CÁC KHÍ NHÀ KÍNH CHÍNH TRONG KIỂM KÊ KHÍ NHÀ KÍNH

09:00 | 19/01/2025

1. Tổng quan về Hiệu ứng khí nhà kính và Khí nhà kính
1.1. Hiệu ứng khí nhà kính là gì?
Theo UNFCCC, hiệu ứng khí nhà kính là hiện tượng nhiệt từ bề mặt Trái đất bị giữ lại bởi các khí như hơi nước, CO₂ và ozone trong khí quyển, làm nhiệt độ trung bình của khí quyển tăng lên. Khi nồng độ các khí này tăng, hiệu ứng nhà kính tăng, góp phần vào biến đổi khí hậu [1].

1.2. Khí nhà kính là gì?
Khí nhà kính là những khí có khả năng giữ nhiệt trong khí quyển và duy trì nhiệt độ phù hợp cho sự sống trên Trái Đất. Theo nghị định thư Kyoto (Bản sửa đổi, bổ sung Doha) [2] và Điều 91 Luật Bảo vệ môi trường 2020 [3] hiện nay bao gồm 07 loại khí nhà kính chính gây hiệu ứng nhà kính là:

Carbon dioxide (CO2)
Methane (CH4)
Nitrous oxide (N2O)
Hydrofluorocarbons (HFCs)
Perfluorocarbons (PFCs)
Sulphur hexafluoride (SF6)
Nitrogen trifluoride (NF3)

2. 07 loại khí nhà kính chính và nguồn phát thải chủ yếu
2.1. Carbon dioxide (CO₂)
CO₂ là tác nhân lớn nhất gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu, chiếm phần lớn tổng lượng khí phát thải toàn cầu và có thể tồn tại trong khí quyển hàng trăm năm hoặc lâu hơn. CO₂ xuất hiện trong cả quá trình tự nhiên (sự hô hấp của con người, động vật, thực vật; núi lửa phun trào) và quá trình nhân tạo (các hoạt động sản xuất công nghiệp, đốt nhiên liệu hóa thạch…). Một số nguồn phát thải chủ yếu của CO₂ bao gồm:

Sản xuất điện: Sản xuất điện tạo ra phần lớn lượng phát thải CO₂ do điện năng đa phần được sản xuất từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch, chủ yếu là than đá và khí tự nhiên.
Giao thông vận tải: Phát thải CO₂ từ giao thông chủ yếu đến từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch cho ô tô, xe tải, tàu thuyền, tàu hỏa và máy bay. Hầu hết nhiên liệu sử dụng cho giao thông là nhiên liệu từ dầu mỏ, bao gồm xăng và dầu diesel.
Công nghiệp: Phát thải CO₂ từ công nghiệp chủ yếu đến từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch để sản xuất năng lượng, cũng như từ các phản ứng hóa học cần thiết để sản xuất hàng hóa từ nguyên liệu thô. Ví dụ, quá trình sản xuất xi măng cần nung nóng các nguyên liệu ở nhiệt độ cao, làm phát thải CO₂ từ việc đốt cháy nhiên liệu.
Thương mại và Sinh hoạt: Các doanh nghiệp và hộ gia đình phát thải CO₂ qua việc đốt nhiên liệu hóa thạch để sưởi ấm, sử dụng các sản phẩm chứa CO₂ (như bình chữa cháy) và xử lý chất thải...
Sử dụng đất và Lâm nghiệp: Đất và rừng có thể hoạt động như một bể hấp thụ CO₂ từ khí quyển. Tuy nhiên, khi mục đích sử dụng đất thay đổi, chẳng hạn như khai thác rừng hoặc chuyển đất rừng sang phục vụ nông nghiệp và chăn nuôi, lượng các-bon tích trữ sẽ được thải ra khí quyển. Ngược lại, việc quản lý đất đai hiệu quả, như giảm chặt phá rừng hoặc thực hiện tái trồng rừng, có thể giúp gia tăng khả năng lưu trữ các-bon.

2.2. Mê-tan (CH₄)
Khí mê-tan (CH₄) là tác nhân lớn thứ hai gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu, chỉ sau CO₂. Theo Báo cáo Đánh giá Thứ sáu của IPCC (AR6) [4], trong vòng 100 năm, 1 kilogram CH₄ không có nguồn gốc hóa thạch có khả năng gây nóng lên toàn cầu gấp 27 lần, trong khi CH₄ có nguồn gốc hóa thạch gấp 29,8 lần so với 1 kilogram CO₂. Tuy nhiên, thời gian tồn tại của mê-tan trong khí quyển ngắn hơn CO₂ (khoảng từ 7 đến 12 năm) [5]. CH₄ có sẵn trong tự nhiên ở dạng khí (thành phần chính của dầu mỏ, tồn tại ở bùn ao, đầm lầy, hầm biogas,...) và được sinh ra từ quá trình nhân tạo (các hoạt động nông nghiệp, chăn nuôi gia súc, khai thác than đá, xử lý rác thải…). Một số nguồn phát thải chủ yếu của CH₄ bao gồm:

