Khí thải nhúng vào sản phẩm phân bón hay còn gọi là dấu chân carbon sản phẩm (PCF), bạn đã biết gì về nó? tại sao phải hiểu biết về nó?
Hệ thống thực phẩm nông nghiệp toàn cầu dựa vào bón phân nitơ tổng hợp (N) để tăng năng suất cây trồng, nhưng việc sử dụng phân bón N tổng hợp là không bền vững. Một số nghiên cứu cho thấy phân bón đóng góp vào lượng phát thải nhà kính toàn cầu (GHG) là do phát thải từ hoạt động sản xuất, vận chuyển và phát thải do sử dụng phân bón nitơ tổng hợp (N) trong các hệ thống nông nghiệp
Sản lượng cây trồng của thế giới sẽ tăng gấp đôi vào năm 2050 để đáp ứng nhu cầu của dân số ngày càng tăng. Tác động của sự nóng lên toàn cầu đối với độ phì nhiêu của đất và sự sẵn có của đất đang thúc đẩy nhu cầu phân bón rất lớn để đảm bảo nguồn cung.
Gần một nửa dân số toàn cầu hiện đang được nuôi dưỡng bằng cây trồng được bón bằng phân bón tổng hợp và mức tiêu thụ toàn cầu dự kiến sẽ đạt 195,4 triệu tấn trong năm nay (2024).
Là một trong những mặt hàng phát thải cao nhất thế giới, các quy định về carbon như CBAM của EU đang bắt đầu nhắm mục tiêu vào các giao dịch phân bón.
Giảm sản xuất tổng thể và sử dụng phân bón nitơ tổng hợp (N) mang lại tiềm năng giảm thiểu lớn và trong nhiều trường hợp có thể thực hiện được tiềm năng để giảm lượng khí thải.
Tại Việt Nam, Các cơ sở sản xuất phân bón thuộc lĩnh vực, cơ sở bắt buộc thực hiện kiểm kê khí nhà kính theo Quyết định 01/2022/QĐ-TTg về danh mục lĩnh vực, cơ sở phát thải khí nhà kính phải thực hiện kiểm kê khí nhà kính do Thủ tướng Chính phủ ban hành.
Theo dòng thời gian thì các cơ sở cần thu thập dữ liệu hoạt động từ năm 2023 để chuẩn bị đo lường lượng phát thải khí nhà kính từ năm 2024, báo cáo cơ quan có thẩm quyền thẩm định báo cáo trong năm 2025 để chuẩn bị cho mục tiêu không phát thải từ 2050.
Ngày 10/10/2022 thì Bộ Tài nguyên và Môi trường đã ban hành Quyết định 2626/QĐ-BTNMT về việc Công bố hệ số phát thải để phục vụ lập báo cáo kiểm kê cấp cơ sở.
Vậy các cơ sở sản xuất phân bón cần hiểu về phát thải khí nhà kính như thế nào để chuẩn bị cho yêu cầu báo cáo của Cơ quan quản lý? họ cần chuẩn bị cho các giải pháp sản xuất carbon thấp ra sao để đáp ứng mục tiêu giảm phát thải từ năm 2027, tiến tới Net Zero năm 2050.
Dấu chân carbon của ngành công nghiệp phân bón là gì?
Mặc dù phân bón gốc nitơ đã được biết đến là nguồn phát thải khí nhà kính chính, nhưng một phân tích đầy đủ của nhóm nhà nghiên cứu, từ Đại học Cambridge đã định lượng đầy đủ đóng góp tổng thể về lượng phát thải khí nhà kính của phân bón, từ sản xuất đến sử dụng trên các cánh đồng.
Phân tích cho thấy phân chuồng và phân bón tổng hợp thải ra tương đương 2,6 triệu tấn CO2e mỗi năm – nhiều hơn tổng số lượng vận tải hàng không và các hình thức vận chuyển khác cộng lại.
