Đạt được tính trung lập carbon là một nhiệm vụ cấp bách toàn cầu, nhưng không có lộ trình 'một kích thước phù hợp cho tất cả' cho các quốc gia phát thải lớn để đáp ứng mục tiêu này1,2.Hầu hết các quốc gia phát triển, chẳng hạn như Hoa Kỳ và các quốc gia ở Châu Âu, đang theo đuổi các chiến lược giảm thải carbon tập trung đặc biệt vào các đội phương tiện hạng nhẹ (LDV) cỡ lớn, phát điện, sản xuất và các tòa nhà thương mại và dân cư, bốn lĩnh vực cùng chiếm phần lớn lượng khí thải carbon của họ3,4 .Ngược lại, các nước phát thải lớn ở các nước đang phát triển, chẳng hạn như Trung Quốc, có các công ty và cơ cấu năng lượng rất khác nhau, đòi hỏi các ưu tiên khử cacbon khác nhau không chỉ về mặt ngành mà còn trong việc triển khai chiến lược các công nghệ không phát thải các-bon mới nổi.

Sự khác biệt chính trong hồ sơ phát thải carbon của Trung Quốc so với các nền kinh tế phương Tây là tỷ lệ phát thải lớn hơn nhiều đối với các ngành công nghiệp nặng và tỷ lệ nhỏ hơn nhiều đối với LDV và sử dụng năng lượng trong các tòa nhà (Hình 1).Cho đến nay, Trung Quốc đứng đầu thế giới về sản xuất xi măng, sắt thép, hóa chất và vật liệu xây dựng, tiêu thụ một lượng lớn than cho nhiệt công nghiệp và sản xuất than cốc.Công nghiệp nặng đóng góp 31% tổng lượng khí thải hiện tại của Trung Quốc, cao hơn 8% so với mức trung bình của thế giới (23%), cao hơn 17% so với Hoa Kỳ (14%) và cao hơn 13% so với Liên minh châu Âu (18%) (TL.5).

Trung Quốc đã cam kết đạt mức phát thải carbon cao nhất trước năm 2030 và đạt được mức trung hòa carbon trước năm 2060. Những cam kết về khí hậu này đã nhận được nhiều lời khen ngợi nhưng cũng đặt ra câu hỏi về tính khả thi của chúng6 , một phần là do vai trò chính của cơ chế 'khó giảm bớt' (HTA) quá trình trong nền kinh tế của Trung Quốc.Các quy trình này đáng chú ý bao gồm việc sử dụng năng lượng trong công nghiệp nặng và vận tải hạng nặng sẽ khó điện khí hóa (và do đó chuyển đổi trực tiếp sang năng lượng tái tạo) và các quy trình công nghiệp hiện phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch để làm nguyên liệu hóa học. Đã có một vài nghiên cứu gần đây1– 3 điều tra các lộ trình tạo bon hóa decar hướng tới tính trung lập carbon cho quy hoạch hệ thống năng lượng tổng thể của Trung Quốc nhưng với các phân tích hạn chế về các lĩnh vực HTA.Trên bình diện quốc tế, các giải pháp giảm thiểu tiềm năng cho các lĩnh vực HTA đã bắt đầu thu hút sự chú ý trong những năm gần đây7–14.Quá trình khử cacbon của các lĩnh vực HTA là một thách thức vì chúng khó điện khí hóa hoàn toàn và/hoặc chi phí hiệu quả7,8.Åhman nhấn mạnh rằng sự phụ thuộc vào lộ trình là vấn đề chính đối với các ngành HTA và cần có tầm nhìn cũng như lập kế hoạch dài hạn cho các công nghệ tiên tiến để 'mở khóa' các ngành HTA, đặc biệt là các ngành công nghiệp nặng, khỏi sự phụ thuộc vào hóa thạch9.Các nghiên cứu đã khám phá các vật liệu mới và giải pháp giảm thiểu liên quan đến thu hồi, sử dụng và/hoặc lưu trữ carbon (CCUS) và công nghệ phát thải âm (NET)10,11. Ít nhất một nghiên cứu thừa nhận rằng chúng cũng nên được xem xét trong kế hoạch dài hạn11.Trong Báo cáo đánh giá lần thứ sáu của Hội đồng liên chính phủ về biến đổi khí hậu được công bố gần đây, việc sử dụng hydro 'phát thải thấp' được công nhận là một trong những giải pháp giảm thiểu chính cho nhiều ngành hướng tới đạt được một tương lai không phát thải ròng12.

