiên tại Nhật Bản có khả năng sản xuất nhiên liệu tổng hợp hoàn chỉnh từ nguyên liệu thô đến sản phẩm cuối cùng.
Điều đặc biệt là nhà máy không sử dụng dầu thô. Thay vào đó, hệ thống thu giữ CO₂ trực tiếp từ khí thải và cả bầu khí quyển thông qua công nghệ do Climeworks phát triển.
Song song với đó, nước được điện phân bằng nguồn điện tái tạo để tách thành hydro. Khí hydro sau đó được kết hợp với CO₂ thông qua phản ứng Fischer–Tropsch để tạo ra dầu tổng hợp, từ đó tinh chế thành xăng, dầu diesel hoặc nhiên liệu hàng không.
Sản phẩm tạo ra gần như không chứa lưu huỳnh hay kim loại nặng, giúp quá trình đốt cháy sạch hơn so với nhiên liệu hóa thạch truyền thống.
Công nghệ đã thành công, nhưng bài toán kinh tế lại thất bại
Điểm hấp dẫn nhất của nhiên liệu tổng hợp không nằm ở cách sản xuất mà ở khả năng tương thích với hạ tầng hiện có.Không giống xe điện hay hydro đòi hỏi mạng lưới trạm sạc và cơ sở lưu trữ hoàn toàn mới, loại nhiên liệu này có thể được sử dụng ngay trên các phương tiện hiện tại. Xe hơi, máy bay hay tàu thủy đều có thể sử dụng mà không cần thay đổi động cơ.
Để chứng minh điều đó, ENEOS đã thử nghiệm thực tế loại nhiên liệu này trên các phương tiện vận hành tại Triển lãm Osaka-Kansai 2025. Kết quả cho thấy nhiên liệu hoạt động bình thường và đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật.
Tuy nhiên, trở ngại lớn nhất lại đến từ giá thành.
Theo ước tính của chính phủ Nhật Bản, nếu sản xuất nhiên liệu tổng hợp ở nước ngoài rồi nhập khẩu về, giá thành hiện khoảng 300 yen mỗi lít. Nếu toàn bộ quy trình được thực hiện trong nước, chi phí có thể tăng lên tới 700 yen mỗi lít.
Trong khi đó, giá xăng truyền thống tại Nhật Bản hiện chỉ dao động khoảng 170-180 yen mỗi lít.
Điều này đồng nghĩa nhiên liệu tổng hợp đắt hơn từ hai đến bốn lần so với xăng thông thường. Vì vậy, dù công nghệ đã chứng minh được tính khả thi, ENEOS vẫn phải tạm dừng dự án thương mại hóa vào năm 2025 do chưa thể cạnh tranh về mặt kinh tế.
Một nghịch lý năng lượng chưa có lời giải
Ngoài chi phí, nhiên liệu tổng hợp còn đối mặt với một thách thức khác liên quan đến hiệu suất năng lượng.Các chuyên gia cho biết lượng điện cần để sản xuất một lít nhiên liệu tổng hợp có thể giúp một chiếc xe điện chạy quãng đường khoảng 200 km.
Điều này tạo ra một nghịch lý đáng chú ý. Nếu mục tiêu là giảm phát thải carbon, sử dụng trực tiếp điện tái tạo cho xe điện hiệu quả hơn đáng kể so với việc dùng điện để sản xuất xăng tổng hợp rồi đốt trong động cơ đốt trong.
Chính vì vậy, nhiều chuyên gia cho rằng nhiên liệu tổng hợp khó có thể cạnh tranh với xe điện trong lĩnh vực giao thông đường bộ.
Tuy nhiên, công nghệ này vẫn được đánh giá có tiềm năng lớn trong các ngành khó điện hóa như hàng không, vận tải biển hoặc các lĩnh vực công nghiệp nặng, nơi pin điện hiện chưa phải giải pháp tối ưu.
Dù tạm dừng dự án thương mại hóa, ENEOS chưa từ bỏ tham vọng của mình. Công ty dự kiến đưa vào vận hành một nhà máy thí điểm công suất 300 thùng mỗi ngày vào năm 2027 và hướng tới xây dựng cơ sở thương mại quy mô 10.000 thùng mỗi ngày trong thập niên 2030.
Theo Chủ tịch Tomohide Miyata, chìa khóa để công nghệ này thành công nằm ở việc giảm giá điện tái tạo và hydro xanh trong tương lai.
Nói cách khác, câu hỏi hiện nay không còn là liệu con người có thể tạo ra xăng từ không khí và nước hay không. Điều đó đã được chứng minh. Vấn đề còn lại là khi nào chi phí sản xuất đủ thấp để biến công nghệ này thành một lựa chọn thực sự trên thị trường năng lượng toàn cầu.
