Vết carbon

Giải thích dấu vết carbon

Trong quá khứ, vết carbon (hay vệt carbon) được định nghĩa là tổng khí thải được tạo ra bởi một cá nhân, một sự kiện hay tổ chức, hoặc trong sản xuất, được diễn giải như là carbon tương đương.^[1]

Trong đa số trường hợp, tổng vệt carbon không thể đo đạc một các chính xác bởi những hạn chế trong kiến thức và dữ liệu về những tương tác phức tạp giữa các quy trình đóng góp, đặc biệt trong những tác động đến việc tích trữ các quá trình tự nhiên hay việc thải khí carbon dioxide. Vì vậy, Wright, Kemp, và Williams từ đại học Southampton, Highfield, Anh đã đề xuất định nghĩa vệt cacbon:

Một tiêu chuẩn về tổng lượng khí thải carbon dioxide (CO2) và methan (CH4) của một dân cư, hệ thống cụ thể hoặc trong hoạt động, gồm tất cả các nguồn có liên quan, các bể và bồn chứa trong ranh giới không gian và thời gian của dân cư, hệ thống hoặc các hoạt động tương đương. Được tính theo lượng khí carbon dioxide tương đương bằng cách sử dụng chỉ số khả năng nóng lên toàn cầu trong thời gian tương đối là 100 năm (GWP100).^[2]

Khí thải nhà kính (Greenhouse gases) có thể phát thải thông qua quá trình khai hoang, sản xuất hay tiêu thụ thực phẩm, nhiên liệu, hàng hóa, nguyên liệu, giao thông, xạy dựng, và các dịch vụ khác.^[3] Để đơn giản hóa trong báo cáo, nó thường được đề cập theo lượng khí carbon dioxide, hoặc tương đương với khí thải nhà kính khác.

Hầu hết dấu cacbon được thải ra từ các hộ gia đình ở Mĩ đến từ các nguồn gián tiếp, đó là quá trình đốt nhiên liệu trong sản xuất cách xa người tiêu dùng cuối. Có những phân biệt giữa khí thải từ đốt nhiên liệu trược tiếp từ một chiếc xe hơi hoặc bếp lò, thường liên quan đến nguồn phát sinh trưc tiếp từ vệt cacbon của người dùng.^[4]

Khái niệm về vết carbon bắt nguồn từ vết sinh thái^[5], được phát triển bởi Rees và Wackernagel từ những năm 1990 nhằm giả định số trái đất cần thiết nếu mọi người trên hành tinh tiêu thụ một lượng tài nguyên như nhau với người đo đạc vết sinh thái của họ. Tuy nhiên, do vết sinh thái vẫn còn sai sót trong đo lượng, Anindita Mitra (đến từ CREA, Seattle) đã chọn các tính đơn giản hơn là vết carbon để dễ dàng đo đạc việc sử dụng cacbon, như một thước đo cho việc sự dụng năng lượng không bền vững. Năm 2007, vết carbon đã được dùng trong tính toán khí thải cacbon để phát triển quy hoạch năng lượng co thành phố Lynnwood, Washington. Vết cacbon mang lại hiệu quả hơn vết sinh thái bởi nó đo lượng khí thải gây biến đổi khí hậu tại khí quyển một các trực tiếp.

Vết cacbon là một nhánh trong các chỉ thị dấu vết, bao gồm thủy vết, và địa vết.

Đo đạc vết carbon

Vết carbon của một cá nhân, quốc gia hay tổ chức có thể được đo lường bằng việc đánh giá khí thải nhà kính (GHG emissions) hoặc các biện pháp tính toán khác để biểu thị khí carbon tồn đọng. Một khi biết được quy mô của vết carbon, một chiến lược có thể được đề ra để giảm thiểu nó, ví dụ như bằng sự phát triển kĩ thuật, nâng cao quản lí quy trình và sản phẩm, chuyển đổi sang tiêu dùng xanh trong cộng đồng và trong chính phủ (Green Private Procurement - GPP), thu hồi carbon, chiến lược chi tiêu, v.v.