Nguyên nhân chính của việc phát thải khí nhà kính (GHG) của ngành phân bón tổng hợp là do sản xuất và sử dụng phân bón trong nông nghiệp. Việc bón phân đạm giải phóng oxit nitơ (N2O) – mạnh gấp 273 lần so với CO2 (GWP=273)
Các nhà nghiên cứu đã lập bản đồ dòng phân bón và phân bón tổng hợp toàn cầu và lượng khí thải của chúng, dọc theo tất cả các giai đoạn của vòng đời, bằng cách điều hòa sản xuất và tiêu thụ phân bón nitơ và các yếu tố phát thải khu vực trên chín khu vực trên thế giới.
Sau khi hoàn thành phân tích của họ, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng không giống như nhiều sản phẩm khác, phần lớn lượng khí thải do phân bón không xảy ra trong quá trình sản xuất, mà là trong quá trình sử dụng.
“Thật ngạc nhiên khi đây là nguồn phát thải chính”. Nhưng chỉ sau khi định lượng tất cả lượng khí thải, tại mọi thời điểm của vòng đời, chúng ta mới có thể bắt đầu xem xét các phương pháp giảm thiểu khác nhau để giảm lượng khí thải mà không làm giảm năng suất.
Trong khi đó, việc sản xuất phân bón chỉ chiếm 1/3 lượng khí thải carbon, hai phần ba lượng khí thải từ phân bón diễn ra sau khi chúng được lan truyền trên các cánh đồng.
Phát thải từ việc sản xuất phân bón tổng hợp chủ yếu là do tổng hợp amoniac, một phần là do các phản ứng hóa học được sử dụng trong quá trình sản xuất. Giảm thiểu hiệu quả nhất ở giai đoạn sản xuất sẽ là ngành công nghiệp khử cacbon trong sản xuất nhiệt và hydro. Ngoài ra, phân bón có thể được trộn với các hóa chất được gọi là chất ức chế nitrat hóa, ngăn vi khuẩn hình thành oxit nitơ. Tuy nhiên, những hóa chất này có khả năng làm cho phân bón đắt hơn.
Phát thải các loại phân bón khác nhau
Phân bón phát thải cao nhất cũng là phổ biến nhất: phân bón gốc nitơ, chiếm khoảng 5% lượng phát thải khí nhà kính toàn cầu và chiếm 8,3% lượng khí thải từ nông trại.
Dựa trên ước tích trung bình:
- Khoảng 2,6 tấn carbon dioxide tương đương (CO2e) được sản xuất trên mỗi tấn sản xuất phân bón gốc nitơ;
- 1,7 tấn CO2e được sản xuất trên mỗi tấn sản lượng phân bón dựa trên phốt phát;
- 0,6 tấn CO2e được sản xuất trên mỗi tấn sản lượng phân bón dựa trên kali.
Điều gì gây ra khí thải từ phân bón?
Trên toàn cầu, hai phần ba lượng phát thải phân bón xảy ra thông qua phát thải gián tiếp và phát thải trực tiếp sau khi bón phân trên cánh đồng. Việc phun phân bón lên các cánh đồng chỉ chiếm 7,6% tổng lượng khí thải trong vòng đời. Lượng khí thải còn lại xảy ra trong các hoạt động sản xuất và vận chuyển ngược dòng.
Phân bón được sản xuất như thế nào?
Ngành công nghiệp phân bón biến đổi hàng triệu tấn không khí, khí đốt tự nhiên và quặng khai thác thành các sản phẩm dinh dưỡng thực vật dựa trên ba chất dinh dưỡng thiết yếu là nitơ, phốt pho và kali. Nhưng phân bón được sản xuất như thế nào?
NITƠ (N) Đối với phân bón gốc nitơ, nhóm sản phẩm lớn nhất, quá trình bắt đầu bằng cách trộn nitơ từ không khí với hydro từ khí tự nhiên ở nhiệt độ và áp suất cao để tạo ra amoniac. Khoảng 60% khí tự nhiên được sử dụng làm nguyên liệu thô, phần còn lại được sử dụng để cung cấp năng lượng cho quá trình tổng hợp.
