Những năm 2020 là thập kỷ bản lề cho thấy mức độ nghiêm túc của thế giới trong nỗ lực ngăn trái đất nóng lên.

Tuy gặp nhiều lực cản từ nhiều phía, gồm giới đầu tư, nông dân và cánh tài xế… lĩnh vực công nghệ xanh vẫn nhận 1,8 ngàn tỉ đô la Mỹ (mức kỷ lục) tiền đầu tư trong năm 2023, giúp tạo ra một thế hệ các công ty khởi nghiệp mới chuyên ứng phó biến đổi khí hậu. Cuộc cách tân này là nền tảng cho cuộc thi thường niên “Pioneers” do BloombergNEF (BNEF) tổ chức, nhằm tìm ra những startup triển vọng nhất trong công cuộc giải quyết những thách thức về khí hậu.

Giấy phép và chế tài vẫn là hai điểm nghẽn lớn đối với công cuộc triển khai năng lượng xanh. Giới chức Mỹ đang xử lý lượng đơn xin phép các dự án khí hậu tồn động cực lớn, đặc biệt là liên quan đến hai tuyến đường dây điện mới và nâng cấp các tuyến cũ. Nếu thủ tục không nhanh nhạy hơn, các dự án này sẽ chậm trễ, kéo dài việc cơ sở hạ tầng vẫn dùng năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch.

Rào cản lớn hơn hết thảy có lẽ vẫn là nhu cầu. Tuy năng lượng sạch hiện có chi phí bằng hoặc thấp hơn nhiên liệu hóa thạch, vẫn còn đó những khoản phí “xanh” ngăn cách mục tiêu ngưng phát thải. Câu hỏi ở đây là ai chịu chi tiền cho công nghệ và nguyên vật liệu đắt đỏ hơn, và chịu chi đến mức nào?

11 startup chiến thắng được tuyển chọn từ 240 doanh nghiệp đăng ký qua phiếu bầu của một nhóm biên tập viên Bloomberg Green.

THÁCH THỨC 1

GIẢI TỎA NHỮNG ĐIỂM NGHẼN NĂNG LƯỢNG SẠCH

Tại những cuộc thương lượng về khí hậu toàn cầu tại Dubai năm 2023, chính phủ các nước đặt mục tiêu tăng gấp ba năng lượng tái tạo vào cuối thập kỷ này. Điện gió và điện mặt trời đang rẻ hơn bao giờ hết, nhưng mục tiêu nói trên có thể không thành khi đang gặp phải nhiều điểm nghẽn.

Chẳng hạn, có thể phải mất bảy năm ở Anh để một trang trại điện gió hay mặt trời mới có thể phát điện sau khi nhận giấy phép cho dự án, theo Mark Daly, giám đốc công nghệ và đổi mới tại BloombergNEF. Cần thay đổi luật để rút ngắn thời gian này.

Lưới điện cũng cần cải tổ toàn diện. BNEF dự báo đầu tư sẽ phải tăng lên 777 tỉ đô la Mỹ vào năm 2030 để truyền tải năng lượng sạch tốt hơn, và phân phối hiệu quả hơn.

Công ty: Envelio

○ Địa điểm: Đức

○ Năm thành lập: 2017

○ Đầu tư: Được E.on mua lại năm 2021

Cần nhiều thời gian lẫn tiền bạc để kết nối năng lượng tái tạo với lưới điện truyền thống. Envelio đã phát triển các phần mềm tăng tốc việc này. Phần mềm của hãng giúp phân tích phạm vi của việc phân phối điện trong lưới nhanh hơn, dù là năng lượng tái tạo hay trạm sạc xe điện. Tuy chưa thể giải quyết dứt điểm các vấn đề liên quan điểm nghẽn, công nghệ của hãng phần nào giúp tình hình đỡ chậm hơn.

Công ty: PVcase

○ Địa điểm: Lithuania

○ Năm thành lập: 2018

○ Đầu tư: 124 triệu đô la Mỹ

Để tối đa nguồn điện thu được từ mặt trời, ta cần xây dựng các trang trại quang năng ở những địa điểm phù hợp, với quy mô phù hợp. Pvcase là công ty phần mềm với hàng loạt công cụ giúp làm được điều này. Nhờ tích hợp bộ công cụ AutoCAD, các kỹ sư điện mặt trời có thể thực hiện những nghiên cứu hiện trường cụ thể và các quy trình tự động hóa lặp lại, bên cạnh giả lập năng suất điện mặt trời.

