Giới thiệu
Hướng tới việc hiện thực hóa một xã hội phi carbon, yêu cầu về việc giảm lượng khí thải CO₂ trên toàn bộ chuỗi cung ứng (Phạm vi 3 – Scope 3) trong ngành sản xuất đang gia tăng mạnh mẽ hơn bao giờ hết. Đặc biệt, “Nhôm” – vật liệu chính trong ô tô, vật liệu xây dựng và thiết bị điện tử – thường được gọi là “kho chứa điện năng” (canned electricity) do tiêu thụ một lượng điện năng khổng lồ trong quá trình sản xuất, khiến việc giảm tải tác động môi trường trở thành một vấn đề cấp bách. Tuy nhiên, thách thức này cũng là một cơ hội vàng để nâng cao năng lực cạnh tranh của doanh nghiệp thông qua các chiến lược thu mua phù hợp và sự hiểu biết về công nghệ.
Bài viết này sẽ giải thích chi tiết về những đổi mới công nghệ mới nhất hướng tới trung hòa carbon trong ngành công nghiệp nhôm, tầm quan trọng của việc tái chế và các quan điểm chiến lược trong việc thu mua từ nước ngoài. Đồng thời, đề cập đến tình hình năng lượng tại Việt Nam – nơi Daiwa Aluminum Vietnam đặt trụ sở – chúng tôi sẽ đưa ra các giải pháp cụ thể để ngành sản xuất Nhật Bản đạt được cả hai mục tiêu “tuân thủ môi trường” và “cạnh tranh về chi phí”. Thông qua bài viết này, chúng tôi hy vọng cung cấp những kiến thức hữu ích để thúc đẩy chiến lược phát triển bền vững của quý công ty.
Thực trạng “Phi Carbon hóa” mà ngành công nghiệp nhôm đang đối mặt
Thoát khỏi định danh “Kho chứa điện năng”: Hiện trạng phát thải CO₂
Nhôm là vật liệu nhẹ, dễ gia công và có khả năng tái chế tuyệt vời, nhưng quy trình luyện nhôm nguyên sinh (thỏi nhôm mới) từ quặng bauxite lại tiêu thụ lượng điện năng rất lớn. Theo dữ liệu từ Hiệp hội Nhôm Quốc tế (IAI), lượng khí thải CO₂ từ toàn bộ ngành công nghiệp nhôm đạt khoảng 1,1 tỷ tấn mỗi năm, chiếm khoảng 2% tổng lượng khí thải toàn cầu.
Đặc biệt, đối với nhôm nguyên sinh được sản xuất tại các nhà máy luyện kim phụ thuộc vào nhiệt điện than, trung bình mỗi tấn nhôm thải ra khoảng 16,6 tấn CO₂. Ngược lại, nếu sử dụng năng lượng tái tạo như thủy điện, lượng phát thải có thể giảm xuống dưới 4 tấn. Cấu trúc này cho thấy sự khác biệt về nguồn năng lượng liên quan trực tiếp đến gánh nặng môi trường.
Tại Nhật Bản, do chi phí điện tăng cao, hoạt động khai thác (luyện kim) thực tế đã rút lui, và nước này phụ thuộc gần như 100% vào nhập khẩu đối với nhôm thỏi mới. Do đó, để các nhà sản xuất Nhật Bản đạt được trung hòa carbon, việc đảm bảo khả năng truy xuất nguồn gốc (traceability) như “nhôm được sản xuất bằng năng lượng gì” và “chứa bao nhiêu vật liệu tái chế” là điều không thể thiếu, bên cạnh việc chỉ mua vật liệu đơn thuần.
Yêu cầu tuân thủ “Phạm vi 3” trên toàn chuỗi cung ứng
Hiện nay, các doanh nghiệp niêm yết trên thị trường Prime đang được yêu cầu giảm phát thải không chỉ từ hoạt động của chính họ (Phạm vi 1, 2) mà còn trên toàn bộ chuỗi cung ứng từ thu mua nguyên liệu đến khi thải bỏ (Phạm vi 3).
Lấy ngành công nghiệp ô tô làm ví dụ, với sự chuyển dịch sang xe điện (EV), nhu cầu giảm trọng lượng thân xe để bù đắp cho trọng lượng pin đang tăng vọt. Lượng nhôm sử dụng trên mỗi xe dự kiến sẽ tăng từ khoảng 180kg vào năm 2020 lên gần 250kg vào năm 2030. Tuy nhiên, nếu lượng phát thải CO₂ trong quá trình sản xuất vật liệu cao, hiệu quả phát thải bằng 0 khi vận hành (Tank to Wheel) sẽ bị triệt tiêu (theo quan điểm Đánh giá Vòng đời – Life Cycle Assessment).
