Một tàu chở hàng đang được bốc xếp tại Cảng Los Angeles.
Theo các nhà nghiên cứu tại Đại học California, Santa Barbara (UC Santa Barbara), việc áp dụng các hệ thống kỹ thuật số mới nhằm giúp các tàu container xếp hàng hiệu quả hơn để việc dỡ hàng tại các cảng đông đúc có thể giúp giảm phát thải khí nhà kính (GHG) từ 16 đến 24%. Đây không chỉ là một biện pháp đơn giản để cắt giảm lượng khí thải, mà công nghệ triển khai hiện đã có sẵn và chi phí thấp.
“Có thể nói, hành động có tác động lớn nhất mà chúng ta có thể làm để làm chậm quá trình biến đổi khí hậu là cắt giảm trực tiếp lượng khí thải CO₂,” Rachel Rhodes — nhà khoa học dự án tại Phòng thí nghiệm Khoa học Đại dương Benioff (BOSL) thuộc Đại học UC Santa Barbara và là tác giả chính của một bài nghiên cứu đăng trên Marine Pollution Bulletin — cho biết. “Điều này khiến các nhà khoa học đang xem xét mọi lĩnh vực để tìm ra nơi cần cắt giảm.”
Một lĩnh vực đầy tiềm năng để cắt giảm CO₂ là ngành vận tải biển, vốn chiếm khoảng 3% tổng lượng khí nhà kính toàn cầu — tương đương với ngành hàng không — và con số này được dự báo sẽ tiếp tục tăng khi toàn cầu hóa gia tăng. Thông thường, các tàu này di chuyển qua đại dương rồi phải xếp hàng và không hoạt động tại các cảng để chờ dỡ hàng.
“Nhiều cảng trên thế giới vẫn còn sử dụng hệ thống tàu ‘đến trước phục vụ trước’ đã tồn tại hàng thế kỷ — điều đó khiến tôi liên tưởng đến việc bạn phải rút số thứ tự từ những chiếc máy màu đỏ khi đến Sở phương tiện cơ giới,” Douglas McCauley, nhà sinh thái biển tại Đại học UC Santa Barbara và Giám đốc Phòng thí nghiệm Khoa học Đại dương Benioff (BOSL), chia sẻ. Trong điều kiện bình thường tại các cảng Los Angeles và Long Beach, hệ thống này thường dẫn đến tình trạng 0–4 tàu container phải chờ đợi để được dỡ hàng. Tuy nhiên, trong những thời điểm gián đoạn như đại dịch COVID-19, sự kém hiệu quả đó có thể khiến khoảng 100 tàu container phải neo đậu và chờ đợi gần cảng, không được xử lý.
Trong thời kỳ đại dịch, các bên liên quan trong ngành hàng hải đã nhanh chóng hợp tác để thiết kế và triển khai một hệ thống xếp hàng điện tử mới — chủ yếu nhằm ngăn chặn tình trạng tắc nghẽn như vậy. Đây chính là giải pháp tiềm năng dễ đạt được.
“Thay vì sử dụng cách tiếp cận cũ, các tàu container sẽ được xếp chỗ dựa trên thời điểm rời cảng trước đó,” Rhodes giải thích. “Hãy tưởng tượng điều này giống như việc bạn đặt bàn trước tại một nhà hàng nổi tiếng trước khi rời khỏi nhà, thay vì phóng xe khắp thành phố để cố đến trước người khác.” Khi đã chắc chắn có chỗ trong hàng đợi, các tàu chở hàng đến Los Angeles/Long Beach không cần phải di chuyển với tốc độ cao trong hành trình vượt Thái Bình Dương. Về lý thuyết, việc di chuyển chậm hơn sẽ giúp tàu tiêu tốn ít nhiên liệu hơn và giảm phát thải khí nhà kính.