Công ty: TS Conductor

○ Địa điểm: Mỹ

○ Năm thành lập: 2018

○ Đầu tư: 25 triệu đô la

Lưới điện cần đường dây tốt hơn để xử lý hàng terawatt năng lượng mới được truyền lên trong các thập niên tiếp theo. Hầu hết dây cáp ngày nay sử dụng dây dẫn nhôm gia cường thép (ACSR). TS Conductor sản xuất dây dẫn với lõi là carbon composite bọc trong một dạng nhôm dẫn điện cực tốt mạnh hơn 10 lần so với ACSR. Kết quả là ít ngắt điện và nhiều năng lượng hơn. Dây dẫn này hiện có công suất gấp ba lần mức hiện tại.

THÁCH THỨC 2

GIẢM CARBON CHO CÁC TÒA NHÀ

Chúng ta sinh sống chủ yếu trong những tòa nhà, và lĩnh vực này chiếm đến 37% lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính toàn cầu, theo báo cáo của Liên Hợp quốc.

Thống kê này bao gồm cả công tác xây dựng, vốn dựa vào những nguyên vật liệu có nền carbon, chẳng hạn thép và xi măng, chưa kể năng lượng dùng để sưởi, làm mát và chiếu sáng. Rồi còn những bất động sản đã xây được nhiều thập niên, vốn ngày nào cũng tỏa ra carbon dioxide vì các hệ thống sưởi, thông khí và điều hòa (HVAC) lỗi thời, thiếu hiệu quả và không được cách nhiệt đúng cách.

Nhiều startup đang tìm hiểu cách thức xây dựng thân thiện với khí hậu hơn, bằng cách sửa lại các tòa nhà, văn phòng, “bắt nhốt” carbon bên trong vật liệu xây dựng. Những giải pháp này cũng đi kèm các lợi ích cộng thêm: Không gian sống và làm việc sẽ dễ chịu hơn.

Công ty: Aeroseal

○ Địa điểm: Mỹ

○ Năm thành lập: 1997

○ Đầu tư: 89 triệu đô la

Nhà ở hiệu quả về mặt năng lượng là giải pháp tốt cho khí hậu lẫn đời sống. Aeroseal cải thiện hiệu năng nhà ở bằng quy trình của riêng họ, trước tiên là điều áp cho tòa nhà bằng tấm nhựa và quạt, rồi phun một lớp chất bịt kín đã qua xử lý khí dung (aerosol) vào các chỗ trống, để tự nó phình ra và lấp kín mọi khe hở. Đây là cách làm hiệu quả hơn nhiều so với lối làm thủ công truyền thống, trong đó người thợ phải lần mò bằng tay từng vết nứt để trám lại. Công nghệ này đủ điều kiện nhận ưu đãi thuế dựa theo đạo luật Giảm lạm phát và hiệu quả với cả nhà mới xây lẫn nhà đã xây lâu năm.

Công ty: Celsius

○ Địa điểm: Pháp

○ Năm thành lập: 2020

○ Đầu tư: Chi nhánh của SLB

Công nghệ bơm nhiệt ngày càng trở nên phổ biến trong các gói giải pháp về khí hậu. Vấn đề giờ đây là làm sao triển khai nó hiệu quả hơn. Celsius Energy đã đưa ra một số giải pháp với các thiết bị bơm nhiệt đặt dưới lòng đất. Việc dùng mặt đất để sưởi và làm mát cho những tòa nhà lớn đòi hỏi khoan những lỗ thẳng đứng cách nhau vài mét, tức cần một lượng đất lớn để hệ thống hiệu quả. Bằng công nghệ khoan xéo, hệ thống của Celsius sử dụng diện tích tương đương với hai chỗ đậu xe, để lắp
đặt một hệ thống tiêu chuẩn gồm khoảng 20 giếng.

