Ngành hàng không: Thất bại của nhiên liệu máy bay phản lực

Năm 2019, Scott Kirby, giám đốc điều hành của United Airlines, đã ca ngợi hợp đồng mới của hãng với nhà sản xuất nhiên liệu máy bay phản lực xanh World Energy như một ví dụ để ngành hàng không noi theo trong nỗ lực cắt giảm khí thải.

Sáu năm sau, sự hợp tác đó đã chết.

Công ty World Energy có trụ sở tại Boston là một trong những công ty đầu tiên trên thế giới sản xuất nhiên liệu hàng không bền vững (SAF) với số lượng thương mại, một loại nhiên liệu tái tạo được làm từ các nguồn như dầu ăn đã qua sử dụng, phế phẩm nông nghiệp và các chất thải khác.

Nhà máy lọc dầu Paramount của công ty gần trung tâm thành phố Los Angeles là một câu chuyện thành công hiếm hoi, cung cấp hàng triệu gallon SAF mỗi năm cho các hãng hàng không như United Airlines và hãng hàng không JetBlue Airways của Mỹ. Nhà máy này, bắt đầu hoạt động vào năm 2016, đóng vai trò trung tâm trong cam kết của các hãng hàng không nhằm giúp ngành hàng không chuyển sang sử dụng hỗn hợp 10% SAF vào cuối thập kỷ này.

Nhưng nhà máy lọc dầu đã lặng lẽ ngừng hoạt động vào tháng 4. Theo Giám đốc điều hành Gene Gebolys, kế hoạch xây dựng nhà máy thứ hai tại Houston của World Energy đã bị đình trệ do thiếu cam kết từ phía ngành.

Ông Gebolys cho biết: "Một số hãng hàng không đã thực hiện một nỗ lực khá thiếu chân thành để đưa ra các thông cáo báo chí" nhằm phóng đại cam kết của họ đối với các dự án SAF, nhưng không nêu tên bất kỳ công ty nào. "Đôi khi mọi người nói quá nhiều trong quá khứ và làm quá ít."

Tuy nhiên, Gebolys thừa nhận rằng một số hãng hàng không đã thực sự nỗ lực hỗ trợ các nhà sản xuất SAF, trong khi các chính phủ cũng cần tăng cường các biện pháp khuyến khích mạnh mẽ hơn để thúc đẩy tiến độ.

Việc chấm dứt hợp đồng mua nhiên liệu của United với World Energy - và việc đóng cửa nhà máy lọc dầu Paramount - trước đây chưa từng được báo cáo.

United Airlines cho biết họ đã chấm dứt mối quan hệ với World Energy "vài năm trước", mà không nêu lý do. Người phát ngôn của JetBlue cho biết World Energy là "đối tác đáng quý" kể từ năm 2020 và sẽ tiếp tục hợp tác với công ty.

Theo bài đánh giá của Reuters về lĩnh vực này, những khó khăn của World Energy cũng phản ánh hoàn cảnh khó khăn của hàng chục công ty khởi nghiệp trong lĩnh vực nhiên liệu sạch. Gần 20 năm sau chuyến bay thương mại đầu tiên sử dụng một phần nhiên liệu sinh học thực hiện chặng bay ngắn từ London đến Amsterdam, Reuters nhận thấy rằng kế hoạch chuyển sang thân thiện với môi trường của ngành hàng không trước khi các cơ quan quản lý bắt đầu xử phạt họ chỉ là một giấc mơ viển vông.

Không có lộ trình rõ ràng

Hiệp hội Vận tải Hàng không Quốc tế (IATA), một tổ chức toàn cầu đại diện cho 340 hãng hàng không, dự báo nhiên liệu sinh học (SAF) sẽ chiếm 0,7% tổng nhiên liệu máy bay trong năm nay, tăng từ mức 0,3% vào năm 2024. Trong khi đó, IATA cho biết lưu lượng hành khách hàng không dự kiến sẽ tăng 6% trong năm nay.

