Bài viết trước đã giới thiệu bối cảnh, mục tiêu quốc gia và khung chính sách công về CCUS của Nhật Bản (xem Trụ cột chính trong nỗ lực khử carbon của Nhật Bản). Bài này đi tiếp phần còn lại của bức tranh, gồm lộ trình triển khai đến năm 2050, các dự án tiêu biểu đã và đang vận hành, những thách thức về địa chất, chi phí và sự chấp nhận của công chúng, cơ hội mà CCUS mở ra cho nền kinh tế Nhật Bản, cùng mạng lưới hợp tác quốc tế mà Nhật Bản đang xây dựng tại châu Á.
1. Chiến lược dài hạn và lộ trình triển khai CCUS
1.1. Mục tiêu 2030 và giai đoạn quá độ
Trong ngắn hạn đến năm 2030, chiến lược của Nhật Bản tập trung vào việc khởi động các dự án CCS đầu tiên ở quy mô thương mại và chuẩn bị tiền đề cho mở rộng sau đó. Lộ trình CCS dài hạn ước tính rằng đến 2030 các dự án CCS thí điểm sẽ đạt tổng công suất thu giữ khoảng 13 triệu tấn CO₂ mỗi năm. Con số này dựa trên việc triển khai một số cụm dự án CCS tiên phong tại các vùng khác nhau trên khắp Nhật Bản.
Vào tháng 6 năm 2024, JOGMEC đã mở rộng danh mục dự án của mình bằng cách lựa chọn thêm chín dự án CCS làm Dự án CCS Tiên phong năm tài chính 2024 (METI, 2024). Các dự án mới này nhằm vào nhiều ngành công nghiệp khác nhau, như điện lực, lọc dầu, thép, hóa chất, bột giấy/giấy và xi măng, và thu giữ CO2 phát thải từ các cụm công nghiệp ở các khu vực Hokkaido, Kanto, Chubu, Kinki, Setouchi và Kyushu (xem hình 1).
09 dự án được lựa chọn năm 2024 tổng cộng nhằm lưu trữ khoảng 20 triệu tấn CO2 mỗi năm, trong đó năm dự án lên kế hoạch lưu trữ CO2 tại Nhật Bản và bốn dự án còn lại lên kế hoạch lưu trữ CO2 tại khu vực châu Á-Thái Bình Dương. Sự kết hợp giữa các dự án trong nước và quốc tế này minh họa cách tiếp cận linh hoạt của Nhật Bản đối với việc đạt được mục tiêu lưu trữ carbon.
Các dự án tiên phong này đóng vai trò mô hình thí điểm cho những cụm CCS (CCS clusters) trong tương lai. Mỗi cụm thường bao gồm nhiều nguồn phát thải công nghiệp trong cùng một vùng, sử dụng hạ tầng thu gom CO₂ chung, sau đó hoặc vận chuyển CO₂ bằng đường ống hoặc tàu chuyên dụng đến một địa điểm lưu trữ chung. Chẳng hạn, một trong bảy dự án là cụm CCS vùng Tohoku (phía biển Nhật Bản) do tập đoàn Mitsubishi Heavy Industries (MHI) cùng ITOCHU và 5 công ty khác hợp tác phát triển (Wood, 2023). Dự án này sẽ thu gom CO₂ từ các nhà máy của Nippon Steel, nhà máy xi măng Taiheiyo và nhiều cơ sở công nghiệp khác tại khu vực duyên hải Tohoku, sau đó hóa lỏng CO₂ và vận chuyển bằng tàu biển đến điểm tiếp nhận để bơm xuống tầng chứa dưới đáy biển. Công suất thu giữ của cụm Tohoku dự kiến khoảng 2 triệu tấn CO₂ mỗi năm vào 2030 (Wood, 2023). Tương tự, cụm Tomakomai (Hokkaido) sẽ tận dụng hạ tầng sẵn có từ dự án thử nghiệm trước đó để thu và lưu CO₂ ở khu vực này, còn cụm Kyushu (phía bắc Kyushu) tập trung CO₂ từ các nhà máy nhiệt điện than/dầu ở Kyushu và có thể vận chuyển CO₂ tới các cấu tạo địa chất ngoài khơi Nagasaki để lưu trữ.
Đến năm 2030, bên cạnh việc vận hành các cụm CCS ban đầu, Nhật Bản kỳ vọng sẽ hoàn thiện các yếu tố nền tảng: công nghệ tách CO₂ chi phí thấp hơn, chuỗi cung ứng vận chuyển CO₂ (đường ống, tàu chuyên dụng) sẵn sàng, cộng đồng địa phương chấp nhận sự hiện diện của cơ sở lưu trữ CO₂, và hành lang pháp lý rõ ràng cho doanh nghiệp. Những yếu tố này sẽ quyết định sự thành bại của giai đoạn mở rộng sau 2030. Như một quan chức METI nhấn mạnh, Nhật Bản cần tạo “môi trường kinh doanh” thuận lợi cho CCUS trước 2030 thông qua giảm chi phí, nâng cao hiểu biết công chúng, thúc đẩy CCS ở nước ngoài và ổn định khung pháp lý; chỉ khi đó CCS quy mô lớn mới có thể triển khai thành công sau 2030 (Wood, 2023).
1.2. Tầm nhìn 2050 và mở rộng quy mô
Giai đoạn sau 2030, Nhật Bản dự kiến mở rộng CCUS với tốc độ cấp số nhân để đạt được mục tiêu cuối cùng vào 2050. Từ các cụm thí điểm, quốc gia này sẽ nhân rộng ra nhiều cụm CCS khác trên toàn quốc. Theo Lộ trình CCS, tổng công suất lưu trữ CO₂ sẽ cần tăng dần đều mỗi năm khoảng 6-12 triệu tấn trong 20 năm (2030-2050). Điều này có nghĩa là đến năm 2050, Nhật Bản phải có năng lực lưu trữ 120-240 triệu tấn CO₂ mỗi năm (Wood, 2023). Sự chênh lệch biên độ (120-240) tùy thuộc vào kịch bản phát triển kinh tế và mức độ thành công của các nỗ lực giảm phát thải khác (năng lượng tái tạo, tiết kiệm năng lượng, v.v.). Mức cao 240 triệu tấn CO₂/năm có thể cần nếu nhu cầu năng lượng còn phụ thuộc nhiều vào nhiên liệu hóa thạch; mức 120 triệu tấn/năm tương ứng với kịch bản tối ưu hóa được hầu hết các giải pháp phi carbon khác, chỉ còn lại một phần cần CCS.
Để hiện thực hóa quy mô này, Nhật Bản sẽ phải giải quyết hàng loạt thách thức kỹ thuật và kinh tế. Trước hết, cần xác định và phát triển các điểm lưu trữ CO₂ quy mô lớn, ổn định trong thời gian dài. Theo khảo sát sơ bộ của Japan CCS Co. (JCCS) – công ty nghiên cứu CCS của Nhật, trữ lượng lưu trữ CO₂ khả thi trong lãnh thổ Nhật Bản chủ yếu nằm ở các tầng đá chứa nước muối sâu dưới đáy biển (saline aquifers ngoài khơi) và một phần ở các mỏ dầu khí cạn kiệt dưới biển (FoE Japan, 2024). Hiện Nhật Bản hầu như không có mỏ dầu khí lớn trên đất liền, nên phương án bơm CO₂ để tăng thu hồi dầu (EOR) không thực tiễn trong nước (FoE Japan, 2024). Do đó, chiến lược 2050 của Nhật dựa trên việc phát triển lưu trữ CO₂ ngoài khơi là chính. Nghiên cứu cho thấy tổng tiềm năng lưu trữ ngoài khơi của Nhật có thể rất lớn, song chưa có vị trí cụ thể nào được khảo sát chi tiết và cấp phép tính đến năm 2023 (FoE Japan, 2024). Vì thế, trong những năm tới, Nhật Bản sẽ phải đầu tư mạnh vào khảo sát địa chấn, khoan thăm dò tại các cấu trúc địa chất triển vọng (như bồn trũng ngoài khơi Hokkaido, Niigata, Biển Nhật Bản, Biển Đông Trung Quốc gần Kyushu, v.v.) để xác định các “bể chứa” CO₂ phù hợp.