Hiện nay đã có một vài máy tính để tính vết carbon trực tuyến miễn phí^[6], trong số đó được hỗ trợ bởi các dữ liệu và bộ tính toán ngang hàng công khai cung cấp bởi đại học California, tập đoàn nghiên cứu CoolClimate Network của Berkeley và quỹ đầu tư CarbonStory^[7][8][9]. Những trang web này sẽ yêu cầu người xem trả lời một số câu hỏi về chế độ ăn, phương tiện di chuyển, kích thước nhà ở, mua sắm, các hoạt động giải trí, lượng điện, khí đốt và đồ gia dụng như máy sấy hay tủ lạnh đã sử dụng, vv. Trang web sau đó sẽ tính toán vết carbon của người thực hiện dựa trên việc trả lời các câu hỏi đó. Một hệ thống đánh giá bằng văn bản được sử dụng nhằm xác định cách tốt nhất để tính toán vệt carbon của một cá nhân/ hộ gia đình. Đánh giá này được dựa trên 13 phương pháp tính và sau đó sử dụng các phương pháp chung để kiểm tra 15 bộ máy tính vét carbon phổ biến nhất. Một kết quả nghiên cứu gần đây được thực hiện bởi Christopher  Weber từ trường đại học Carnegie Mellon đã nhận ra rằng việc  tính toán vết carbon cho các sản phẩm thường không mang lại kết quả mong muốn. Sự đa dạng ở sở hữu hàng hóa điện trong sản xuất, vận chuyển, và kĩ thuật lạc hậu được dùng để sản xuất có thể khiến việc tính toán khó khăn hơn để cho ra một vết carbon chính xác. Cho nên việc đặt câu hỏi và giải quyết độ chính xác của các kĩ thuật về vết carbon là rất quan trọng, đặc biệt là do sự phổ biến của nó^[10].

Vết carbon có thể làm giảm nhờ sự phát triển của các dự án thay thế, như là quang năng và phong năng, những nguồn năng lượng thân thiện môi trường, hay tài nguyên tái tạo, tái tạo rừng, phủ xanh đồi trọc và đất rừng bị tàn phá trước đây. Những ví dụ đó được gọi là Chuyển đổi carbon (Carbon Offset), nhằm chống lại lượng khí thải carbon điôxit với mức giảm tương đương carbon dioxide trong khí quyển.^[11]

Ảnh hưởng chính lên vết carbon bao gồm dân số, sản lượng kinh tế, năng lượng và tác động của carbon lên nên kinh tế^[12]. Những nhân tố này chính là mục tiêu quan trọng để làm giảm dấu vết carbon của cá nhân và các doanh nghiệp. Sản xuất tạo ra một lượng lớn vết carbon, các học giả cho rằng việc làm giảm lượng năng lượng cần thiết cho sản xuất có thể sẽ là một trong những giải pháp hiệu quả nhất để làm giảm dấu carbon. Điều này dựa trên thực tế rằng điện năng hiện chiếm tới 37% lượng khí thải carbon dioxide^[13]. Việc lọc khí thải trong sản xuất than đá đã làm giảm khí thải carbon một cách đáng kể.; từ những năm 1980, lượng năng lượng được dùng trong sản xuất thép đã giảm 50%.^[13]

Vết carbon trung bình của một người trong một quốc gia.

Dấu cacbon trung bình trên toàn cầu vào năm 2007 vào khoảng 5.7 tấn khí CO₂ tương đương trong một người, còn EU thì khoảng 13,8 tấn khí thải CO₂  trên người, trong khi đó ở Mỹ, Luxembourg và Úc thì tới 25 tấn. Vết cacbon ở mỗi người dân ở các quốc gia châu Phi và Ấn Độ tương đối thấp hơn mức trung bình. Khi đặt những con số này trong bối cảnh dân số toàn cầu đạt 9-10 tỉ vào năm 2050, vết carbon cần vào khoảng 2 – 2.5 tấn CO₂  trên mỗi đầu người thì nhiệt độ toàn cầu sẽ nằm trong ngưỡng tăng 2 °C. Việc tính toán lượng khí thải đựa vào lượng tiêu thụ được ứng dụng trong nền tảng cơ sở dữ liệu truy xuất đa vùng. Việc tiêu thụ chiếm toàn bộ khí thải nhà kính trong chuỗi cung ứng toàn cầu và phân bố chúng tới người tiêu dùng cuối trong mua bán hàng hóa. Khí thải nhà kính không bao gồm thay đổi độ che phủ đất sử dụng.^[14]

Di chuyển (lái xe, hàng không, và một phần nhỏ từ phương tiện công cộng), nơi trú ẩn (điện, sưởi ấm, xây dựng) và thực phẩm là những thông tin quan trọng nhất để xác định vết carbon của mỗi người. Ở châu Âu, vết carbon trong đi lại thậm chí bị tách ra thành phát thải trực tiếp (ví dụ như điều khiển phương tiện cá nhân) và khí thải thể hiện trong các hàng hóa có liên quan đến hình thức di chuyển (hàng không vận tải, khí thải từ sản xuất ô tô và trong quá trình khai thác nhiên liệu).