Chăn nuôi: CH4 có thể phát thải từ quá trình lên men trong đường ruột của gia súc như trâu, bò, lợn,....và chất thải chăn nuôi.
Canh tác lúa: Vì các cánh đồng lúa ngập nước tạo ra môi trường lý tưởng cho vi sinh vật chuyển hóa CH₄ qua quá trình gọi là “mê-tan hoá” (methanogenesis).
Đốt sinh khối: CH₄ được sinh ra từ quá trình đốt không hoàn toàn của sinh khối từ rừng, thảo nguyên và chất thải nông nghiệp.
Chất thải: Sự phân hủy chất thải hữu cơ tại các bãi rác tạo ra CH₄.
Sản xuất nhiên liệu hóa thạch: CH₄ có thể được phát tán trong quá trình khai thác dầu và khí đốt.

2.3. Nitrous oxide (N₂O)
Dinitơ monoxit (N₂O) là tác nhân lớn thứ ba gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu, sau CO₂ và CH₄. Theo AR6, trong vòng 100 năm, 1 kilogram N₂O có khả năng gây nóng lên toàn cầu gấp 273 lần so với 1 kilogram CO₂. N₂O có thể tồn tại trong khí quyển khoảng 125 năm [6]. N₂O sinh ra trong quá trình tự nhiên (từ khí tự nhiên do sự kết hợp giữa nitơ và oxy trong không khí ở nhiệt độ cao như do sét đánh, khí núi lửa hay quá trình phân hủy vi sinh vật) và quá trình nhân tạo (đặc biệt là nông nghiệp). Một số nguồn phát thải chủ yếu của N₂O bao gồm:

Nông nghiệp và lĩnh vực sử dụng đất, thay đổi sử dụng đất và lâm nghiệp (LULUCF): N₂O sinh ra từ các hoạt động quản lý đất nông nghiệp như sử dụng phân bón tổng hợp và hữu cơ, trồng trọt, quản lý phân chuồng, hoặc đốt phụ phẩm nông nghiệp (như rơm rạ, vỏ trấu, thân ngô...). Phát thải N₂O cũng xảy ra do các hoạt động sử dụng và quản lý đất đai (ví dụ: cháy rừng và đồng cỏ, sử dụng phân bón chứa nitơ tổng hợp cho đất đô thị như bãi cỏ, sân golf và đất rừng, v.v.).
Đốt nhiên liệu: Lượng N₂O phát thải phụ thuộc vào loại nhiên liệu, công nghệ đốt, cũng như cách bảo trì và vận hành thiết bị. Ví dụ việc đốt than củi ở quy mô hộ gia đình, nhất là khi sử dụng bếp lò truyền thống tạo ra một lượng N₂O đáng kể do điều kiện cháy không tối ưu, ngược lại sử dụng bếp cải tiến (như bếp từ, bếp điện, bếp hồng ngoại) không chỉ góp phần loại bỏ phát thải N₂O mà còn nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng.
Công nghiệp: N₂O được sinh ra như sản phẩm phụ trong sản xuất hóa chất như axit nitric (dùng để chế tạo phân bón thương mại tổng hợp) và axit adipic (dùng để sản xuất sợi nylon và các sản phẩm tổng hợp khác). Ngoài ra, N₂O cũng được phát thải trong các ứng dụng khác như gây mê trong y tế và sản xuất chất bán dẫn.
Xử lý chất thải: N₂O cũng được tạo ra từ quá trình xử lý nước thải sinh hoạt, đặc biệt trong các giai đoạn nitrat hóa (nitrification) và khử nitrat (denitrification) của lượng nitơ có trong nước thải, thường ở dạng ure, amoniac, và protein.

2.4. Hydrofluorocarbons (HFCs)
Hydrofluorocarbons (HFCs) là nhóm khí tổng hợp, có tiềm năng gây hiệu ứng nhà kính rất cao. Tác động của chúng đối với hiện tượng nóng lên toàn cầu có thể cao gấp hàng trăm đến hàng nghìn lần so với CO₂ tính theo khối lượng. Ví dụ: Theo AR6, trong vòng 100 năm, 1 kilogram HFC-32 có khả năng gây nóng lên toàn cầu gấp 771 lần so với 1 kilogram CO₂; hoặc 1 kilogram HFC-125 có khả năng gây nóng lên toàn cầu gấp 3,740 lần so với 1 kilogram CO₂. HFCs có thể tồn tại trong khí quyển trung bình khoảng 15 năm. HFCs hoàn toàn do con người tạo ra, chủ yếu được sử dụng trong làm lạnh và điều hòa không khí, sản xuất bọt cách nhiệt, chất đẩy trong bình xịt, sử dụng nhỏ lẻ trong dung môi và thiết bị chữa cháy. Phần lớn HFCs phát thải xảy ra do hư hỏng, bảo trì không đúng cách, rò rỉ khi thiết bị hết hạn sử dụng [7].