Do đó, bộ phận thu mua hiện nay được yêu cầu lựa chọn nhà cung cấp dựa trên tiêu chí “QCDE”, bổ sung thêm hiệu suất Môi trường (Environment) vào các yếu tố Chi phí, Chất lượng và Giao hàng (QCD).
Đổi mới công nghệ hiện thực hóa Nhôm Xanh (Green Aluminum)
Cuộc cách mạng trong quy trình luyện kim: Công nghệ Cực dương trơ (Inert Anode)
Trong quy trình luyện nhôm truyền thống (quy trình Hall-Héroult), cực dương (anode) bằng carbon được sử dụng, do đó oxy và carbon phản ứng trong quá trình điện phân, tất yếu sinh ra CO₂. Ngược lại, công nghệ “Cực dương trơ” (Inert Anode) hiện đang được triển khai thực tế trên thế giới.
Công nghệ này sử dụng vật liệu không chứa carbon như gốm hoặc hợp kim kim loại cho cực dương, do đó chỉ thải ra “oxy” tinh khiết thay vì CO₂. Các dự án như ELYSIS, liên doanh giữa các nhà sản xuất nhôm lớn là Alcoa và Rio Tinto, đang dẫn đầu quá trình phát triển này. Khi được thương mại hóa, công nghệ này có thể giảm lượng phát thải trực tiếp từ quy trình luyện kim xuống gần như bằng không. Dự kiến quy mô sản xuất thương mại sẽ bắt đầu dần từ năm 2024, và các nhà quản lý thu mua cần theo dõi sát sao xu hướng cung ứng của loại “nhôm xanh thực sự” này.
Chuyển đổi năng lượng nhiệt: Đốt cháy Hydro và Amoniac
Trong các lò nấu, lò giữ nhiệt và quy trình xử lý nhiệt, việc chuyển đổi nhiên liệu cũng đang được tiến hành từ dầu nặng và khí đốt tự nhiên (LNG) sang hydro và amoniac, những nhiên liệu không thải ra CO₂ khi đốt cháy.
Tầm nhìn “Trung hòa Carbon Ngành công nghiệp Nhôm 2050” do Hiệp hội Nhôm Nhật Bản xây dựng đặt mục tiêu khử cacbon các nguồn nhiệt trong quy trình sản xuất vào năm 2050. Ví dụ, các thử nghiệm kỹ thuật sử dụng đầu đốt hydro trong lò công nghiệp đang được tiến hành, giúp giảm đáng kể lượng khí thải carbon trong quy trình đúc áp lực (die-casting). Tuy nhiên, việc phát triển cơ sở hạ tầng cung cấp hydro và giảm chi phí vẫn là những thách thức để phổ cập công nghệ này, nên việc kết hợp với các công nghệ tiết kiệm năng lượng là giải pháp thực tế trong thời điểm hiện tại.
Sự tiến hóa của công nghệ tái chế: Tiềm năng của Hợp kim thứ cấp (Secondary Alloy)
“Mỏ khoáng sản đô thị” với hiệu quả giảm 97% năng lượng
Đặc điểm lớn nhất của nhôm là nó là một “tài nguyên vĩnh cửu” có thể tái chế nhiều lần mà không làm giảm chất lượng. Năng lượng cần thiết để sản xuất nhôm tái chế (hợp kim thứ cấp) chỉ bằng khoảng 3% so với việc sản xuất thỏi nhôm mới. Nói cách khác, việc sử dụng vật liệu tái chế có thể giảm tới 97% năng lượng tiêu thụ và lượng khí thải CO₂.
Hiện tại, khoảng 65% nhu cầu nhôm của Nhật Bản được đáp ứng bởi vật liệu tái chế, nhưng “tái chế theo tầng” (cascade recycling) – tái sử dụng cho các ứng dụng chất lượng thấp hơn, ví dụ từ vật liệu cán/ép đùn sang vật liệu đúc – vẫn là chủ đạo. Trong tương lai, “tái chế ngang hàng” (đưa vật liệu cán trở lại thành vật liệu cán) và tái chế chất lượng cao hơn cho vật liệu đúc sẽ là yêu cầu bắt buộc.
Nâng cao công nghệ phân loại: LIBS và Phân loại bằng AI
Một rào cản đối với việc nâng cao tỷ lệ tái chế là sự lẫn tạp chất (sắt, đồng, kẽm, v.v.) trong phế liệu. Để loại bỏ và quản lý những tạp chất này, các công nghệ phân loại mới nhất đang được áp dụng.