Mặc dù hệ thống xếp hàng tàu này ban đầu được phát triển nhằm mục đích loại bỏ tình trạng tắc nghẽn tại hai cảng lớn nói trên, nhưng Rhodes, McCauley và các cộng sự đến từ Đại học UC Santa Barbara, NOAA, Tổ chức bảo tồn hệ sinh thái biển California, các trung tâm trao đổi hàng hải Alaska và Nam California, cùng tổ chức Global Fishing Watch nghi ngờ rằng hệ thống này có thể mang lại thêm lợi ích — cụ thể là góp phần làm giảm phát thải CO2.
Mô hình của các nhà nghiên cứu về lượng khí thải carbon do các tàu chở hàng tạo ra khi vượt Thái Bình Dương trong giai đoạn 2017–2023.
Ảnh: Rachel Rhodes và cộng sự.
Để kiểm chứng, các nhà nghiên cứu đã phân tích hơn 47 triệu dặm hành trình vượt Thái Bình Dương, trải dài trên 10.000 chuyến đi của 1.157 tàu container từ năm 2017 đến 2023. Bằng phương pháp tiếp cận từ dưới lên, họ tính toán lượng khí CO₂ do các tàu thải ra trước và sau khi hệ thống xếp hàng điện tử được triển khai vào năm 2021.
Họ phát hiện rằng thay đổi đơn giản này mang lại hiệu quả lớn, với mức giảm phát thải CO₂ từ 16–24% trên mỗi chuyến đi sau khi hệ thống mới được áp dụng.
“Không còn phải ‘vội vã rồi lại chờ đợi’ để giữ chỗ trong hàng đợi, các tàu tiết kiệm nhiên liệu bằng cách di chuyển chậm hơn, ở tốc độ hiệu quả hơn”, McCauley cho biết. “Giống như ô tô của bạn tiêu hao ít xăng hơn đáng kể khi chạy 65 dặm/giờ thay vì 85 dặm/giờ vậy”.
Hệ thống xếp hàng, do Pacific Management Systems vận hành — một quan hệ đối tác giữa Marine Exchange of Southern California và Marine Exchange of Alaska — theo các nhà nghiên cứu, có thể trở thành mô hình mẫu cho các cảng khác trên thế giới, những nơi đang hoặc có thể sẽ đối mặt với tình trạng tắc nghẽn khi nhu cầu hàng hóa gia tăng trong một nền kinh tế toàn cầu hóa ngày càng sâu rộng. Cơ chế thích ứng linh hoạt tích hợp trong hệ thống này có thể giúp các cảng duy trì hoạt động trong thời kỳ gián đoạn, đồng thời giảm phát thải CO₂ ngay từ nguồn. Hơn nữa, việc triển khai hệ thống này diễn ra rất nhanh chóng.
“Không giống như các giải pháp công nghệ đòi hỏi đầu tư lớn và thời gian dài, cải tiến vận hành này đã được thiết kế và áp dụng tại cụm cảng bận rộn thứ chín thế giới chỉ trong vòng một tháng kể từ khi nhóm làm việc bắt đầu họp, cho thấy những thay đổi nhanh chóng là hoàn toàn khả thi”, Rhodes chia sẻ. “Thành công này phụ thuộc rất nhiều vào khả năng điều phối và hạ tầng kỹ thuật số do PacMMS cung cấp, cũng như sự tham gia tích cực của các tàu và hãng vận tả có ý chí tuân thủ các giao thức mới là rất quan trọng”.
Các nhà nghiên cứu cho rằng, đây là thời điểm chín muồi để các cảng trên toàn thế giới áp dụng hệ thống xếp hàng kỹ thuật số — một giải pháp hiện đại hóa đơn giản, hiệu quả về chi phí và góp phần cải thiện chất lượng không khí dọc theo các vùng ven biển toàn cầu.
“Việc tích hợp hệ thống xếp hàng kỹ thuật số là một bước tiến dễ dàng trong các sáng kiến chuyển đổi công nghệ và số hóa mà các cảng và công ty logistics đang theo đuổi. Đây là một giải pháp dễ triển khai, có thể mở rộng quy mô toàn cầu khi các cảng hiện đại hóa và tinh gọn quy trình nhằm giảm lượng khí thải”, ông McCauley nhận định. “Nếu hiệu quả tương tự được chứng minh tại các cảng khác, những hệ thống như vậy có thể mang lại một hướng đi đơn giản để ngành hàng hải đóng góp vào nỗ lực giảm phát thải toàn cầu”.