Dấu cacbon tại các hộ gia đình ở Mỹ gấp 5 lần trung bình toàn cầu. Hành động đơn giản để làm giảm dấu vết carbon của họ là hạn chế sử dụng phương tiện cá nhân, hoặc chuyển sang loại phương tiện hiểu quả hơn.^[15]

Nguồn phát thải cacbon trực tiếp

The Vattenfall study found renewable and nuclear generation responsible for far less CO₂ than fossil fuel generation.

Dấu vết cacbon của năng lượng

Bài viết chính: Vòng đời khí thải nhà kính của các nguồn năng lượng.

Bảng số liệu dưới đây so sánh từ nghiên cứu chéo về toàn bộ vòng đời phát thải và từ các nghiên cứu khác, vết carbon từ nhiều dạng chuyển đổi năng lượng: Hạt nhân, thủy điện, than đá, khí, pin mặt trời, than bùn, và năng lượng gió.

Tác nhân phát thải của nguồn nhiên liệu phổ biến

Nhiên liệu/ Tài nguyên	Nhiệt lượng g(CO2-eq)/MJth Khối lượng gram CO2 tương đương trên một mega jun nhiệt năng	Cường độ năng lượng W·hth/W·he	Điện g(CO2-eq)/kW·he Khối lượng gram của CO2 tương đương trên Kilo watt giờ của năng lượng điện
Than đá	&0000000000000092.510000B:91.50–91.72 Br:94.33 88	&0000000000000002.990000B:2.62–2.85[16] Br:3.46[16] 3.01	&0000000000000994.000000B:863–941[16] Br:1,175[16] 955[17]
Dầu	&000000000000007300000073[18]	&00000000000000033999993,40	&0000000000000893000000893[17]
Khí tự nhiên	&0000000000000068.300000cc:68.20 oc:68.4	−	&0000000000000664.000000cc:577[16] oc:751[16] 599[17]
Năng lượng địa nhiệt	&00000000000000030000003~	−	&0000000000000041.000000TL0–1[17] TH91–122[17]
Năng lượng hạt nhân Uranium	−	&0000000000000000.190000WL0.18[16] WH0.20[16]	&0000000000000062.500000WL60[16] WH65[16]
Thủy điện	−	&00000000000000000460000,046[16]	&000000000000001500000015[16]
Quang năng tập trung			&000000000000004000000040±15#
Điện mặt trời		&00000000000000003300000,33[16]	&0000000000000106000000106[16]
Năng lượng gió		&00000000000000000660000,066[16]	&000000000000002100000021[16]

Ghi chú: 3.6 MJ = mega joule = 1 kW.h = kilo watt giờ, vì vậy 1 g/MJ = 3.6 g/kW.h.

Chú giải: B = Than đen (siêu tới hạn)-(mới dưới tới hạn), Br = Than nâu (mới dưới tới hạn), cc = chu kì hỗn hợp, oc = chu kì mở, TL = nhiệt độ thấp/ mạch kín (cặp địa nhiệt), TH = nhiệt độ cao/ mạch hở, WL = Lò phản ứng nước nhẹ, WH = Lò phản ứng nước nặng.