Về công nghệ, giảm chi phí tách CO₂ là ưu tiên cốt lõi trong chiến lược dài hạn. METI đặt mục tiêu đến 2050 sẽ giảm 80-90% chi phí thu giữ CO₂ so với hiện tại. Theo ước tính năm 2022, chi phí CCS ở Nhật đang ở mức 12.800 – 20.200 yên/tấn CO₂ (khoảng 100-160 USD/tấn) (FoE Japan, 2024). Mục tiêu là đưa chi phí này giảm 60% vào 2050, tức còn khoảng 40 USD/tấn, nhờ cải tiến công nghệ và kinh tế quy mô (FoE Japan, 2024). Chính phủ đang tài trợ nhiều chương trình R&D thông qua NEDO (Tổ chức Phát triển Năng lượng Mới và Công nghệ công nghiệp) và RITE (Viện Nghiên cứu Công nghệ Sáng tạo Trái đất) để phát triển các dung môi hấp thụ CO₂ thế hệ mới, màng lọc CO₂ hiệu suất cao, và công nghệ thu CO₂ trực tiếp từ không khí (DAC). Một ví dụ là dự án “cổng phân tử CO₂” do RITE phát triển – một loại màng polyme cho phép tách CO₂ khỏi khí thải với hiệu suất cao, đang trong giai đoạn thử nghiệm (JCCS, 2020). Song song, chi phí vận chuyển và lưu trữ cũng cần giảm: mục tiêu đến 2050 là chi phí vận chuyển CO₂ giảm 30% và chi phí lưu trữ giảm 20% so với hiện tại. Việc thương mại hóa tàu vận chuyển CO₂ hóa lỏng cỡ lớn sẽ là nhân tố quan trọng giúp giảm chi phí vận chuyển đường biển so với xây dựng mạng lưới đường ống dài vượt biển.
Như vậy, chiến lược dài hạn của Nhật Bản hướng tới xây dựng một ngành công nghiệp CCUS hoàn chỉnh vào giữa thế kỷ 21, đủ năng lực xử lý một phần đáng kể lượng CO₂ quốc gia. Chính phủ dự kiến từ sau 2030, khu vực tư nhân sẽ dẫn dắt các dự án CCS quy mô lớn, còn chính phủ đóng vai trò kiến tạo môi trường thuận lợi (về luật pháp, hạ tầng và hỗ trợ rủi ro). Nếu thành công, Nhật Bản không chỉ đáp ứng mục tiêu trong nước mà còn có thể trở thành trung tâm công nghệ CCS của khu vực châu Á – Thái Bình Dương, xuất khẩu dịch vụ thu giữ và lưu trữ CO₂ cho các nước khác – một hướng đi đang được nghiên cứu trong hợp tác quốc tế.
1.3. Vai trò của khu vực tư nhân trong triển khai CCUS
Khu vực tư nhân Nhật Bản đóng vai trò then chốt trong việc hiện thực hóa các mục tiêu CCUS. Nhiều doanh nghiệp lớn thuộc các ngành năng lượng, công nghiệp nặng, hóa chất và công nghệ đã chủ động tham gia vào các dự án CCUS, từ giai đoạn R&D đến triển khai thí điểm và chuẩn bị cho thương mại hóa.
Trước tiên phải kể đến Japan CCS Co., Ltd. (JCCS) – một công ty chuyên về nghiên cứu và triển khai CCS được thành lập năm 2008 bởi một tập đoàn gồm 36 doanh nghiệp Nhật Bản quan tâm đến công nghệ này (IEA, 2021). Thành viên của JCCS bao gồm nhiều tên tuổi lớn như JX Nippon Oil & Gas (ENEOS), Idemitsu Kosan, Kansai Electric, J-POWER, Mitsubishi Heavy Industries, Mitsui & Co., Toyota, v.v. JCCS được chính phủ giao thực hiện dự án CCS thử nghiệm Tomakomai – dự án CCS đầu tiên và lớn nhất tại Nhật (xem phần các dự án tiêu biểu). Nhiệm vụ của JCCS là tích lũy kinh nghiệm kỹ thuật và dữ liệu về CCS, đồng thời phối hợp với các tổ chức quốc tế để nâng cao năng lực an toàn cho CCS tại Nhật Bản (IEA, 2021). Sự ra đời của JCCS cho thấy khu vực tư nhân Nhật đã sớm chủ động liên kết để cùng phát triển lĩnh vực CCS dưới sự hỗ trợ của chính phủ.
Trong giai đoạn hiện nay, nhiều liên minh doanh nghiệp mới đang hình thành xung quanh các dự án CCS cụ thể. Chẳng hạn, dự án CCS cụm Tohoku (bờ biển Nhật Bản) như đã đề cập là hợp lực của 7 công ty: Mitsubishi Heavy Industries (MHI) đóng vai trò kỹ thuật công nghệ, ITOCHU trong vai trò điều phối và các nhà công nghiệp tại địa phương (như Nippon Steel – công ty thép lớn nhất Nhật Bản, Taiheiyo Cement – công ty xi măng hàng đầu, v.v.) cung cấp nguồn khí CO₂ và đồng đầu tư cơ sở hạ tầng (Wood, 2023). Dự án CCS cụm Tomakomai có sự tham gia của JAPEX (Công ty Thăm dò và Khai thác Dầu khí Nhật Bản) và Idemitsu Kosan (tập đoàn lọc dầu) – hai đơn vị sở hữu nguồn CO₂ từ công nghiệp dầu khí, cùng phối hợp để lưu trữ CO₂ ở ngoài khơi Hokkaido. Tại vùng đô thị Tokyo, dự án CCS đang được INPEX (Tập đoàn Dầu khí & Năng lượng) và Nippon Steel đề xuất, hướng tới thu giữ CO₂ từ các nhà máy công nghiệp vùng Kanto và lưu trữ ở cấu trúc ngoài khơi gần đó. Ở miền tây, dự án CCS Kyushu quy tụ J-Power (Electric Power Development Co. – công ty điện lực quốc gia) và JX Nippon Oil & Gas (ENEOS) nhằm thu giữ CO₂ từ nhà máy nhiệt điện và nhà máy lọc dầu khu vực Kyushu, dự kiến vận chuyển CO₂ đến bể chứa trong thềm lục địa phía tây nam Nhật Bản. Những liên minh này thường bao gồm cả các tập đoàn thương mại (trading houses) như Mitsubishi, Mitsui để hỗ trợ về tài chính và tìm kiếm cơ hội kinh doanh.
Đặc biệt, các công ty công nghệ Nhật Bản đang tích cực phát triển sản phẩm và dịch vụ phục vụ CCUS, không chỉ cho thị trường nội địa mà còn xuất khẩu quốc tế. Mitsubishi Heavy Industries (MHI) từ lâu đã là nhà cung cấp công nghệ thu CO₂ hàng đầu thế giới với quy trình hấp thụ bằng amine (KS-1 Solvent) đã được triển khai tại nhiều nước (ví dụ: nhà máy CCS Petra Nova ở Hoa Kỳ sử dụng công nghệ của MHI). MHI hiện đang nghiên cứu thế hệ dung môi mới (KS-21) và tích hợp các giải pháp thu CO₂ vào dây chuyền sản xuất hydro, năng lượng. Kawasaki Heavy Industries thì phát triển công nghệ liquefy CO₂ và tàu chở CO₂ chuyên dụng – lĩnh vực Nhật Bản muốn dẫn đầu. Năm 2023, Kawasaki đã hạ thủy tàu chở CO₂ lỏng cỡ nhỏ “CCS Demonstrator”, đánh dấu bước đầu tiên trên thế giới trong vận chuyển CO₂ đường biển ở nhiệt độ -50°C. Dự kiến từ cuối năm 2024, Kawasaki sẽ phối hợp cùng METI vận hành thử nghiệm tuyến tàu này, chở CO₂ từ một nhà máy nhiệt điện đến địa điểm lưu trữ nhằm đánh giá hiệu quả vận chuyển. Nếu thành công, Nhật Bản sẽ sở hữu công nghệ cốt lõi để thiết lập mạng lưới vận tải CO₂ xuyên biên giới, phục vụ tham vọng trở thành trung tâm trung chuyển CO₂ ở châu Á.