Công ty: Kelvin Systems

○ Địa điểm: Mỹ

○ Năm thành lập: 2012

○ Đầu tư: 14 triệu đô la

Công nghệ lò sưởi radiator đã có từ thế kỷ 19, và hiệu năng khi sưởi cho một không gian cũng phản ánh cho tuổi thọ của nó. Tuy vậy, vẫn còn hàng triệu căn hộ đang sưởi ấm bằng công nghệ lỗi thời, một phần vì chuyển đổi hệ thống HVAC của các tòa nhà cũ quá đắt đỏ. Trong nỗ lực đưa những tòa nhà này vào thế kỷ 21, Kelvin Systems có giải pháp tên Cozy. Thiết bị này của họ bọc kín cách nhiệt bằng kim loại được chế tạo để lắp được vào nhiều bộ trao đổi nhiệt khác nhau. Bộ quản lý dạng kỹ thuật số và một chiếc quạt giúp phân tán hơi ấm đều hơn và giảm lượng dầu, khí, và các loại năng lượng khác nhằm đun nóng nồi hơi. Startup này còn đang nghiên cứu một giải pháp “lai” bằng cách kết hợp bơm nhiệt với hệ thống lưu trữ nhiệt, để dùng vào mục đích làm mát và sưởi khi nhiệt độ ở trên mức đóng băng.

THÁCH THỨC 3

TẠO RA NHIÊN LIỆU ĐẠT TIÊU CHUẨN “NET ZERO”

Trong khi cuộc chuyển đổi sang xe điện đang diễn ra mạnh mẽ (dù không đủ mạnh) với xe cá nhân, các hình thức vận tải khác vẫn đang chật vật tìm giải pháp.

Máy bay, tàu thủy và xe tải đường dài đều khó điện khí hóa vì pin quá nặng và không thể dự trữ đủ năng lượng. Máy bay, vốn chiếm hơn 2% phát thải toàn cầu, là khó xử lý nhất. Mức độ phát thải của ngành này dự kiến sẽ tăng lên trong những thập niên tới, khi nhiều người có thể đi lại bằng đường hàng không hơn và các lĩnh vực khác đều có giải pháp thay thế để cắt giảm carbon.

Thế giới có rất nhiều giải pháp. Thực vật và rác thải từ thức ăn từng được sử dụng để làm nhiên liệu sạch cho máy bay phản lực. Nhưng giải pháp đó mới chiếm một phần rất nhỏ trong nhiên liệu cho hàng không hiện tại. Methanol khá hứa hẹn với ngành tàu thủy và hydrogen xanh có thể được sử dụng cho xe tải. Trong khi đó, nhiên liệu sạch làm từ carbon dioxide có thể là lựa chọn tốt nhất xét về khía cạnh phát thải. Gần như từ số không hiện giờ, thị trường nhiên liệu sạch có thể đạt giá trị lên tới 50 tỉ đô la Mỹ vào cuối thập kỷ này, theo một số ước tính trong ngành.

Công ty: CoverCress

○ Địa điểm: Mỹ

○ Năm thành lập: 2013

○ Đầu tư: 48 triệu đô la

CoverCress đang đề nghị các hãng sản xuất năng lượng sinh học xem xét sử dụng loài thực vật “pennycress,” một loại cây dại họ cải được công ty sử dụng công nghệ chọn giống và chỉnh sửa gen để tăng sản lượng, chất lượng, cấu tạo xơ và mức dầu bên trong. Cây này có thể trồng được trong mùa Đông, đồng nghĩa không tốn nhiều đất. Điều này giúp xử lý một trong những vấn đề lớn nhất của năng lượng sinh học, như đã thấy với xăng ethanol từ bắp. Cải pennycress có triển vọng sản xuất ra được tới một tỉ tấn dầu hạt mỗi năm từ giờ đến 2030. Lượng dầu này có thể dùng làm cơ sở điều chế nhiên liệu bền vững cho máy bay và dầu diesel tái chế.

Công ty: XFuel

○ Địa điểm: Ireland

○ Năm thành lập: 2010

○ Đầu tư: 9,1 triệu đô la

Hầu hết các nhà máy sản xuất nhiên liệu thay thế là những cơ sở cồng kềnh đầy thùng chậu, đường ống, và lò luyện. XFuel mang tầm nhìn khác: Một nhà máy theo dạng mô đun có thể nhanh chóng nhân rộng quy mô sản xuất nhiên liệu đủ dạng: Từ dầu thải trong vận tải biển, đến chất thải sinh học. Dầu thải vẫn dùng nhiên liệu hóa thạch để làm ra nhiên liệu. Tuy không hoàn toàn triệt để, cách làm của startup này vẫn giúp giảm khoảng 85% phát thải. Khi sử dụng chất thải sinh học và dầu cặn, XFuel cho biết quy trình công ty giúp giảm 145% khí thải nhà kính.