Ba nghiên cứu này đã kết luận rằng thủy điện, gió và năng lượng hạt nhân sản xuất ra ít CO₂  trên 1 kilo watt giờ nhất trong tất cả các nguồn tài nguyên điện. Những số liệu này loại trừ sự phát thải từ tai nạn hoặc khủng bố. Năng lượng gió và quang năng, không tạo ra cacbon trong quá trình vận hành, nhưng lại để lại dấu vết trong quá trình xây dựng bảo trì trong lúc vận hành. Thủy điện từ các đập chứa cũng để lại vết carbon rất lớn từ giai đoạn chặt bỏ thảm thực vật và khí metan hình thành từ chất thải theo dòng nước phân hủy ở đáy bể.^[19]

Lượng carbon dioxide thải (gram) ra trên mỗi dặm hành khách (Mỹ). Dựa trên 'Updated Comparison of Energy Use & CO 2 Emissions From Different Transportation Modes, October 2008' (Manchester, NH: M.J. Bradley & Associates, 2008), trang 4, bảng 1.1^[20]

Bảng số liệu ở trên đưa ra vết carbon trên kilo watt giờ từ quá trình chuyển đổi điện năng gấp đôi so với lượng CO₂ do con người mang lại. Dấu vết carbon dùng trong sưởi ấm để lại tương đương và nghiên cứu chỉ ra rằng sử dụng nguồn nhiệt bị hao phí trong việc kết hợp nhiệt và năng lượng từ máy phát, tạo ra ít vết carbon nhất^[21], thấp hơn nhiều so với vi năng lượng và máy bơm nhiệt.

Vận chuyển hành khách

Phần này đưa ra các số liệu đại diện cho dấu vết carbon từ việc đốt nhiên liệu bởi các loại hình vận tải khác nhau (không bao gồm vết carbon của các phương tiện di chuyển và cơ sở vật chất liên quan). Các số liệu cụ thể và chính xác thay đổi theo một loạt yếu tố khác nhau.

Hàng không

Bài viết chính: Tác động môi trường của ngành hàng không

Một số số liệu đại diện cho sự phát thải CO₂  được cung cấp bởi khảo sát về lượng phát thải trực tiếp của LIPASTO (không bao gồm hiệu ứng bức xạ cao độ) của máy bay được biểu thị bởi CO₂ và  CO₂ tương đương mỗi km hành khách.^[22]

• Trong nước, quãng đường ngắn, nhỏ hơn 463 km (288 dặm): 257 g/km hoặc 259 g/km (14.7 oz/dặm) khí CO₂ tương đương.
• Quãng đường dài: 113 g/km CO₂ hoạc 114 g/km (6.5 oz/dặm) khí CO₂ tương đương.

Tuy nhiên, lượng phát thải trên một đơn vị quãng đường di chuyển là chỉ số cho dấu vết carbon cho đường hàng không tốt nhất nhưng lại không thật sự cần thiết, bởi vì bán kính hoạt động thường dài hơn các mô hình di chuyển khác.^[23]

