Tin thị trường và sản phẩm

Tổng hợp: Bảo Hiền

Các nhà khoa học Thụy Sĩ cho rằng thay vì phụ thuộc vào những tổ hợp hóa chất quy mô lớn, tương lai của ngành phân bón có thể là các nhà máy amoniac cỡ nhỏ đặt ngay gần nơi tiêu thụ, giúp rút ngắn chuỗi cung ứng, giảm phát thải và tăng khả năng chống chịu trước biến động địa chính trị.

Kết quả nghiên cứu do Viện Paul Scherrer (PSI), ETH Zurich và Viện Carnegie (Đại học Stanford, Mỹ) thực hiện vừa công bố trên tạp chí Energy & Environmental Science. Nhóm nghiên cứu đã mô phỏng khoảng 13.000 kịch bản tại nhiều khu vực trên thế giới nhằm đánh giá khi nào mô hình sản xuất amoniac phân tán có thể vừa thân thiện với môi trường, vừa mang lại hiệu quả kinh tế.

Amoniac là nguyên liệu quan trọng để sản xuất phân đạm, đóng vai trò thiết yếu đối với an ninh lương thực toàn cầu. Hiện nay, phần lớn sản lượng amoniac được sản xuất tại một số ít nhà máy quy mô lớn rồi vận chuyển hàng nghìn km đến nơi tiêu thụ. Mô hình này giúp giảm chi phí sản xuất nhưng khiến chuỗi cung ứng phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và dễ bị gián đoạn.

Theo nhóm nghiên cứu, những biến động gần đây tại eo biển Hormuz khiến giá phân bón tăng mạnh đã cho thấy mức độ mong manh của hệ thống cung ứng hiện nay.

Điện tái tạo thay thế khí tự nhiên

Khoảng 1-2% lượng phát thải khí nhà kính toàn cầu đến từ sản xuất amoniac. Nguyên nhân là quy trình Haber-Bosch truyền thống sử dụng hydro được tạo ra từ khí tự nhiên - công đoạn phát thải lượng lớn CO₂.

Giải pháp được nhóm nghiên cứu đề xuất là sản xuất hydro bằng điện phân nước sử dụng điện từ gió, mặt trời hoặc các nguồn điện phát thải thấp, sau đó kết hợp với nitơ trong không khí để tạo thành amoniac. Đây được xem là một trong những ứng dụng tiềm năng nhất của hydro xanh.

Không giống các tổ hợp hóa chất công suất hàng triệu tấn mỗi năm, các nhà máy mini được thiết kế theo dạng mô-đun, vận hành ở áp suất và nhiệt độ thấp hơn, đồng thời có thể kết nối trực tiếp với các nguồn điện tái tạo tại địa phương.

Theo nhóm nghiên cứu, mô hình này giúp giảm nhu cầu vận chuyển đường dài, tăng tính linh hoạt và giảm rủi ro đứt gãy chuỗi cung ứng.

Không phải nơi nào cũng phù hợp

Tuy nhiên, nghiên cứu cho thấy việc sản xuất amoniac bằng điện không đồng nghĩa với phát thải thấp.

Yếu tố quyết định là nguồn điện. Nếu điện lưới chủ yếu đến từ các nhà máy nhiệt điện than, lượng phát thải của amoniac "xanh" thậm chí có thể cao hơn phương pháp truyền thống. Đây là trường hợp có thể xảy ra tại một số quốc gia như Ba Lan hay Nam Phi.

Trong khi đó, những khu vực có nguồn điện tái tạo dồi dào, giá điện thấp và chi phí đầu tư thuận lợi lại có nhiều lợi thế hơn. Theo kết quả mô phỏng, Trung Quốc và Hà Lan là hai trong số những địa điểm có triển vọng nhất để triển khai mô hình này trong giai đoạn hiện nay.

Nhóm nghiên cứu cũng so sánh ba mô hình gồm nhà máy vận hành hoàn toàn độc lập bằng năng lượng tái tạo, nhà máy kết nối điện lưới và mô hình lai. Kết quả cho thấy mô hình lai mang lại hiệu quả kinh tế cao nhất nhờ kết hợp điện gió, điện mặt trời với điện lưới, trong khi hệ thống hoàn toàn độc lập có lượng phát thải thấp hơn nhưng chi phí đầu tư và lưu trữ điện lớn hơn.

Có thể cạnh tranh sau năm 2050

Theo các tác giả, hiện nay chi phí sản xuất amoniac bằng điện vẫn cao hơn đáng kể so với công nghệ truyền thống. Tuy nhiên, khoảng cách này có thể thu hẹp nhanh khi giá thiết bị điện phân nước, pin lưu trữ và điện tái tạo tiếp tục giảm.

Một số nghiên cứu gần đây cũng cho thấy nếu tính đến chi phí vận chuyển và rủi ro gián đoạn chuỗi cung ứng, các hệ thống sản xuất phân tán có thể trở nên cạnh tranh tại nhiều khu vực ngay trong thập niên tới, đặc biệt ở những nơi xa các trung tâm công nghiệp hoặc thường xuyên chịu biến động nguồn cung.

Dù vậy, các chuyên gia cho rằng để công nghệ này được triển khai rộng rãi vẫn cần thêm các chính sách hỗ trợ đầu tư, tiêu chuẩn thống nhất cho amoniac phát thải thấp và môi trường chính sách ổn định nhằm thúc đẩy quá trình khử carbon trong ngành công nghiệp hóa chất.

Ngoài vai trò là nguyên liệu sản xuất phân bón, amoniac xanh còn được xem là một trong những nhiên liệu tiềm năng cho vận tải biển và là phương tiện lưu trữ, vận chuyển hydro trong tương lai, khiến lĩnh vực này ngày càng thu hút sự quan tâm của các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp năng lượng trên thế giới.

Nguồn:
• Paul Scherrer Institute (PSI). Fertiliser from the neighbourhood – where local ammonia plants make economic sense. July 16, 2026.
• Tom Terlouw et al. Energy & Environmental Science. Research on decentralized low-carbon ammonia production systems.
• ETH Zurich.
• Carnegie Institution for Science, Stanford University.