"Đào" bitcoin là một quá trình sử dụng nhiều điện

Biểu đồ mô tả lượng tiêu thụ điện của mạng lưới bitcoin hàng năm, tính từ năm 2016. Giới hạn trên và dưới lần lượt dựa trên các giả định về trường hợp xấu nhất và trường hợp tốt nhất. Đường màu đỏ biểu thị trung bình giá trị ước tính.

"Đào" bitcoin là một quá trình thực thiện theo cơ chế đồng thuận "bằng chứng công việc" (proof-of-work, PoW), một quá trình tiêu tốn nhiều điện năng.[6][7] Những "thợ đào" bitcoin chạy phần mềm chuyên dụng để cạnh tranh với nhau xem ai là người đầu tiên giải được khối 10 phút (10 minute block), phần thưởng là bitcoin.[8] Việc chuyển đổi sang giao thức 'bằng chứng cổ phần" (proof-of-stake, PoS), có hiệu suất năng lượng tốt hơn, được mô tả là một giải pháp thay thế bền vững cho kế hoạch của bitcoin và là một giải pháp tiềm năng làm giảm thiểu tác động gây hại cho môi trường.[7] Những người ủng hộ Bitcoin phản đối sự thay đổi như vậy, cho rằng cơ chế đồng thuận "bằng chứng công việc" tốt hơn để bảo mật mạng lưới.[9]

Sự phân bổ của hoạt động "đào" bitcoin khiến các nhà nghiên cứu khó xác định vị trí của "thợ đào" và nguồn tiêu thụ điện. Do đó, rất khó để chuyển đổi mức tiêu thụ năng lượng thành lượng khí thải carbon.[10]

Tính đến năm 2022[cập nhật], Trung tâm Tài chính Thay thế Cambridge (CCAF) ước tính rằng bitcoin tiêu thụ 95,5 TWh (344 PJ) hàng năm, chiếm 0,38% lượng điện tiêu thụ trên thế giới. Mức này có so sánh với mức tiêu thụ điện hàng năm của các quốc gia như Bỉ (83 TWh) hoặc Hà Lan (113 TWh).[11][12] Theo ước tính năm 2022 công bố trên tờ Joule, hoạt động "đào" bitcoin có thể tạo ra lượng khí thải carbon hàng năm là 65 Mt CO2, chiếm 0,19 % lượng khí thải toàn cầu, tương đương với mức phát thải khí của Hy Lạp.[2]

Nguồn năng lượng "đào" bitcoin

Cho đến năm 2021, hầu hết việc "đào" bitcoin thực hiện ở Trung Quốc.[8] Các "thợ đào" bitcoin Trung Quốc dựa vào điện than giá rẻ ở Tân Cương và Nội Mông vào cuối mùa thu, mùa đông và mùa xuân, di chuyển đến các khu vực có công suất thủy điện giá rẻ và dư thừa (như Tứ Xuyên và Vân Nam) từ tháng 5 đến tháng 10.[2] Sau khi Trung Quốc cấm đào bitcoin vào tháng 6 năm 2021, hoạt động này đã chuyển sang các quốc gia khác.[8] Đến tháng 8 năm 2021, hoạt động "đào" tập trung ở Mỹ (35%), Kazakhstan (18%) và Nga (11%).[13] Một nghiên cứu trên Scientific Reports cho thấy từ năm 2016 đến năm 2021, mỗi đô la Mỹ "đào" bitcoin đã gây ra thiệt hại về khí hậu trị giá 35 cent, đối với than đá là 95 cent, xăng là 41 cent, thịt bò là 33 cent và khai thác vàng là 4 cent[chú thích 1][15] Việc chuyển từ tài nguyên than ở Trung Quốc sang tài nguyên than ở Kazakhstan đã làm tăng lượng khí thải carbon của bitcoin, vì các nhà máy than của Kazakhstan sử dụng than cứng Anthracit, loại than có hàm lượng carbon cao nhất trong tất cả các loại than.[2] Tính đến năm 2022[cập nhật], bất chấp lệnh cấm, các hoạt động "đào" bí mật dần quay trở lại Trung Quốc, đạt 21,11 % hashrate (tỷ lệ băm) toàn cầu.[chú thích 2][17]

Có thể giảm tác động môi trường của bitcoin bằng cách chỉ dùng nguồn điện sạch.[18] Tính đến năm 2023[cập nhật], theo Bloomberg Intelligence, năng lượng tái tạo chiếm khoảng một nửa nguồn "đào" bitcoin toàn cầu,[19] trong khi nghiên cứu của công ty công nghệ phi lợi nhuận WattTime ước tính rằng các công ty "đào" tiền mã hóa ở Hoa Kỳ đã tiêu thụ 54% năng lượng được tạo ra từ nhiên liệu hóa thạch.[20] Tuy nhiên, các chuyên gia và cơ quan chính phủ, chẳng hạn như Cơ quan Thị trường và Chứng khoán Châu Âu và Ngân hàng Trung ương Châu Âu, cho rằng việc sử dụng năng lượng tái tạo để "đào" tiền mã hóa có thể hạn chế khả năng cung cấp năng lượng sạch cho người dân nói chung.[21][22][23]