Các tài liệu hiện có về hydro sạch chủ yếu tập trung vào các lựa chọn công nghệ sản xuất với các phân tích về chi phí phía cung15.(Hydro 'sạch' trong bài báo này bao gồm cả hydro 'xanh lục' và 'xanh dương', loại trước được sản xuất bằng quá trình điện phân nước bằng cách sử dụng năng lượng tái tạo, loại sau có nguồn gốc từ nhiên liệu hóa thạch nhưng được khử cacbon bằng CCUS.) Thảo luận về nhu cầu hydro chủ yếu tập trung vào lĩnh vực giao thông vận tải ở các nước phát triển—đặc biệt là xe chạy bằng pin nhiên liệu hydro16,17.Áp lực khử cacbon của các ngành công nghiệp nặng đã chậm lại so với áp lực đối với cảng giao thông đường bộ, phản ánh các giả định thông thường rằng công nghiệp nặng sẽ
vẫn đặc biệt khó giảm bớt cho đến khi những đổi mới công nghệ mới xuất hiện.Các nghiên cứu về hydro sạch (đặc biệt là xanh) đã chứng minh sự trưởng thành về công nghệ và giảm chi phí17, nhưng cần có thêm các nghiên cứu tập trung vào quy mô thị trường tiềm năng và yêu cầu công nghệ của các ngành để khai thác tiềm năng tăng trưởng của nguồn cung cấp hydro sạch16.Việc hiểu được tiềm năng của hydro sạch để thúc đẩy tính trung hòa carbon toàn cầu vốn dĩ sẽ bị sai lệch nếu các phân tích chỉ giới hạn chủ yếu ở chi phí sản xuất, mức tiêu thụ của nó chỉ trong các lĩnh vực được ưa chuộng và ứng dụng của nó trong các nền kinh tế phát triển. Tài liệu hiện có về hydro sạch tập trung vào phần lớn vào các lựa chọn công nghệ sản xuất với các phân tích về chi phí bên cung15.(Hydro 'sạch' trong bài báo này bao gồm cả hydro 'xanh lục' và 'xanh dương', loại trước được sản xuất bằng quá trình điện phân nước bằng cách sử dụng năng lượng tái tạo, loại sau có nguồn gốc từ nhiên liệu hóa thạch nhưng được khử cacbon bằng CCUS.) Thảo luận về nhu cầu hydro chủ yếu tập trung vào lĩnh vực giao thông vận tải ở các nước phát triển—đặc biệt là xe chạy bằng pin nhiên liệu hydro16,17.Áp lực khử cacbon của các ngành công nghiệp nặng đã chậm lại so với áp lực đối với cảng giao thông đường bộ, phản ánh những giả định thông thường rằng ngành công nghiệp nặng sẽ vẫn đặc biệt khó giảm bớt cho đến khi những đổi mới công nghệ mới xuất hiện.Các nghiên cứu về hydro sạch (đặc biệt là xanh) đã chứng minh sự trưởng thành về công nghệ và giảm chi phí17, nhưng cần có thêm các nghiên cứu tập trung vào quy mô thị trường tiềm năng và yêu cầu công nghệ của các ngành để khai thác tiềm năng tăng trưởng của nguồn cung cấp hydro sạch16.Hiểu được tiềm năng của hydro sạch để thúc đẩy tính trung lập carbon toàn cầu vốn dĩ sẽ bị sai lệch nếu các phân tích chủ yếu bị giới hạn ở chi phí sản xuất, mức tiêu thụ của nó chỉ trong các lĩnh vực được ưu tiên và ứng dụng của nó ở các nền kinh tế phát triển.

Việc đánh giá các cơ hội đối với hydro sạch phụ thuộc vào việc đánh giá lại nhu cầu tiềm năng của nó với tư cách là nhiên liệu thay thế và nguyên liệu hóa học trên toàn bộ hệ thống năng lượng và nền kinh tế, bao gồm cả việc xem xét các hoàn cảnh quốc gia khác nhau.Không có nghiên cứu toàn diện như vậy cho đến nay về vai trò của hydro sạch trong tương lai bằng không của Trung Quốc.Lấp đầy khoảng trống nghiên cứu này sẽ giúp vạch ra một lộ trình rõ ràng hơn cho việc giảm phát thải CO2 của Trung Quốc, cho phép đánh giá tính khả thi của các cam kết khử cacbon vào năm 2030 và 2060, đồng thời cung cấp hướng dẫn cho các nền kinh tế đang phát triển khác với các ngành công nghiệp nặng lớn.