Khí thải nhà kính là gì? Các nghiên cứu khoa học liên quan

Định nghĩa khí thải nhà kính

Khí thải nhà kính (Greenhouse gas emissions) là các loại khí có khả năng hấp thụ và phát xạ bức xạ hồng ngoại, dẫn đến hiệu ứng nhà kính – hiện tượng giữ nhiệt trong khí quyển Trái Đất. Các khí này bao gồm cả nguồn tự nhiên và nhân tạo, nhưng sự gia tăng nhanh chóng trong thời kỳ công nghiệp hóa chủ yếu đến từ hoạt động của con người, đặc biệt là đốt nhiên liệu hóa thạch và thay đổi sử dụng đất.

Các khí nhà kính chính gồm:

• Carbon dioxide (CO₂): sinh ra từ đốt than, dầu, khí tự nhiên và phá rừng.
• Methane (CH₄): phát thải từ chăn nuôi, bãi rác và khai thác khí đốt.
• Nitrous oxide (N₂O): phát sinh từ sử dụng phân bón và quá trình công nghiệp.
• Khí fluor hóa: như HFCs, PFCs, SF₆ – chủ yếu từ công nghiệp điện lạnh và sản xuất.

Mỗi loại khí có chỉ số GWP (Global Warming Potential) khác nhau, phản ánh mức độ ảnh hưởng đến hiệu ứng nhà kính so với CO₂. Ví dụ, CH₄ có GWP cao gấp 28–36 lần CO₂ trong 100 năm, còn N₂O cao gấp 265–298 lần. (EPA)

Phân loại và nguồn phát sinh khí nhà kính

Khí nhà kính được phân loại theo nguồn gốc tự nhiên và nhân tạo. Trong đó, nguồn nhân tạo – đặc biệt là từ các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp và sử dụng năng lượng – chiếm phần lớn lượng phát thải gây biến đổi khí hậu.

Bảng sau liệt kê một số nguồn chính:

Xem thêm tại Our World in Data.

Tác động của khí nhà kính đến biến đổi khí hậu

Khí nhà kính giữ lại nhiệt trong khí quyển, gây ra hiện tượng ấm lên toàn cầu. Kết quả là các hiện tượng cực đoan như nắng nóng, hạn hán, băng tan, và nước biển dâng đang trở nên thường xuyên và nghiêm trọng hơn.

Nồng độ CO₂ trong khí quyển hiện tại đã vượt ngưỡng 420 ppm, cao nhất trong lịch sử đo đạc loài người. Mỗi khí có tác động khác nhau đến hiệu ứng nhà kính:

• CO₂: chiếm >75% tổng phát thải khí nhà kính từ con người.
• CH₄: có GWP cao gấp ~28–36 lần CO₂ trong 100 năm.
• N₂O: có GWP cao gấp ~265–298 lần CO₂ trong 100 năm.

Xem thống kê chi tiết tại Climate Watch.

Đo lường và quy đổi phát thải khí nhà kính

Để tính toán và so sánh lượng phát thải giữa các loại khí khác nhau, người ta sử dụng đơn vị tương đương CO₂ (CO₂-eq), dựa trên chỉ số GWP của mỗi loại khí. Ví dụ, 1 tấn CH₄ tương đương 28–36 tấn CO₂-eq tùy theo thời gian tính toán.

Công thức quy đổi tổng quát: $\text{Lượng phát thải CO₂-eq} = \sum_{i=1}^n (E_i \times GWP_i)$trong đó \(E_i\) là lượng phát thải của khí \(i\), và \(GWP_i\) là chỉ số tiềm năng làm nóng toàn cầu của khí đó.

Các hệ thống kiểm kê như IPCC Guidelines, GHG Protocol và ISO 14064 được sử dụng để tiêu chuẩn hóa báo cáo phát thải giữa các quốc gia và tổ chức. (GHG Protocol)

Khí thải nhà kính theo ngành và khu vực

Phân tích theo ngành cho thấy phát thải khí nhà kính không phân bổ đồng đều mà tập trung chủ yếu vào một số lĩnh vực then chốt. Dữ liệu tổng hợp từ Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) năm 2023 cho thấy các ngành phát thải chính bao gồm:

• Ngành năng lượng: chiếm khoảng 73% tổng phát thải, bao gồm sản xuất điện, sưởi ấm, giao thông và công nghiệp sử dụng nhiên liệu hóa thạch.
• Nông nghiệp: đóng góp ~18%, chủ yếu từ CH₄ (chăn nuôi) và N₂O (phân bón).
• Công nghiệp nặng: khoảng 5%, do sản xuất thép, xi măng, hóa chất, phân bón.
• Quản lý chất thải: chiếm ~3%, từ rác hữu cơ và nước thải chưa xử lý.

Nguồn dữ liệu chi tiết tại Our World in Data

Theo khu vực, Trung Quốc hiện là nước phát thải khí nhà kính lớn nhất thế giới với hơn 30% lượng CO₂ toàn cầu, tiếp theo là Hoa Kỳ, EU, Ấn Độ và Nga. Tuy nhiên, xét theo phát thải bình quân đầu người, các quốc gia phát triển như Mỹ, Úc và các quốc gia vùng Vịnh lại đứng đầu bảng. Điều này đặt ra thách thức về công bằng khí hậu trong đàm phán quốc tế.

