Chuyển đổi xanh

BỨC TRANH TOÀN CẦU VỀ CÔNG NGHỆ XANH - CƠ HỘI CHO VIỆT NAM BỨT PHÁ VƯƠN MÌNH TRONG KỶ NGUYÊN MỚI

Ts. Trịnh Xuân Đức - Viện trưởng Viện khoa học Kỹ thuật hạ tầng • 10/04/2025 10:58

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu đe dọa nghiêm trọng đến hệ sinh thái toàn cầu, công nghệ xanh đã trở thành xu thế tất yếu, định hình lại nền kinh tế thế kỷ XXI. Việt Nam, với lợi thế về tài nguyên thiên nhiên và vị trí địa chiến lược, không thể đứng ngoài cuộc đua này.

Nghiên cứu của UNCTAD (2023) chỉ rõ: Khu vực Đông Nam Á sẽ trở thành "điểm nóng" về nhu cầu năng lượng sạch, dự kiến thiếu hụt 40% công suất vào năm 2040. Đây vừa là thách thức, vừa là cơ hội để Việt Nam tận dụng tiềm năng nội tại, vươn lên dẫn đầu trong các lĩnh vực như năng lượng tái tạo, nông nghiệp thông minh và xử lý chất thải. Sự chuyển mình này không chỉ là đòi hỏi cấp thiết để giảm phát thải mà còn là chìa khóa nâng tầm vị thế quốc gia trên bản đồ công nghệ toàn cầu.

XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Tình trạng khủng hoảng khí hậu ngày càng trầm trọng đã trở thành động lực thúc đẩy các quốc gia và doanh nghiệp gia tăng đầu tư vào công nghệ xanh nhằm giảm phát thải khí nhà kính. Theo báo cáo của Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC), tổng mức đầu tư toàn cầu vào các công nghệ giảm phát thải và năng lượng tái tạo đã đạt 755 tỷ USD vào năm 2021, cho thấy xu hướng chuyển dịch mạnh mẽ trong các lĩnh vực công nghiệp và tài chính hướng tới một nền kinh tế carbon thấp.

Các nền kinh tế lớn như Liên minh châu Âu (EU), Mỹ và Trung Quốc đã đưa ra các cam kết trung hòa carbon vào giữa thế kỷ XXI, tạo nên một môi trường chính sách thuận lợi cho phát triển công nghệ sạch. EU đặt mục tiêu trở thành lục địa đầu tiên đạt trung hòa carbon vào năm 2050 thông qua các sáng kiến như Thỏa thuận Xanh châu Âu và Cơ chế Điều chỉnh Biên giới Carbon (CBAM). Mỹ cũng ban hành Đạo luật Giảm lạm phát (IRA) năm 2022, dành khoảng 369 tỷ USD để thúc đẩy năng lượng tái tạo và sản xuất công nghệ sạch. Trung Quốc, nền kinh tế có mức phát thải lớn nhất thế giới, cam kết đạt đỉnh phát thải vào năm 2030 và trung hòa carbon vào năm 2060, đồng thời dẫn đầu trong các khoản đầu tư vào năng lượng tái tạo, chiếm gần 50% tổng công suất điện gió và điện mặt trời toàn cầu.

Những cam kết này không chỉ tạo ra áp lực cạnh tranh giữa các quốc gia trong việc phát triển công nghệ xanh mà còn mở ra nhiều cơ hội hợp tác quốc tế. Các tập đoàn đa quốc gia ngày càng chú trọng đến chuỗi cung ứng bền vững và sử dụng năng lượng tái tạo để đáp ứng các tiêu chuẩn khắt khe từ thị trường. Xu hướng này thúc đẩy dòng vốn đầu tư vào nghiên cứu và phát triển (R&D) trong các lĩnh vực như pin lưu trữ năng lượng, hydro xanh, và thu giữ carbon (CCUS), góp phần định hình một nền kinh tế toàn cầu bền vững hơn.

