Tiềm năng nguyên liệu sinh khối ở Việt Nam

Ở Việt Nam, việc sử dụng năng lượng sinh khối có từ lâu nhưng mới chỉ ở quy mô nhỏ mang tính chất gia đình cho việc đun nấu hoặc sản xuất nhỏ. Ðó là những nhiên liệu có nguồn gốc từ các vật liệu sinh khối (biomass) như củi, gỗ, rơm, trấu, phân… nhưng đây chỉ là dạng nhiên liệu thô. Việc sử dụng vật liệu sinh khối dạng thô trong quy mô công nghiệp là rất khó khăn và hiệu quả kinh tế do nhiệt trị nhiên liệu thấp (15 đến 18 MJ/kg đối với củi, gỗ và 12-15 MJ/kg đối với trấu) dẫn đến việc khai thác, cung ứng, sử dụng còn nhỏ lẻ, phân tán. Trong khi đó, tiềm năng năng lượng sinh khối từ các cây dầu thực vật như sắn (mì), ngô, dứa, lạc, mỡ cá basa, rỉ đường (từ mía) chế biến thành cồn pha xăng, mè (vừng) dầu cọ… ở Việt Nam là khá lớn (Khải, 2003).
Tiềm năng các nguồn này theo đánh giá của Viện Năng lượng được trình bày ở các bảng sau:

Bảng 1: Tiềm năng sinh khối gỗ năng lượng

 Nguồn: Viện năng lượng, 2003.
 

Bảng 2  Tiềm năng sinh khối phụ phẩm nông nghiệp

Nguồn: Viện năng lượng, 2003.

Bảng 3 Tiềm năng lý thuyết khí sinh học từ phụ phẩm nông nghiệp

Nguồn: Viện năng lượng, 2003.
Công nghệ khí sinh học trong những năm qua chủ yếu phát triển ở quy mô gia đình. Hiện nay chưa có thống kê chính xác nhưng theo đánh giá của chương trình mục tiêu quốc gia nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn thì hiện có khoảng 7% chuồng trại chăn nuôi có xử lý chất thải (mục tiêu đề ra là 30%).
Kết quả tổng điều tra nông thôn, nông nghiệp và thuỷ sản 2001 cho biết tổng số hộ chăn nuôi trên 11 triệu. Tạm lấy con số này thì ước tính hiện nay có khoảng trên 770 nghìn chuồng trại chăn nuôi có xử lý chất thải. Riêng dự án hỗ trợ chương trình khí sinh học cho ngành chăn nuôi do Cục Nông nghiệp, Bộ Nông Nghiệp Và Phát Triển Nông Thôn chủ trì, Hà Lan tài trợ trong giai đoạn 203 – 2005 đã xây dựng được 18000 công trình khí gia đình.
Công nghệ được ứng dụng đều do Việt Nam phát triển. Công nghệ phổ biến nhất hiện nay là thiết bị khí sinh học nắp cố định vòm cầu xây gạch do Viện Năng lượng phát triển trước đây. Công nghệ này đã được Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn xây dựng thành thiết kế mẫu trong bộ tiêu chuẩn ngành về công trình khí sinh học nhỏ.
Sử dụng cuối cùng chủ yếu là dùng khí sinh học để đun nấu. Thắp sáng và phát điện cũng được ứng dụng nhưng không phổ biến.
Hiện nay nhu cầu ứng dụng công nghệ ở quy mô trang trại và công nghiệp đang trở nên cấp bách nhưng chưa được đáp ứng.

Tiềm năng nhiên liệu sinh học ở Việt Nam

Hiện chưa có số liệu đánh giá đầy đủ tiềm năng sản xuất etanol và bio-đizen ở Việt Nam.
Theo tiến sĩ Nguyễn Thị Thu Vinh, khả năng sản xuất etanol của các nước như sau:

Bảng 4  Tiềm năng etanol

Nguồn: Viện năng lượng, 2003.
Việc sử dụng etanol và dầu thực vật làm nhiên liệu chưa được áp dụng ở Việt Nam. Hiện nay, dùng etanol pha với xăng đã được nghiên cứu thử nghiệm thành công nhưng chỉ dừng lại ở nghiên cứu.
Ðáng chú ý, trong 10 năm trở lại đây, đã có một số doanh nghiệp thuộc các ngành giao thông vận tải,  thủy hải sản, một số viện và trường đại học đã nghiên cứu thử nghiệm xăng pha e-tha-non và đi-ê-den sinh học như Sài Gòn Petro, Công ty Rượu Bình Tây, Công ty Chí Hùng, Công ty AGIFISH, các tỉnh An Giang, Cần Thơ, Long An… cũng đã có dự án sản xuất e-tha-non hoặc đầu tư xây dựng xưởng sản xuất đi-ê-den sinh học từ mỡ cá basa. Một số công ty liên doanh ký kết thỏa thuận trồng cây Jatrophacurcas (cây cọ rào, cây cầu mè) (giai đoạn đầu  nhập thô, sau đó đầu tư trồng tại Việt Nam), nhưng vì chưa có quy hoạch vùng nguyên liệu với quy trình canh tác tiên tiến, chưa có cơ chế, chính sách cho các nhà đầu tư phát triển vùng nguyên liệu cũng như với đội ngũ cán bộ khoa học kỹ thuật, cho nên việc sử dụng, nghiên cứu năng lượng sinh khối chưa phát triển. Có nơi, có lúc chỉ tuyên truyền ban đầu, sau đó để cho doanh nghiệp, cơ sở tự thân vận động khiến một bộ phận nhân dân chưa tin vào sử dụng, sản xuất năng lượng sinh khối.
Theo thống kê, hiện nay, nước ta đã có nhiều dự án sản xuất năng lượng sinh khối từ sắn, rỉ đường, như dự án đầu tư Nhà máy sản xuất ethanol có công suất 120 triệu lít/năm của Công ty cổ phần Ðồng Xanh, hay một số nhà máy khác đang trong giai đoạn thi công như Nhà máy sản xuất ethanol nhiên liệu Dung Quất có công suất thiết kế 100 triệu lít/năm, Nhà máy sản xuất ethanol nhiên liệu Bình Phước công suất 100 triệu lít/năm.
Tại miền bắc, Công ty cổ phần hóa dầu và năng lượng sinh khối Dầu khí thuộc Tập đoàn Dầu khí Việt Nam đã khởi công xây dựng Nhà máy sản xuất nhiên liệu ethanol tại tỉnh Phú Thọ với công suất 100 nghìn m³/năm. Bên cạnh đó, nước ta cũng đã có hai nhà máy sản xuất diesel sinh học từ mỡ cá tại TP Cần Thơ và tỉnh An Giang với tổng công suất 80 tấn/ngày.
Theo đánh giá của Bộ Công Thương, ngành công nghiệp năng lượng sinh khối Việt Nam đang tăng tốc nhanh. Theo kế hoạch, đến năm 2011, cả nước sẽ có 5 nhà máy sản xuất ethanol nhiên liệu đi vào hoạt động với tổng công suất 365.000 tấn/năm đủ để pha chế 7,3 triệu tấn xăng E5.