Ngoài ra, các công ty dầu khí và hóa chất cũng nhập cuộc để tận dụng cơ hội từ CCUS. ENEOS (Nhật Bản) đang chuyển đổi một số cơ sở lọc dầu thành trung tâm sản xuất hydro xanh và xem xét thu giữ CO₂ phát sinh trong quá trình sản xuất hydro. Idemitsu Kosan tìm kiếm áp dụng CCS tại các mỏ khí cạn kiệt ở biển Nhật Bản. Toyoda Gosei và Asahi Kasei (công ty hóa chất) thì nghiên cứu vật liệu hấp thụ CO₂ và tái chế CO₂ thành hóa chất mới. Tất cả cho thấy một hệ sinh thái doanh nghiệp đa dạng đang hình thành quanh CCUS: từ nhà thầu kỹ thuật, nhà cung ứng thiết bị, đến các công ty vận tải, tài chính, và khách hàng công nghiệp.
Mặc dù khu vực tư nhân rất năng động, nhưng rủi ro và chi phí vẫn là trở ngại lớn. Hiện tại chưa có dự án CCS thương mại nào ở Nhật tạo ra lợi nhuận nếu không có hỗ trợ công. Do đó, chính phủ thông qua các tổ chức như JOGMEC (Tổ chức Quản lý Năng lượng và Kim loại Nhật Bản), JBIC (Ngân hàng hợp tác quốc tế Nhật), NEXI (Công ty Bảo hiểm xuất khẩu) đang cung cấp đảm bảo tài chính và bảo hiểm rủi ro cho các dự án CCS mạo hiểm (FoE Japan, 2024). JOGMEC từ năm 2023 đã triển khai chương trình “Hỗ trợ CCS tiên tiến”, chọn ra các dự án triển vọng để tài trợ khảo sát và thiết kế chuỗi CCS đầy đủ. Năm 2023, 7 dự án đã được chọn; sang năm 2024, chương trình nâng lên 9 dự án trọng điểm để hỗ trợ thiết kế chi tiết, với tổng mục tiêu lưu trữ 20 triệu tấn CO₂/năm khi các dự án này hoạt động (JOGMEC, 2024). Việc có sự “đỡ đầu” của JOGMEC giúp thu hút doanh nghiệp tham gia do giảm bớt gánh nặng chi phí tiền kỳ.
Tóm lại, khu vực tư nhân Nhật Bản giữ vai trò đầu tàu triển khai thực tế các dự án CCUS, còn nhà nước tạo điều kiện về chính sách và hỗ trợ tài chính. Sự kết hợp công-tư này được kỳ vọng sẽ thúc đẩy CCUS tiến nhanh trong những năm tới, khi mà cả hai khu vực đều nhận thấy lợi ích chung: vừa đóng góp cho mục tiêu khí hậu quốc gia, vừa mở ra cơ hội kinh doanh và công nghệ mới trong kỷ nguyên kinh tế carbon thấp.
2. Các dự án CCUS tiêu biểu tại Nhật Bản
2.1. Dự án CCS Tomakomai (Hokkaido)
Tomakomai CCS là dự án thu giữ và lưu trữ carbon tiêu biểu đầu tiên tại Nhật Bản, đánh dấu bước ngoặt từ nghiên cứu sang triển khai thực tế. Dự án được thực hiện tại thành phố Tomakomai, Hokkaido – một khu vực có ngành công nghiệp lọc hóa dầu phát triển. Bắt đầu từ năm 2012, JCCS được METI giao triển khai dự án trình diễn CCS hoàn chỉnh đầu tiên của quốc gia (IEA, 2021). Mục tiêu là thu giữ một phần khí CO₂ từ nhà máy lọc dầu địa phương và bơm lưu trữ an toàn dưới lòng đất, nhằm kiểm chứng hiệu quả kỹ thuật và an toàn môi trường của CCS.
Quá trình vận hành diễn ra trong giai đoạn 2016-2019. Nguồn CO₂ được thu giữ là từ dòng khí thải giàu CO₂ của phân xưởng sản xuất hydro tại nhà máy lọc dầu Idemitsu Tomakomai. Dòng khí offgas này chứa khoảng 50% CO₂, được dẫn qua hệ thống hấp thụ hóa học bằng amine (sử dụng dung dịch MHI KS-1) để tách CO₂ (IEA, 2021). Công suất hệ thống thu giữ khoảng 0,1 triệu tấn CO₂ mỗi năm. CO₂ sau khi thu được nén lại và vận chuyển qua đường ống ngắn ra hai giếng khoan ngoài khơi ngay gần bờ (cách bờ khoảng 3-4 km). CO₂ được bơm vào hai tầng chứa nước muối sâu dưới đáy biển ở độ sâu khoảng 1.000 m và 2.400 m dưới lớp đáy đại dương (IEA, 2021). Đến cuối năm 2019, dự án đã thu và lưu trữ thành công tổng cộng 0,3 triệu tấn CO₂, đạt mục tiêu đề ra, và ngừng bơm theo kế hoạch (IEA, 2021). Hiện nay, dù không bơm thêm CO₂, công tác quan trắc môi trường và an toàn tại khu vực lưu trữ vẫn tiếp tục, bao gồm giám sát địa chấn, đo nồng độ CO₂ trong nước biển, nhằm bảo đảm CO₂ lưu trữ không rò rỉ và không gây tác động xấu.
Kết quả dự án Tomakomai được đánh giá là thành công và cung cấp nhiều bài học quý báu. Đây là “dự án CCS chuỗi đầy đủ đầu tiên của Nhật Bản”, chứng minh rằng từ khâu thu CO₂ tại nguồn công nghiệp, vận chuyển đến khâu lưu trữ địa chất đều khả thi trong bối cảnh Nhật Bản (IEA, 2021). Dự án cũng cho thấy công nghệ amine hoạt động hiệu quả với khí thải nhà máy lọc dầu, thu được CO₂ có độ tinh khiết cao. Không có sự cố rò rỉ hay sự cố an toàn nghiêm trọng nào được báo cáo trong suốt quá trình vận hành. Tuy một trong hai giếng bơm gặp khó khăn nên lượng CO₂ bơm qua giếng đó ít hơn dự kiến (FoE Japan, 2024), nhưng tổng thể dự án vẫn đạt mục tiêu đề ra. Điều này giúp tăng cường niềm tin của chính phủ và công chúng vào an toàn của CCS. Ngoài ra, Tomakomai thiết lập mô hình hợp tác giữa doanh nghiệp (Idemitsu, JCCS) và chính quyền địa phương, đảm bảo sự đồng thuận xã hội – yếu tố rất quan trọng để CCS được chấp nhận. Thành công của Tomakomai đã lót đường cho các dự án CCS lớn hơn: các chuyên gia của JCCS hiện đang tham gia tư vấn thiết kế cho nhiều dự án CCS mới trên toàn quốc, tận dụng kinh nghiệm tại Tomakomai.
2.2. Thử nghiệm CCS Nagaoka (Niigata)
Trước Tomakomai, Nhật Bản từng có một thử nghiệm CCS quy mô nhỏ tại Nagaoka, tỉnh Niigata. Đây là dự án do RITE phối hợp cùng METI thực hiện từ năm 2003-2005. Mục đích là thử nghiệm bơm CO₂ vào tầng chứa trên đất liền và theo dõi sự di chuyển của nó. Tại Nagaoka, khoảng 10.000 tấn CO₂ đã được bơm xuống một tầng cát chứa nước ngầm ở độ sâu khoảng 1.100 m trong vòng 18 tháng (FoE Japan, 2024). Kết quả cho thấy CO₂ tạo thành vòm khí trong tầng chứa và không phát hiện rò rỉ lên trên. Dù quy mô nhỏ, thử nghiệm Nagaoka đã cung cấp dữ liệu địa chất và trải nghiệm vận hành quan trọng, đặc biệt về giám sát địa chấn 4D để theo dõi CO₂ ngầm. Đây là những dữ liệu đầu tay giúp Nhật Bản tự tin hơn khi chuyển sang dự án lớn hơn như Tomakomai. Đồng thời, Nagaoka cho thấy thách thức lưu trữ trên đất liền ở Nhật Bản do địa chấn, do đó định hướng chiến lược chuyển trọng tâm ra ngoài khơi.