2.5. Perfluorocarbon (PFCs)
Perfluorocarbon (PFCs) là hợp chất nhân tạo chứa flo và các-bon, có tiềm năng gây hiệu ứng nhà kính rất cao. Tác động của chúng đối với hiện tượng nóng lên toàn cầu có thể cao gấp hàng nghìn lần so với CO₂ tính theo khối lượng. Ví dụ: Theo AR6, trong vòng 100 năm, 1 kilogram PFC-116 có khả năng gây nóng lên toàn cầu gấp 12,400 lần so với 1 kilogram CO₂. PFCs có thể tồn tại trong môi trường hàng ngàn năm, vì vậy PFCs còn được gọi là "hoá chất vĩnh cửu". Nguồn phát thải chính của PFCs là từ các hoạt động công nghiệp, sản xuất và chế biến kim loại, đặc biệt là sản xuất nhôm nguyên chất (nhôm nguyên sinh), một số nguồn phát thải khác [8]:

Sản xuất bán dẫn: PFCs được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp bán dẫn, đặc biệt trong các quy trình như khắc plasma và lắng đọng hơi hóa học. Chúng giúp tạo ra các thiết bị vi điện tử bằng cách khắc các mẫu lên các tấm bán dẫn silicon (wafer silicon). Khi các hợp chất này được sử dụng, một phần của chúng có thể được phát thải vào khí quyển.
Làm lạnh và điều hòa không khí: PFC được sử dụng làm chất làm lạnh trong các hệ thống điều hòa không khí và làm lạnh. Khi các thiết bị này bị rò rỉ hoặc khi chúng được loại bỏ không đúng cách, PFC có thể bị phát thải vào môi trường.
Thiết bị điện: PFCs được sử dụng trong các thiết bị điện áp cao như chất lỏng cách điện. Khi các thiết bị này bị hỏng hoặc khi chúng được xử lý không đúng cách, PFCs có thể được phát thải vào môi trường.

2.6. Sulfur hexafluoride (SF6)
Lưu huỳnh hexafluoride (SF6) là một hợp chất flo tổng hợp và là loại khí nhà kính mạnh nhất từng được biết đến. Theo AR6, 1 kilogram SF6 có khả năng gây nóng lên toàn cầu gấp 24,300 lần so với 1 kilogram CO₂, trong vòng 100 năm. SF6 có thể tồn tại trong khí quyển hơn 1.000 năm. Một số nguồn phát thải chủ yếu của SF6 [9] bao gồm:

Ngành điện: Ứng dụng trong các thiết bị đóng cắt cách điện bằng khí (Gas Insulated Switchgear - GIS) và máy cắt điện. Một số ứng dụng khác bao gồm các đường truyền tải cao áp cách điện bằng khí và trạm biến áp mini.
Ngành công nghiệp magie: (sản xuất sơ cấp và đúc áp lực), với ứng dụng làm khí bao phủ trong các xưởng đúc áp lực để ngăn ngừa quá trình oxy hóa của magie nóng chảy.
Ngành công nghiệp điện tử: SF6 thường được sử dụng trong các quy trình sản xuất chất bán dẫn (wafer chip) để khắc plasma (plasma etching) hoặc như một chất ăn mòn trước quá trình lắng đọng hơi hóa học (Chemical Vapour Deposition - CVD).

2.7. Nitrogen trifluoride (NF3)
Nitơ triflorua (NF3) là một hợp chất vô cơ tổng hợp. Theo AR6, 1 kilôgram NF3 có khả năng gây nóng lên toàn cầu gấp 17,400 lần so với 1 kilôgram CO₂, trong vòng 100 năm. NF3 có thể tồn tại trong khí quyển khoảng 550 năm. Một số nguồn phát thải chủ yếu của NF3 bao gồm:

Ngành công nghiệp điện tử, chất bán dẫn: NF3 chủ yếu sử dụng để khắc mạch vi xử lý, và sản xuất màn hình phẳng tinh thể lỏng tấm pin quang điện màng mỏng.
Nông nghiệp và chăn nuôi gia súc: Phát thải NF3 thông qua hoạt động quản lý chất thải chăn nuôi và sản xuất phân bón.
Đốt cháy nhiên liệu: Phát thải NF3 có thể xảy ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch, đặc biệt là trong các quy trình công nghiệp có sử dụng các hợp chất chứa flo hoặc các phản ứng hóa học tạo ra NF3 như một sản phẩm phụ.