Tác động môi trường của bitcoin

Sự tăng mạnh về cường độ đào và số giao dịch bitcoin đã gây tác động nghiêm trọng đối với môi trường. Đào bitcoin ("bitcoin mining", hay giao thức bitcoin) là quá trình tạo ra bitcoin và hoàn tất các giao dịch. Quá trình này tiêu tốn năng lượng và gây phát thải carbon, vì khoảng một nửa lượng điện sử dụng được tạo ra từ nhiên liệu hóa thạch. , việc đào bitcoin ước tính đã tạo ra % lượng khí thải nhà kính trên thế giới, và chiếm % lượng tiêu thụ điện toàn cầu. Hơn nữa, bitcoin được đào trên phần cứng máy tính chuyên dụng có tuổi thọ ngắn, làm gia tăng chất thải thiết bị điện tử. Lượng năng lượng điện cần thiết và chất thải thiết bị điện tử được tạo ra khi đào bitcoin có thể so sánh với lượng chất thải điện tử trong một năm của Hy Lạp hoặc Hà Lan. Tác động môi trường của bitcoin thu hút sự chú ý của các nhà quản lý chính sách, là một yếu tố cân nhắc trong xây dựng chính sách pháp lý của bitcoin của từng quốc gia.

== Phát thải khí nhà kính ==
=== Đào bitcoin là một quá trình sử dụng nhiều điện ===
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. 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. 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. 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.

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.

, Trung tâm Tài chính Thay thế Cambridge (CCAF) ước tính rằng bitcoin tiêu thụ hàng năm, chiếm % 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). 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 , chiếm % lượng khí thải toàn cầu, tương đương với mức phát thải khí của Hy Lạp.

=== Nguồn năng lượng đào bitcoin ===
Cho đến năm 2021, hầu hết việc đào bitcoin thực hiện ở Trung Quốc. 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. Sau khi Trung Quốc cấm đào bitcoin vào tháng 6 năm 2021, hoạt động này đã chuyển sang các quốc gia khác. Đến tháng 8 năm 2021, hoạt động đào tập trung ở Mỹ (35%), Kazakhstan (18%) và Nga (11%). 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 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. , bất chấp lệnh cấm, các hoạt động đào bí mật dần quay trở lại Trung Quốc, đạt % hashrate (tỷ lệ băm) toàn cầu.

Có thể giảm tác động môi trường của bitcoin bằng cách chỉ dùng nguồn điện sạch. , theo Bloomberg Intelligence, năng lượng tái tạo chiếm khoảng một nửa nguồn đào bitcoin toàn cầu, 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. 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.

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, dẫn đến cuộc tranh luận về việc liệu bitcoin có thể là một khoản đầu tư ESG hay không. 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. 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. 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. Đào bitcoin cũng có thể khuyến khích việc vận hành lại các nhà máy nhiên liệu hóa thạch. 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. Do vậy khó để định lượng trực tiếp tác động của bitcoin tới môi trường.

=== Phát thải khí methan ===
Trong quá trình sản xuất 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. Khí methan là một loại khí nhà kính có nguy cơ làm ấm lên toàn cầu gấp 28 đến 36 lần so với . Bằng cách chuyển hóa nhiều khí methan thành 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. 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. 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.

=== 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. Đối với bitcoin, năng lượng sử dụng ước tính khoảng cho mỗi giao dịch, so với thẻ tín dụng là (chưa bao gồm mức tiêu thụ điện từ nghiệp vụ ngân hàng thương mại (Merchant Banking, tức là nơi nhận thanh toán). 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. Ví dụ: vào năm 2022, bitcoin đã xử lý 100 triệu giao dịch mỗi năm, tương ứng với 250 triệu thanh toán.

== Chất thải đồ điện tử ==
Bitcoin thường được đào trên phần cứng máy tính chuyên dụng, gọi là mạch tích hợp chuyên dụng (ASIC). Thiết bị này không có mục đích sử dụng nào khác ngoài việc đào bitcoin. Do hashrate ("tốc độ băm") của mạng bitcoin tăng liên tục, các thiết bị đào được ước tính có tuổi thọ trung bình là 1,3 năm cho đến khi không còn sinh lời và cần thay thế, sinh ra lượng lớn chất thải đồ điền tử. , rác thải điện tử hàng năm của bitcoin được ước tính là hơn , tương đương với lượng rác thải thiết bị công nghệ thông tin hàng năm của Hà Lan. Mỗi giao dịch bitcoin ước tính tạo ra chất thải điện tử.

== "Dấu chân nước" ==
Theo một bài báo năm 2023, "dấu chân nước" ("water footprint"), do bitcoin tạo ra đạt vào năm 2021, do tiêu thụ nước trực tiếp tại chỗ và tiêu thụ gián tiếp từ sản xuất điện. Tác giả bài báo lưu ý rằng có thể giảm thiểu "dấu chân nước" bằng cách sử dụng các nguồn năng lượng và làm mát ngâm không cần nước ngọt như gió, năng lượng Mặt Trời và nhiệt điện.

== Vấn đề pháp lý ==
Năm 2021, Trung Quốc ra lệnh cấm đào bitcoin, do đào bitcoin làm tăng tội phạm khai thác than bất hợp pháp và gây nên các vấn đề về môi trường.

Tháng 9 năm 2022, Văn phòng Chính sách Khoa học và Công nghệ Hoa Kỳ đã nhấn mạnh sự cần thiết phải tăng cường tính minh bạch về việc sử dụng điện, phát thải khí nhà kính và rác thải điện tử. Tháng 11 năm 2022, Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ đã xác nhận đang nghiên cứu các tác động của khí hậu đến việc đào tiền mã hóa. Tại Hoa Kỳ, Bang New York đã cấm các nhà máy khai thác nhiên liệu hóa thạch mới có thời hạn hai năm, với lý do lo ngại về môi trường, trong khi Iowa, Kentucky, Montana, Pennsylvania, Rhode Island, Texas và Wyoming khuyến khích đào bitcoin có việc giảm thuế. Các biện pháp khuyến khích của Texas nhằm mục đích cắt giảm lượng khí thải methan từ khí đốt bằng cách đào bitcoin.

Tại Canada, do nhu cầu cao của ngành công nghiệp đào bitcoin và cho rằng nguồn năng lượng tái tạo cần được sử dụng vào mục đích hợp lý hơn, tỉnh Manitoba và British Columbia tạm dừng hòa các lưới điện mới của cơ sở đào bitcoin vào lưới điện thủy điện vào cuối năm 2022 trong 18 tháng. Trong khi đó Hydro-Québec tăng giá và giới hạn mức sử dụng đối với các công cụ đào bitcoin.

Tháng 10 năm 2022, do cuộc khủng hoảng năng lượng toàn cầu, Ủy ban châu Âu mời các quốc gia thành viên giảm mức tiêu thụ điện của những "thợ đào" tiền mã hóa và chấm dứt giảm thuế và các ưu đãi cho "thợ đào".