Phía "thợ đào" bitcoin cho rằng ngành công nghiệp đào bitcoin tạo cơ hội cho các công ty năng lượng gió và năng lượng Mặt Trời,[24] dẫn đến cuộc tranh luận về việc liệu bitcoin có thể là một khoản đầu tư ESG[chú thích 3] hay không.[26] Theo một bài báo năm 2023 trên tạp chí khoa học ACS Sustainable Chemistry & Engineering, việc chuyển lượng điện dư thừa từ các nguồn năng lượng tái tạo không liên tục như gió và Mặt Trời sang "đào" bitcoin có thể làm giảm tình trạng cắt giảm sản xuất điện, cân bằng điện lưới và tăng lợi nhuận cho các nhà máy năng lượng tái tạo, do đó tăng tốc quá trình chuyển đổi sang năng lượng bền vững, giảm lượng khí thải carbon của bitcoin.[27] Một nghiên cứu khác năm 2023 cũng được công bố trên tạp chí khoa học này lập luận rằng việc "đào" bitcoin ngoài lưới điện trong giai đoạn tiền thương mại (tức là khi điện tạo ra từ trang trại gió hoặc trang trại năng lượng Mặt Trời chưa được hòa vào lưới điện thành phố) có thể mang lại thêm lợi nhuận và do đó hỗ trợ phát triển năng lượng tái tạo.[28] Một bình duyệt năm 2023 công bố trên tạp chí Resource and Energy Economics cũng kết luận rằng việc "đào" bitcoin có thể tăng công suất tái tạo nhưng làm tăng lượng khí thải carbon. Việc "đào" bitcoin giúp điều chỉnh phụ tải điện (Demand Response – DR), giảm thiểu phần lớn tác động đến môi trường.[29] "Đào" bitcoin cũng có thể khuyến khích việc vận hành lại các nhà máy nhiên liệu hóa thạch.[30] Ví dụ: Greenidge Generation, một nhà máy nhiệt điện than đóng cửa ở bang New York, đã được chuyển đổi thành nhà máy khí đốt tự nhiên vào năm 2017 và bắt đầu "đào" bitcoin vào năm 2020 để kiếm tiền từ thời kỳ giá điện thấp.[27] Do vậy khó để định lượng trực tiếp tác động của bitcoin tới môi trường.[30]

Phát thải khí methan

Trong quá trình sản xuât điện để đào bitcoin, một lượng điện năng được tạo ra quá trình đốt khí đồng hành, một sản phẩm phụ giàu khí methan của quá trình khoan dầu thô. Khí này được đốt cháy hoặc thải vào khí quyển.[31] Khí methan là một loại khí nhà kính có nguy cơ làm ấm lên toàn cầu gấp 28 đến 36 lần so với CO
2.[32] Bằng cách chuyển hóa nhiều khí methan thành CO
2 hơn là đốt cháy riêng lẻ, việc sử dụng máy phát điện khí đồng hành sẽ làm giảm tác động của khí đồng hành lên hiệu ứng nhà kính, nhưng cách làm này vẫn gây hại cho môi trường.[32] Ở những nơi như tiểu bang Colorado, Hoa Kỳ (địa phương cấm đốt dầu), hoạt động này đã cho phép nhiều máy khoan dầu hoạt động hơn bằng cách bù đắp chi phí, trì hoãn quá trình loại bỏ nhiên liệu hóa thạch.[32] Năm 2022, trong nhận xét về một dự án thí điểm với ExxonMobil, nhà khoa học chính trị Paasha Mahdavi đã lưu ý rằng quy trình này cho phép các công ty dầu mỏ báo cáo lượng khí thải thấp hơn bằng cách bán khí đốt bị rò rỉ, đá quả bóng "trách nhiệm" sang người tiêu dùng và né tránh cam kết giảm thiểu tác động môi trường một cách thực sự.[33]

So sánh với các hệ thống thanh toán khác

Trong một nghiên cứu năm 2023 công bố trên Ecological Economics, các nhà nghiên cứu từ Quỹ Tiền tệ Quốc tế ước tính rằng hệ thống thanh toán toàn cầu chiếm khoảng 0,2% lượng tiêu thụ điện toàn cầu, tương đương với mức tiêu thụ điện một năm của Bồ Đào Nha hoặc Bangladesh.[34] Đối với bitcoin, năng lượng sử dụng ước tính khoảng 500 kWh cho mỗi giao dịch, so với thẻ tín dụng là 0.001 kWh (chưa bao gồm mức tiêu thụ điện từ nghiệp vụ ngân hàng thương mại (Merchant Banking, tức là nơi nhận thanh toán).[34] Tuy nhiên, mức tiêu hao năng lượng của bitcoin không liên quan trực tiếp đến số lượng giao dịch. Lớp trừu tượng hóa 2 (abstraction layer 2, chẳng hạn như như Lightning Network và batch processing), cho phép bitcoin xử lý nhiều khoản thanh toán hơn số lượng giao dịch trên chuỗi đề xuất.[34][35] Ví dụ: vào năm 2022, bitcoin đã xử lý 100 triệu giao dịch mỗi năm, tương ứng với 250 triệu thanh toán.[34]