2.3. Dự án Osaki CoolGen: thu giữ CO₂ từ khí hóa than
Một dự án đáng chú ý khác là Osaki CoolGen – liên doanh giữa J-POWER và Tập đoàn Điện lực Chugoku nhằm phát triển công nghệ nhiệt điện than phát thải thấp. Dự án đặt tại Osakikamijima (tỉnh Hiroshima) và chia làm nhiều giai đoạn. Giai đoạn 1 (hoàn thành 2017) vận hành thử nghiệm nhà máy phát điện khí hóa than tích hợp chu trình khí và hơi (IGCC) 170 MW. Giai đoạn 2 (2019-2020) bổ sung hệ thống thu giữ CO₂ sau đốt (post-combustion) sử dụng dung môi amine với công suất thu giữ khoảng 0,5 triệu tấn CO₂/năm. Kết quả, Osaki CoolGen đã thu giữ thành công CO₂ từ khí thải của nhà máy IGCC, đạt độ tinh khiết 99% với tỷ lệ thu giữ trên 90%. CO₂ thu được một phần được sử dụng tại chỗ cho các thí nghiệm sản xuất nhiên liệu, phần còn lại nén lưu trữ tạm thời (chưa có kho lưu vĩnh viễn nên CO₂ cuối cùng được giải phóng có kiểm soát). Dù CO₂ chưa được lưu trữ lâu dài, Osaki CoolGen đã chứng minh khả năng tích hợp CCS vào nhà máy điện. Đây là bước chuẩn bị để Nhật Bản hướng tới xây dựng nhà máy điện thương mại có CCS hoàn chỉnh trong tương lai. Hiện J-POWER đang đề xuất một dự án nhà máy than 1000 MW mới có trang bị CCS dựa trên kinh nghiệm Osaki CoolGen, đặt tại tỉnh Ibaraki, nhằm vận hành vào 2030.
2.4. Các dự án CCU và tái sử dụng CO₂
Bên cạnh lưu trữ CO₂ dưới lòng đất, Nhật Bản cũng rất quan tâm phát triển công nghệ sử dụng CO₂ (CCU) – được gọi là “tái chế carbon” (carbon recycling) trong chính sách. Mục tiêu là biến CO₂ đã thu giữ thành các sản phẩm hữu ích hoặc nguyên liệu công nghiệp, vừa giảm CO₂ thải ra khí quyển, vừa tạo giá trị kinh tế. Năm 2019, Nhật Bản công bố Lộ trình Công nghệ Tái chế Carbon tại Hội nghị Thượng đỉnh G20, thúc đẩy một loạt sáng kiến 3C (Caravan, Collaboration, Creativity) để đẩy nhanh phát triển CCU (METI, 2019).
Hiện đã có một số dự án CCU trình diễn đáng chú ý:
- Sản xuất methane tổng hợp (e-methane): Năm 2023, thành phố Yokohama cùng Công ty Tokyo Gas và Mitsubishi Heavy Industries khởi động dự án thí điểm thu giữ CO₂ từ nhà máy đốt rác thải (WtE) và tổng hợp khí metan phục vụ mạng lưới gas thành phố (Wright, 2023). Tại nhà máy đốt rác Tsurumi, hệ thống MHI sẽ tách CO₂ từ khí lò đốt, sau đó CO₂ được nén và chở bằng xe bồn tới trung tâm kỹ thuật Yokohama của Tokyo Gas để đưa vào phản ứng Sabatier (CO₂ + H₂) tạo thành metan và nước (Wright, 2023). Hydro sử dụng được cấp từ nguồn năng lượng tái tạo. Sản phẩm metan tổng hợp sẽ được bơm vào mạng lưới khí đốt thành phố (city gas), thay thế một phần khí thiên nhiên hóa thạch. Dự án Yokohama là trường hợp đầu tiên ở Nhật Bản tạo “nhiên liệu các-bon trung tính” từ CO₂ thải và hydro sạch, mở ra hướng ứng dụng CCU cho mục tiêu khử carbon lĩnh vực gas đô thị.
- CO₂ dùng trong bê tông và vật liệu xây dựng: Một số công ty xây dựng như Taisei, Obayashi đang thử nghiệm công nghệ bê tông hấp thụ CO₂. Bê tông đặc biệt được trộn với CO₂ thu giữ trong quá trình đông kết nhằm khoáng hóa CO₂ thành CaCO₃ rắn chắc trong cấu trúc bê tông, vừa tăng độ bền vừa cô lập CO₂ vĩnh viễn. Mục tiêu của METI là đến năm 2030, loại bê tông hấp thụ CO₂ này đạt chi phí tương đương bê tông thường, và đến 2050 được sử dụng rộng rãi trong xây dựng cơ sở hạ tầng. Đồng thời, hãng Tokuyama (hóa chất) đang vận hành thiết bị thu CO₂ từ khí thải nhà máy và sử dụng CO₂ này để sản xuất urethane và các hóa chất công nghiệp khác. Công nghệ quang hợp nhân tạo – dùng xúc tác quang để biến CO₂ và nước thành các hợp chất hữu cơ – cũng được chính phủ tài trợ nghiên cứu với mục tiêu dài hạn sản xuất nhựa sinh học từ CO₂ với chi phí cạnh tranh vào 2050.
- Nhiên liệu tổng hợp và hóa chất: Nhật Bản nhìn nhận CO₂ là nguồn tài nguyên C thay thế dầu mỏ trong tương lai. Nhiều dự án R&D đang tập trung tổng hợp nhiên liệu hàng không bền vững (SAF) từ CO₂ và hydro. Mục tiêu đặt ra là thương mại hóa SAF từ CO₂ vào khoảng năm 2030 và đạt giá cạnh tranh với nhiên liệu truyền thống vào 2040. Các tập đoàn năng lượng như ENEOS, Idemitsu đã khánh thành cơ sở thử nghiệm sản xuất dầu diesel và xăng tổng hợp từ CO₂ + hydro. Nếu thành công, công nghệ này cho phép tiếp tục sử dụng hạ tầng xăng dầu hiện có nhưng không gia tăng CO₂ trong khí quyển (vì CO₂ được tái chế liên tục).
Mặc dù CCU hứa hẹn, giới chuyên gia cũng lưu ý quy mô ứng dụng CCU sẽ có giới hạn. Không phải toàn bộ hàng trăm triệu tấn CO₂ đều có thể chuyển thành sản phẩm; trên thực tế, nhu cầu CO₂ cho sản xuất nhiên liệu hoặc vật liệu vẫn nhỏ hơn rất nhiều so với lượng CO₂ cần giảm thải (FoE Japan, 2024). Do đó, chiến lược của Nhật Bản cân bằng cả CCU lẫn CCS: ưu tiên CCU khi có thể tạo giá trị kinh tế, và dành CCS (lưu trữ) cho lượng CO₂ dư thừa không dùng hết hoặc khi CCU không khả thi. Cách tiếp cận đa hướng này giúp tối ưu hóa hiệu quả của CCUS trong bối cảnh kinh tế thực tế.
3. Thách thức trong việc triển khai CCUS tại Nhật Bản
Mặc dù đã có lộ trình rõ ràng và sự hậu thuẫn mạnh mẽ từ chính phủ, Nhật Bản vẫn đối mặt với nhiều thách thức lớn trong triển khai CCUS trên quy mô rộng. Nhận diện và tìm giải pháp cho các thách thức này là chìa khóa để CCUS có thể đóng góp thực chất vào mục tiêu trung hòa carbon 2050.
3.1. Hạn chế về địa chất và không gian lưu trữ
Nhật Bản là quốc gia có điều kiện địa chất phức tạp. Vùng đất liền hẹp, địa hình đồi núi và hoạt động kiến tạo mạnh (động đất, núi lửa) khiến khả năng lưu trữ CO₂ an toàn trên đất liền rất hạn chế. Như đã nêu, gần như tất cả các dự án CCS sẽ phải triển khai ngoài khơi. Tuy các tầng chứa nước mặn và tầng chứa dầu khí cạn kiệt dưới biển có trữ lượng lớn, nhưng việc khoan thăm dò và vận hành kho chứa dưới đáy biển sâu không hề dễ dàng. Nhật Bản có ít kinh nghiệm trong khai thác dầu khí ngoài khơi (không như các nước Bắc Âu hay Trung Đông), do đó thiếu dữ liệu địa chất chi tiết về các cấu trúc sâu. Một thách thức nữa là phân bố nguồn phát thải và bể chứa rất không đồng đều: các trung tâm công nghiệp phát thải CO₂ lớn (Tokyo, Kansai, Kyushu) lại cách xa các khu vực có tiềm năng lưu trữ ngoài khơi (Hokkaido, Biển Nhật Bản, Okinawa). Điều này đòi hỏi phải xây dựng hạ tầng vận chuyển CO₂ đường dài xuyên quốc gia. Như báo cáo của ANRE (Cơ quan Tài nguyên & Năng lượng) chỉ ra, nếu khoảng cách vận chuyển trên 200 km thì sử dụng tàu biển chở CO₂ có chi phí thấp hơn ống dẫn. Tuy nhiên, công nghệ vận tải CO₂ bằng đường biển quy mô lớn vẫn đang trong giai đoạn phát triển (tàu Excool đầu tiên mới hạ thủy 2024). Việc triển khai nhiều tàu CO₂, cảng tiếp nhận chuyên dụng sẽ cần thời gian và vốn đầu tư lớn. Bên cạnh đó, khuôn khổ pháp lý quốc tế về vận chuyển CO₂ xuyên biên giới còn chưa hoàn thiện – ví dụ, Nghị định thư London về cấm xả thải dưới biển hiện vẫn cản trở việc gửi CO₂ sang nước khác lưu trữ nếu không được sửa đổi. Nhật Bản sẽ phải vận động ngoại giao để tháo gỡ rào cản này (Wood, 2023).