 
Hiện nay trên quy mô toàn cầu, sinh khối là nguồn năng lượng lớn thứ tư, chiếm tới 14-15% tổng năng lượng tiêu thụ của thế giới. Ở các nước đang phát triển, sinh khối thường là nguồn năng lượng lớn nhất, trung bình đóng góp khoảng 35% trong tổng cung cấp năng lượng, khoảng 50 nước ở khắp các châu lục khai thác và sử dụng năng lượng sinh khối ở các mức độ khác nhau. Năm 2006, toàn thế giới đã sản xuất khoảng 50 tỷ lít ethanol (75% dùng làm nhiên liệu) so với năm 2003 là 38 tỷ lít, dự kiến năm 2012 là khoảng 80 tỷ lít; năm 2005 sản xuất 4 triệu tấn diesel sinh học (B100), năm 2010 sẽ tăng lên khoảng trên 20 triệu tấn.

Sử dụng năng lượng sinh khối ở Brasil

Brasil là quốc gia đầu tiên sử dụng ethanol làm nhiên liệu ở quy mô công nghiệp từ năm 1970. Tất cả các loại xăng ở quốc gia này đều pha khoảng 25% ethanol (E25), mỗi năm tiết kiệm được trên 2 tỷ USD do không phải nhập dầu mỏ. Hiện tại, ở nước này có 3 triệu ôtô sử dụng hoàn toàn ethanol và trên 17 triệu ôtô sử dụng E25. Thành công này bắt nguồn từ chương trình Proalcool của Chính phủ được thực thi từ năm 1975, chương trình này đã trở thành mẫu hình cho nhiều quốc gia khác tham khảo.

Sử dụng năng lượng sinh khối ở Mỹ

Mỹ hiện là quốc gia sản xuất ethanol lớn nhất thế giới (năm 2006 đạt gần 19 tỷ lít, trong đó 15 tỷ lít dùng làm nhiên liệu – chiếm khoảng 3% thị trường xăng). Năm 2012 sẽ cung cấp trên 28 tỷ lít ethanol và diesel sinh học, chiếm 3,5% lượng xăng dầu sử dụng. Để khuyến khích sử dụng nhiêu liệu sạch, Chính phủ đã thực hiện việc giảm thuế 0,50 USD/gallon ethanol và 1 USD /gallon diesel sinh học, hỗ trợ các doanh nghiệp nhỏ sản xuất năng lượng sinh khối. Người đứng đầu Nhà trắng đã tuyên bố sẽ đưa nước Mỹ thoát khỏi sự phụ thuộc dầu mỏ từ nước ngoài, bằng cách đầu tư lớn cho R &D để tạo công nghệ mới sản xuất năng lượng sạch và năng lượng sinh khối.

Sử dụng năng lượng sinh khối ở Đức

Ở Đức, Luật Năng lượng tái tạo có hiệu lực từ năm 2000, đã đưa ra cơ chế khuyến khích ưu tiên phát lên lưới điện quốc gia những nguồn điện từ năng lượng tái tạo (mặt trời, gió, thuỷ điện, sinh khối và địa nhiệt). Sản xuất điện từ biogas từ sinh khối hiện nay đang rất phát triển với số lượng nhà máy đã đạt tới 4600 nhà máy với tổng công suất 1700MW/năm (năm 2009), và dự kiến sẽ tăng lên 5400 nhà máy năm 2015.

Sử dụng năng lượng sinh khối ở Nga

Công ty JSC PromSviaz Automatika của Nga sẽ hợp tác với chính quyền tỉnh Nam Sulawesi (Inđônêxia) xây dựng một nhà máy điện sử dụng năng lượng sinh khối mới có công suất từ 20-100 MW nhằm giúp Nam Sulawesi khắc phục tình trạng thiếu điện kéo dài.
Báo Bưu điện Giacácta ngày 10/11 dẫn lời ông Vladimir Khusainov, Tổng giám đốc JSC PromSviaz Automatika cho biết nhà máy điện trên sẽ sử dụng vỏ trấu và rơm để làm nhiên liệu chạy máy phát điện. Khu vực Nam Sulawesi có thể cung cấp đầy đủ số lượng vỏ trấu và rơm với chất lượng đảm bảo cho hệ thống máy phát điện. Ông Khusainov cho biết nhà máy điện sử dụng loại năng lượng sinh khối mới này có giá thành thấp hơn các nhà máy điện sử dụng than và dầu điêzen, đồng thời góp phần làm giảm bớt ô nhiễm môi trường. Mặt khác, than của vỏ trấu và rơm sau khi bị đốt cháy trong các lò có thể được thu hồi và đem bán cho các nhà máy xi măng hoặc các cơ sở công nghiệp chế biến dầu thô. Một triệu tấn vỏ trấu có thể sản xuất ra 100 MW điện và 5 triệu tấn rơm có thể sản xuất được 400 MW. Trong khi đó, ông Shyahrul, Chủ tịch tỉnh Nam Sulawesi cho biết tỉnh này hiện đang bị thiếu hụt từ 50-80 MW điện. Ngoài việc sử dụng vỏ trấu và rơm để sản xuất điện, nhà máy sử dụng năng lượng sinh khối mới còn giúp khuyến khích bà con nông dân trồng lúa và mang lại thu nhập thêm cho họ. Tờ báo cũng dẫn lời ông Vasily Tsarev, Chủ tịch Tập đoàn Bantry Corporation của Nga nói tập đoàn này cũng đang xây dựng một số nhà máy điện sử dụng năng lượng sinh khối mới ở Đảo Java và ở Bắc Sumatra.