CÔNG NGHỆ TIÊN PHONG

Công nghệ tiên phong trong lĩnh vực năng lượng tái tạo đang trở thành động lực chính thúc đẩy sự chuyển dịch sang nền kinh tế xanh. Các nghiên cứu gần đây tập trung vào ba hướng phát triển quan trọng: pin mặt trời perovskite thế hệ mới, điện gió ngoài khơi và hydro xanh, mỗi lĩnh vực đều có những đột phá đáng kể nhằm nâng cao hiệu suất và giảm chi phí.

Pin mặt trời perovskite đang được xem là bước tiến lớn trong công nghệ quang điện. Với hiệu suất chuyển đổi năng lượng đã đạt mức 25,7% trong phòng thí nghiệm và tiềm năng vượt ngưỡng 30% khi kết hợp với các công nghệ lai ghép, perovskite hứa hẹn thay thế silicon truyền thống nhờ vào chi phí sản xuất thấp và khả năng chế tạo linh hoạt trên nhiều bề mặt khác nhau. Tuy nhiên, thách thức lớn nhất hiện nay là độ bền vật liệu, khi các tấm pin perovskite có xu hướng suy giảm hiệu suất nhanh chóng dưới tác động của nhiệt độ và độ ẩm cao. Các nhóm nghiên cứu trên thế giới đang nỗ lực khắc phục nhược điểm này bằng cách cải tiến lớp bảo vệ và tìm ra các hợp chất ổn định hơn. Theo dữ liệu từ Trung tâm Năng lượng Tái tạo Quốc gia Hoa Kỳ (NREL), chi phí sản xuất pin perovskite có thể thấp hơn 50% so với pin silicon, giúp mở ra cơ hội thương mại hóa rộng rãi trong tương lai gần.

Điện gió ngoài khơi tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong việc giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch. Công suất lắp đặt toàn cầu của điện gió ngoài khơi đã tăng từ 29,1 GW năm 2019 lên 64,3 GW vào cuối năm 2023, phản ánh sự mở rộng nhanh chóng của lĩnh vực này. Các dự án điện gió ngoài khơi quy mô lớn như Dogger Bank ở Anh hay Hornsea 2 ở Đan Mạch đang chứng minh hiệu quả kinh tế với giá điện trung bình giảm xuống dưới 50 USD/MWh. Một trong những bước tiến quan trọng gần đây là sự phát triển của tua-bin nổi, giúp mở rộng khả năng khai thác năng lượng gió ở các vùng nước sâu, nơi có tiềm năng gió mạnh hơn nhưng trước đây chưa thể khai thác do hạn chế về nền móng cố định. Công nghệ này không chỉ mở ra khả năng khai thác các nguồn tài nguyên gió dồi dào mà còn giúp giảm thiểu tác động môi trường đối với hệ sinh thái biển.

“

Hydro xanh được coi là chìa khóa cho một nền kinh tế khử carbon hoàn toàn, đặc biệt trong các ngành công nghiệp khó điện hóa như thép, xi măng và vận tải hàng hải.

Hydro xanh được coi là chìa khóa cho một nền kinh tế khử carbon hoàn toàn, đặc biệt trong các ngành công nghiệp khó điện hóa như thép, xi măng và vận tải hàng hải. Hiện nay, chi phí sản xuất hydro xanh vẫn ở mức cao, dao động từ 4–6 USD/kg do phụ thuộc vào quá trình điện phân sử dụng điện tái tạo. Tuy nhiên, các tiến bộ trong công nghệ điện phân màng trao đổi proton (PEM) và điện phân oxit rắn (SOEC) đang giúp tăng hiệu suất và giảm chi phí điện phân xuống dưới 2 USD/kg vào năm 2030. Một số quốc gia như Đức, Nhật Bản và Trung Quốc đang đẩy mạnh đầu tư vào các trung tâm sản xuất hydro xanh với công suất hàng gigawatt, nhằm xây dựng chuỗi cung ứng bền vững và thúc đẩy nền kinh tế hydro toàn cầu. Theo báo cáo của Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), sản lượng hydro xanh toàn cầu có thể đạt 200 triệu tấn/năm vào năm 2050, đóng vai trò quan trọng trong việc giảm 20% tổng lượng phát thải CO2 trên toàn cầu.