Amoniac được sử dụng để tạo ra axit nitric, sau đó nó được trộn lẫn để tạo ra phân bón nitrat như amoni nitrat (AN). Amoniac cũng có thể được trộn với carbon dioxide lỏng để tạo ra urê. Cả hai sản phẩm này có thể được trộn thêm với nước để tạo thành dung dịch UAN (urê amoni nitrat).
PHOSHPORUS (P) Phân bón gốc phốt pho được sản xuất từ quặng khai thác. Đá phốt phát chủ yếu được xử lý bằng axit sulfuric để tạo ra axit photphoric, được cô đặc hoặc trộn với amoniac để tạo ra một loạt các loại phân bón phốt phát (P2O5).
KALI (K) Kali là chất dinh dưỡng chính thứ ba cho cây trồng và cây trồng. Phân bón gốc kali cũng được sản xuất từ quặng khai thác. Một số quy trình hóa học có thể được sử dụng để chuyển đổi đá kali thành thức ăn thực vật, bao gồm kali clorua, sunfat và nitrat.
Đồ hoạ thông tin quá trình sản xuất phân bón từ các nguồn nguyên liệu thô khác nhau
Phát thải thượng nguồn từ khai thác nguồn nguyên liệu thô
Phân bón gốc nitơ thường phụ thuộc vào khí tự nhiên để tạo ra hydro để tạo ra amoniac (NH3). Đối với phân bón gốc nitơ, việc sản xuất amoniac là quy trình sản xuất sử dụng nhiều carbon nhất, bởi vì các phương pháp sản xuất truyền thống liên quan đến việc tìm nguồn cung ứng hydro từ khí tự nhiên.
Việc khai thác khí tự nhiên giải phóng một lượng lớn khí mê-tan, có tiềm năng nóng lên toàn cầu cao gấp 27-30 lần so với CO2.
Phân bón dựa trên phốt pho và kali phụ thuộc vào khai thác quặng phốt phát và quặng kali, ít sử dụng nhiều carbon hơn.
Phân bón được sử dụng như thế nào?
Thực vật cần chất dinh dưỡng để phát triển mà chúng hấp thụ từ đất thông qua hệ thống rễ của cây. Phân bón cung cấp các chất dinh dưỡng chính (nitơ, phốt pho và kali và các nguyên tố thứ cấp quan trọng) mà thực vật cần.
Phân bón dựa trên nitơ cũng giải phóng khí thải trên cánh đồng. Một phần nitơ được thực vật hấp thụ và phần còn lại được chuyển hóa và giải phóng dưới dạng nitơ oxit N2O.
Đồ hoạ quá trình hấp thụ chất dinh dưỡng của cây trồng khi sử dụng phân bón vào đất
Khi phân bón được bón vào đất, chỉ một phần được cây trồng hấp thụ. Một phần khác được sử dụng bởi các vi sinh vật trong đất, tạo ra N2O như một sản phẩm phụ của quá trình trao đổi chất của chúng trong khi một phần khác của phân bón được áp dụng có thể bị rửa trôi hoặc bay hơi từ vị trí ứng dụng. Các hoạt động của vi sinh vật trong đất giải phóng N2O, một loại khí nhà kính có tiềm năng nóng lên toàn cầu gấp 265 lần so với CO2 trong khoảng thời gian 100 năm.
Giảm lượng phát thải N2O trên một đơn vị phân bón được áp dụng là một chiến lược có thể làm giảm tác động toàn cầu của phân bón đối với phát thải khí nhà kính do con người gây ra, nhưng chiến lược hiệu quả nhất là giảm lượng phân bón được sử dụng trong nông nghiệp.