Sử dụng năng lượng sinh khối ở Canada

Ở Canada, trường đại học Lakehead hiện đang nghiên cứu chế tạo dầu sinh học thông qua việc hoá lỏng các loại sinh khối, chất thải trong nông nghiệp như phần thải từ cây lúa mì, ngô, v.v… Theo đó, qua một quá trình thuỷ phân dưới điều kiện nhiệt độ và áp suất cao từ các loại sinh khối này sẽ thu được dầu sinh học (bio-crude oil) có thể dùng để phát triển biodiesel sau này. Một hướng nghiên cứu khác là thay thế ethanol bằng butanol sinh học bởi nó cung cấp nhiều năng lượng hơn khi cùng một đơn vị thể tích. Một số trường đại học, viện nghiên cứu ở Mỹ và Hàn Quốc đã nghiên cứu để chế tạo butanol sinh học từ các loại sinh khối.

Sử dụng năng lượng sinh khối ở Achentina

Achentina đã phê duyệt Luật NLSK (tháng 4.2006) quy định năm 2010 các nhà máy lọc dầu pha 5% ethanol và 5% diesel sinh học trong xăng dầu để bán trên thị trường. Costa Rica, Philipin… đều có lộ trình sử dụng diesel sinh học từ dầu cọ, dầu dừa. Các quốc gia thuộc châu âu đều có chương trình NLSK như: Đức, Anh, Pháp, Tây Ban Nha, Italia, Hà Lan, Thụy Điển, Bồ Đào Nha, Thụy Sĩ, áo, Bungari, Ba Lan, Hungari, Ucraina, Belarus, Nga, Slôvakia

Sử dụng năng lượng sinh khối ở Nhật Bản

Ở Nhật Bản, Chính phủ đã ban hành Chiến lược năng lượng sinh khối (Nippon Biomas Strategy) từ năm 2003 và hiện nay đang tích cực thực hiện Dự án phát triển các đô thị sinh khối (biomass town) và đã có 208 đô thị đạt danh hiệu này, mục tiêu đến 2010 sẽ đạt 300 thành phố/đô thị.

Sử dụng năng lượng sinh khối ở Hàn Quốc

Hàn Quốc đã xây dựng cho mình một Chiến lược tăng trưởng xanh, phát thải ít cac-bon (Green, low carbon growth strategy) trong vòng 60 năm tới với các công cụ chính là công nghệ, chính sách và thay đổi lối sống. Đối với lãnh đạo đất nước này, tăng trưởng xanh không phải là một sự lựa chọn mà là sự lựa chọn duy nhất. Một trong những mục tiêu mà Chiến lược đề ra là đến 2050, Hàn Quốc sẽ hoàn toàn không bị phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và giải pháp chính là tăng cường năng lượng hạt nhân, phát triển năng lượng tái tạo. Năng lượng sinh học đang được tích cực nghiên cứu, phát triển ở đất nước này với mục tiêu đến năm 2030 năng lượng tái tạo sẽ đạt 11%, trong đó năng lượng từ sinh khối sẽ đạt 7,12%. Ngoài các công nghệ chế tạo biogas thông thường như từ sinh khối, từ chất thải chăn nuôi, Hàn Quốc đang tích cực phát triển bioga từ bùn thải. Theo tính toán của các nhà khoa học thì cứ 100kg COD bùn thải (từ hệ thống xử lý nước thải) khi đi vào bể yếm khí sẽ cho ra 40-45m3 khí mê-tan, 5kg bùn và nước thải có chứa 10-20kg COD[1].

Sử dụng năng lượng sinh khối ở Trung Quốc

Trung Quốc đã có Luật năng lượng tái tạo và hiện nay đã có hơn 80 nhà máy điện sản xuất từ sinh khối với công suất đến 50MW/nhà máy. Tiềm năng là có thể đạt được 30GW điện từ loại hình năng lượng này và Chính phủ hiện đang thúc đẩy hợp tác, mời gọi đầu tư. Việc nghiên cứu phát triển bioga để chạy máy phát điện từ bùn thải từ các trạm xử lý nước thải cũng đang được thực hiện. Đây là một hoạt động rất có tiềm năng vì hiện nay trên toàn Trung Quốc đã có đến 1521 nhà máy xử lý nước thải được xây dựng tính đến năm 2008 và sẽ tiếp tục tăng, với tỷ lệ nước thải được xử lý là 28% (1999), 63% (2008) và 70% (dự kiến 2010).

