Giảm phát thải từ pin xe điện: Cần thay đổi cả cách sản xuất và sử dụng

Trong xu thế chuyển dịch năng lượng sạch, xe điện góp phần giảm phát thải khí nhà kính. Tuy nhiên, quá trình khai thác nguyên liệu, sản xuất pin và xử lý pin sau sử dụng vẫn tiêu tốn nhiều năng lượng, tài nguyên và gây phát thải đáng kể.

18/10/2026 11:58

Nhu cầu pin lithium-ion phục vụ xe điện và lưu trữ năng lượng có thể tăng mạnh trong những thập niên tới, kéo theo lượng phát thải khí nhà kính trong chuỗi cung ứng gia tăng. Nghiên cứu của Đại học Melbourne (Australia) cho thấy, bên cạnh sản xuất sạch hơn, việc kéo dài tuổi thọ pin, điều chỉnh dung lượng phù hợp và nâng cao hiệu quả sử dụng có thể giúp giảm thêm hàng tỷ tấn CO₂ tương đương đến năm 2050.

Pin lithium-ion đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển dịch năng lượng sạch, từ điện khí hóa giao thông đến tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo. Tuy nhiên, quá trình khai thác và tinh chế nguyên liệu, sản xuất vật liệu, linh kiện, pin thành phẩm và xử lý pin sau sử dụng vẫn tiêu tốn nhiều năng lượng, tài nguyên và tạo ra lượng phát thải khí nhà kính đáng kể. Khi nhu cầu pin tăng nhanh, những tác động môi trường này có nguy cơ làm suy giảm một phần lợi ích khí hậu mà công nghệ pin mang lại.

Công bố trên tạp chí khoa học One Earth ngày 16/10/2026, nghiên cứu có tiêu đề 'Các giải pháp điều tiết nhu cầu sử dụng pin mở ra tiềm năng cắt giảm hàng tỷ tấn khí nhà kính, vượt qua những giới hạn của các giải pháp phía cung trong chuỗi cung ứng pin lithium-ion toàn cầu' đã đánh giá toàn diện hiệu quả của hai nhóm giải pháp: giảm phát thải trong quá trình sản xuất và giảm nhu cầu sử dụng pin mới, nhằm xác định khả năng cắt giảm khí nhà kính trên phạm vi toàn cầu đến năm 2050.

Công trình do các nhà khoa học thuộc Đại học Melbourne (Australia) dẫn đầu, với sự tham gia của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc và Đại học Sheffield (Anh). Kết quả cho thấy, nếu chỉ tập trung cải thiện quy trình sản xuất, các nỗ lực giảm phát thải có thể gặp giới hạn khi nhu cầu pin tiếp tục tăng. Do đó, cần xem xét cả số lượng pin được sản xuất, dung lượng, tuổi thọ và cách thức sử dụng pin.

Cần các biện pháp giảm phát thải bổ sung cho hàng tỷ tấn CO₂ đến năm 2050

Nhóm nghiên cứu kết hợp phương pháp phân tích dòng vật liệu động với đánh giá vòng đời để mô hình hóa chuỗi cung ứng pin toàn cầu trong giai đoạn đến năm 2050. Phạm vi nghiên cứu bao gồm bốn giai đoạn: sản xuất vật liệu pin, sản xuất linh kiện, sản xuất pin và xử lý pin hết vòng đời.

Mô hình xem xét nhu cầu pin cho ô-tô điện, xe tải, xe buýt, xe tải nhẹ và các hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin, đồng thời đánh giá các kịch bản chuyển dịch năng lượng khác nhau.

Theo kết quả nghiên cứu, nếu không triển khai các biện pháp giảm phát thải bổ sung, tổng lượng phát thải tích lũy của chuỗi cung ứng pin lithium-ion có thể lên tới khoảng 19-23 tỷ tấn CO₂ tương đương đến năm 2050.

Các chiến lược phía cung, bao gồm sử dụng năng lượng sạch, cải thiện công nghệ sản xuất, chuyển đổi hóa học pin và tái chế vật liệu, có thể giúp giảm khoảng 3,5-4,7 tỷ tấn CO₂ tương đương. Tuy nhiên, khi chỉ áp dụng các giải pháp này, hiệu quả giảm phát thải dần bị hạn chế bởi giới hạn công nghệ, tốc độ mở rộng sản xuất và sự tương tác giữa các biện pháp.

Trong khi đó, các giải pháp tác động đến nhu cầu sử dụng pin, như kéo dài tuổi thọ, giảm dung lượng pin không cần thiết, phát triển giao thông chia sẻ và tái sử dụng pin, có thể giúp cắt giảm thêm khoảng 6-7 tỷ tấn CO₂ tương đương trên toàn cầu trong giai đoạn 2024-2050.