Ghi chú

1. “What is a carbon footprint? | Carbon Trust”. ngày 11 tháng 5 năm 2009. Bản gốc lưu trữ ngày 11 tháng 5 năm 2009. Truy cập ngày 11 tháng 5 năm 2009.
2. Wright, L.; Kemp, S.; Williams, I. (2011). "'Carbon footprinting': towards a universally accepted definition". Carbon Management. 2 (1): 61–72. doi:10.4155/CMT.10.39
3. “"The CO2 list (and original sources cited therein)"”.
4. “Graph of the Average Carbon Footprint of a U.S. Household”. The Developing Economies. ngày 23 tháng 2 năm 2015. tr. 44–62. doi:10.1111/deve.12065. ISSN 0012-1533.
5. “New York Times Education Poll, February 1983”. ICPSR Data Holdings. ngày 5 tháng 8 năm 2008.
6. “Carbon Footprint Calculators”. CO2List.org.
7. “CoolClimate Carbon Footprint Calculator for U.S. Households and Individuals”.
8. “Online supporting data, calculations & methodologies for paper: Jones, Kammen "Quantifying Carbon Footprint Reduction Opportunities for U.S. Households and Communities" ES&T, 2011 (publicly available)”.
9. “Calculator”. carbonstory.org. Bản gốc lưu trữ ngày 12 tháng 3 năm 2014. Truy cập ngày 26 tháng 5 năm 2018.
10. Collin, Robert William, and Debra Ann Schwartz. "Carbon Offsets." Encyclopedia of Contemporary American Social Issues, edited by Michael Shally-Jensen, vol. 4: Environment, Science, and Technology, ABC-CLIO, 2011, pp. 1311-1314. Gale Virtual Reference Library, www.pierce.ctc.edu:2055/ps/i.do?p=GVRL&sw=w&u=puya65247&v=2.1&it=r&id=GALE%7CCX1762600165&asid=1cdc99a1a9c63a1b80bc1943bef02fef. Truy cập ngày 5 tháng 12 năm 2016.
11. Corbett, James. "Carbon Footprint." Climate Change: In Context, edited by Brenda Wilmoth Lerner and K. Lee Lerner, vol. 1, Gale, 2008, pp. 162-164. In Context Series. Gale Virtual Reference Library, www.pierce.ctc.edu:2055/ps/i.do?p=GVRL&sw=w&u=puya65247&v=2.1&it=r&id=GALE%7CCX3079000057&asid=e7c1362a6d136f126eb44525b39ec5ee. Truy cập ngày 5 tháng 12 năm 2016.
12. Brown, Marilyn A., Frank Southworth, and Andrea Sarzynski. Shrinking The Carbon Footprint of Metropolitan America. Brookings Institution Metropolitan Policy Program, May 2008. Web. ngày 23 tháng 2 năm 2011.
13. ^ Easterlyn, Jonah. "U.S. Energy Information Administration - EIA - Independent Statistics and Analysis." How Much of U.S. Carbon Dioxide Emissions Are Associated with Electricity Generation? - FAQ - U.S. Energy Information Administration (EIA). N.p., ngày 1 tháng 4 năm 2016. Web. ngày 5 tháng 12 năm 2016.
14. Tukker, Arnold; Bulavskaya, Tanya; Giljum, Stefan; de Koning, Arjan; Lutter, Stephan; Simas, Moana; Stadler, Konstantin; Wood, Richard (2016). "Environmental and resource footprints in a global context: Europe's structural deficit in resource endowments". Global Environmental Change. 40: 171–181. doi:10.1016/j.gloenvcha.2016.07.002. Truy cập ngày 19 tháng 1 năm 2018.
15. Jones, Christopher; Kammen, Daniel (2011). "Quantifying Carbon Footprint Reduction Opportunities for U.S. Households and Communities". Environmental Science & Technology. 45 (9): 4088–4095. doi:10.1021/es102221h. Truy cập ngày 4 tháng 5 năm 2012.
16. ^ Bilek, Marcela; Hardy, Clarence; Lenzen, Manfred; Dey, Christopher (2008). “Life-cycle energy balance and greenhouse gas emissions of nuclear energy: A review” (PDF). SLS. 49 (8): 2178–2199. Bản gốc (PDF) lưu trữ ngày 25 tháng 10 năm 2009. Truy cập ngày 4 tháng 11 năm 2009.
17. ^ Fridleifsson, Ingvar B.; Bertani, Ruggero; Huenges, Ernst; Lund, John W.; Ragnarsson, Arni; Rybach, Ladislaus (ngày 11 tháng 2 năm 2008). O. Hohmeyer and T. Trittin (biên tập). “The possible role and contribution of geothermal energy to the mitigation of climate change” (PDF). Luebeck, Germany: 59–80. Bản gốc (pdf) lưu trữ ngày 22 tháng 7 năm 2011. Truy cập ngày 6 tháng 4 năm 2009. Đã bỏ qua tham số không rõ |conference= (trợ giúp);
18. Hanova, J; Dowlatabadi, H (ngày 9 tháng 11 năm 2007). “Strategic GHG reduction through the use of ground source heat pump technology”. Environmental Research Letters. 2. UK: IOP Publishing. tr. 044001 8pp. doi:10.1088/1748-9326/2/4/044001. ISSN 1748-9326. Bản gốc (PDF) lưu trữ ngày 6 tháng 4 năm 2016. Truy cập ngày 22 tháng 3 năm 2009.
19. “Hydroelectricity”. CO2List.
20. “Archived copy” (PDF). Bản gốc (PDF) lưu trữ ngày 15 tháng 5 năm 2013. Truy cập ngày 23 tháng 11 năm 2012.
21. “Carbon footprints of various sources of heat - CHPDH comes out lowest - Claverton Group”. claverton-energy.com.
22. “Average passenger aircraft emissions and energy consumption per passenger kilometre in Finland 2008”. lipasto.vtt.fi. Bản gốc lưu trữ ngày 19 tháng 7 năm 2011. Truy cập ngày 27 tháng 5 năm 2018.
23. Gössling S., Upham P. (2009). Climate change and aviation: Issues, challenges and solutions. EarthScan. 386pp.