Sử dụng năng lượng sinh khối ở Thái Lan

Từ năm 1985, Thái Lan đã huy động hàng chục cơ quan khoa học đầu ngành để thực thi dự án Hoàng gia phát triển công nghệ hiệu quả sản xuất ethanol và diesel sinh học từ dầu cọ. Năm 2001, nước này đã thành lập ủy ban ethanol nhiên liệu quốc gia (NEC) do Bộ trưởng Công nghiệp phụ trách để điều hành chương trình phát triển NLSK. Năm 2003, đã có hàng chục trạm phân phối xăng E10 ở Băngcốc và vùng phụ cận. Chính phủ khẳng định E10 và B10 sẽ được sử dụng trong cả nước vào đầu thập kỷ tới.
Ở Thái Lan, Chính phủ đề ra mục tiêu năng lượng tái tạo đạt 20% trên tổng năng lượng tiêu thụ vào năm 2022. Thái Lan đã bãi bỏ việc sử dụng dầu diesel 100% từ 2008, thay vào đó là B2 và dự kiến đến năm 2011 sẽ chuyển sang B5. Biodiesel chủ yếu được sản xuất từ dầu cọ (palm oil) với tổng khối lượng là 1,3 triệu tấn biodiesel/ngày (2008) và dự kiến đến 2022, số lượng này sẽ là 4,5 triệu lít/ngày. Thái Lan cũng tích cực thức đẩy việc thu mua, tái chế các loại dầu ăn thải bỏ sau sử dụng từ các cơ sở công nghiệp thực phẩm, từ các nhà hàng, khách sạn, các hộ gia đình để sản xuất thức ăn gia súc và chế biến biodiesel.

Sử dụng năng lượng sinh khối ở Phillipine

Ở Phillipine, Luật nhiên liệu sinh học (Biofuel Act) được ban hành từ năm 2006 với mục tiêu giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hoá thạch. Hiện nay việc sản xuất B2 và E5 là bắt buộc đối với các nhà sản xuất, phân phối nhiên liệu ở Phillipine.

Sử dụng năng lượng sinh khối ở Malaysia và Indonesia

Malaysia và Indonesia là hai quốc gia sản xuất dầu cọ lớn nhất thế giới, riêng sản lượng của Malaysia là 15,8 triệu tấn (2008) và việc sản xuất dầu biodiesel đã được thực hiện từ 20 năm nay, mặc dù Luật công nghiệp nhiên liệu sinh học mới được ban hành gần đây (2007). Indonesia, ngoài sản xuất biodiesel từ dầu cọ, hiện cũng đang thúc đẩy thực hiện Dự án làng tự cung cấp về năng lượng theo đó khuyến khích phát triển năng lượng từ sinh khối như chất thải vật nuôi, chất thải của sản xuất cacao, v.v… Ngoài dầu cọ, Indonesia đang phát triển mạnh cây cọc rào (jatropha) để sản xuất diesel sinh học.

Sử dụng năng lượng sinh khối ở Ấn Độ

Ấn Độ hiện tiêu thụ khoảng 2 triệu thùng dầu mỏ /ngày nhưng có tới 70% phải nhập khẩu. Chính phủ đã có kế hoạch đầu tư 4 tỷ USD cho phát triển nhiên liệu tái tạo, mỗi năm sản xuất khoảng 3 tỷ lít ethanol. Từ tháng 1.2003, 9 bang và 4 tiểu vùng đã sử dụng xăng E5, thời gian tới sẽ sử dụng ở các bang còn lại, sau đó sử dụng trong cả nước. Để phát triển diesel sinh học dùng cho giao thông công cộng, Chính phủ có kế hoạch trồng các cây có dầu, đặc biệt là dự án trồng 13 triệu hécta cây Jatropha curcas /physic nut (cây cọc rào, cây dầu mè) để năm 2010 thay thế khoảng 10% diesel dầu mỏ.

Ưu điểm 1: Kinh tế-xã hội

Năng lượng sinh khối có thể giảm thiểu sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch đắt đỏ, đang cạn kiệt

Do năng lượng sinh khối có thể thay thế nhiên liệu hóa thạch sử dụng trong các phương tiện giao thông và các thiết bị năng lượng và đây còn là loại nhiên liệu bền vững nên có thể thay cho các nguồn năng lượng hóa thạch đắt đỏ đang bị cạn kiệt.

Năng lượng sinh khối có thể tăng cường an ninh năng lượng quốc gia

Sự phụ thuộc vào dầu nhập khẩu có thể không những làm suy kiệt dự trữ ngoại tệ của quốc gia, mà còn tạo ra sự mất ổn định về an ninh năng lượng của quốc gia đó. Từ khi năng lượng sinh khối được sản xuất từ các nguồn nguyên liệu bản địa của nhiều nước châu Á, loại nhiên liệu này có vai trò là nhiên liệu thay thế cho các nhiên liệu hóa thạch có thể giảm sự phụ thuộc nhập khẩu dầu và tăng cường an ninh năng lượng quốc gia.

Kỹ thuật và kinh tế năng lượng

Sản xuất và sử dụng năng lượng sinh khối đơn giản hơn so với các dạng nhiên liệu hyđrô /pin nhiên liệu, LPG. Khi sử dụng Ethanol 20, B20 không cần cải biến động cơ, sử dụng được cho các loại ôtô hiện có. Cũng không cần thay đổi hệ thống tồn chứa và phân phối hiện có. năng lượng sinh khối và nhiên liệu khoáng có thể dùng lẫn với nhau được.
Công nghệ sản xuất năng lượng sinh khối không phức tạp, có thể sản xuất ở quy mô nhỏ (hộ gia đình) đến quy mô lớn. Tiêu hao nhiên liệu, công suất động cơ tương tự như dùng xăng dầu khoáng. Nhiều công trình nghiên cứu về cân bằng năng lượng đã cho thấy:
Từ 1 đơn vị năng lượng dầu mỏ sản xuất được 0,87 đơn vị năng lượng xăng, hoặc 2,05 đơn vị năng lượng ethanol. Từ 1 đơn vị năng lượng dầu mỏ (dùng để cày bừa, trồng trọt, chăm sóc, vận chuyển đến chế biến) sẽ tạo ra 1,2 đơn vị năng lượng năng lượng sinh khối. Nếu kể thêm các sản phẩm phụ (bã thải, sản phẩm phụ) thì tạo ra 2-3 đơn vị năng lượng sinh khối. Như vậy, cân bằng năng lượng đầu ra so với đầu vào là dương. Hiện tại, giá năng lượng sinh khối còn cao do sản xuất nhỏ, giá nguyên liệu cao. Khi sản xuất quy mô lớn với công nghệ mới sẽ giảm giá thành. Nếu xăng dầu không bù giá thì năng lượng sinh khối có giá thành thấp hơn. Có thể khẳng định, năng lượng sinh khối sẽ đem đến đa lợi ích.