Việc sử dụng phân bón N tổng hợp trên toàn thế giới dự kiến sẽ tăng 50% so với mức năm 2012 vào năm 2050. Điều này sẽ dẫn đến sự gia tăng lớn lượng khí thải N2O từ đất nông nghiệp, có khả năng đe dọa mục tiêu khí hậu của Hiệp định Paris là giữ cho sự nóng lên toàn cầu trong khoảng 1,5 °C hoặc thấp hơn 2 °C so với nhiệt độ tiền công nghiệp.
Đồ hoạ quá trình hấp thụ phân bón của cây trồng và phát thải ngược lại khí quyển
Ngoài việc gây ra sự phát thải khí nhà kính trong khí quyển, việc sử dụng phân bón cũng ảnh hưởng đến các hệ sinh thái trên cạn và biển. Các cơ chế bay hơi và tái định vị các oxit nitơ (NO2) có thể gây ra quá trình axit hóa cục bộ trong đất, ngoài đất và nếu mảnh đất đó liền kề với một vùng nước hoặc nếu nó được tưới, một số Nitơ có thể chảy ra hoặc rò rỉ vào hệ thống nước mặt. Nitơ này cuối cùng sẽ kết thúc ở vùng nước ven biển, góp phần làm ô nhiễm biển, gây tác động và tàn phá môi trường cục bộ.
Ai làm cho phân bón xanh nhất và bẩn nhất?
Trung Quốc, Ấn Độ, Mỹ và EU, Vương Quốc Anh chiếm 62% tổng lượng phát thải phân bón gốc nitơ của thế giới. Những khí thải này là kết quả của việc tiêu thụ nhiều phân bón cho nông nghiệp.
Tuy nhiên, các quốc gia ở Mỹ Latinh có cường độ phát thải cao nhất (từ 16 đến 18 tCO2e mỗi tấn nitơ [tN]) do sử dụng nhiều phân bón nitơ tổng hợp và do điều kiện khí hậu. Các quốc gia ở Đông Á có xu hướng có cường độ phát thải cao (cao tới 32 tCO2e/tN ở một số vùng của Indonesia) từ các quy trình sản xuất sử dụng nhiều carbon. Ngược lại, cường độ phát thải của các quốc gia phát thải tổng thể cao nhất vẫn ở khoảng 10 tCO2e/tN.
EU CBAM và phân bón
Cơ chế điều chỉnh biên giới carbon mới của EU (CBAM) đặt ra giá cho lượng khí thải liên quan đến phân bón được sản xuất ở các quốc gia bên ngoài EU và nhập khẩu vào EU. Từ năm 2026, các nhà nhập khẩu sẽ phải mua giấy chứng nhận CBAM về khí thải, tương ứng với Hệ thống Giao dịch Phát thải của EU đối với hàng hóa do EU sản xuất. Cho đến năm 2026, các nhà nhập khẩu phân bón không phải trả tiền cho lượng khí thải nhập khẩu mà phải báo cáo lượng khí thải trực tiếp và gián tiếp liên quan đến phân bón mà họ nhập khẩu hàng quý, dựa trên thông tin của nhà cung cấp.
CBAM của EU tập trung vào sản xuất phân bón chứa nitơ và loại trừ phân bón kali và phốt phát.
Lượng khí thải phân bón nào được bao gồm trong báo cáo của CBAM?
CBAM quy định báo cáo lượng phát thải khí nhà kính bao gồm:
- Phát thải gián tiếp từ điện được sử dụng trong sản xuất;
- Khí thải nhúng vào tiền chất sử dụng làm nguyên liệu khi sản xuất phân bón: nitơ có ở các hóa chất vô cơ cần thiết để sản xuất phân bón, được gọi là hàng hóa tiền chất (bao gồm Amoniac, axit nitric và urê);
- Phát thải từ sản xuất phân bón hỗn hợp (NPKs) bao gồm các muối có chứa amoni hoặc nitrat;
- Xử lý khí thải từ sản xuất phân bón.
CBAM không yêu cầu báo cáo khí thải thượng nguồn phát sinh từ việc sản xuất và dấu chân carbon từ nhiên liệu thô.
