Trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng trở nên nghiêm trọng, việc nhận diện các nguồn phát thải khí nhà kính (GHG – Greenhouse Gases) có vai trò nền tảng trong xây dựng chính sách, thiết kế chiến lược giảm phát thải và triển khai công nghệ quan trắc hiện đại. Phát thải khí nhà kính không chỉ đến từ hoạt động đốt nhiên liệu hóa thạch, mà còn bao gồm các chu trình tự nhiên bị con người làm biến đổi, các quá trình sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, chất thải và thay đổi sử dụng đất.

Nguồn phát thải từ năng lượng

Đốt nhiên liệu hóa thạch

Đốt than, dầu và khí tự nhiên hiện chiếm hơn 70% tổng lượng CO₂ toàn cầu, trở thành nhóm phát thải chủ đạo của hệ thống năng lượng. Các hoạt động góp phần lớn gồm:

• Sản xuất điện và nhiệt từ than đá, dầu và khí tự nhiên.
• Giao thông vận tải: đường bộ, hàng không, hàng hải.
• Công nghiệp nặng như xi măng, thép, luyện kim, hóa chất.
• Dân dụng và thương mại: sưởi ấm, đun nấu, hệ thống HVAC.

Trong quá trình đốt cháy, carbon trong nhiên liệu bị oxy hóa tạo thành CO₂. Cường độ phát thải phụ thuộc vào hàm lượng carbon trên đơn vị năng lượng: than có mức phát thải cao nhất, tiếp theo là dầu, và khí tự nhiên thấp nhất trong nhóm nhiên liệu hóa thạch.

Phát thải từ quá trình bay hơi và rò rỉ

Bên cạnh CO₂ từ đốt cháy, ngành năng lượng còn tạo ra phát thải CH₄ (methane) và VOC (hợp chất hữu cơ bay hơi) qua các quá trình:

• Rò rỉ tại mỏ dầu, mỏ khí.
• Thất thoát trong hệ thống vận chuyển – lưu trữ – phân phối khí tự nhiên.
• Bay hơi từ bồn chứa, trạm nạp và tàu vận chuyển xăng dầu.

Đáng chú ý, methane có tiềm năng nóng lên toàn cầu (GWP-100) gấp 28-34 lần CO₂, khiến các nguồn rò rỉ CH₄ trở thành mục tiêu ưu tiên trong chiến lược giảm phát thải ngắn hạn.

Phát thải từ công nghiệp và quy trình hóa học

Khác với nhóm phát thải do đốt nhiên liệu, phát thải công nghiệp xuất phát từ các phản ứng hóa học nội tại trong quá trình sản xuất, không phụ thuộc trực tiếp vào năng lượng hóa thạch. Đây là nhóm phát thải khó giảm và chiếm tỷ trọng lớn trong tổng phát thải của nhiều nền kinh tế công nghiệp.

Xi măng và vật liệu xây dựng

Trong sản xuất clinker – thành phần chính của xi măng diễn ra phản ứng phân hủy nhiệt:

CaCO₃ → CaO + CO₂

Phản ứng này giải phóng lượng CO₂ lớn và gần như không thể tránh khỏi. Vì vậy, ngành xi măng hiện chiếm khoảng 7-8% lượng CO₂ toàn cầu, trở thành một trong những nguồn phát thải công nghiệp lớn nhất. Các quá trình sản xuất gạch nung, gốm sứ và vật liệu chịu lửa cũng phát thải khí nhà kính với cơ chế tương tự.

Công nghiệp hóa chất

Nhiều ngành hóa chất cơ bản tạo ra phát thải đáng kể, gồm:

• Sản xuất amoniac (NH₃): chủ yếu thông qua quá trình Haber-Bosch, sử dụng khí tự nhiên làm nguyên liệu, phát thải CO₂ trong quá trình reforming hơi nước.
• Sản xuất axit nitric và axit adipic: tạo ra N₂O, một khí có GWP-100 cao gấp 273 lần CO₂.
• Sản xuất PVC và hóa chất hữu cơ: phát thải hỗn hợp CO₂, VOC và đôi khi là phụ phẩm dạng khí hiếm khó xử lý.

