Những lợi ích của nhiên liệu sinh học

Thứ Ba, 04 Tháng Chín 2012 2:58 CH

TS Nguyễn Hữu Lương Trường đại học Bách khoa - Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh

 

16:27 |30/08/2012

NangluongVietnam - 

Sự khám phá ra dầu mỏ đã đánh dấu một bước ngoặt lớn trong lịch sử phát triển của xã hội loài người. Dầu mỏ và các sản phẩm từ dầu mỏ đã đóng góp trong tất cả các lĩnh vực đời sống nói chung và các ngành năng lượng nói riêng. Tuy nhiên, bên cạnh những mặt ưu việt, chúng ta không thể không nói đến những vấn đề tồn tại do quá trình khai thác và sử dụng dầu mỏ gây ra, đáng kể nhất là sự ô nhiễm môi trường do khí thải của quá trình đốt cháy nhiên liệu.

 

Hiện nay, Tập đoàn Dầu khí Việt Nam đã xây dựng 3 nhà máy sản xuất ethanol từ sắn, công suất khoảng 100.000 m³/năm/nhà máy, gồm Nhà máy Ethanol Phú Thọ (huyện Tam Nông, tỉnh Phú Thọ), Nhà máy Ethanol Quảng Ngãi (Khu kinh tế Dung Quất, Quảng Ngãi và Nhà máy Ethanol Bình Phước (huyện Bù Đăng, Bình Phước).

Người ta ước tính, khí thải từ các hoạt động có liên quan các sản phẩm dầu mỏ và nhiên liệu hóa thạch chiếm khoảng 70% tổng lượng khí thải trên toàn thế giới. Khí thải là nguyên nhân trực tiếp gây ra những biến đổi khí hậu, hiệu ứng nhà kính và hàng loạt các vấn đề về môi trường. Nhiều nỗ lực đã và đang được thực hiện, nhằm tìm kiếm những nguồn năng lượng thay thế, trong đó, một trong những nguồn năng lượng mới đang được quan tâm hiện nay là nhiên liệu sinh học (NLSH). Đây là nguồn năng lượng không cạn kiệt và ít gây ô nhiễm môi trường.

Êtanôn (cồn) và biodiesel (diesel sinh học) là hai loại NLSH đang được sử dụng phổ biến hiện nay. Các loại NLSH khác tồn tại chỉ ở mức độ giới hạn do tính kinh tế và kỹ thuật chưa cao. Ethanol được sử dụng để pha trộn với xăng theo các tỷ lệ có thể thay đổi trong một khoảng rộng, gồm có E5 (xăng chứa 5% ethanol), E10 (10%), E85 (85%) và E100 (100%).

Về mặt công nghệ, quá trình sản xuất ethanol an toàn và đơn giản. Các nguyên liệu dùng để sản xuất ethanol bao gồm mía, ngô, sắn... và các nguồn vật liệu cellulose như rơm rạ, bã mía, vỏ trấu... Biodiesel là hỗn hợp các ester của acid béo, được sản xuất từ quá trình chuyển ester hóa giữa các triglyceride, là thành phần chính có trong dầu thực vật và mỡ động vật, và methanol với xúc tác acid hoặc baz. Cũng như ethanol được pha trộn với xăng, biodiesel được pha trộn với diesel theo các tỷ lệ phổ biến là: B5 (diesel chứa 5% biodiesel), B10 (10%), B85 (85%) và B100 (100%).

Về mặt công nghệ, quá trình sản xuất biodiesel phức tạp hơn so với sản xuất ethanol, nhưng vẫn tương đối đơn giản. Bất kỳ nguồn dầu mỡ nào cũng có thể làm nguyên liệu để sản xuất biodiesel.

Mặc dù vẫn còn những bàn cãi về các mặt hạn chế của NLSH, nhưng các lợi ích đem lại từ NLSH đã được chứng minh. NLSH được xem là bước chuyển tiếp trung gian từ nền nhiên liệu hóa thạch hiện nay sang nền nhiên liệu hydro trong tương lai. Hiện nay, trên khắp thế giới, các chính sách và chiến lược phát triển NLSH của nhiều quốc gia đang được thực thi ở những mức độ và quy mô khác nhau.