Những đột phá trong công nghệ năng lượng tái tạo không chỉ giúp giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu mà còn mở ra cơ hội phát triển kinh tế bền vững. Việc tối ưu hóa hiệu suất, giảm chi phí và tăng cường tính bền vững sẽ là những yếu tố then chốt để đưa các công nghệ này vào ứng dụng rộng rãi trong thập kỷ tới.

“

Những đột phá trong công nghệ năng lượng tái tạo không chỉ giúp giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu mà còn mở ra cơ hội phát triển kinh tế bền vững.

Tích trữ năng lượng là một trong những thách thức quan trọng đối với ngành công nghiệp và sự phát triển bền vững trong tương lai. Với nhu cầu ngày càng cao về điện năng, việc nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ lưu trữ tiên tiến đã trở thành ưu tiên hàng đầu. Trong đó, pin thể rắn (solid-state battery) và công nghệ lưu trữ nhiệt năng đang nổi lên như những giải pháp đầy hứa hẹn, mang lại hiệu suất cao, độ bền lâu dài và tính an toàn vượt trội so với các công nghệ truyền thống.

Pin thể rắn được xem là bước đột phá trong lĩnh vực pin lithium-ion khi thay thế chất điện phân lỏng bằng chất điện phân rắn, giúp giảm nguy cơ cháy nổ và tăng mật độ năng lượng. Theo nghiên cứu của Janek và Zeier (2016), pin thể rắn có thể đạt mật độ năng lượng lên tới 1.000 Wh/L, cao hơn khoảng 2-3 lần so với pin lithium-ion hiện tại. Ngoài ra, tuổi thọ của pin thể rắn cũng được cải thiện đáng kể khi có thể duy trì hiệu suất ổn định sau hơn 1.000 chu kỳ sạc-xả, trong khi các dòng pin lithium-ion thông thường chỉ duy trì tốt trong khoảng 500-800 chu kỳ. Công nghệ này đang được nhiều công ty lớn đầu tư phát triển, điển hình như Toyota, Samsung SDI và QuantumScape, với kỳ vọng thương mại hóa rộng rãi vào cuối thập kỷ này.

Bên cạnh pin thể rắn, lưu trữ nhiệt năng cũng là một giải pháp quan trọng giúp cân bằng cung-cầu điện năng, đặc biệt đối với năng lượng tái tạo. Công nghệ này hoạt động dựa trên nguyên lý hấp thụ và giải phóng nhiệt trong các vật liệu có khả năng giữ nhiệt cao như muối nóng chảy, bê tông nhiệt hoặc silica aerogel. Theo nghiên cứu của Gil và cộng sự (2010), hệ thống lưu trữ nhiệt có thể đạt hiệu suất lên tới 90% trong điều kiện tối ưu, giúp giảm đáng kể lượng điện lãng phí do dư thừa công suất từ nguồn tái tạo. Ứng dụng của công nghệ này đã được triển khai tại nhiều quốc gia như Tây Ban Nha và Mỹ, trong đó điển hình là nhà máy nhiệt điện mặt trời Gemasolar với khả năng lưu trữ 15 giờ nhiệt năng, cho phép cung cấp điện ngay cả vào ban đêm.

Những bước tiến trong công nghệ lưu trữ năng lượng như pin thể rắn và nhiệt năng không chỉ mở ra hướng đi mới cho ngành năng lượng mà còn góp phần giải quyết bài toán về tính bền vững và ổn định của hệ thống điện lưới. Với sự phát triển nhanh chóng của khoa học vật liệu và công nghệ chế tạo, hai giải pháp này được kỳ vọng sẽ đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển đổi năng lượng toàn cầu.

Vật liệu xây dựng đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp xây dựng, nơi mà vấn đề môi trường ngày càng trở thành mối quan tâm lớn. Trong bối cảnh biến đổi khí hậu và cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên, việc sử dụng vật liệu xanh, đặc biệt là vật liệu tái chế và xi măng carbon thấp, đang được xem là một giải pháp cấp thiết nhằm giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.