Các giải pháp tác động đến nhu cầu sử dụng pin, như kéo dài tuổi thọ, giảm dung lượng pin không cần thiết, phát triển giao thông chia sẻ và tái sử dụng pin, có thể giúp cắt giảm thêm khoảng 6-7 tỷ tấn CO₂ tương đương trên toàn cầu trong giai đoạn 202-2050.

Nếu đồng thời áp dụng cả hai nhóm giải pháp - một bên giảm phát thải trong quá trình sản xuất, một bên giảm nhu cầu sản xuất pin mới - tổng lượng phát thải khí nhà kính tích lũy từ chuỗi cung ứng pin lithium-ion trong giai đoạn này có thể giảm từ khoảng 19-23 tỷ tấn xuống còn 9-12 tỷ tấn CO₂ tương đương.

Như vậy, thế giới có thể cắt giảm gần một nửa lượng phát thải dự kiến từ chuỗi cung ứng pin so với kịch bản không triển khai thêm các biện pháp giảm phát thải nói trên.

Đáng chú ý, nghiên cứu chỉ ra rằng các giải pháp giảm nhu cầu sản xuất và sử dụng pin mới không chỉ góp phần cắt giảm khí thải nhà kính mà còn mang lại những lợi ích môi trường khác. Khi số lượng pin cần sản xuất giảm xuống, nhu cầu khai thác nguyên liệu và các hoạt động liên quan trong chuỗi cung ứng cũng giảm theo.

Nhờ đó, những tác động tiêu cực như chiếm dụng đất và nguy cơ gây độc hại đối với sức khỏe con người có thể được hạn chế. Đây là những tác động mà việc chỉ áp dụng công nghệ sản xuất sạch hơn, nhằm giảm lượng khí thải trên mỗi đơn vị pin, chưa thể giải quyết hiệu quả.

Bốn hướng giảm nhu cầu pin mới

Thay vì chỉ tập trung vào việc sản xuất mỗi viên pin với lượng phát thải thấp hơn, nhóm nghiên cứu đánh giá bốn chiến lược có thể làm giảm nhu cầu sản xuất pin mới trong tương lai.

Thứ nhất, kéo dài tuổi thọ pin. Theo mô hình, đây là chiến lược phía cầu có tiềm năng giảm phát thải lớn nhất. Nhóm nghiên cứu xem xét khả năng cải thiện độ bền và tuổi thọ pin nhờ tiến bộ công nghệ, qua đó giảm nhu cầu thay thế pin trong quá trình sử dụng phương tiện điện và thiết bị lưu trữ năng lượng.

Thứ hai, điều chỉnh dung lượng pin phù hợp với nhu cầu thực tế. Việc sử dụng bộ pin có dung lượng lớn hơn mức cần thiết có thể làm tăng nhu cầu nguyên liệu và năng lượng trong quá trình sản xuất. Nghiên cứu xem xét khả năng kiểm soát mức tăng dung lượng pin trên mỗi phương tiện, đồng thời phân biệt nhu cầu của từng loại phương tiện thay vì áp dụng một mức dung lượng chung.

Thứ ba, thúc đẩy giao thông chia sẻ. Khi hệ số sử dụng phương tiện và tỷ lệ lấp đầy được cải thiện, cùng một nhu cầu đi lại có thể được đáp ứng bằng số lượng phương tiện ít hơn.

Thứ tư, tái sử dụng pin cho các ứng dụng khác sau khi kết thúc vòng đời sử dụng ban đầu. Pin không còn phù hợp với yêu cầu vận hành của phương tiện điện vẫn có thể được xem xét sử dụng trong những hệ thống lưu trữ năng lượng ít đòi hỏi hơn, tùy tình trạng và độ an toàn. Cách tiếp cận này có thể kéo dài thời gian khai thác pin và giảm nhu cầu sản xuất mới cho các hệ thống lưu trữ.

Bốn chiến lược này có thể hỗ trợ lẫn nhau trong việc giảm nhu cầu sử dụng pin mới và lượng khí nhà kính phát thải. Tuy nhiên, khi triển khai đồng thời, hiệu quả của các biện pháp có thể tác động qua lại, khiến tổng mức giảm phát thải không đơn thuần bằng cách cộng kết quả của từng giải pháp riêng lẻ. Do đó, nhóm nghiên cứu đã tính toán cả những tác động qua lại này để đưa ra dự báo sát thực tế hơn về khả năng cắt giảm phát thải khi kết hợp các chiến lược.

Sản xuất sạch vẫn là điều kiện thiết yếu

Một trong những giải pháp được các nhà khoa học đề xuất là ưu tiên sử dụng các loại pin có thành phần hóa học ít gây phát thải khí nhà kính hơn trong quá trình sản xuất.