IATA đã đặt mục tiêu đạt mức phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050, một mục tiêu đòi hỏi các hãng hàng không phải tăng cường sử dụng SAF lên 118 tỷ gallon mỗi năm, tăng hơn 300 lần so với sản lượng hiện tại.

Các nhà lãnh đạo ngành hàng không chỉ ra một làn sóng các sáng kiến SAF mới mà họ cho rằng sẽ tạo ra một sự bùng nổ tương tự như sự phát triển nhanh chóng của xe điện và năng lượng mặt trời.

Tuy nhiên, ngành hàng không vẫn chưa công bố lộ trình toàn diện hoặc cơ sở dữ liệu minh bạch về các dự án SAF sắp tới, cho phép các cơ quan quản lý và công chúng đánh giá độ tin cậy của những dự báo này.

Để xem xét kỹ lưỡng các tuyên bố của ngành, Reuters đã xây dựng cơ sở dữ liệu riêng về các sáng kiến SAF của hãng hàng không - cung cấp cái nhìn toàn diện nhất từ trước đến nay về tiến độ xanh đang chững lại của ngành và cho thấy ngành này không có lộ trình rõ ràng nào để đạt được mục tiêu phát thải ròng bằng 0.

Mặc dù các hãng hàng không đã công bố 165 dự án SAF trong 12 năm qua, nhưng chỉ có 36 dự án được hiện thực hóa, Reuters phát hiện. Trong số đó, Reuters đã phát hiện ra các vấn đề tại ba trong số những dự án lớn nhất - bao gồm cả World Energy - minh họa cho những thách thức mang tính hệ thống đang gây khó khăn cho ngành SAF.

Tất cả các dự án

Những vòng tròn này đại diện cho 165 dự án SAF được các hãng hàng không công bố trong 12 năm qua.

Reuters không thể tìm thấy bất kỳ cập nhật công khai nào về tiến độ của 44 dự án trong số này kể từ khi công bố ban đầu.

Trong số 73% còn lại, bốn dự án là các thỏa thuận tín dụng SAF không được giao nhiên liệu thực tế và 23 dự án đã bị hủy bỏ.

Trong số 94 dự án còn lại, 27 dự án bị trì hoãn hoặc tạm dừng vô thời hạn và 31 dự án vẫn chưa sản xuất được nhiên liệu. Reuters phát hiện chỉ có 36 dự án được hiện thực hóa.

Trong số 36 dự án đó, chỉ có 10 dự án - chiếm 6% tổng số - báo cáo sản xuất được khối lượng SAF thương mại.

Phân tích của Reuters cho thấy, nếu tất cả các dự án đang chờ xử lý do các hãng hàng không công bố đạt được tiềm năng tối đa, thì sản lượng SAF sẽ chỉ tăng thêm 12 tỷ gallon. Con số này chỉ bằng khoảng 10% mức cần thiết để đạt được mục tiêu phát thải ròng bằng 0.

Các hãng hàng không đổ lỗi cho ngành dầu mỏ, cho rằng ngành này không sản xuất đủ nhiên liệu.

"Những kẻ này là nguyên nhân của vấn đề, và họ phải bắt đầu đóng góp phần của mình", Willie Walsh, giám đốc IATA, tổ chức vận động hành lang hàng không toàn cầu, đồng thời là cựu giám đốc điều hành của British Airways và Tập đoàn Hàng không Quốc tế (International Airlines Group), công ty mẹ của hãng, cho biết.

Hiện tại, SAF có giá cao gấp ba đến năm lần so với nhiên liệu máy bay và một số giám đốc điều hành của các công ty dầu mỏ cho rằng nhu cầu từ các hãng hàng không ở mức giá hiện tại là rất hạn chế.

“Tôi mong muốn có sự thiếu hụt. Thực tế, tôi thấy có sự dư thừa công suất”, Bernard Pinatel, giám đốc tiếp thị và dịch vụ hạ nguồn tại TotalEnergies, phát biểu tại một cuộc họp báo vào tháng 6.