“Nếu các lợi ích tương tự được chứng minh tại các cảng khác, các hệ thống này có thể cung cấp một con đường tương đối đơn giản để ngành hàng hải đóng góp vào các nỗ lực giảm phát thải.
Việc giảm tốc độ tàu chở hàng cũng sẽ mang lại lợi ích lớn cho những sinh vật cùng chia sẻ các tuyến hàng hải với chúng ta: cá voi. Nghiên cứu do cùng phòng thí nghiệm tại Đại học UC Santa Barbara thực hiện cho thấy, tàu chạy chậm hơn sẽ ít gây ra va chạm gây tử vong đối với các loài cá voi quý hiếm, khiến cho biện pháp can thiệp này có khả năng mang lại kết quả tốt.
Nhìn về tương lai, các nhà nghiên cứu đang tiếp tục tìm kiếm thêm các giải pháp nhằm giảm lượng khí thải carbon tại các cảng biển. Khi so sánh lượng phát thải giữa cụm cảng Los Angeles/Long Beach với các cảng khác trên Bờ Tây chưa áp dụng hệ thống xếp hàng mới, họ nhận thấy những cảng này cũng cho thấy dấu hiệu giảm phát thải ở mức độ vừa phải — một lời nhắc rằng còn nhiều yếu tố then chốt khác ảnh hưởng đến tốc độ tàu và khí thải. Việc xác định chính xác các yếu tố hệ thống này có thể giúp tiếp tục cắt giảm lượng khí thải bên cạnh các biện pháp như giảm tốc độ và xếp hàng thông minh.
Việc tinh chỉnh thêm hệ thống xếp hàng cũng có thể mang lại những lợi ích lớn hơn cho khí hậu, theo các nhà nghiên cứu.
“Ví dụ, chỉ cần điều chỉnh nhẹ hệ thống để tàu di chuyển với tốc độ trung bình 17 hải lý thay vì 18 hải lý khi băng qua Thái Bình Dương có thể giúp cắt giảm thêm khoảng 308.000 tấn khí CO2 — tương đương với giảm thêm 9%”, McCauley cho biết. “Mặc dù việc di chuyển chậm hơn một chút không phải lúc nào cũng khả thi đối với mọi loại hình vận tải biển hiện nay, nhưng những phát hiện ban đầu này có thể giúp chúng ta cân nhắc về các cách để giảm tác động đến khí hậu và cải thiện hiệu quả vận hành trong tương lai — khi ngành dần tiến tới số hóa nhiều hơn tại các cảng, tự động hóa đội tàu và xây dựng các chuỗi cung ứng kết nối AI, có khả năng dự đoán chính xác xu hướng thị trường và nhu cầu vận chuyển”.
Nhóm nghiên cứu hy vọng sẽ áp dụng những hiểu biết nghiên cứu này để góp phần hình dung một tương lai xanh hơn, hiệu quả hơn và tiết kiệm chi phí hơn cho ngành vận tải biển và các cảng biển.
Nghiên cứu trong bài báo này cũng có sự tham gia của Callie Leiphardt và Hillary Young tại Đại học California, Santa Barbara; Jessica Morten tại Khu bảo tồn biển quốc gia Channel Islands; Byron Hayes và Jen Dillon tại Marine Exchange of Alaska; Wendy Louttit tại Marine Exchange of Southern California và Mark Powell tại Global Fishing Watch.
Nghiên cứu trong bài báo này cũng được thực hiện bởi Callie Leiphardt và Hillary Young tại UC Santa Barbara; Jessica Morten tại Khu bảo tồn biển quốc gia Channel Islands; Byron Hayes và Jen Dillon tại Marine Exchange of Alaska; Wendy Louttit tại Marine Exchange of Southern California và Mark Powell tại Global Fishing Watch.
Chris Lin
Nguồn: universityofcalifornia