Theo tính toán của nhóm nghiên cứu, năm 2024, pin lithium sắt phosphate (LFP) có mức phát thải khí nhà kính trên mỗi đơn vị dung lượng thấp hơn khoảng 15% so với pin niken-mangan-cobalt (NMC). Kết quả này được xác định dựa trên dữ liệu và các giả định của mô hình nghiên cứu.

Bên cạnh lựa chọn công nghệ pin, sử dụng điện sạch trong các nhà máy, nâng cao hiệu suất sản xuất và thu hồi vật liệu từ pin đã qua sử dụng cũng là những biện pháp quan trọng.

Đối với tái chế, nghiên cứu mô hình hóa các quy trình luyện kim nhiệt và luyện kim thủy, với giả định vật liệu thu hồi có thể thay thế một phần nguyên liệu nguyên sinh.

Những kết quả này cho thấy giảm phát thải không thể chỉ dựa vào một công nghệ riêng lẻ. Hiệu quả thực tế còn phụ thuộc vào cơ cấu sản xuất, nguồn điện, khả năng thu hồi vật liệu và tốc độ gia tăng nhu cầu pin.

Để quá trình chuyển dịch năng lượng mang lại lợi ích môi trường bền vững

Phó Giáo sư Wen Li, thuộc Khoa Kỹ thuật và Công nghệ thông tin, Đại học Melbourne, cho rằng, việc áp dụng các chiến lược giảm phát thải từ phía nhu cầu sử dụng, như giảm kích thước pin, kéo dài tuổi thọ và thúc đẩy giao thông chia sẻ, có thể giúp giảm đáng kể lượng phát thải dự kiến của chuỗi cung ứng pin toàn cầu đến năm 2050.

Theo ông, bên cạnh tiếp tục khử carbon trong sản xuất, giảm nhu cầu pin mới là một cơ hội giảm thiểu phát thải lớn cần được quan tâm đúng mức.

Còn Giáo sư Prakash J. Singh, thuộc Khoa Quản lý và Tiếp thị, Đại học Melbourne, nhần mạnh, các chính sách cần hướng tới việc khuyến khích sử dụng pin hiệu quả và bền vững hơn. Trong đó, cần chú trọng kéo dài tuổi thọ pin, lựa chọn dung lượng phù hợp với nhu cầu thực tế, tăng hiệu suất khai thác và sử dụng pin, đồng thời thúc đẩy tái sử dụng pin cho những mục đích khác sau khi kết thúc vòng đời sử dụng ban đầu.

Cách tiếp cận này đặt ra một câu hỏi rộng hơn cho quá trình chuyển dịch năng lượng: không chỉ cần xác định mỗi viên pin có thể được sản xuất với lượng phát thải thấp đến đâu, mà còn phải xem xét tổng dung lượng pin thực sự cần thiết để đáp ứng nhu cầu giao thông và lưu trữ năng lượng.

Theo Tiến sĩ Haiwei Zhou, thuộc Khoa Kỹ thuật và Công nghệ thông tin, Đại học Melbourne, nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục hoàn thiện mô hình để đánh giá chi tiết hơn sự khác biệt giữa các khu vực trên thế giới. Nguyên nhân là do hoạt động khai thác khoáng sản, tinh chế nguyên liệu và sản xuất điện, cũng như những tác động của chúng đối với môi trường, có sự khác biệt đáng kể giữa các địa phương.

Bên cạnh đó, nhóm dự kiến mở rộng nghiên cứu sang các lĩnh vực năng lượng sạch khác, như sản xuất tua-bin gió và tấm pin mặt trời, nhằm xác định liệu việc kết hợp các giải pháp từ phía sản xuất và phía nhu cầu sử dụng có mang lại hiệu quả giảm phát thải tương tự hay không.

Các tác giả đồng thời lưu ý rằng, những mức giảm phát thải được công bố phản ánh tiềm năng trong các kịch bản mô hình, chưa phải dự báo chắc chắn về kết quả triển khai.

Do đó, để chuyển hóa tiềm năng thành kết quả, cần có sự phối hợp giữa đổi mới công nghệ, chính sách công nghiệp, phát triển hạ tầng tái chế và thay đổi mô hình sử dụng pin.

Khi nhu cầu công nghệ sạch tiếp tục tăng, việc kết hợp sản xuất ít phát thải với sử dụng tài nguyên hiệu quả sẽ là điều kiện quan trọng để bảo đảm quá trình chuyển dịch năng lượng mang lại lợi ích môi trường bền vững.

Theo HOA LAN Theo tạp chí One Earth, Đại học Melbourne/Nhân dân