Paramount 'khởi động lại'

Nhà máy lọc dầu Paramount, vốn sử dụng dầu ăn và mỡ động vật từ một lò mổ địa phương để sản xuất nhiên liệu, đã liên tục gặp khó khăn trong nỗ lực mở rộng và tất cả 35 nhân viên đã bị sa thải vào tháng 4, hai nguồn tin am hiểu trực tiếp về vấn đề này cho biết.

Tương lai của nhà máy vẫn chưa chắc chắn, hai nguồn tin cho biết, sau khi Air Products, đối tác của World Energy, rút khỏi dự án vào tháng 2, với lý do các điều kiện thương mại khó khăn liên quan đến việc mở rộng và vận hành. Air Products, một công ty khí công nghiệp và hóa chất của Hoa Kỳ, đã được lên kế hoạch dẫn đầu dự án mở rộng trị giá 2 tỷ đô la của nhà máy.

Giám đốc điều hành World Energy, Gebolys, cho biết việc đóng cửa Paramount là một "khởi động lại" vì việc tân trang đã vượt quá ngân sách và chậm tiến độ. Ông cho biết nhà máy sẽ hoạt động trở lại nhưng không đưa ra khung thời gian cụ thể. Ông từ chối bình luận về việc sa thải nhân viên.

Theo hơn chục người trực tiếp tham gia vào lĩnh vực này, các hãng hàng không đóng vai trò rất nhỏ trong việc thực hiện các dự án và trong hầu hết các trường hợp, cam kết duy nhất của họ là mua SAF khi các đối tác của họ sản xuất.

Hơn nữa, Reuters phát hiện ra rằng các hãng hàng không đang đưa ra những dự đoán táo bạo về việc sử dụng SAF và giảm phát thải dựa trên các công nghệ chưa được chứng minh hoặc các dự án giai đoạn đầu do các công ty khởi nghiệp chưa có kinh nghiệm sản xuất thương mại điều hành.

Trong số 36 dự án đã sản xuất SAF, tất cả trừ một dự án đều dựa vào quy trình Hydroprocessed Esters and Fatty Acids (HEFA) để chuyển đổi dầu thải, chất béo và mỡ thành nhiên liệu máy bay. HEFA là công nghệ được sử dụng tại Paramount.

Tuy nhiên, ba chuyên gia trong ngành cho biết các nhà máy HEFA đang bị hạn chế nghiêm trọng do nguồn nguyên liệu thô phù hợp hạn chế và không thể đáp ứng nhu cầu nhiên liệu dài hạn của ngành.

Nhà kinh tế trưởng kiêm giám đốc điều hành phát triển bền vững của IATA, bà Marie Owens Thomsen, phản bác ý kiến cho rằng các hãng hàng không chỉ đóng vai trò tối thiểu, cho biết họ đang đàm phán các thỏa thuận mua SAF và đầu tư vào các công nghệ mới, hỗ trợ đổi mới giai đoạn đầu và hợp tác với các viện nghiên cứu.

Bà cũng cho biết cần phát triển các phương pháp thay thế để sản xuất SAF cùng với HEFA, vì chỉ riêng quy trình này sẽ không đủ để sản xuất đủ nhiên liệu đạt mức phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050.

Cách phổ biến nhất để sản xuất nhiên liệu máy bay bền vững

Quy trình Hydroprocessed Este and Fatty Acids (HEFA) chuyển hóa chất béo và dầu thành SAF, nhưng nguồn nguyên liệu đầu vào hạn chế đã hạn chế sản xuất hàng loạt.

Pha trộn nhiên liệu truyền thống

Nhiên liệu tổng hợp thu được được pha trộn với nhiên liệu máy bay truyền thống.