3.2. Chi phí cao và hiệu quả kinh tế thấp
CCUS hiện là một trong những phương án giảm carbon đắt đỏ nhất. Với chi phí trên 100 USD/tấn CO₂ như hiện nay (FoE Japan, 2024), rất ít doanh nghiệp có động lực tự bỏ tiền triển khai nếu không có hỗ trợ hoặc yêu cầu pháp lý. Ngay cả khi chính phủ trợ giá một phần, các dự án CCS cỡ lớn (thu giữ hàng triệu tấn CO₂ mỗi năm) cũng đòi hỏi vốn đầu tư hàng tỷ USD cho thiết bị và hạ tầng. Bên cạnh đó, CCS không tạo ra doanh thu trực tiếp (trừ phi có cơ chế tín chỉ carbon), trái ngược với năng lượng tái tạo có thể bán điện. Do đó, bài toán kinh tế cho CCS rất nan giải: hoặc cần giá carbon rất cao để làm CCS có lãi, hoặc cần trợ cấp kéo dài. Cả hai đều khó duy trì lâu nếu CCS phải mở rộng quy mô lớn. Chính phủ Nhật đã tính đến việc huy động đầu tư tư nhân qua trái phiếu GX và cho phép sử dụng tín chỉ CCS để bù phát thải, nhưng các cơ chế này vẫn đang định hình. Thêm nữa, chi phí cao còn đến từ mức độ hoàn thiện của công nghệ: nhiều công nghệ CCS/CCU ở Nhật vẫn trong giai đoạn R&D, khi áp dụng thực tế rủi ro vượt chi phí hoặc không đạt hiệu suất đề ra là hiện hữu. Thống kê quốc tế cho thấy 43% các dự án CCS trên thế giới giai đoạn 1995-2018 đã bị hủy hoặc hoãn do các vấn đề về chi phí và kỹ thuật (FoE Japan, 2024). Nhật Bản sẽ phải nỗ lực để tránh kịch bản tương tự, thông qua quản trị dự án chặt chẽ và học hỏi bài học từ các nước tiên phong.
3.3. Hiệu suất thu giữ và vấn đề năng lượng tiêu thụ
Mặc dù về lý thuyết công nghệ CCS có thể thu giữ khoảng 90% CO₂ từ dòng khí thải, nhưng thực tế vận hành thường thấp hơn. Các dự án CCS quy mô thực tế nhiều khi chỉ đạt 60-70% CO₂ được thu giữ do phải dừng bảo trì, điều chỉnh vận hành, hoặc hạn chế công nghệ (FoE Japan, 2024). Ngay cả dự án Petra Nova ở Mỹ (hiện đã dừng) cũng chỉ đạt khoảng 70% công suất thiết kế. Điều này có nghĩa CCS không loại bỏ hoàn toàn phát thải mà vẫn còn một phần CO₂ thoát ra, đặc biệt khi gắn vào nhà máy điện. Hơn nữa, quá trình thu giữ CO₂ tiêu tốn nhiều năng lượng và nước. Hệ thống hấp thụ amine cần nhiệt để tách CO₂ khỏi dung môi, thường lấy từ hơi nước nhà máy điện, dẫn đến giảm hiệu suất phát điện (mất khoảng 20-30% năng lượng đầu ra). Việc vận hành CCS cũng cần nước làm mát, tăng khai thác tài nguyên nước. Những yếu tố này làm giảm lợi ích ròng của CCS và phải được tối ưu trong thiết kế (ví dụ: tận dụng nhiệt thải, cải tiến dung môi ít hao năng lượng).
3.4. Thách thức kỹ thuật và an toàn
Mặc dù CCS đã được nghiên cứu từ thập niên 1970, số lượng dự án thương mại thành công trên thế giới còn rất ít (chỉ khoảng trên 30 dự án đang vận hành) (FoE Japan, 2024). Phần lớn trong số đó là dự án EOR (bơm CO₂ để tăng dầu), nghĩa là CCS kết hợp với hoạt động khai thác dầu khí để có doanh thu bù đắp chi phí. Tuy nhiên Nhật Bản không có mỏ dầu để EOR, đồng nghĩa CCS tại Nhật sẽ thuần túy là chi phí. Hơn nữa, chưa có dự án CCS quy mô lớn ngoài khơi nào hoàn thành ở Nhật; tất cả còn ở giai đoạn khảo sát. Việc khoan giếng lưu CO₂ sâu dưới đáy biển và duy trì nó ổn định hàng chục năm là thách thức kỹ thuật lớn, đòi hỏi trình độ tương đương khoan dầu khí ở vùng nước sâu. Vấn đề rò rỉ CO₂ cũng là mối lo: nếu CO₂ thoát ra khỏi tầng chứa có thể gây sự cố nguy hiểm (CO₂ đậm đặc có thể làm ngạt thở nếu thoát ra bề mặt). Năm 2011, dự án CCS In Salah ở Algeria phải tạm dừng vì phát hiện biến dạng địa chất quanh giếng bơm, nghi do áp lực CO₂ gây ra, dấy lên lo ngại về rò rỉ (FoE Japan, 2024). Nhật Bản, với địa chất dễ rung chấn, càng phải thận trọng đánh giá nguy cơ gây động đất kích thích khi bơm ép CO₂ với áp suất cao. Công chúng đặc biệt nhạy cảm sau thảm họa động đất – sóng thần 2011, nên bất kỳ tín hiệu CCS gây động đất nào cũng có thể bị phản ứng dữ dội.
Ngoài ra, yếu tố môi trường hóa chất cũng cần lưu ý. Công nghệ hấp thụ amine phổ biến hiện nay thải ra một lượng nhỏ amine bay hơi và sản phẩm phụ trong quá trình tách CO₂ (như chất nitrosamine), có thể ảnh hưởng tiêu cực đến hệ sinh thái nếu không được xử lý (FoE Japan, 2024). Tại Tomakomai, người ta đã quan trắc thành phần nước biển và nhận thấy một số hợp chất amine hiện diện do quá trình tách CO₂, mặc dù ở nồng độ thấp. Điều này cho thấy CCS cũng không hoàn toàn “sạch” nếu xét toàn bộ quy trình, và cần công nghệ kiểm soát ô nhiễm phụ.
3.5. Nhận thức và sự chấp nhận của công chúng
Sự ủng hộ của xã hội là điều kiện tiên quyết cho mọi dự án công nghệ lớn tại Nhật Bản, nhất là khi liên quan đến ngầm đất và đại dương (vốn gợi nhớ đến vấn đề xử lý chất thải hạt nhân – một chủ đề nhạy cảm). CCUS còn khá mới mẻ đối với công chúng Nhật Bản, nên tồn tại không ít hoài nghi và hiểu lầm. Một bộ phận các tổ chức môi trường như Friends of the Earth (FoE) Nhật Bản lập luận rằng CCS có thể kéo dài sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch, làm chậm quá trình chuyển đổi sang năng lượng tái tạo (FoE Japan, 2024). Họ cũng nhấn mạnh các rủi ro tiềm tàng về rò rỉ CO₂, động đất, và tốn kém tiền thuế của dân. Nếu không có chiến lược truyền thông và giáo dục thích hợp, các dự án CCS lớn có thể gặp phản đối tại địa phương tương tự như phản đối điện hạt nhân. Hiểu rõ điều này, Lộ trình CCS của chính phủ đã bao gồm hạng mục “nâng cao hiểu biết và đồng thuận xã hội”. Chính phủ cam kết tổ chức các buổi đối thoại cộng đồng tại từng địa phương dự kiến đặt cơ sở lưu trữ CO₂ để cung cấp thông tin minh bạch và lắng nghe ý kiến người dân. Việc chứng minh an toàn qua các dự án thí điểm (như Tomakomai) và chia sẻ lợi ích kinh tế (việc làm, đầu tư địa phương) sẽ giúp tăng sự chấp nhận. Tuy nhiên, đây vẫn là thách thức liên tục cần quản lý khéo léo trong suốt quá trình triển khai hàng chục năm.
