Vào tháng 9 năm 2024, ENEOS, công ty lọc dầu lớn nhất Nhật Bản, tổ chức lễ khánh thành nhà máy thử nghiệm sản xuất nhiên liệu tổng hợp tại Viện Nghiên cứu Kỹ thuật Trung tâm ở Yokohama. Đây là nhà máy đầu tiên tại Nhật Bản có khả năng sản xuất nhiên liệu tổng hợp khép kín từ nguyên liệu thô đến thành phẩm, đánh dấu một cột mốc kỹ thuật mà nhiều năm trước còn bị xem là viễn tưởng.
Nguyên lý hoạt động của nhà máy này nghe có vẻ như phép màu. Trong khu vực cung cấp nguyên liệu, nhà máy hút CO2 trực tiếp từ khí thải của chính nhà máy và từ bầu khí quyển thông qua thiết bị thu giữ carbon trực tiếp do công ty Climeworks của Thụy Sĩ sản xuất.
Cùng lúc đó, nước được điện phân bằng điện từ năng lượng tái tạo để tách ra khí hydro. Hai thành phần này sau đó được tổng hợp qua phản ứng Fischer-Tropsch, tạo ra dầu thô tổng hợp có thể chế biến thành xăng, nhiên liệu máy bay và dầu diesel. Sản phẩm cuối cùng trong suốt, không chứa lưu huỳnh hay kim loại nặng, sạch hơn xăng thông thường.
Điều khiến công nghệ này thực sự gây chú ý không phải là bản thân phản ứng hóa học, mà là tính tương thích của nó với hạ tầng sẵn có. Nhiên liệu tổng hợp của ENEOS có thể đổ thẳng vào xe hơi, máy bay và tàu thủy hiện tại mà không cần bất kỳ sửa đổi nào.
Đây là lợi thế mà điện và hydro không có, vì cả hai đều đòi hỏi hạ tầng hoàn toàn mới từ trạm sạc đến bồn chứa đặc biệt. Để chứng minh tính khả thi, ENEOS đã vận hành thử nghiệm xe thực tế bằng loại nhiên liệu này tại Triển lãm Osaka-Kansai năm 2025. Xe chạy được, nhiên liệu hoạt động đúng như thiết kế.
Tuy nhiên, đằng sau thành công kỹ thuật là một bài toán kinh tế chưa có lời giải. Theo ước tính của chính phủ Nhật Bản, giá thành sản xuất nhiên liệu tổng hợp hiện ở mức khoảng 300 yen mỗi lít nếu sản xuất ở nước ngoài rồi nhập khẩu về, và lên đến 700 yen mỗi lít nếu toàn bộ quy trình thực hiện trong nước.
Trong khi đó, xăng thông thường tại Nhật dao động quanh mức 170 đến 180 yen mỗi lít, tức nhiên liệu tổng hợp đang đắt hơn từ hai đến bốn lần. Năm 2025, ENEOS tạm dừng dự án vì chi phí chưa đủ cạnh tranh để thương mại hóa.
Còn một nghịch lý năng lượng khác khiến bài toán càng thêm phức tạp. Lượng điện cần thiết để sản xuất một lít nhiên liệu tổng hợp tương đương với lượng điện đủ để chạy một xe điện khoảng 200 km.
Nói cách khác, nếu mục tiêu là giảm phát thải carbon, dùng điện tái tạo để sạc xe điện hiệu quả hơn nhiều so với dùng điện đó để tổng hợp xăng rồi đốt trong động cơ đốt trong. Đây chính là lý do mà ngay cả khi khoa học đã được chứng minh hoàn toàn, con đường từ phòng thí nghiệm đến thị trường vẫn còn rất dài.
Dù vậy, ENEOS vẫn duy trì lộ trình dài hạn. Năm 2027, công ty dự kiến đưa vào vận hành thử nghiệm nhà máy thí điểm với công suất 300 thùng mỗi ngày, và đặt mục tiêu xây dựng nhà máy thương mại đạt 10.000 thùng mỗi ngày vào thập niên 2030.
Chủ tịch ENEOS Holdings, ông Tomohide Miyata, khẳng định chìa khóa nằm ở việc hạ giá thành điện tái tạo dùng cho sản xuất hydro. Bản thiết kế đã có, khoa học đã được chứng minh. Câu hỏi không còn là liệu công nghệ này có hoạt động được không, mà là khi nào chi phí mới chạm đến ngưỡng để thay đổi bản đồ năng lượng toàn cầu.
Nguyễn Hải