Giảm thiểu ô nhiễm và khí CO₂ gây hiệu ứng nhà kính

Trong quá trình phát triển của các loại thực vật, chúng hấp thụ CO₂ từ môi trường thông qua quá trình quang hợp. Một lượng CO₂ tương đương được giải phóng khi thực vật bị phân hủy tự nhiên hoặc đốt cháy. Điều đó có nghĩa là NLSH có nguồn gốc từ thực vật không đóng góp vào quá trình phát thải CO₂ - khí nhà kính. Hơn nữa, sự cân bằng trong phát thải CO₂ đối với NLSH còn thể hiện qua chu trình khép kín: NLSH sau khi sử dụng sẽ thải khí CO₂, cây trồng hấp thụ khí CO₂ cùng với năng lượng mặt trời lại phát triển, tạo ra nguồn nguyên liệu cho sản xuất NLSH.

Ở phạm vi toàn cầu, khí thải ô tô chiếm gần 20% tổng khí thải gây hiệu ứng nhà kính phát tán ra từ các quá trình liên quan tới năng lượng. Nếu kể cả phát tán ngược gắn với quá trình sản xuất nhiên liệu thì tỷ lệ này đạt gần 25%. Cả ethanol và biodiesel đều bảo đảm giảm đáng kể phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính. Kết quả các công trình nghiên cứu cho thấy, ethanol sản xuất từ ngũ cốc giảm được 40% phát thải khí nhà kính so với xăng, và giảm tới 100% đối với ethanol sản xuất từ nguyên liệu cellulose và từ mía; biodiesel giảm tới 70% so với dầu đi-ê-zen. Hàm lượng các khí thải độc hại khác như CO, NOx, SOx, hydrocarbon đều giảm đi đáng kể khi sử dụng NLSH. Ngoài ra, NLSH còn có khả năng phân hủy sinh học nhanh, ít gây ô nhiễm nguồn nước và đất.

Sản xuất và ứng dụng NLSH

Sản xuất và sử dụng NLSH tương đối đơn giản hơn so với các dạng nhiên liệu mới khác như: hydro, pin nhiên liệu, LPG. Không đòi hỏi phải sử dụng những thiết bị và công nghệ đắt tiền. Khi sử dụng hỗn hợp nhiên liệu chứa dưới 20% ethanol hoặc biodiesel thì không cần cải tạo động cơ hiện đang sử dụng. Mặt khác, chúng ta cũng không cần thay đổi hoặc chỉ thay đổi một phần nhỏ hệ thống tồn chứa và phân phối xăng dầu hiện có khi chuyển sang sử dụng NLSH.

Nhìn chung, công nghệ sản xuất NLSH không phức tạp, có thể sản xuất ở quy mô nhỏ (hộ gia đình) đến quy mô lớn. Nguyên liệu cho sản xuất NLSH là các nguồn quen thuộc (cồn, dầu thực vật) và không gây độc hại. Mặt khác, việc sử dụng NLSH cũng sẽ nâng cao ý thức tiết kiệm năng lượng cho cộng đồng do nhận thức về nguồn nhiên liệu có nguồn gốc từ thực phẩm. Ngoài ra, NLSH còn cải thiện đáng kể chất lượng nhiên liệu và hiệu suất động cơ ôtô. Biodiesel có thể cải thiện tính năng của dầu diesel truyền thống về tính bôi trơn và trị số cetane. Ethanol có trị số octane cao và có thể dùng để nâng trị số octane của xăng. Trong thực tế, ở mức hàm lượng thấp (<5%) trong hỗn hợp với xăng hoặc dầu đi-ê-den, ethanol và biodiesel có vai trò như là những phụ gia cải thiện chất lượng nhiên liệu.

Phát triển kinh tế nông nghiệp

Thông qua nguyên liệu đầu vào của các nhà máy là sản phẩm nông nghiệp, do đó NLSH có thể kích thích sản xuất nông nghiệp và mở rộng thị trường cho sản phẩm nông nghiệp trong nước. Việc sản xuất NLSH từ một số cây trồng như: mía, ngô, sắn (cho ethanol), dừa, đậu phộng, jatropha (cho biodiesel) mở ra cơ hội thị trường sản phẩm mới cho nông dân với tiềm năng tăng thu nhập hoặc tăng năng lực sản xuất của đất canh tác hiện có, tận dụng các vùng đất hoang hóa và tạo thêm công ăn việc làm cho người dân.

Chính sách phát triển nguồn nguyên liệu cho sản xuất NLSH phù hợp cũng sẽ tạo ra sự đa dạng môi trường sinh học với các chủng loại thực vật mới. Bên cạnh đó, việc tận dụng các nguồn phụ, phế phẩm nông nghiệp để sản xuất NLSH sẽ giúp bảo đảm không ảnh hưởng đến an ninh lương thực khi phát triển NLSH, đồng thời nâng cao giá trị của sản phẩm nông nghiệp.