Năng lượng sinh khối có thể hình thành sự tham gia của các xí nghiệp vừa và nhỏ

Khác với nhiên liệu dầu và khí, thậm chí là than cần phải xây dựng cơ sở hạ tầng lớn để khai thác và xử lý, với sự tham gia của các tập đoàn lớn và các công ty đa quốc gia, việc sản xuất năng lượng sinh khối sẽ không đòi hỏi đầu tư và xây dựng các nhà máy xử lý tổng hợp lớn. Vì vậy, đầu tư và quy trình sản xuất năng lượng sinh khối có thể nằm trong phạm vi quy mô vừa và nhỏ có thể chấp nhận được. Dựa vào nguyên liệu đầu vào và khả năng đầu ra, công suất của các nhà máy sản xuất năng lượng sinh khối có thể thiết kế phù hợp với yêu cầu đặc thù. Các hoạt động sản xuất năng lượng sinh khối dựa vào các nguyên liệu nông nghiệp hoặc các hệ thống modul có thể được thực hiện để sản xuất năng lượng sinh khối phục vụ cho tiêu thụ cục bộ của các thiết bị có động cơ tại các trang trại. Đầu tư cho năng lượng sinh khối có thể mở ra các cơ hội tham gia của các công ty trong nước.

Nâng cao hiệu quả kinh tế nông nghiệp

Ngành kinh tế nông nghiệp ngoài chức năng cung cấp lương thực thực phẩm, nguyên liệu công nghiệp, giờ đây có thêm chức năng cung cấp năng lượng sạch cho xã hội, đóng góp vào việc giảm thiểu khí nhà kính và khí độc hại. Việc sử dụng năng lượng sinh khối sẽ tạo điều kiện phát triển nông nghiệp, nhất là ở những nước dư thừa đất đai (trung du, miền núi) có thể trồng mía, sắn và các cây có dầu. Đặc biệt, khi phát triển năng lượng sinh khối có thể sử dụng các giống cây có dầu, chẳng hạn như J. Curcas trồng trên các vùng đất hoang hóa hoặc đang sử dụng kém hiệu quả, giúp nâng cao hiệu quả sử dụng đất.

Đóng góp vào phát triển kinh tế- xã hội của các cộng đồng địa phương và các ngành kinh tế đang phát triển

Vai trò của ngành nông nghiệp trang trại trong dây chuyền sản xuất năng lượng sinh khối sẽ mở ra cơ hội cho các cộng đồng địa phương kết hợp hoạt động và thu được các lợi ích nhất định để có thể tạo ra phát triển kinh tế-xã hội. Việc trồng rừng, kích thích và thu hoạch nhiên liệu đầu vào như cây mía, ngô, sắn và dầu cọ đòi hỏi phải tăng lực lượng lao động và các công việc thủ công. Việc mở rộng sản xuất nông nghiệp do tăng nhu cầu các nguyên liệu thô cho sản xuất năng lượng sinh khối có thể tạo ra việc làm mới và thu nhập nhiều hơn cho nông dân. Tạo cơ hội việc làm trong sản xuất năng lượng sinh khối là rất lớn. Ví dụ sản xuất năng lượng sinh khối từ cây cây dầu mè làm nhiên liệu đầu vào được trồng như loại cây trồng chyên dụng để sản xuất diezel sinh học, một diện tích cây mè 10000 ha có thể thu được 30 triệu lít dầu diezel sinh học/năm có thể tạo ra 4000 việc làm trực tiếp.
Xét về góc độ tạo việc làm trực tiếp của các thành viên trong hộ gia đình, cho thấy tác động của ngành công nghiệp này đối với cộng đồng địa phương là rất to lớn.
Việc tạo ra việc làm mới và các doanh nghiệp có thể tạo ra các hoạt động khác đem lại các lợi ích kinh tế-xã hội khác nữa cho cộng đồng. Nhiều hoạt động kinh tế xuất hiện sẽ tạo ra lợi nhuận cho các chủ doanh nghiệp tại địa phương. Cơ sở hạ tầng hoàn chỉnh có thể tạo ra đường xá mới hoặc được nâng cấp, tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển các nhiên liệu đầu vào phục vụ cho sản xuất. Kỹ năng làm việc của nhiều công nhân làm việc trong các dự án được nâng cao, tăng năng lực của các thành viên trong cộng đồng. Hơn nữa, lợi ích kinh tế mà các cộng đồng được hưởng có thể lan tỏa và tạo ra các lợi ích xã hội khác nữa, như các dịch vụ chăm sóc sức khỏe, giáo dục, phúc lợi xã hội và các dịch vụ công cộng…. Nếu quản lý tốt, sản xuất năng lượng sinh khối có khả năng tạo điều kiện phát triển kinh tế-xã hội và đặc biệt là đóng góp vào công cuộc giảm đói nghèo.