Sơ đồ minh họa các bước của quy trình Hydroprocessed Este and Fatty Acids (HEFA), chuyển đổi chất béo và dầu thành nhiên liệu hàng không bền vững (SAF), bắt đầu từ việc thu gom dầu thải và chất béo, loại bỏ tạp chất, Hydro hóa (dầu trải qua phản ứng hóa học để chuyển đổi axit béo thành hydrocarbon), Hydrodeoxy hóa (loại bỏ oxy để tinh chế nhiên liệu và giảm hàm lượng oxy), Hydrocracker (các hydrocarbon lớn hơn bị phân hủy hóa học thành các phân tử nhỏ hơn), Chưng cất (Cột chưng cất phân tách các hydrocarbon dựa trên điểm sôi của chúng), và bước cuối cùng khi nhiên liệu tổng hợp thu được được pha trộn với nhiên liệu máy bay truyền thống để trở thành SAF.

'Vô ích'

Hàng không chiếm 2,5% lượng khí thải toàn cầu của các loại khí gây nóng lên toàn cầu như carbon dioxide. Con số này dự kiến sẽ tăng lên khi lưu lượng hàng không tăng gấp đôi so với mức năm 2019 vào năm 2050 và mức sử dụng nhiên liệu tăng 59%, theo nhóm vận động môi trường Giao thông & Môi trường (T&E).

Nhóm này cho biết, bằng cách vẽ nên bức tranh về những đột phá sắp xảy ra và thành công trong việc sản xuất SAF ở quy mô lớn, các hãng hàng không có thể củng cố uy tín xanh của mình đồng thời giảm bớt áp lực cho các biện pháp can thiệp mang tính đột phá hơn, chẳng hạn như hạn chế khí thải nghiêm ngặt hơn hoặc tăng thuế carbon.

"Trước hết, đây là việc biện minh cho sự tăng trưởng không ngừng và giả vờ rằng bạn có thể làm điều đó mà không làm hành tinh ngày càng nóng lên - điều mà bạn không thể làm được", Almuth Ernsting, một nhà vận động của nhóm vận động Biofuelwatch, cho biết.

Việc không tìm ra giải pháp có thể gây tốn kém. Theo các quy định mới của EU, các hãng hàng không phải đối mặt với các yêu cầu ngày càng tăng về việc sử dụng SAF trên các chuyến bay khởi hành từ các sân bay EU. Quy định này bắt đầu với ít nhất 2% nhiên liệu vào năm 2025, tăng lên 6% vào năm 2030 và cuối cùng đạt 70% vào năm 2050.

Theo ước tính của IATA, quy định SAF của châu Âu dự kiến sẽ khiến các hãng hàng không phải chi thêm 2,9 tỷ đô la cho việc mua nhiên liệu bổ sung và chi phí tuân thủ trong năm nay.

Biểu đồ thanh minh họa nhu cầu nhiên liệu phản lực trong lịch sử của Liên minh châu Âu từ năm 2005 đến năm 2023, cũng như nhu cầu dự kiến từ năm 2024 đến năm 2050. Vào năm 2050, nhu cầu dự kiến sẽ đạt gần 75 megaton dầu tương đương.

Lưu ý: Megaton dầu tương đương là một đơn vị năng lượng bằng lượng năng lượng được giải phóng từ việc đốt cháy một triệu tấn dầu. Dữ liệu cho năm 2023 được ước tính. Không bao gồm các chuyến bay chở hàng và hàng không quân sự. | Nguồn: T&E

Việc Tổng thống Hoa Kỳ Donald Trump trở lại nắm quyền có thể cản trở thêm quá trình chuyển đổi xanh của ngành. Ông Trump đã cam kết sẽ hủy bỏ nhiều ưu đãi mà người tiền nhiệm của ông, Joe Biden, đã dành cho SAF và các dự án năng lượng xanh khác.

Trong bối cảnh các dự án đang gặp khó khăn tại Hoa Kỳ, ngành hàng không Hoa Kỳ đã đặt hy vọng vào một dự án SAF mới tại Panama. Reuters nhận thấy rằng ngành này đã gặp khó khăn.