Trong quá trình sản xuất NLSH còn tận dụng nhiều chất phế thải từ các hoạt động sản xuất và sinh hoạt. Về bản chất là cellulose sẽ là một nguồn nguyên liệu tiềm năng vô cùng to lớn để sản xuất NLSH. Hiện nay, khi cuộc bàn cãi về việc ảnh hưởng của NLSH đến nền an ninh lương thực chưa ngã ngũ, nền sản xuất NLSH trên thế giới đang tập trung vào phát triển các nguồn nguyên liệu không ảnh hưởng đến lương thực loài người như các loại phụ, phế phẩm từ ngành nông nghiệp và các ngành khác (rơm rạ, vỏ trấu, chất thải từ nhà máy giấy, rác sinh hoạt,...).

Bảo đảm an ninh năng lượng

Phát triển NLSH giúp các quốc gia chủ động, không bị lệ thuộc vào vấn đề nhập khẩu nhiên liệu, đặc biệt đối với những quốc gia không có nguồn dầu mỏ và than đá. Đồng thời, kiềm chế sự gia tăng giá xăng dầu, ổn định tình hình năng lượng cho thế giới. Do được sản xuất từ nguồn nguyên liệu tái tạo, NLSH thật sự là một lựa chọn ưu tiên cho các quốc gia trong vấn đề an ninh năng lượng. Hơn nữa, việc phát triển NLSH trên cơ sở tận dụng các nguồn nguyên liệu sinh khối khổng lồ sẽ là một bảo đảm an ninh năng lượng cho các quốc gia.

Braxin là một trong những quốc gia đi đầu trong phong trào phát triển NLSH của thế giới. Từ một nước phải nhập khẩu dầu mỏ hàng năm, đến nay Braxin đã hoàn toàn tự chủ về nhiên liệu, đồng thời chứng tỏ được ưu thế tuyệt đối của NLSH đối với các nguồn nhiên liệu hóa thạch. Nhận thức được tầm quan trọng và lợi ích từ NLSH, Mỹ, cộng đồng châu Âu và nhiều nước khác trên thế giới cũng theo gương Braxin, gấp rút phát triển nền công nghiệp còn nhiều tiềm năng này. Rõ ràng, với một chiến lược phát triển phù hợp, NLSH mang lại "lợi ích kép" cho các quốc gia về an ninh năng lượng, bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế - xã hội.

Nhận thấy tầm quan trọng của việc phát triển nguồn NLSH, ngày 20-11-2007, Chính phủ nước ta đã phê duyệt "Đề án phát triển NLSH đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025" với mục tiêu chủ yếu phát triển NLSH để thay thế một phần nhiên liệu hóa thạch truyền thống, góp phần bảo đảm an ninh năng lượng và bảo vệ môi trường. Trong đề án này, hai nguồn nhiên liệu thay thế được chú ý phát triển là ethanol và biodiesel. Hiện tại, Chính phủ và các bộ, ngành đang tích cực triển khai đề án phát triển NLSH, bao gồm tổ chức nghiên cứu và ban hành tiêu chuẩn nhiên liệu gốc sinh học, nghiên cứu thử nghiệm chế tạo nhiên liệu gốc sinh học, pha chế và thử nghiệm NLSH, quy hoạch, đầu tư xây dựng các dự án NLSH...

NangluongVietnam.vn

• Phát triển mảng xanh đô thị thích ứng biến đổi khí hậu (10/09/2012)
• Kỹ thuật hạt nhân và một số ứng dụng điển hình ở nước ta (18/09/2012)
• Đánh giá môi trường chiến lược, đánh giá tác động môi trường ở Việt Nam (10/09/2012)
• Chiến lược phát triển bền vững tài nguyên môi trường biển: Xác định những ưu tiên (10/09/2012)
• Các hoạt động quốc gia hưởng ứng Chiến dịch Làm cho thế giới sạch hơn năm 2012 (07/09/2012)
• 15 nhóm sản phẩm, thiết bị công nghệ cũ bị cấm nhập khẩu vào Việt Nam để hạn chế rác điện tử (07/09/2012)
• Tổng quan về Hợp chất Polychlorinated biphenyls (PCBs) (07/09/2012)
• Ngành công nghiệp môi trường. Phần 2: Thực trạng ngành công nghiệp môi trường Việt Nam (2010) (11/09/2012)
• Khắc phục ô nhiễm & cải thiện môi trường đối với 47 làng nghề đang bị ô nhiễm đặc biệt nghiêm trọng. (06/09/2012)
• Quyết định số 1206/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ ngày 2/9/2012 (06/09/2012)