Ưu điểm 2: Lợi ích về mặt môi trường

Việc khám phá ra dầu mỏ đã đánh dấu một bước ngoặt lớn trong lịch sử phát triển của xã hội loài người. Tuy nhiên, nó cũng làm phát sinh những vấn đề nan giải trong 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.
Khí thải từ các hoạt động có liên quan đến sản phẩm dầu mỏ và nhiên liệu hóa thạch chiếm khoảng 70% tổng lượng khí thải trên toàn thế giới. Hằng năm, toàn thế giới phát thải khoảng 25 tỷ tấn khí độc hại và khí nhà kính. Nồng độ khí CO­₂ (loại khí nhà kính chủ yếu) tăng trên 30% so với thời kỳ tiền công nghiệp (từ 280 ppm tăng lên 360 ppm), nhiệt độ trái đất tăng 0,2- 0, 4⁰C. Nếu không có giải pháp tích cực, thì đến năm 2050, tác hại của khí độc hại và nồng độ khí nhà kính có thể tăng lên 400 ppm và sẽ gây ra hậu quả khôn lường về môi trường sống.
Sử dụng năng lượng sinh khối là giảm thiểu ô nhiễm môi trường vì nguyên liệu sử dụng để sản xuất năng lượng sinh khối là cồn và dầu mỡ động thực vật, không chứa các hợp chất thơm, hàm lượng lưu huỳnh cực thấp, không chứa chất độc hại. Sử dụng năng lượng sinh khối so với xăng dầu giảm khoảng được 70% khí CO₂ và 30% khí độc hại, do năng lượng sinh khối chứa một lượng cực nhỏ lưu huỳnh, chứa 11% oxy, nên cháy sạch hơn. năng lượng sinh khối phân hủy sinh học nhanh, ít gây ô nhiễm nguồn nước và đất.
Các cây trồng nông nghiệp và các nguyên liệu sinh khối khác được coi là các nguyên liệu góp phần làm trung hòa cácbon bởi chu kỳ sống thực tế của nó, thực vật thu cácbon điôxit thông qua quá trình quang hợp.Tuy nhiên, các nguyên liệu đầu vào sử dụng trong quá trình sản xuất năng lượng sinh khối được coi là nguyên liệu tái tạo và có khả năng làm giảm phát thải khí nhà kính.
Tuy nhiên, cho dù các nhiên liệu đầu vào tự chúng có khả năng trung hòa cácbon, thì quá trình chuyển đổi các vật liệu thô thành năng lượng sinh khối có thể gây phát thải cácbon vào khí quyển. Vì vậy, năng lượng sinh khối phải góp phần vào giảm phát thải các bon, chúng phải được chứng minh giảm thải thực sự khí nhà kính trong tất cả chu trình sản xuất và sử dụng năng lượng sinh khối.
Bên cạnh đó, năng lượng sinh khối khi thải vào đất bị phân hủy sinh học cao gấp 4 lần so với nhiên liệu dầu mỏ và do đó giảm được rất nhiều tình trạng ô nhiễm đất và nước ngầm.
Vì vậy, việc sử dụng năng lượng sinh khối giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường, giảm thiểu khí nhà kính giúp ngăn chặn vấn đề biến đổi khí hậu toàn cầu.

Ưu điểm 3: Nhiên liệu sinh học và vấn đề phát triển bền vững

Nguyên tắc của chiến lược phát triển bền vững

Giảm nhu cầu năng lượng hoàn nguyên và ưu tiên giảm nhu cầu dầu thô và sản phẩm dầu vì:

• Dầu thô đã được thanh lọc thành sản phẩm dầu thỏa mãn gần một nửa nhu cầu năng lượng có khả năng sử dụng
• Có nhiều áp dụng công nghiệp bắt buộc phải tiêu thụ dầu thô hay sản phẩm dầu làm nguyên liệu
• Dầu thô là nguồn năng lượng cơ bản trong tương lai sẽ cạn trước nhất.

 Chú trọng đồng đều đến phát triển bền vững của ba ngành giao thông vận tải, công nghiệp và tiện nghi nhà ở vì mỗi ngành đó chia nhau gần đồng đều ba phần tư tổng lượng năng lượng khả dụng và những ngành khác chia nhau phần tư còn lại.

Các tác động áp dụng chiến lược phát triển bền vững

• Gia tăng hiệu suất năng lượng để giảm nhu cầu về năng lượng và giảm lượng khí có hiệu ứng nhà kính thải ra khí quản.
• Chuyển sang một nguồn năng lượng khác dồi dào, tái tạo, ô nhiễm ít hơn để dành nguồn năng lượng đang dùng cho những công nghệ bắt buộc phải dùng đến năng lượng đó.
• Chuyển sang những công nghệ khác đạt một hay cả hai hiệu quả trên.

Phát triển nhiên liệu sinh học hiệu quả bền vững

Phát triển nhiên liệu sinh học góp phần cân đối nhiên liệu, giảm lượng xăng dầu nhập, cải thiện cán cân thương mại, nâng cao hiệu quả kinh tế nông nghiệp theo hướng phát triển bền vững do việc thúc đẩy tăng năng suất các loại nguyên liệu mới thân thiện với môi trường.
Sử dụng nhiên liệu sinh học khá thuận tiện, đơn giản, hạn chế thấp nhất chi phí thay thế hay cải biến động cơ, giá thành thường thấp hơn các loại sản phẩm năng lượng từ nguồn nguyên liệu hóa thạch khác nên có tính hiệu quả kinh tế
Nguyên liệu làm nhiên liệu sinh học rất đa dạng bao gồm nguyên liệu chứa đường (mía, củ cải đường, cao lương ngọt…), chứa tinh bột (ngô, sắn, cao lương), chứa dầu (mỡ động thực vật, tảo, bèo dâu kể cả dầu đã qua sử dụng), chứa cellulose (phế liệu nông lâm nghiệp…) và những nguyên liệu khác chứa lipit và hydratcacbon.
Nguyên liệu để sản xuất nhiên liệu sinh học ưu tiên lựa chọn với tiêu chí không dùng làm lương thực thực phẩm, có năng suất và hiệu suất chuyển hóa nhiên liệu cao, có tiềm năng trồng trên đất nghèo dinh dưỡng và ao hồ hoang hóa. Đặc biệt, loại nguyên liệu này phải có giá thành thấp như là các phế liệu nông lâm nghiệp và công nghiệp chế biến. Đồng thời, phát triển nhiên liệu sinh học để đảm bảo an ninh năng lượng và giảm phát thải khí nhà kính.

Nhược điểm của năng lượng sinh khối

• Một ít gây khó khăn cho các nước có nhiệt độ vào mùa trong năm. Tuy nhiên nếu sử dụng luân phiên với các nguồn năng lượng khác thì sẽ tiết kiệm rất nhiều.
• Chi phí sản suất cao. Do đó làm cho giá thành khá cao. Nhưng với sự leo thang giá cả nhiêu liệu như hiện nay thì vấn đề này không còn là rào cản nữa.
• Chi phí đầu tư cao, và năng suất có thể thấp hơn khi sử dụng các công nghệ khác. Tuy nhiên về mặt phát triển lâu dài thì hoàn toàn khả thi.
• Chỉ phù hợp với các nước phát triển khi đời sống đã được nâng cao.