Phát thải từ hóa chất mang tính đặc thù, gắn với bản chất phản ứng, nên đòi hỏi công nghệ xử lý và chuyển đổi quy trình sâu rộng.

Khí F-gas

F-gas (Fluorinated Gases) là nhóm khí nhà kính tổng hợp có GWP cực cao và thời gian tồn tại dài trong khí quyển. Các ngành tạo phát thải chủ yếu gồm: điện tử – bán dẫn, lạnh – điều hòa không khí, thiết bị điện và sản xuất vật liệu cách điện.

Các khí F-gas bao gồm:

• HFCs (Hydrofluorocarbon)
• PFCs (Perfluorocarbon)
• SF₆ – khí có GWP 23.500 lần CO₂
• NF₃ – khí quan trọng trong sản xuất bán dẫn

Nhóm F-gas không chỉ gây gia tăng hiệu ứng nhà kính mà còn tạo tác động dài hạn tới cân bằng bức xạ của Trái Đất do ít bị phân hủy tự nhiên. Vì vậy, nhiều quốc gia và doanh nghiệp đang chuyển sang chất thay thế có GWP thấp hoặc áp dụng công nghệ thu hồi – tái nạp khí.

>> Xem thêm: Những Lợi Ích Của Mô Hình Nông Lâm Kết Hợp

Phát thải khí nhà kính từ nông nghiệp

Nông nghiệp là một trong những ngành phát thải lớn. Đặc biệt đối với các khí có tiềm năng nóng lên toàn cầu cao như CH₄ và N₂O. Khác với năng lượng hay công nghiệp, phát thải trong nông nghiệp chủ yếu xuất phát từ quá trình sinh học tự nhiên, do đó việc giảm thiểu thường phức tạp và đòi hỏi giải pháp can thiệp vào hệ thống sản xuất.

Lên men đường ruột trong chăn nuôi

Gia súc nhai lại như bò, trâu sản sinh methane qua quá trình tiêu hóa. Đây là nguồn đóng góp lớn nhất trong phát thải CH₄ từ nông nghiệp.

Quản lý chất thải chăn nuôi

Chất thải từ chăn nuôi (phân và nước tiểu) khi phân hủy trong điều kiện yếm khí sẽ sinh ra hỗn hợp khí nhà kính, chủ yếu là:

• CH₄ – từ quá trình methan hóa
• N₂O – từ quá trình nitrat hóa và khử nitrat

Phát thải tăng mạnh trong các mô hình chăn nuôi tập trung, nơi lượng chất thải lớn và được lưu trữ trong hầm kín hoặc ao chứa, tạo điều kiện tối ưu cho quá trình sinh methane.

Canh tác lúa nước

Ruộng lúa luôn trong tình trạng ngập nước đã tạo môi trường yếm khí rộng lớn. Thúc đẩy vi khuẩn methanogen sinh methane. Đây là một trong những nguồn CH₄ lớn nhất tại châu Á, đặc biệt ở các quốc gia có diện tích lúa lớn như Việt Nam, Ấn Độ và Trung Quốc. Chu kỳ ngập nước – tháo cạn – rồi ngập lại cũng ảnh hưởng mạnh đến cường độ phát thải.

Sử dụng phân bón

Nông nghiệp sử dụng lượng lớn phân bón vô cơ và hữu cơ chứa nitrogen (N). Trong đất, nitơ trải qua các quá trình sinh học như ammonification, nitrification và denitrification, tạo ra N₂O, một khí nhà kính cực mạnh với GWP-100 ≈ 298 lần CO₂.

Chất thải – Nguồn phát thải CH₄ quan trọng

Khu vực chất thải là một trong những nguồn phát thải methane (CH₄) lớn nhất trong môi trường đô thị. Do đặc thù dựa trên quá trình phân hủy sinh học, phát thải từ chất thải phụ thuộc mạnh vào điều kiện lưu trữ, xử lý và loại vật liệu thải ra. Ngoài CH₄, khu vực này còn phát thải N₂O và CO₂ từ các quy trình phụ trợ.