Tóm lại, triển khai CCUS ở Nhật Bản là một hành trình phức tạp, đòi hỏi vượt qua các rào cản về kỹ thuật, kinh tế lẫn xã hội. Chính phủ và doanh nghiệp Nhật đang phối hợp tích cực để giải quyết từng thách thức: đầu tư R&D giảm chi phí, hợp tác quốc tế tìm địa điểm lưu trữ tối ưu, phát triển quy chuẩn an toàn cao, và làm việc với cộng đồng để xây dựng niềm tin. Việc thẳng thắn nhìn nhận các thách thức và chủ động tìm giải pháp cho thấy Nhật Bản nghiêm túc và thận trọng trong chiến lược CCUS, thay vì quá lạc quan mù quáng. Điều này sẽ giúp đặt nền móng vững chắc cho CCUS phát triển bền vững và có hiệu quả thực sự.
4. Cơ hội và tiềm năng từ CCUS đối với Nhật Bản
Bên cạnh những thách thức, CCUS cũng mở ra nhiều cơ hội chiến lược và lợi ích tiềm năng cho Nhật Bản – cả về khí hậu, kinh tế lẫn vị thế quốc tế. Chính phủ Nhật Bản kỳ vọng rằng đầu tư vào CCUS ngay từ bây giờ sẽ đem lại các lợi ích dài hạn sau:
4.1. Đạt mục tiêu trung hòa carbon trong các ngành khó giảm phát thải
CCUS được coi là “vũ khí chiến lược” để xử lý lượng phát thải còn lại sau khi đã áp dụng tối đa các biện pháp tiết giảm khác. Nhật Bản có các ngành công nghiệp trụ cột khó điện hóa như sản xuất thép (luyện cốc), xi măng (phát thải CO₂ từ hóa học nung clinker), hóa dầu, lọc dầu, cũng như một số nhà máy điện than, khí sẽ còn hoạt động nhiều năm nữa để đảm bảo an ninh năng lượng. CCUS cho phép các cơ sở này tiếp tục vận hành mà vẫn giảm đáng kể lượng CO₂ ra môi trường (IEA, 2023a). Điều này rất quan trọng để duy trì cân bằng giữa tăng trưởng kinh tế và mục tiêu môi trường. Ví dụ, ngành thép Nhật đặt mục tiêu sản xuất thép “xanh” vào 2050; ngoài giải pháp dùng hydro thay than (công nghệ H2BF), CCS là phương án khả thi để xử lý CO₂ từ lò cao truyền thống và từ các quy trình phụ (như khí thải lò chuyển). Tương tự, ngành xi măng có thể ứng dụng CCS để thu CO₂ từ khí lò nung đá vôi. Nếu CCUS đạt được quy mô mong muốn, Nhật Bản có thể đáp ứng cam kết trung hòa carbon 2050 mà không phải loại bỏ hoàn toàn các ngành công nghiệp nặng, tránh tổn thất kinh tế và việc làm.
4.2. Giữ vai trò đi đầu và nắm bắt thị trường CCUS toàn cầu
Thị trường CCUS toàn cầu đang ở giai đoạn hình thành nhưng dự báo sẽ tăng trưởng nhanh trong những thập kỷ tới khi nhiều nước cam kết net-zero. Nhật Bản nhìn thấy cơ hội để trở thành quốc gia dẫn đầu về công nghệ và dịch vụ CCUS, từ đó thu lợi về kinh tế. Trong Lộ trình tái chế carbon, chính phủ đặt mục tiêu các công ty Nhật chiếm 30% thị phần thị trường công nghệ thu giữ CO₂ toàn cầu vào năm 2050 (METI, 2019). Nếu phát triển thành công công nghệ chi phí thấp, Nhật Bản có thể xuất khẩu thiết bị, cung cấp dịch vụ tư vấn & vận hành CCS cho các nước khác, tương tự vai trò họ từng có trong lĩnh vực nhiệt điện hay công nghiệp nặng. Một số công ty như MHI, JGC đã bắt đầu nhận hợp đồng CCS ở nước ngoài. Thậm chí, Nhật Bản có thể xuất khẩu năng lực lưu trữ CO₂: ví dụ, nếu phát triển cụm lưu trữ lớn ở ngoài khơi Hokkaido hay Okinawa, Nhật có thể nhận CO₂ từ các nước láng giềng (như Hàn Quốc, Singapore) để lưu trữ với phí dịch vụ – hình thành trung tâm lưu trữ khu vực. Kịch bản này đang được thảo luận trong khuôn khổ hợp tác châu Á.
4.3. Bảo toàn và tạo việc làm trong ngành năng lượng
Sự chuyển dịch năng lượng thường kéo theo lo ngại về mất việc làm trong các lĩnh vực truyền thống (như than, dầu khí). CCUS có thể chuyển đổi kỹ năng và tạo việc làm mới cho lực lượng lao động hiện có. Công nhân ngành dầu khí, khoan thăm dò có thể chuyển sang làm việc trong các dự án khoan giếng CO₂; kỹ sư nhà máy nhiệt điện có thể vận hành hệ thống CCS; kỹ thuật viên hóa chất làm việc tại cơ sở tái chế CO₂ thành nhiên liệu. Thay vì đóng cửa hoàn toàn các cơ sở nhiên liệu hóa thạch, Nhật Bản có thể chuyển đổi chúng sang “nhà máy phát thải thấp” nhờ CCS, giữ lại phần nào công ăn việc làm địa phương. Hơn nữa, việc xây dựng hạ tầng CCS (đường ống, tàu, trạm bơm) sẽ tạo ra một lượng lớn việc làm mới trong ngành xây dựng, chế tạo thiết bị. Theo ước tính của METI, mỗi 1 nghìn tỷ yên đầu tư CCUS có thể tạo ra hàng vạn việc làm trong nước trực tiếp và gián tiếp (Saeki, 2023). Về lâu dài, Nhật Bản cũng có thể xuất khẩu lao động kỹ năng CCUS ra nước ngoài khi nhu cầu tăng.
4.4. Phát triển kinh tế tuần hoàn và ngành công nghiệp mới
CCUS, đặc biệt là phần sử dụng CO₂ (CCU), nằm trong chiến lược lớn hơn của Nhật Bản hướng tới kinh tế tuần hoàn carbon. Việc khai sinh các ngành nhiên liệu tổng hợp, hóa chất xanh từ CO₂, vật liệu xây dựng xanh sẽ giúp Nhật Bản đa dạng hóa nền kinh tế và giảm phụ thuộc tài nguyên nhập khẩu. Ví dụ, nếu thương mại hóa thành công methanol hoặc nhựa sinh học từ CO₂, Nhật có thể giảm nhập khẩu dầu thô và nguyên liệu hóa dầu, đồng thời xuất khẩu sản phẩm có giá trị gia tăng cao. Sớm đầu tư CCU giúp Nhật Bản chiếm ưu thế trong các thị trường mới này. Hơn nữa, tận dụng CO₂ làm nguyên liệu cũng hỗ trợ mục tiêu an ninh tài nguyên của Nhật – một nước nghèo nhiên liệu hóa thạch nhưng “dư thừa” CO₂ phát thải. Chính phủ kỳ vọng đến năm 2050, các sản phẩm CCU (nhiên liệu điện tử, vật liệu tái chế carbon) sẽ trở nên phổ biến và cạnh tranh, đóng góp đáng kể cho GDP (METI, 2019).