Sản xuất năng lượng sinh khối từ các cây trồng năng lượng

Các giống cây năng lượng là các giống cây, cây cỏ được xử lý bằng công nghệ sinh học để trở thành các giống cây tăng trưởng nhanh, được thu hoạch cho mục đích sản xuất năng lượng. Các giống cây này có thể được trồng, thu hoạch và thay thế nhanh chóng.
Cây trồng năng lượng có thể được sản xuất bằng 2 cách: (1) Các giống cây năng lượng chuyên biệt trồng ở những vùng đất dành đặc biệt cho mục đích năng lượng và (2) trồng xen kẽ và các cây trồng bình thường khác.

Các giống cây cỏ (thảo mộc) năng lượng

Đây là các giống cây lâu năm được thu hoạch hằng năm sau 2-3 năm gieo trồng để đạt tới hiệu suất tối đa. Các giống cây này bao gồm các loại cỏ như cỏ mềm xuất xứ từ Bắc Mỹ, cỏ voi Miscanthus, cây tre, cây lúa, cỏ đuôi trâu, lúa mì, kochia… Các giống cây này thường được trồng cho việc sản xuất năng lượng.

Các giống cây gỗ năng lượng

Các giống cây gỗ có vòng đời ngắn là các giống cây phát triển nhanh và có thể thu hoạch sau 5-8 năm gieo trồng. Các giống cây này bao gồm cây dương ghép lai, cây liễu ghép lai, cây thích bạc, cây bông gòn đông phương, cây tần bì xanh, cây óc chó đen và cây sung.

Các giống cây công nghiệp

Các giống cây này đang được phát triển và gieo trồng nhằm sản xuất các hóa chất và vật liệu đặc trưng nhất định. Ví dụ như cây dâm bụt và rơm dùng trong sản xuất sợi, castor cho acid ricinoleic. Các giống cây chuyển gen đang được phát triển nhằm sản xuất các hóa chất mong muốn giống như một thành phần của cây, chỉ đòi hỏi sự chiết xuất và tinh lọc sản phẩm.

Các giống cây nông nghiệp

Các giống cây nông nghiệp bao gồm các sản phẩm sẵn có hiện tại như bột bắp và dầu bắp, dầu đậu nành, bột xay thô, bột mì, các loại dầu thực vật khác và các thành phần đang được phát triển cho các giống cây tương lai. Mặc dù các giống này thường được dùng để sản xuất nhựa, các chất hóa học và các loại sản phẩm, chúng thường cung cấp đường, dầu và các chất chiết xuất khác.

Các giống cây thủy sinh

Nguồn sinh khối đa dạng dưới nước bao gồm tảo, tảo bẹ, rong biển, và các loại vi thực vật biển. Các giống dùng trong thương mại bao gồm chiết xuất của tảo bẹ dùng cho các chất làm đặc và các chất phụ gia thực phẩm, chất nhuộm từ tảo, chất xúc tác sinh học được dùng trong các quá trình xử lý sinh học ở các môi trường khắc nghiệt.

Sản xuất năng lượng sinh khối từ các chất bã của sinh khối đã qua xử lý

Các quá trình xử lý sinh khối đều sinh ra các sản phẩm phụ và các dòng chất thải gọi là chất bã. Cac chất bã này có một lượng thế năng nhất định. Không phải tất cả các chất bã đều có thể được sử dụng cho sản xuất điện năng, một số cần phải được bổ sung với các chất dinh dưỡng hay các nguyên tố hóa học. Tuy nhiên, việc sử dụng các chất bã là rất đơn giản vì chúng đã được phân loại qua quá trình xử lý.

Bột giấy và các chất bã trong quá trình sản xuất giấy

Cây cối có các thành phần như lignin, cellulose, và sợi cellulose. Do các tính chất hóa học và vật lý, lignin dễ dàng chia nhỏ hơn cellulose. Quá trình nghiền nhão làm tách rời và chia nhỏ các sợi lignin trong cây để tạo ra giấy. Các bột giấy dư thừa tạo nên chất bã. Các chất bã này là các sản phẩm phụ của các quá trình đốn và xử lý gỗ. Các quá trình xử lý gỗ để tạo ra sản phẩm, đồng thời thải ra mùn cưa, vỏ cây, nhánh cây, lá cây và bột giấy. Thông thường, các nhà máy giấy hay dùng các chất thải này để tạo ra điện cho vận hành nhà máy.

Bã cây từ khai thác rừng

Các chất thải từ rừng bao gồm củi gỗ từ các quá trình làm thưa rừng nhằm giảm nguy cơ cháy rừng, sinh khối không được thu hoạch hoặc di dời ở nơi đốn gỗ cứng và các vật liệu dư thừa trong quá trình quản lý rừng như phát rừng và di dời các cây đã chết. Một trong những thuận lợi của việc tận dụng bã cây rừng là một phần lớn các bã dạng này được tạo ra từ các nhà máy giấy hoặc các nhà máy xử lý gỗ, do đó phần lớn nguồn nguyên liệu có thể sử dụng ngay được. Cũng vì lý do này, việc tái sử dụng mùn cưa, bã gỗ để tạo năng lượng tập trung ở các nhà máy công nghiệp giấy và gỗ.

Bã nông nghiệp

Chất thải nông nghiệp là các chất dư thừa sau các vụ thu hoạch. Chúng có thể được thu gom với các thiết bị thu hoạch thông thường cùng lúc hoặc sau khi gặt hái. Các chất thải nông nghiệp bao gồm thân và lá bắp, rơm rạ, vỏ trấu …

Sản xuất năng lượng sinh khối từ chất thải từ gia súc

Chất thải gia súc như phân trâu, bò, heo và gà, có thể được chuyển thành gas hoặc đốt trực tiếp nhằm cung cấp nhiệt và sản xuất năng lượng. Ở những nước đang phát triển, phân được dùng như nhiên liệu cho việc nấu nướng. Hơn nữa, phần lớn phân gia súc có hàm lượng methane khá cao, các chất thải này có thể được sử dụng để sản xuất ra nhiều loại sản phẩm và tạo ra điện năng thông qua các phương pháp tách methane và phân hủy yếm khí.