Vật liệu tái chế đã chứng minh được tiềm năng lớn trong ngành xây dựng, góp phần giảm áp lực lên nguồn tài nguyên thiên nhiên và giảm thiểu lượng chất thải rắn. Theo nghiên cứu của Li và cộng sự (2021), bê tông tái chế có thể giảm đến 30% lượng khí CO₂ phát thải so với bê tông truyền thống, nhờ vào việc tận dụng lại các vật liệu phế thải từ công trình cũ. Bên cạnh đó, nghiên cứu của European Commission (2023) cũng chỉ ra rằng việc sử dụng thép tái chế có thể giúp giảm 58% lượng năng lượng tiêu thụ và 50% khí thải CO₂ so với thép sản xuất từ quặng nguyên sinh. Những số liệu này chứng minh rằng vật liệu tái chế không chỉ giúp tiết kiệm chi phí sản xuất mà còn là một trong những biện pháp hiệu quả nhằm giảm tác động môi trường của ngành xây dựng.

Xi măng carbon thấp cũng là một công nghệ tiên phong trong lĩnh vực vật liệu xây dựng xanh, nhằm giảm phát thải CO₂ trong quá trình sản xuất xi măng - một trong những ngành công nghiệp gây ô nhiễm hàng đầu thế giới. Theo Hiệp hội Xi măng Toàn cầu (GCCA, 2022), sản xuất xi măng chiếm khoảng 8% tổng lượng khí CO₂ phát thải toàn cầu. Để giải quyết vấn đề này, các công nghệ xi măng carbon thấp đã được phát triển, bao gồm xi măng sử dụng chất kết dính có nguồn gốc từ phế thải công nghiệp như tro bay, xỉ lò cao hoặc xi măng geo-polymer. Một nghiên cứu của Scrivener và cộng sự (2018) cho thấy, xi măng geo-polymer có thể giảm tới 80% lượng khí thải CO₂ so với xi măng Portland thông thường, đồng thời vẫn đảm bảo các tính chất cơ học cần thiết. Ngoài ra, xi măng LC³ (Limestone Calcined Clay Cement) cũng được xem là một giải pháp tiềm năng khi có thể giảm đến 40% lượng CO₂ phát thải nhờ vào việc thay thế một phần clinker bằng đất sét nung và đá vôi.

Những tiến bộ trong công nghệ vật liệu xanh không chỉ mang lại lợi ích về mặt môi trường mà còn tạo điều kiện để ngành xây dựng phát triển bền vững hơn. Việc sử dụng vật liệu tái chế và xi măng carbon thấp sẽ giúp giảm đáng kể lượng khí thải CO₂, tiết kiệm tài nguyên và hướng đến nền kinh tế tuần hoàn. Trong tương lai, khi các công nghệ tiên tiến tiếp tục phát triển, vật liệu xanh sẽ trở thành tiêu chuẩn bắt buộc trong ngành xây dựng toàn cầu.

Nông nghiệp công nghệ cao đang trở thành xu hướng tất yếu trong bối cảnh biến đổi khí hậu và nhu cầu gia tăng sản lượng nông sản bền vững. Trong đó, Internet vạn vật (IoT) và trí tuệ nhân tạo (AI) đóng vai trò then chốt trong việc nâng cao hiệu suất sản xuất, tối ưu hóa tài nguyên và giảm tác động tiêu cực đến môi trường.

IoT trong canh tác giúp giám sát và điều khiển môi trường sản xuất theo thời gian thực. Cảm biến thông minh có thể đo nhiệt độ, độ ẩm, pH đất và mức độ dinh dưỡng, từ đó cung cấp dữ liệu chính xác cho người nông dân hoặc hệ thống tự động điều chỉnh điều kiện trồng trọt. Theo báo cáo của MarketsandMarkets (2023), thị trường IoT trong nông nghiệp toàn cầu đạt 11,4 tỷ USD năm 2022 và dự kiến tăng trưởng với tốc độ 9,8% mỗi năm trong giai đoạn 2023-2028. Ứng dụng này đã giúp nhiều quốc gia nâng cao hiệu suất sản xuất. Tại Hà Lan, các trang trại sử dụng IoT đã giảm 20% lượng nước tưới tiêu và tăng năng suất cây trồng lên 30% so với phương pháp truyền thống.