Đáng chú ý là phạm vi bao phủ của CBAM EU không bao gồm lượng khí thải vòng đời đầy đủ, không giống như Dấu chân Carbon được định nghĩa theo Tiêu chuẩn Giao thức khí nhà kính Protocol GHG.
Đồ hoạ so sánh sự khác nhau về ranh giới báo cáo theo quy định của CBAM và GHG Protocol
Hãy xem hướng dẫn nhanh về mã CN cho hàng hóa nhập khẩu phải tuân thủ CBAM của EU? Để kiểm tra xem việc nhập khẩu phân bón của bạn có được bao phủ bởi EU CBAM hay không.
Các nhà sản xuất đang giảm cường độ carbon như thế nào?
Lượng khí thải phân bón thay đổi đáng kể tùy thuộc vào nguồn hydro được sử dụng để sản xuất amoniac.
Hãy xem quy trình sản xuất phân bón thông thường. Nguyên liệu đầu vào là điện, khí thiên nhiên, nước, không khí để sản xuất Amoniac, từ đó gây ra phát thải khí nhà kính.
Đồ hoạ thể hiện quá trình sản xuất phân bón truyền thống phát thải carbon cao
Một số công ty đang khám phá các con đường khử cacbon khi sản xuất amoniac như “Con đường hydro xanh ” và “Con đường trung tính công nghệ” của Phân bón Châu Âu:
– Con đường hydro xanh (“Xanh”): Nhiên liệu cho quá trình sản xuất phân bón là hydro được tái tạo từ các nguồn carbon thấp thay thế hydro có nguồn gốc từ khí tự nhiên, tạo ra CO2 có nguồn gốc sinh học để sản xuất urê.
– Lộ trình trung lập công nghệ (“Xanh lam”): Triển khai kết hợp các giải pháp công nghệ tùy thuộc vào sự sẵn có của cơ sở hạ tầng và các nhà cung cấp năng lượng để tìm kiếm nhiên liệu có nguồn gốc carbon thấp.
Đồ hoạ thể hiện sản xuất phân bón sử dụng công nghệ phát thải carbon thấp
Đồ hoạ thể hiện tái tạo phân bón sử dụng công nghệ phát thải carbon thấp
Đồ hoạ thể hiện tái tạo phân bón sử dụng Methane sinh học phát thải carbon thấp
Giảm lượng khí thải do ứng dụng phân bón trên đồng ruộng.
Một lượng khí thải là không thể tránh khỏi khi sử dụng phân bón để bón cho cây trồng trên đất. Một số nghiên cứu đã chỉ ra khi phân bón nitơ được bón vào đất, một số được thực vật hấp thụ và một số được sử dụng bởi vi sinh vật trong đất, chúng tạo ra N2O như một sản phẩm phụ của quá trình trao đổi chất của chúng. Nitơ cũng có thể bị rửa trôi từ nền đất đã được bón phân và chảy vào vùng nước mặt gây ô nhiễm môi trường.
Các nhà nghiên cứu cho biết chiến lược hiệu quả nhất để cắt giảm lượng khí thải là giảm sử dụng phân bón quá mức và thay thế hoặc kết hợp với các giải pháp nâng cao hiệu quả của việc bón phân cho cây trồng.
“Chúng ta có thể sản xuất đủ lương thực cho dân số ngày càng tăng với đóng góp nhỏ hơn nhiều vào phát thải khí nhà kính toàn cầu, mà không ảnh hưởng đến năng suất.
“Thay đổi chế độ ăn uống theo hướng ít thịt và các sản phẩm từ sữa có thể đóng vai trò trung tâm.
“Ba phần tư nitơ trong sản xuất cây trồng (được thể hiện dưới dạng protein và bao gồm các sản phẩm phụ năng lượng sinh học) hiện được dành cho sản xuất thức ăn chăn nuôi trên toàn cầu.”