○ Những nhân tố bất ngờ: Điều có lẽ thú vị nhất về những công ty chiến thắng hạng mục này là họ có rất ít điểm chung. Điều đó cho thấy cắt giảm carbon có thể là mục tiêu của mọi địa hạt trong nền kinh tế. Dẫu vậy, những công ty thắng giải này vẫn có giao cắt với ba thách thức nói trên, dù là sản xuất thép sạch cho các tòa nhà hay cải tiến pin lithiumsắt để chúng hoạt động tốt hơn với lưới điện. Sẽ có ích nếu tìm kiếm những dấu hiệu của đa dạng sinh học khi xác định nơi lắp đặt các dự án năng lượng tái tạo, trong nhiều vấn đề khác.

Công ty: NatureMetrics

○ Địa điểm: Anh

○ Năm thành lập: 2014

○ Đầu tư: 37 triệu đô la

Đa dạng sinh học là tối quan trọng với sức khỏe hành tinh, nhưng các loài đang biến mất với tốc độ nhanh hơn 10 ngàn lần so với hoạt động của loài người. Đây là ý tưởng của NatureMetrics. Startup này có những bộ công cụ chi phí tương đối thấp, cho phép người dùng phân tích mẫu nước, đất, và bùn cặn để biết DNA môi trường (eDNA). Kết quả cơ bản là một bức ảnh sinh học về môi trường: eDNA cho biết đã có loài động vật nào đi qua khu vực lấy mẫu. Nhờ bức ảnh này, các công ty từ phần mềm đến sản xuất xi măng có thể lên kế hoạch cho mục tiêu đa dạng sinh học của riêng doanh nghiệp mình.

Công ty: Li-Metal

○ Địa điểm: Canada

○ Năm thành lập: 2018

○ Đầu tư: 30 triệu đô la

Pin lithium-sắt là chìa khóa cho công cuộc chuyển đổi năng lượng, nhưng chúng không hoàn hảo. Li-Metal đang phát triển làn sóng công nghệ tiếp theo để đảm bảo pin này an toàn hơn, thời gian sử dụng được lâu hơn, và có năng lượng mạnh hơn. Về cơ bản pin lithium được làm bằng cách xử lý lithium chloride, điều không chỉ đắt đỏ mà còn tạo ra năm tấn khí chlorine trên mỗi tấn lithium. Li-Metal đã phát triển một quy trình sản xuất kim loại lithium và các anode kim loại lithium, vốn là những thành phần quan trọng của pin, mà không tạo ra các phụ phẩm độc hại. Nó cũng hiệu quả về năng lượng hơn. Startup này dự kiến bán kim loại lithium cho các hãng sản xuất pin hoặc sử dụng trong công nghệ vật liệu anode trong lithium của chính họ.

Công ty: Element Zero

○ Địa điểm: Úc

○ Năm thành lập: 2023

○ Đầu tư: 10,5 triệu đô la

Ngành thép tạo ra hơn 870 tỉ đô la Mỹ thu nhập và 7% khí phát thải gây hiệu ứng nhà kính toàn cầu mỗi năm. Element Zero tạo ra quặng sắt tinh khiết tối cần thiết để sản xuất thép, bằng cách sử dụng một bồn lớn đựng chất điện ly kiềm nóng chảy để làm tan quặng sắt và tách cặn ra. Sản xuất thép thường cần than đá. Đây là thứ nguyên liệu đã được Element Zero giảm bớt. Nhưng quan trọng hơn, công nghệ của công ty khởi nghiệp này không cần dùng điện liên tục. Dung môi mà họ sử dụng giữ nhiệt tốt, chỉ hao mòn một đến hai độ một giờ. Điều đó đồng nghĩa nó không cần dùng điện trong 4-12 giờ, giúp công ty tận dụng tốt hơn nguồn năng lượng tái chế khi giá thấp. Một lợi ích nữa: Công nghệ của Element Zero còn tạo ra phụ phẩm là xi măng với lượng nhỏ, nhưng đáng kể.