SGP BioEnergy, có trụ sở chính tại New York, đã cam kết vào năm 2022 sẽ xây dựng cơ sở SAF lớn nhất thế giới, hợp tác với chính phủ Panama. Nhà máy này sẽ sản xuất nhiên liệu xanh từ dầu gai dầu công nghiệp và dầu ăn đã qua sử dụng.

Dự kiến khởi công trong năm nay, nhưng việc sản xuất đã bị lùi lại đến năm 2027. Giám đốc điều hành của SGP BioEnergy, Randy Letang, cho biết sự chậm trễ này phần lớn là do các hãng hàng không ít quan tâm đến việc hỗ trợ các dự án SAF hơn so với trước đây.

Bộ trưởng Năng lượng Panama chưa trả lời yêu cầu bình luận.

Sau khi nhà máy đi vào hoạt động, công ty có thể chuyển sang sản xuất dầu diesel tái tạo cho xe tải và tàu thủy, bởi vì những ngành công nghiệp này tỏ ra hứng thú hơn ngành hàng không, Letang cho biết.

"Chúng tôi sẽ chỉ hợp tác với SAF đến mức này cho đến khi xác định được liệu các hãng hàng không có thực sự nghiêm túc trong việc cam kết sử dụng loại nhiên liệu này hay không", ông nói.

Letang cho biết các hãng hàng không đang cạnh tranh để công bố các dự án trọng điểm của riêng họ, trong khi các nhà sản xuất thực sự cần các tập đoàn gồm nhiều hãng hàng không để đầu tư vào các dự án quy mô lớn.

"Đó là cách chúng ta xây dựng ngành công nghiệp này. Nếu không có điều đó, thành thật mà nói, đó là một nỗ lực vô ích", ông nói. "Các hãng hàng không có thể làm được nhiều hơn thế nữa."

Vài năm trước, Letang đã đạt được các thỏa thuận SAF lớn với các hãng hàng không lớn thông qua liên doanh nhiên liệu sinh học trước đây của mình, SG Preston. Năm 2016, JetBlue đã công bố cam kết 10 năm mua khối lượng nhiên liệu xanh thương mại từ SG Preston, gọi đây là một trong những thỏa thuận lớn nhất trong lịch sử. JetBlue cho biết vào năm 2021, họ sẽ tăng gấp đôi thỏa thuận này khi theo đuổi mục tiêu sử dụng SAF cho 8% nhu cầu nhiên liệu của mình vào năm 2023.

Hãng hàng không Qantas Airways của Úc đã ký một thỏa thuận 10 năm tương tự với SG Preston vào năm 2017 để cung cấp 8 triệu gallon SAF hàng năm, bắt đầu từ năm 2020, nhằm cung cấp năng lượng cho các chuyến bay giữa Los Angeles và Úc.

Các thỏa thuận này dựa trên kế hoạch của SG Preston nhằm xây dựng năm nhà máy trên khắp Bắc Mỹ - hai ở Ohio và một ở Indiana, Michigan và Ontario. Chưa có nhà máy nào được xây dựng.

Theo hồ sơ của công ty, SG Preston đã nộp đơn xin phá sản vào năm 2022. Người phát ngôn của công ty hiện tại của Letang, SGP BioEnergy, cho biết hai công ty không có bất kỳ mối liên hệ nào.

Công nghệ mới

Trong khi hầu hết các dự án SAF đều dựa vào HEFA, công ty khởi nghiệp Velocys của Anh lại sử dụng công nghệ Fischer-Tropsch, công nghệ này chuyển đổi chất thải như rác thải, dăm gỗ hoặc khí đốt thành nhiên liệu sạch.

IAG - công ty mẹ của British Airways, Iberia, Vueling và Aer Lingus - đã nhiệt tình ủng hộ, công bố bốn sáng kiến SAF lớn với Velocys trong 15 năm qua. Tuy nhiên, mặc dù đã sản xuất SAF trong các dự án thí điểm, chưa có dự án nào của Velocys đạt được sản xuất thương mại.