Chiến lược giảm thiểu phát thải khí nhà kính

Giảm phát thải khí nhà kính là nhiệm vụ cấp bách nhằm giữ nhiệt độ Trái Đất không tăng quá 1.5°C so với mức tiền công nghiệp. Các chiến lược hành động bao gồm:

• Chuyển đổi năng lượng: giảm phụ thuộc vào than, dầu mỏ và khí tự nhiên; tăng cường sử dụng năng lượng tái tạo như điện mặt trời, điện gió, địa nhiệt.
• Tối ưu hiệu quả năng lượng: cải tiến thiết bị, hệ thống công nghiệp, giao thông thông minh và tòa nhà tiết kiệm điện.
• Bảo vệ và tái tạo rừng: hệ sinh thái rừng hấp thụ CO₂ thông qua quang hợp.
• Thay đổi hành vi: ăn uống bền vững (giảm tiêu thụ thịt đỏ), sử dụng phương tiện giao thông công cộng, giảm rác thải thực phẩm.

Chương trình Nghị sự 2030 và Thỏa thuận Paris yêu cầu các quốc gia xây dựng kế hoạch hành động khí hậu quốc gia (NDCs) để đạt mục tiêu giảm phát thải ròng về 0 (net zero) vào giữa thế kỷ. IPCC AR6 Synthesis Report cho thấy việc hành động chậm trễ sẽ khiến chi phí giảm phát thải ngày càng cao hơn.

Cơ chế định giá carbon và chính sách khí hậu

Một công cụ kinh tế quan trọng trong việc điều tiết phát thải là định giá carbon – tức là gắn chi phí tài chính vào lượng khí nhà kính được thải ra, giúp phản ánh chi phí xã hội thật sự của ô nhiễm khí hậu.

Hai hình thức phổ biến nhất:

• Thuế carbon: đánh thuế trực tiếp lên mỗi tấn CO₂ thải ra. Ví dụ: Thụy Điển hiện thu thuế lên đến 130 USD/tấn CO₂.
• Hệ thống mua bán phát thải (ETS): chính phủ cấp hạn ngạch phát thải và cho phép doanh nghiệp mua bán hạn ngạch này trên thị trường.

World Bank Carbon Pricing Dashboard thống kê hơn 70 quốc gia đã áp dụng các chính sách này.

Định giá carbon tạo động lực chuyển đổi công nghệ, nâng cao hiệu quả năng lượng và khuyến khích đầu tư vào các giải pháp xanh. Tuy nhiên, việc thiết kế chính sách cần tránh gây tác động tiêu cực đến người thu nhập thấp và doanh nghiệp nhỏ.

Công nghệ hấp thụ và lưu trữ carbon (CCS)

CCS (Carbon Capture and Storage) là giải pháp công nghệ nhằm tách CO₂ tại nguồn phát thải lớn và cô lập chúng khỏi khí quyển thông qua lưu trữ lâu dài dưới lòng đất. Đây là công nghệ then chốt trong lộ trình giảm phát thải từ các ngành khó chuyển đổi như xi măng, thép và hóa chất.

Quy trình CCS bao gồm:

1. Thu gom: sử dụng dung môi hấp thụ CO₂ từ khí thải công nghiệp hoặc nhiệt điện than.
2. Vận chuyển: CO₂ nén được vận chuyển bằng đường ống hoặc tàu đến nơi lưu trữ.
3. Lưu trữ: CO₂ được bơm vào các tầng đá ngầm sâu hoặc giếng dầu/khí đã cạn.

Một biến thể khác là CCUS – Carbon Capture, Utilization and Storage – trong đó CO₂ sau khi thu được sử dụng để sản xuất vật liệu xây dựng, nhiên liệu tổng hợp hoặc trong ngành hóa dầu. IEA Report 2023 nhấn mạnh vai trò của CCS trong chiến lược trung hòa carbon toàn cầu.

Vai trò của cá nhân và cộng đồng trong giảm phát thải

Mỗi người dân đều có thể góp phần giảm phát thải nhà kính thông qua hành động cụ thể trong sinh hoạt hàng ngày. Những lựa chọn thông minh trong tiêu dùng và lối sống không chỉ bảo vệ môi trường mà còn giảm chi phí và nâng cao sức khỏe cộng đồng.

Các hành động tiêu biểu gồm:

• Tiết kiệm điện, tắt thiết bị khi không sử dụng
• Ưu tiên di chuyển bằng xe đạp, đi bộ, phương tiện công cộng
• Hạn chế sử dụng túi nhựa, mua hàng bền vững và tái chế rác thải
• Ăn uống xanh hơn: giảm tiêu thụ thịt đỏ, tránh lãng phí thực phẩm

Các tổ chức xã hội dân sự, cộng đồng doanh nghiệp và nhóm trẻ đóng vai trò dẫn dắt phong trào khí hậu tại địa phương, đồng thời tạo sức ép tích cực buộc chính phủ và ngành công nghiệp hành động mạnh mẽ hơn.