Bãi chôn lấp rác

Bãi chôn lấp là nguồn CH₄ đô thị lớn nhất. Chúng xuất phát từ quá trình phân hủy yếm khí của chất hữu cơ như thức ăn thừa, giấy, gỗ, bùn thải. Trong điều kiện thiếu oxy, vi khuẩn kỵ khí phân hủy vật liệu hữu cơ tạo thành: CH₄ (methane); CO₂; các khí vết như H₂S và VOC

Nếu không thu gom khí bãi rác, methane thoát thải trực tiếp vào khí quyển và đóng góp đáng kể vào hiệu ứng nhà kính do GWP-100 của CH₄ cao gấp 28–34 lần CO₂.

Nước thải sinh hoạt và công nghiệp

Hệ thống xử lý nước thải tạo phát thải:

• Methane (CH₄) từ phân hủy kỵ khí
• Nitrous oxide (N₂O) từ quá trình nitrat hóa và khử nitrat

Đốt rác và chất thải

Đốt rác là một phương pháp xử lý phổ biến trong đô thị, đặc biệt ở các khu vực có quỹ đất hạn chế. Tuy nhiên, quá trình này tạo ra: CO₂; CO; một lượng nhỏ N₂O tùy theo điều kiện buồng đốt.

Thay đổi sử dụng đất và rừng

Phát thải từ phá rừng

Phá rừng là nguyên nhân hàng đầu trong các nguồn phát thải khí nhà kính làm gia tăng lượng CO₂ trong khí quyển. Khi cây bị chặt hoặc đốt, carbon tích trữ trong thân, cành, lá bị oxy hóa, tạo thành CO₂ phát thải trực tiếp hoặc gián tiếp.

Phá rừng do mở rộng nông nghiệp, khai thác gỗ trái phép và phát triển hạ tầng là nguồn phát thải lớn ở các khu vực nhiệt đới. Khi rừng bị chặt, carbon lưu trữ trong sinh khối được giải phóng thành CO₂.

Chuyển đổi mục đích sử dụng đất

Khi rừng bị chuyển sang: đất nông nghiệp; đất xây dựng đô thị; đất công nghiệp. Khả năng hấp thụ carbon của hệ sinh thái giảm đáng kể. Đất trống sau khi chuyển đổi cũng dễ bị xói mòn và mất carbon trong lớp mùn.

Carbon từ đất

Cày xới, thoát nước đầm lầy, khai thác than bùn gây giải phóng CO₂ và CH₄. Mặc dù nhóm này tạo phát thải, nhưng hấp thụ carbon từ rừng trồng lại đóng vai trò bù trừ đáng kể trong kiểm kê quốc gia.

>> Xem thêm: Lợi Ích Của Phát Triển Nền Kinh Tế Carbon Thấp

Kết luận

Trong giai đoạn 2025-2050, thế giới sẽ tiếp tục đẩy mạnh chuyển đổi năng lượng sạch, điện khí hóa, ứng dụng công nghệ carbon thấp và tăng cường quan trắc phát thải. Việc kết hợp công nghệ hiện đại với chính sách đồng bộ sẽ quyết định khả năng thực hiện các mục tiêu giảm các nguồn phát thải khí nhà kính và phát triển bền vững trong tương lai.

Liên hệ LASI để được tư vấn và hỗ trợ!

CÔNG TY CỔ PHẦN VẬT TƯ KHOA HỌC KỸ THUẬT – LASI 

• Trụ sở: LASI Building, 345 Kim Mã, Giảng Võ, Hà Nội
• VP Hà Nội: Lô 1-M1, Khu đô thị mới Yên Hòa, Yên Hòa, Hà Nội
• VP Cần Thơ: 01 Đường B16, KDC 91B, Tân An, Cần Thơ
• Hotline: 094 200 6566 – (84-24) 3771 2880
• Email: Info@lasi.com.vn