Các nhà nghiên cứu của Đại học Bang Michigan liệt kê bốn yếu tố quản lý chính giúp giảm phát thải N2O, được gọi là 4Rs:
- Ứng dụng đúng tỷ lệ phân bón cần sử dụng trên đất trồng.
- Ứng dụng đúng loại phân bón phù hợp với cây trồng, đất trồng.
- Ưng dụng đúng thời điểm cần thiết cho cây trồng.
- Ứng dụng đúng vị trí.
Các cách khác để giảm lượng khí thải phát sinh trên đất khi sử dụng phân bón, bao gồm:
– Che phủ cây trồng;
– Quản lý tưới tiêu (điều này liên quan đến việc giảm tỷ lệ bón để giảm thiểu độ ẩm của đất trong nỗ lực giảm lượng khí thải N2O. Tưới nhỏ giọt dưới bề mặt có thể giảm lượng khí thải N2O so với tưới phun nước trên cao vì độ ẩm của đất được điều chỉnh tốt hơn;
– Giảm làm đất (chiến lược không xới đất dài hạn có thể giảm lượng khí thải N2O lên đến 50%).
Đáp ứng nhu cầu phân bón carbon thấp?
Với các quy định như CBAM và ngày càng nhiều công ty tìm kiếm các sản phẩm carbon thấp và tiết lộ chuỗi cung ứng, việc hiểu được lượng khí thải của phân bón bạn đang mua, bán hoặc tài trợ là điều tối quan trọng. Với sự thay đổi về lượng khí thải tùy thuộc vào loại hình sản xuất và ứng dụng, ước tính lượng khí thải bằng các phương pháp tiêu chuẩn có thể làm hiện ra các điểm nóng carbon quan trọng nhất của bạn.
Các cơ sở sản xuất phân bón tại Việt Nam cần biết gì?
Các cơ sở sản xuất phân bón thuộc lĩnh vực sản xuất công nghiệp. Các cơ sở này có bắt buộc phải thực hiện kiểm kê khí nhà kính hay không?
Câu trả lời là “CÓ”, vì họ thuộc danh mục lĩnh vực, cơ sở phát thải khí nhà kính phải thực hiện kiểm kê khí nhà kính do Thủ tướng Chính phủ ban hành.
Ngày 10/10/2022 thì Bộ Tài nguyên và Môi trường đã ban hành Quyết định 2626/QĐ-BTNMT về việc Công bố hệ số phát thải để phục vụ lập báo cáo kiểm kê cấp cơ sở.
Ngày 27/12/2023 thì Bộ Công Thương ban hành Thông tư số 38/2023/TT-BCT, Quy định kỹ thuật đo đạc, báo cáo, thẩm định giảm nhẹ phát thải khí nhà kính và kiểm kê khí nhà kính ngành Công Thương.
Theo dòng thời gian thì các cơ sở cần thu thập dữ liệu hoạt động từ năm 2023 để chuẩn bị đo lường lượng phát thải khí nhà kính từ năm 2024, báo cáo cơ quan có thẩm quyền thẩm định báo cáo trong năm 2025 để chuẩn bị cho mục tiêu không phát thải từ 2050.
Chuẩn bị chuỗi cung ứng phân bón của bạn cho một tương lai không có phát thải.
Khách hàng và các tổ chức tài chính đang tập trung vào chuỗi cung ứng, yêu cầu các sản phẩm carbon thấp hơn và các công ty phải coi trọng tính bền vững.
Bắt đầu chuẩn bị cho báo cáo lượng khí thải sản phẩm của bạn và tạo ra một chiến lược tìm nguồn cung ứng carbon thấp. Hãy theo dõi bài viết về Dấu chân Carbon Sản phẩm (PCF) của bạn là gì? Phương pháp tiếp cận đo lường dấu chân như thế nào? Cùng G.Life.
Một thoáng suy nghĩ
Phân bón của bạn có xuất khẩu sang EU hay không, hãy chú ý là nó có thuộc quy định phải báo cáo theo cơ chế CBAM hay không?