4.5. Nâng cao vai trò quốc tế của Nhật Bản trong ứng phó biến đổi khí hậu
Thông qua CCUS, Nhật Bản thể hiện cam kết mạnh mẽ đối với các mục tiêu khí hậu toàn cầu. Điều này không chỉ cải thiện hình ảnh quốc gia mà còn trao cho Nhật cơ hội định hình quy tắc và tiêu chuẩn quốc tế về CCUS. Nhật Bản đang tích cực tham gia các sáng kiến đa phương như Diễn đàn lãnh đạo về CCS (CSLF), Liên minh hành động CCUS của IEA, và dẫn dắt Mạng lưới CCUS châu Á (Asia CCUS Network) (Mizukawa, 2024). Qua đó, Nhật Bản chia sẻ kinh nghiệm, hỗ trợ kỹ thuật cho các nước ASEAN, đồng thời thúc đẩy hình thành thị trường tín chỉ carbon khu vực mà CCS/CCUS là một phần trong đó. Sáng kiến Cộng đồng phát thải bằng không châu Á (Asia Zero Emission Community – AZEC) do Thủ tướng Kishida đề xuất năm 2022 còn đi xa hơn, nhằm thiết lập khuôn khổ hợp tác toàn diện về năng lượng sạch và CCS giữa Nhật Bản với các nước Đông Nam Á và Úc (Asia CCUS Network, 2023). Nếu thành công, Nhật Bản sẽ đóng vai trò trung tâm trong mạng lưới này – tương tự vai trò của Na Uy ở châu Âu với dự án Northern Lights. Ngoài ra, việc thúc đẩy CCUS cũng giúp Nhật đạt các chỉ tiêu trong Thỏa thuận Paris bằng cơ chế tín chỉ song phương JCM, khi hỗ trợ CCS ở nước ngoài và nhận lại một phần tín chỉ giảm phát thải.
Tựu trung, CCUS mang lại cho Nhật Bản cơ hội vàng để vừa giải quyết bài toán khí hậu, vừa duy trì thế mạnh công nghiệp và thậm chí tạo ra lợi thế cạnh tranh mới. Trong bối cảnh cuộc đua công nghệ sạch toàn cầu, Nhật Bản, với năng lực kỹ thuật cao và quyết tâm chính trị, có vị thế tốt để bứt phá trong lĩnh vực CCUS. Nếu vượt qua những thách thức và tận dụng tốt các cơ hội nêu trên, Nhật Bản không chỉ đảm bảo an ninh khí hậu cho mình mà còn đóng góp quan trọng cho nỗ lực giảm phát thải của toàn nhân loại.
5. Hợp tác quốc tế của Nhật Bản về CCUS
Nhật Bản hiểu rằng vấn đề giảm phát thải carbon mang tính toàn cầu, do đó luôn coi trọng hợp tác quốc tế trong lĩnh vực CCUS. Sự hợp tác này diễn ra trên nhiều cấp độ: song phương giữa Nhật Bản với các nước, khu vực (châu Á – Thái Bình Dương), và đa phương toàn cầu.
5.1. Hợp tác song phương và khu vực (châu Á – Thái Bình Dương)
Khu vực Đông Á và Đông Nam Á là trọng tâm trong chiến lược CCUS đối ngoại của Nhật Bản. Năm 2021, Nhật Bản cùng Viện Nghiên cứu Kinh tế ASEAN & Đông Á (ERIA) đã khởi xướng thành lập Mạng lưới CCUS châu Á (Asia CCUS Network) (Asia CCUS Network, 2023). Mục tiêu của mạng lưới này là tạo ra một nền tảng hợp tác giữa các chính phủ, tổ chức nghiên cứu và doanh nghiệp trong khu vực để chia sẻ kiến thức, kinh nghiệm về CCUS, xây dựng dự án thí điểm chung và chuẩn hóa các quy định. Tính đến 2023, Asia CCUS Network thu hút sự tham gia của hơn 12 quốc gia, bao gồm các nước ASEAN, Nhật Bản, Hàn Quốc, Úc, Hoa Kỳ và một số tổ chức quốc tế. Nhật Bản đã tổ chức các hội thảo, chương trình đào tạo cho thành viên mạng lưới, chia sẻ bài học từ dự án Tomakomai và lộ trình CCS của mình. Đồng thời, Nhật tích cực hỗ trợ các nước ASEAN tiến hành khảo sát tiềm năng CCS: ví dụ hỗ trợ Indonesia đánh giá lưu trữ CO₂ tại mỏ khí Gundih; hỗ trợ Malaysia nghiên cứu thu CO₂ tại các nhà máy điện và xuất sang lưu trữ ở Sarawak (FoE Japan, 2024). Mục đích sâu xa, như phân tích ở trên, là Nhật Bản muốn hình thành thị trường lưu trữ và tín chỉ carbon liên kết trong khu vực. Một số nước như Indonesia, Malaysia có tiềm năng lưu trữ lớn, trong khi Nhật Bản và Hàn Quốc có nhu cầu lưu trữ thuê – sự kết nối này sẽ có lợi cho cả đôi bên nếu vượt qua rào cản pháp lý.
Năm 2022, Thủ tướng Fumio Kishida đề xuất sáng kiến “Cộng đồng châu Á không phát thải (AZEC)”, với tầm nhìn rộng hơn về hợp tác năng lượng sạch ở châu Á (Mizukawa, 2024). AZEC bao trùm nhiều lĩnh vực từ hydro, năng lượng tái tạo, điện hạt nhân đến CCUS. Tại hội nghị AZEC đầu tiên năm 2023, các bên đã thảo luận về việc xây dựng quy tắc chung cho dự án CCUS liên quốc gia, chẳng hạn như công nhận lẫn nhau tín chỉ CO₂ lưu trữ, hay quy chuẩn an toàn khi vận chuyển CO₂ qua biên giới. Nhật Bản cũng đã ký các biên bản ghi nhớ (MoU) song phương về CCUS với một số nước: với Úc (nhất trí hợp tác phát triển chuỗi cung ứng CO₂ từ Nhật sang lưu trữ tại Úc), với Indonesia (tích hợp CCS vào chương trình JCM giữa hai nước), với Ả Rập Xê-út và UAE (cùng nghiên cứu CCS và sản xuất nhiên liệu sạch). Đặc biệt, Úc nổi lên là đối tác quan trọng: năm 2022, Mitsubishi Corporation, Nippon Steel và ExxonMobil đã hợp tác khảo sát dự án “Oceania CCS” nhằm vận chuyển CO₂ từ Nhật Bản sang lưu trữ tại một mỏ cạn kiệt ở Úc (Wood, 2023). Nếu thực hiện, đây sẽ là ví dụ đầu tiên về thương mại CO₂ xuyên biên giới quy mô lớn ở châu Á, đặt nền tảng cho thị trường “dịch vụ lưu trữ CO₂” trong tương lai.
Bên cạnh đó, Nhật Bản còn tận dụng Cơ chế tín chỉ chung (JCM) – một sáng kiến hợp tác song phương về giảm phát thải. Trong khuôn khổ JCM, Nhật Bản tài trợ công nghệ sạch cho các nước đang phát triển và nhận lại một phần tín chỉ giảm phát thải. Đến 2023, Nhật đã ký JCM với 17 nước (nhiều nước ASEAN). Các dự án CCUS đủ điều kiện có thể được đưa vào JCM. Ví dụ, dự án CCS tại mỏ Gundih (Indonesia) đang được xem xét đăng ký JCM: nếu Nhật Bản hỗ trợ kỹ thuật và tài chính, một phần lượng CO₂ lưu trữ sẽ tính vào thành tích giảm phát thải của Nhật (FoE Japan, 2024). Cách làm này giúp giảm chi phí (vì chi phí CCS ở nước ngoài rẻ hơn trong nước) và tăng đóng góp quốc tế của Nhật, đồng thời nước chủ nhà cũng được hưởng lợi công nghệ.
5.2. Hợp tác đa phương và đóng góp toàn cầu
Trên trường quốc tế, Nhật Bản tích cực tham gia các diễn đàn và tổ chức về CCUS nhằm định hình chính sách toàn cầu và chia sẻ tri thức. Nhật là thành viên sáng lập của Diễn đàn lãnh đạo về thu giữ carbon (CSLF) từ 2003, đồng thời đóng góp cho các chương trình của IEA về CCUS. Năm 2020, Nhật Bản cùng Hoa Kỳ, Na Uy… khởi xướng Chiến dịch toàn cầu về thu giữ carbon (Global CCS Initiative) để kêu gọi nâng cao nhận thức và tài trợ cho CCUS. Tại các kỳ đàm phán khí hậu của Liên Hợp Quốc (COP), Nhật Bản thường xuyên nhấn mạnh vai trò của công nghệ, đặc biệt CCUS, như một giải pháp “thực tế” cho mục tiêu Paris. Thông điệp này được Nhật lồng ghép vào Tuyên bố chung Nhóm G7 khi Nhật làm chủ tịch G7 năm 2023: văn kiện G7 2023 công nhận CCUS là công cụ quan trọng và cam kết hợp tác phát triển CCUS.