AI đóng vai trò quan trọng trong quản lý tài nguyên nông nghiệp nhờ khả năng phân tích dữ liệu lớn (Big Data) và dự đoán xu hướng. Hệ thống AI có thể nhận diện sâu bệnh qua hình ảnh lá cây, dự báo sản lượng dựa trên điều kiện thời tiết và tối ưu hóa chuỗi cung ứng. Theo nghiên cứu của Grand View Research (2022), thị trường AI trong nông nghiệp toàn cầu đạt 1,1 tỷ USD năm 2021 và dự báo tăng trưởng 25,4% mỗi năm từ 2022 đến 2030. Tại Nhật Bản, các mô hình AI giúp phát hiện bệnh trên cây trồng với độ chính xác trên 90%, giúp giảm đáng kể chi phí thuốc bảo vệ thực vật và tăng chất lượng sản phẩm.

Sự kết hợp giữa IoT và AI không chỉ giúp cải thiện năng suất mà còn góp phần hướng tới nền nông nghiệp bền vững. Việc tự động hóa các quy trình canh tác và quản lý tài nguyên thông minh giúp giảm chi phí sản xuất, hạn chế lãng phí nước và phân bón, đồng thời nâng cao chất lượng nông sản. Nhờ đó, nhiều quốc gia có thể đảm bảo an ninh lương thực trong bối cảnh dân số toàn cầu ngày càng tăng.

Tình trạng ô nhiễm môi trường ngày càng gia tăng, đặc biệt là sự phát thải khí CO₂ từ các ngành công nghiệp và giao thông vận tải. Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), năm 2022, lượng khí CO₂ phát thải toàn cầu đạt 36,8 tỷ tấn, tăng 0,9% so với năm 2021. Điều này đòi hỏi các công nghệ xử lý môi trường tiên tiến nhằm giảm thiểu tác động tiêu cực của biến đổi khí hậu. Một trong những giải pháp hiệu quả nhất hiện nay là công nghệ thu giữ và lưu trữ CO₂ (Carbon Capture and Storage – CCS).

Công nghệ CCS hoạt động theo ba giai đoạn chính: thu giữ, vận chuyển và lưu trữ CO₂. Trong đó, phương pháp thu giữ có thể được thực hiện bằng hấp thụ hóa học, sử dụng màng lọc hoặc công nghệ oxyfuel combustion. Năm 2021, công suất thu giữ CO₂ toàn cầu đạt khoảng 40 triệu tấn mỗi năm, nhưng để đạt mục tiêu trung hòa carbon vào năm 2050, cần tăng con số này lên 1,6 tỷ tấn/năm. Đáng chú ý, dự án thu giữ CO₂ lớn nhất thế giới là Orca ở Iceland, ứng dụng công nghệ của Climeworks, có khả năng thu giữ 4.000 tấn CO₂ mỗi năm và chuyển hóa thành khoáng chất ổn định dưới lòng đất.

Bên cạnh việc xử lý khí thải, vấn đề ô nhiễm nguồn nước, đặc biệt là nước biển, cũng đang trở thành mối lo ngại lớn. Hiện nay, có khoảng 2,2 tỷ người trên thế giới thiếu nước sạch, trong khi nguồn nước ngọt chỉ chiếm 2,5% tổng lượng nước trên Trái Đất. Công nghệ lọc nước biển bằng năng lượng mặt trời đang nổi lên như một giải pháp tiềm năng, giúp biến nước mặn thành nước ngọt với chi phí thấp và không gây ô nhiễm môi trường.

Công nghệ này hoạt động dựa trên nguyên lý bốc hơi nước bằng năng lượng mặt trời, sau đó ngưng tụ thành nước sạch. Một trong những cải tiến quan trọng là màng lọc nano kết hợp với vật liệu quang nhiệt như graphene hoặc oxit kim loại, giúp tăng hiệu suất lọc lên đến 90%. Năm 2020, một nghiên cứu của MIT đã chứng minh hệ thống lọc nước nhiều tầng sử dụng năng lượng mặt trời có thể đạt hiệu suất lên đến 385% so với các phương pháp truyền thống. Hiện nay, các dự án như SOURCE Hydropanels của Zero Mass Water đang được triển khai tại nhiều quốc gia, cung cấp nước sạch cho các khu vực khan hiếm với công suất 3-5 lít nước/ngày trên mỗi tấm pin.