Sản xuất nhiên liệu phản lực bền vững từ chất thải

Sản xuất SAF từ chất thải thương mại hoặc sinh khối là một quy trình phức tạp và tốn kém, vẫn chưa được sản xuất ở quy mô thương mại.

Sơ đồ minh họa các bước sản xuất nhiên liệu phản lực bền vững (SAF) từ chất thải, bắt đầu từ việc thu gom và phân loại chất thải rắn hữu cơ và đô thị. Sau đó, chất thải đã được phân loại được xử lý, sấy khô và định cỡ để tạo ra nguyên liệu đầu vào đồng nhất. Tiếp theo, nguyên liệu đầu vào được nung nóng trong điều kiện được kiểm soát, tạo ra hỗn hợp carbon monoxide và hydro, được gọi là khí tổng hợp. Khí tổng hợp sau đó sẽ được làm sạch để loại bỏ các thành phần độc hại hoặc vô dụng, và được đưa vào một lò phản ứng đặc biệt để chuyển đổi thành hydrocarbon lỏng, được gọi là dầu thô tổng hợp. Sản lượng dầu thô tổng hợp sau đó sẽ được tách thành các sản phẩm khác nhau dựa trên kích thước của các phân tử hydrocarbon. Các hydrocarbon lớn hơn được phân tách hóa học thành các phân tử nhỏ hơn, và cuối cùng, nhiên liệu tổng hợp thu được được pha trộn với nhiên liệu máy bay truyền thống để trở thành SAF.

Những thách thức đối với Velocys bắt đầu vào năm 2010 với dự án biến khí mê-tan từ một bãi chôn lấp ở London thành nhiên liệu máy bay. Dự án đó đã sụp đổ khi nhà tài trợ chính của nó phá sản.

Kể từ đó, Velocys đã cố gắng xây dựng các nhà máy riêng của mình - bao gồm cả ở Oklahoma - nhưng việc này tỏ ra quá tốn kém và thách thức về mặt kỹ thuật.

Sau khi đóng cửa nhà máy ở Oklahoma, Velocys chuyển trọng tâm sang hai dự án mới: một tại Immingham ở đông bắc nước Anh và một ở Mississippi.

Tập đoàn dầu mỏ lớn của Anh, Shell và IAG ban đầu đã hỗ trợ cho dự án của Velocys tại Anh, và chính phủ Anh đã cấp khoản tài trợ 27 triệu bảng Anh (37 triệu đô la) vào năm 2022, sau đó là 3 triệu bảng Anh nữa vào tháng 7. Tuy nhiên, Shell đã rút lui vào năm 2021 để theo đuổi các dự án SAF của riêng mình. Shell từ chối bình luận thêm.

Mặc dù IAG không có thỏa thuận mua bán nào với Velocys, nhưng công ty vẫn duy trì quan hệ đối tác và dự kiến việc sản xuất sẽ bắt đầu vào năm 2029.

Giám đốc điều hành của Velocys, Matthew Viergutz, vẫn lạc quan, cho biết công ty đã rút kinh nghiệm từ những thất bại trong quá khứ. Tuy nhiên, dự án Mississippi đang bị tạm dừng để chờ làm rõ các quy định của Lực lượng Phòng không Hoa Kỳ (SAF).

Dự án Immingham dự kiến sẽ bắt đầu cung cấp nhiên liệu cho British Airways vào năm ngoái. Địa điểm nhà máy là một cánh đồng bụi bặm, trống rỗng ngoại trừ một nhà vệ sinh di động màu xanh nằm nghiêng.

Velocys vẫn chưa bán một giọt nhiên liệu máy bay xanh nào cho IAG hoặc bất kỳ hãng hàng không nào khác.

Joanna Plucinska, Joe Brock, Marleen Kaesebier và Paul Carsten