Sản xuất năng lượng sinh khối từ các loại chất thải khác

Chất thải củi gỗ đô thị

Chất thải củi gỗ là nguồn chất thải lớn nhất ở các công trường. Chất thải củi gỗ đô thị bao gồm các thân cây, phần thừa cây đã qua cắt tỉa. Những vật liệu này có thể được thu gom dễ dàng sau các dự án công trường và cắt tỉa cây, sau đó có thể được chuyển thành phân trộn hay được dùng để cung cấp nhiên liệu cho các nhà máy năng lượng sinh học.

Chất thải rắn đô thị

Chất thải ở các trung tâm thương mại, cơ quan, trường hoc, nhà dân có một hàm lượng nhất định của các vật chất hữu cơ có xuất xứ từ cây, là một nguồn năng lượng tái tạo không nhỏ. Giấy thải, bìa cứng, các tông, chất thải gỗ là những ví dụ của nguồn sinh khối trong chất thải đô thị.
Khí ở các bãi chôn lấp, phần lớn trong quá trình phân hủy yếm khí, sản phẩm phụ tự nhiên của quá trình phân hủy chất thải hữu cơ của vi sinh vật có một lượng lớn khí methane, có thể được thu thập, chuyển dạng và dùng để tạo ra năng lượng. Các chất thải này được thu gom, tái tạo thông qua quá trình phân hủy yếm khí. Sự thu gom các chất thải trong các bãi chôn lấp và dùng chúng như một nguồn năng lượng sinh học tái tạo có rất nhiều lợi ích như: tăng cường bảo vệ sức khỏe cộng đồng thông qua việc xử lý chất thải, giảm diện tích đất sử dụng cho các bãi chôn lấp, giảm ô nhiễm môi trường, mùi hôi thối và giúp cho việc quản lý chất thải một cách hiệu quả.

Khái niệm về nhiên liệu sinh học?

Nhiên liệu sinh học là các dạng nhiên liệu có nguồn gốc động thực vật nhưng khác với các dạng nhiên liệu hóa thạch được hình thành do quá trình phân hủy xác sinh vật trong hàng triệu năm. Hiện nay trên thế giới phổ biến nhất là dầu điesel sinh học, methanol và ethanol

Methanol

Methanol là cồn được sản xuất từ gỗ. Methanol không có hiệu suất nhiên liệu cao như xăng nên chỉ được dùng chủ yếu như tác chất chống đông hoặc được sử dụng trong quá trình sản xuất một số hóa chất khác, như formaldehyde
Ethanol và bioesel có thể được trộn lẫn với hoặc được dùng thay thế trực tiếp cho các dạng nhiên liệu từ nhiên liệu hóa thạch như xăng và dầu diesel. Sử dụng nhiên liệu sinh học giúp giảm các chất khí thải độc hại, từ đó hạn chế hiệu ứng nhà kính, tăng khả năng độc lập năng lượng của quốc gia và đồng thời hỗ trợ phát triển nông nghiệp và kinh tế nông thôn.

Ethanol (hoặc là cồn ethyl)

Ethanol là nhiên liệu sinh học dạng lỏng, không màu, trong suốt, dễ cháy. Ethanol được dùng như phụ gia cho xăng, với mục đích tăng chỉ số octane và giảm khí thải hiệu ứng nhà kính. Ethanol tan trong nước và phân hủy sinh học được. Ethanol được sản xuất từ sinh khối có thành phần cellulose cao (như bắp), qua quá trình lên men.

Dầu diesel sinh học (biodiesel)

Biodiesel là sản phẩm của quá trình kết hợp cồn (trong đó có ethanol) với dầu chiết ra từ đậu nành, hạt nho, mỡ động vật, hoặc từ các nguồn sinh khối khác.

Nguồn bài viết: http://www.orientbiofuels.com.vn

Năng lượng sinh khối theo bạn là gì?

Để hiểu được năng lượng sinh khối phải hiểu được khái niệm sinh khối. Sinh khối là một thuật ngữ có ý nghĩa bao hàm rất rộng dùng để mô tả các vật chất có nguồn gốc sinh học vốn có thể được sử dụng như một nguồn năng lượng do các thành phần hóa học của nó.
Sinh khối bao gồm cây cối tự nhiên, cây trồng công nghiệp, tảo và các loài thực vật khác, hoặc là những bã nông nghiệp và lâm nghiệp. Sinh khối cũng bao gồm cả những vật chất được xem nhưng chất thải từ các xã hội con người như chất thải từ quá trình sản xuất thức ăn nước uống, bùn từ các hệ thống xử lý nước thải, phân bón, sản phẩm phụ gia (hữu cơ) trong công nghiệp và các thành phần hữu cơ của chất thải sinh hoạt….
Sinh khối còn có thể được xem như một dạng tích trữ năng lượng mặt Trời. Năng lượng từ mặt Trời được “giữ” lại bởi cây cối qua quá trình quang hợp trong giai đoạn phát triển của chúng.
Từ các nguồn sinh khối được chuyển thành các dạng năng lượng khác như: điện năng, nhiệt năng, hơi nước và nhiên liệu thông qua các phương pháp chuyển hóa như đốt trực tiếp và turbin hơi, phân hủy kị khí, khí hóa và nhiệt phân….Các dạng năng lượng này gọi là năng lượng sinh khối. Năng lượng sinh khối được xem là tái tạo vì nó được bổ sung nhanh hơn rất nhiều so với tốc độ bổ sung của năng lượng hóa thạch vốn đòi hỏi hàng triệu năm