Những công nghệ tiên phong như thu giữ CO₂ và lọc nước biển bằng năng lượng mặt trời không chỉ góp phần giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu mà còn mở ra cơ hội phát triển bền vững cho nhiều quốc gia. Việc đầu tư vào các giải pháp công nghệ xanh sẽ là xu hướng tất yếu trong tương lai nhằm bảo vệ môi trường và đảm bảo sự phát triển lâu dài của nhân loại.

CƠ HỘI KINH DOANH XANH TRONG BỐI CẢNH THỊ TRƯỜNG TĂNG TRƯỞNG MẠNH

Thị trường kinh doanh xanh đang chứng kiến tốc độ tăng trưởng đáng kể, đặc biệt là ở khu vực châu Á. Theo báo cáo của BloombergNEF, lĩnh vực này được dự báo tăng trưởng trung bình từ 10 đến 15% mỗi năm, nhờ vào sự thay đổi trong chính sách môi trường, nhu cầu tiêu dùng và tiến bộ công nghệ.

Các quốc gia như Trung Quốc, Ấn Độ và Việt Nam đang dẫn đầu xu hướng này do nhu cầu năng lượng sạch ngày càng cao, cùng với các chính sách hỗ trợ từ chính phủ. Ví dụ, Trung Quốc cam kết đạt mức trung hòa carbon vào năm 2060, đồng thời tăng cường đầu tư vào năng lượng tái tạo với tổng giá trị lên đến 546 tỷ USD trong năm 2023. Tại Ấn Độ, các dự án năng lượng mặt trời đã giúp giảm đáng kể chi phí sản xuất điện, khiến quốc gia này trở thành một trong những thị trường năng lượng tái tạo hấp dẫn nhất thế giới. Việt Nam cũng không nằm ngoài xu hướng, với sự bùng nổ của điện mặt trời và điện gió, chiếm hơn 27% tổng công suất phát điện vào cuối năm 2022.

Tăng trưởng mạnh mẽ của thị trường không chỉ phản ánh nhu cầu về năng lượng tái tạo mà còn mở ra cơ hội cho các doanh nghiệp trong nhiều lĩnh vực liên quan như công nghệ lưu trữ năng lượng, giao thông bền vững và nền kinh tế tuần hoàn. Các công ty khởi nghiệp cung cấp giải pháp về pin lưu trữ hoặc hệ thống quản lý năng lượng thông minh đang thu hút lượng lớn vốn đầu tư. Chẳng hạn, thị trường pin lưu trữ năng lượng toàn cầu được dự đoán đạt 620 GWh vào năm 2030, tăng gấp sáu lần so với năm 2022.

Bên cạnh đó, các chính sách ưu đãi và nguồn tài chính xanh từ các tổ chức quốc tế cũng thúc đẩy quá trình chuyển đổi này. Ngân hàng Thế giới đã cam kết đầu tư hơn 31 tỷ USD vào các dự án liên quan đến khí hậu trong năm 2023, trong đó phần lớn tập trung vào các nước đang phát triển. Các quỹ đầu tư tư nhân cũng gia tăng sự hiện diện, điển hình như quỹ Breakthrough Energy của Bill Gates, đã rót hàng tỷ USD vào các dự án kinh doanh xanh nhằm hỗ trợ công nghệ giảm phát thải.

Với sự kết hợp của các yếu tố thị trường thuận lợi, chính sách hỗ trợ và sự tiến bộ công nghệ, kinh doanh xanh không chỉ là xu hướng mà còn là một cơ hội đầu tư dài hạn. Doanh nghiệp nào tận dụng tốt thời cơ này sẽ có lợi thế cạnh tranh lớn trong bối cảnh nền kinh tế toàn cầu đang chuyển mình hướng tới phát triển bền vững.