Nhật Bản cũng hỗ trợ nhiều cho các nước đang phát triển thông qua các cơ quan như JICA (Cơ quan hợp tác quốc tế Nhật Bản). Ví dụ, JICA tài trợ dự án xây dựng lộ trình CCS cho Việt Nam giai đoạn 2020-2021, chia sẻ kinh nghiệm chính sách từ Nhật. Tại Ấn Độ, Nhật hợp tác trong dự án thí điểm thu CO₂ tại nhà máy phân bón. Các hoạt động này vừa thể hiện trách nhiệm của Nhật trong nỗ lực cắt giảm phát thải toàn cầu, vừa giúp thúc đẩy xuất khẩu công nghệ Nhật.
Về mặt phát triển chuẩn mực, các chuyên gia Nhật đang đóng góp vào xây dựng tiêu chuẩn ISO về quản lý CCS, cũng như đề xuất các quy tắc tính toán phát thải cho CCS trong kiểm kê quốc gia (Inventory). Nhật Bản muốn đảm bảo rằng công lao lưu trữ CO₂ được ghi nhận công bằng trong hệ thống kiểm kê và tín chỉ quốc tế – đây là động lực để các nước đầu tư CCS.
Cuối cùng, hợp tác quốc tế còn đến ở dạng nghiên cứu khoa học. Các trường đại học và viện nghiên cứu Nhật Bản (như Đại học Tokyo, Viện RITE) tích cực hợp tác với đồng nghiệp quốc tế qua các dự án nghiên cứu CCS chung, công bố trên các tạp chí khoa học toàn cầu. Điều này giúp Nhật Bản cập nhật tri thức mới nhất và cũng đóng góp vào kho tri thức CCUS của nhân loại.
Tóm lại, Nhật Bản đang đóng vai trò cầu nối thúc đẩy CCUS từ cấp độ khu vực đến toàn cầu. Tinh thần chủ động của Nhật trong hợp tác quốc tế xuất phát từ nhận thức rằng không một quốc gia nào có thể đơn độc giải quyết biến đổi khí hậu, và sự phổ biến của CCUS trên thế giới sẽ tạo điều kiện thuận lợi hơn cho Nhật Bản triển khai CCUS trong nước (nhờ hiệu ứng giảm chi phí, tiêu chuẩn hóa…). Sự dẫn dắt của Nhật Bản, đặc biệt ở châu Á, có tiềm năng định hình tương lai của CCUS như một công cụ toàn cầu trong cuộc chiến chống biến đổi khí hậu.
6. Kết luận
Chính sách và chiến lược CCUS của Nhật Bản đang dần định hình một cách rõ ràng và đầy tham vọng. Từ những dự án thử nghiệm đầu tiên như Tomakomai, Nhật Bản đã xây dựng cho mình một lộ trình dài hạn đến 2050 nhằm đưa CCUS trở thành một trụ cột trong nỗ lực khử carbon của nền kinh tế. Các chính sách công đã được ban hành hoặc đề xuất – từ chiến lược tăng trưởng xanh, lộ trình CCS đến luật CCS và gói hỗ trợ tài chính – cho thấy quyết tâm mạnh mẽ của chính phủ trong việc thúc đẩy CCUS. Khu vực tư nhân Nhật Bản cũng nhanh chóng nhập cuộc, với hàng loạt liên minh doanh nghiệp tham gia dự án CCS/CCU và sự phát triển của những công nghệ tiên tiến phục vụ chuỗi giá trị CO₂.
Tuy nhiên, chặng đường phía trước không dễ dàng. Nhật Bản phải đối mặt với những thách thức đáng kể về kỹ thuật, chi phí và xã hội khi muốn triển khai CCUS ở quy mô hàng trăm triệu tấn CO₂ mỗi năm. Việc tìm kiếm đủ không gian lưu trữ an toàn dưới lòng đất, hạ thấp chi phí công nghệ, và thuyết phục công chúng ủng hộ đòi hỏi nỗ lực bền bỉ và đầu tư liên tục trong nhiều thập kỷ. Chính phủ Nhật Bản đã nhận thức rõ những vấn đề này và đang có những bước đi thận trọng, từ việc thực hiện các dự án thử nghiệm để tích lũy kinh nghiệm, cho đến hợp tác quốc tế để học hỏi và chia sẻ gánh nặng.
Nếu những kế hoạch táo bạo được hiện thực hóa, CCUS sẽ mang lại nhiều lợi ích lâu dài cho Nhật Bản. Đó là “mảnh ghép” hoàn thiện bức tranh trung hòa carbon, là chìa khóa để giảm phát thải trong các lĩnh vực khó thay thế và giúp Nhật Bản giữ vững các ngành công nghiệp cốt lõi trong khi vẫn đạt mục tiêu khí hậu. CCUS cũng có thể trở thành một ngành công nghiệp mũi nhọn mới của Nhật Bản, đóng góp vào tăng trưởng kinh tế thông qua công nghệ, dịch vụ và hợp tác quốc tế. Nhật Bản, với nền tảng kỹ thuật vững chắc và cam kết chính trị cao, có cơ hội vươn lên vị trí dẫn đầu toàn cầu về CCUS – một lĩnh vực sẽ ngày càng quan trọng trong cuộc chiến chống biến đổi khí hậu trên toàn thế giới.
Tài liệu tham khảo
Asia CCUS Network. (2023). Asia CCUS Network Annual Report 2022. Economic Research Institute for ASEAN and East Asia.
FoE Japan – Friends of the Earth Japan. (2024). Briefing Note: Japan’s CCS (Carbon Capture and Storage) Policy. https://foejapan.org/en/issue/20240227/16297/
IEA – International Energy Agency. (2021). Tomakomai CCS Demonstration Project. In CCUS around the world in 2021. https://www.iea.org/reports/ccus-around-the-world-in-2021/tomakomai-ccs-demonstration-project
IEA – International Energy Agency. (2023a). Carbon Capture, Utilisation and Storage – Energy System. https://www.iea.org/energy-system/carbon-capture-utilisation-and-storage
JSCS – Japan CCS Co. Ltd. (2020). Tomakomai CCS Demonstration – Project Summary Report. JCCS.
JOGMEC – Japan Organization for Metals and Energy Security. (2024). 先進的CCS支援事業の概要 [Overview of advanced CCS support projects]. https://www.jogmec.go.jp/ccs/advancedsupport_002.html
METI – Ministry of Economy, Trade and Industry. (2019). Roadmap for Carbon Recycling Technologies. Government of Japan.
METI – Ministry of Economy, Trade and Industry. (2021). Green Growth Strategy Through Achieving Carbon Neutrality in 2050. Government of Japan. https://www.meti.go.jp/english/policy/energy_environment/global_warming/ggs2050/index.html
METI – Ministry of Economy, Trade and Industry. (2024). Advanced Efforts for Commercialization of CCS. https://www.meti.go.jp/english/press/2024/0628_005.html
Mizukawa, M. (2024). The Potential of CCUS in Japan and Japan’s Role in Asia. University of Tokyo Policy Research.
Saeki, N. (2023). Japan’s long-term CCS roadmap. [Presentation]. Clean Energy Ministerial CCUS Initiative Meeting.
Tower, T., et al. (2024). CCSに関する世界のプロジェクト動向および日本における政策動向 [Global project trends and policy trends in Japan regarding CCS]. Nomura Research Institute. https://www.nri.com/jp/media/column/mcs_blog/20240625_1.html
Wood, J. (2023, September 29). How Japan aims to become a CCS powerhouse. Spectra by MHI. https://spectra.mhi.com/how-japan-aims-to-become-a-ccs-powerhouse
Wood Mackenzie. (2023). CCUS Japan. https://www.woodmac.com/press-releases/ccus-japan/
Wright, A. (2023, August 9). Japan to showcase e-methane production using CO2 from WtE plant. Gasworld. https://www.gasworld.com/story/japan-to-showcase-e-methane-production-using-co2-captured-from-biogas-plant/2126105.article