Đáng chú ý nhất là “Quang phổ phát xạ plasma cảm ứng laser (LIBS)”. Đây là công nghệ chiếu tia laser vào mảnh phế liệu và phân tích quang phổ phát xạ của plasma tạo ra để xác định và phân loại chủng loại hợp kim ngay lập tức. Hơn nữa, bằng cách kết hợp với nhận dạng hình ảnh AI (Trí tuệ nhân tạo), việc phân loại các hợp kim có trọng lượng tương đương, vốn khó khăn với phương pháp phân loại theo tỷ trọng truyền thống, đang trở nên khả thi. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc đảm bảo nguồn nguyên liệu tái chế chất lượng cao (vật liệu sau tiêu dùng) ít tạp chất, tạo nền tảng cho các nhà sản xuất đúc như Daiwa Aluminum Vietnam cung cấp các sản phẩm chất lượng cao và ít carbon.
Giải pháp “Thu mua nước ngoài x Tuân thủ môi trường” từ Daiwa Aluminum Vietnam
Chuyển đổi năng lượng của Việt Nam (Quy hoạch điện VIII) và Lợi ích thu mua
Khi xem xét thu mua từ nước ngoài, chính sách năng lượng địa phương (cơ cấu năng lượng) là một yếu tố cực kỳ quan trọng. Trong “Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia thời kỳ 2021-2030, tầm nhìn đến năm 2050 (Quy hoạch điện VIII)” được phê duyệt năm 2023, Chính phủ Việt Nam đã đưa ra chính sách ngừng phát triển mới các nhà máy nhiệt điện than sau năm 2030 và tăng đáng kể tỷ lệ năng lượng tái tạo (điện mặt trời, điện gió, thủy điện).
Điều này có nghĩa là “dấu chân carbon” (carbon footprint) của các linh kiện đúc nhôm được sản xuất tại Việt Nam sẽ giảm hơn nữa trong tương lai. So với các khu vực phụ thuộc nhiều vào than đá như Trung Quốc, việc thu mua tại Việt Nam có thể mang lại lợi thế trong các chiến lược khử carbon trung và dài hạn.
Cân bằng tối ưu giữa Chi phí và Môi trường
Đối với ngành sản xuất Nhật Bản, tuân thủ môi trường là quan trọng, nhưng không thể hy sinh năng lực cạnh tranh về chi phí. Tại Daiwa Aluminum Vietnam, chúng tôi duy trì hệ thống quản lý chất lượng nghiêm ngặt tương đương tiêu chuẩn Nhật Bản (ISO 9001/14001, v.v.) đồng thời thực hiện sản xuất tận dụng lợi thế chi phí của Việt Nam.
Hơn nữa, chúng tôi thúc đẩy việc sử dụng tích cực các thỏi nhôm tái chế và nâng cao hiệu quả quy trình sản xuất (cải thiện tỷ lệ thành phẩm và giảm tổn thất năng lượng bằng cách giảm tỷ lệ hàng lỗi). Bằng cách xây dựng một hệ thống nhất quán từ thu mua, gia công đến lắp ráp ngay tại Việt Nam, chúng tôi có thể đưa ra các đề xuất tổng thể bao gồm cả việc tối ưu hóa lượng CO₂ trong logistics khi vận chuyển về Nhật Bản.
Tổng kết
Những nỗ lực hướng tới trung hòa carbon trong ngành công nghiệp nhôm đang chuyển từ các hoạt động môi trường đơn thuần sang cuộc cạnh tranh công nghệ quyết định sự tồn vong của doanh nghiệp. “Đổi mới công nghệ” như công nghệ cực dương trơ và đốt cháy hydro trong luyện kim nguyên sinh, cùng với sự tinh vi hóa của “tái chế” với hiệu quả tiết kiệm năng lượng 97%, là hai bánh xe của quá trình giảm thiểu CO₂.
Đối với ngành sản xuất Nhật Bản, đặc biệt là các nhà quản lý thu mua, 3 điểm sau đây là kế hoạch hành động quan trọng trong tương lai:
- Kiểm tra Nguồn điện và Nguyên liệu của Nhà cung cấp: Nắm bắt xem các sản phẩm nhôm bạn thu mua được sản xuất bằng năng lượng gì và sử dụng bao nhiêu vật liệu tái chế.
- Theo dõi Xu hướng Công nghệ: Đánh giá tình hình đưa vào thị trường của công nghệ phân loại LIBS và thỏi nhôm xanh, và xem xét áp dụng thử nghiệm sớm.
- Sử dụng Chiến lược các Cơ sở ở Nước ngoài: Tận dụng các khu vực đang đẩy mạnh năng lượng tái tạo như Việt Nam và tăng cường hợp tác với các đối tác có thể cân bằng giữa “Chất lượng” và “Môi trường” như Daiwa Aluminum Vietnam.
Việc cân bằng giữa khử carbon và giảm chi phí là không dễ dàng, nhưng hoàn toàn có thể đạt được với kiến thức đúng đắn và quan hệ đối tác phù hợp. Khi xem xét thu mua đúc nhôm từ nước ngoài hoặc chuyển đổi sang các sản phẩm thân thiện với môi trường, vui lòng liên hệ với Daiwa Aluminum Vietnam.