Nhiên liệu sinh học và vai trò trong cuộc sống hiện nay

Nhiên liệu sinh học là thuật ngữ dùng để chỉ nguồn năng lượng được hình thành từ các hợp chất có nguồn gốc từ động thực vật và chất thải trong nông nghiệp. Hiện nay nhiên liệu sinh học là một vấn đề đang rất được quan tâm chính vì những lợi ích mà nó mang lại.

Nhiên liệu sinh học là gì? Đặc điểm của nhiên liệu sinh học? Những hạn chế sử dụng đối với nhiên liệu sinh học?

Dưới bài viết này Thiết bị điện Goldsun sẽ giúp bạn giải đáp những vấn đề trên, cùng theo dõi nhé.

Nhiên liệu sinh học là gì

Nhiên liệu sinh học trong tiếng Anh là Biofuel.

Nhiên liệu sinh học là một dạng năng lượng tái tạo có nguồn gốc từ các nguyên liệu vi sinh, thực vật hoặc động vật.

Ví dụ về nhiên liệu sinh học bao gồm ethanol (thường lấy từ cây ngô Mỹ và mía Brazil), diesel sinh học (từ dầu thực vật và mỡ động vật lỏng), diesel xanh (có nguồn gốc từ tảo và các nguồn thực vật khác) và khí sinh học (metan có nguồn gốc từ phân động vật và các vật liệu hữu cơ tiêu hóa khác).

Nhiên liệu sinh học hữu ích nhất ở dạng lỏng hoặc dnajg khí vì chúng dễ vận chuyển, phân phối và khi đốt thì sạch hơn.

Đặc điểm của nhiên liệu sinh học

Ngành năng lượng coi nhiên liệu sinh học cực kì quan trọng đối với sản xuất năng lượng trong tương lai vì các đặc tính sạch và khả năng tái tạo của nó.Điều quan trọng là nhiều công ty dầu khí lớn của thế giới hiện đang đầu tư hàng triệu USD vào nghiên cứu nhiên liệu sinh học tiên tiến.

Ví dụ như trường hợp ExxonMobil, đây được biết đến là công ty dầu mỏ lớn nhất của Mỹ, công ty này nói rằng họ đang tài trợ một danh mục lớn các chương trình nghiên cứu nhiên liệu sinh học.

Cụ thể nghiên cứu này bao gồm các dự án về tảo cũng như các chương trình chuyển đổi các nguyên liệu sinh khối thay thế, có thành nhiên liệu sinh học xenlulo, để nâng cấp nhiên liệu sinh học.

Tuy nhiên, Theo đó họ cảnh báo rằng những cải tiến công nghệ cơ bản và đột phá khoa học vẫn cần thiết trong việc tối ưu hóa sinh khối và quá trình chuyển sinh khối thành nhiên liệu khả thi.

Phân loại nhiên liệu sinh học

Nhiên liệu sinh học là khái niệm chung chỉ tất cả những dạng nhiên liệu có nguồn gốc sinh học.

Nhiên liệu sinh học có thể được phân loại thành các nhóm chính như sau:

• Diesel sinh học (Biodiesel) là một loại nhiên liệu lỏng có tính năng tương tự và có thể sử dụng thay thế cho loại dầu diesel truyền thống. Biodiesel được điều chế bằng cách dẫn xuất từ một số loại dầu mỡ sinh học (dầu thực vật, mỡ động vật), thường được thực hiện thông qua quá trình transester hóa bằng cách cho phản ứng với các loại cồn, phổ biến nhất là methanol.
• Xăng sinh học (Biogasoline) là một loại nhiên liệu lỏng, trong đó có sử dụng ethanol như là một loại phụ gia nhiên liệu pha trộn vào xăng thay phụ gia chì. Ethanol được chế biến thông qua quá trình lên men các sản phẩm hữu cơ như tinh bột, xen-lu-lô, lignocellulose. Ethanol được pha chế với tỷ lệ thích hợp với xăng tạo thành xăng sinh học có thể thay thế hoàn toàn cho loại xăng truyền thống.
• Khí sinh học (Biogas) là một loại khí hữu cơ gồm Methane và các đồng đẳng khác. Biogas được tạo ra sau quá trình ủ lên men các sinh khối hữu cơ phế thải nông nghiệp, chủ yếu là cellulose, tạo thành sản phẩm ở dạng khí. Biogas có thể dùng làm nhiên liệu khí thay cho sản phẩm khí gas từ sản phẩm dầu mỏ.

Những hạn chế sử dụng của nhiên liệu sinh học:

Các cá nhân lo ngại về an ninh năng lượng và khí thải carbon dioxide xem nhiên liệu sinh học là một sự thay thế khả thi cho nhiên liệu hóa thạch. Bên cạnh đó thì các nhiên liệu sinh học cũng có những thiếu sót.

Ví dụ cụ thể như nếu cần nhiều ethanol hơn xăng để tạo ra cùng một năng lượng và các nhà phê bình cho rằng việc sử dụng ethanol là vô cùng lãng phí vì việc sản xuất ethanol thực sự tạo ra tổn thất năng lượng ròng và đồng thời làm tăng giá lương thực.

Nhiên liệu sinh học như chúng ta thấy nó cũng đã trở thành một điểm gây tranh cãi cho các những người muốn bảo tồn, với những tranh cãi cho rằng cây trồng sinh học sẽ được sử dụng tốt hơn để chăm bón thay vì sử dụng như nhiên liệu.

Theo vấn đề này có các mối quan tâm xoay quanh việc sử dụng một lượng lớn đất trồng trọt được yêu cầu để sản xuất cây trồng sinh học, dẫn đến các vấn đề như xói mòn đất, phá rừng, cạn kiệt phân bón và nhiễm mặn.

Hiện nay ta thấy ngoài việc không sử dụng đất trồng trọt và không cần sử dụng nước sạch thì tảo có khả năng mang lại khối lượng nhiên liệu sinh học trên mỗi mẫu đất lớn hơn so với các nguồn khác.

Bên cạnh đó sử dụng tảo cũng có rất nhiều các ưu điểm so với các nguồn sinh học khác là tảo có thể được sử dụng để sản xuất nhiên liệu sinh học có thành phần tương tự như nhiên liệu trong ngành vận tải.

Sử dụng tảo như nhiên liệu sinh học sẽ mất một chặng đường dài để thay thế các nhiên liệu hóa thạch thông thường như xăng và dầu diesel được sử dụng ngày nay.

Vai trò của nhiên liệu sinh học trong cuộc sống của con người hiệnnay

Đóng vai trò trong bảo vệ môi trường

Hiện nay như chúng ta thấy với sự phát triển không đồng đều giữa các khu vực đã dẫn đến tinh trạng di dân từ nông thôn ra thành thị với tốc độ ngày càng cao. Cùng với tốc độ đô thị hóa nhanh và sự gia tăng các phương tiện giao thông, không khí và môi trường thành thị đã bị ô nhiễm trầm trọng, đặc biệt là các đô thị lớn.

Theo số liệu thống kê có thể thấy mức độ ô nhiễm tại các thành phố lớn của Việt Nam đã ở mức báo động và bên cạnh đó theo báo cáo triển vọng môi trường toàn cầu 4 do Chương trình Môi trường liên hợp quốc (UNEP) công bố từ năm 2022 đã đánh giá Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh là hai trong số sáu thành phố ô nhiễm nhất trên thế giới.

Theo đó chúng ta thấy vai trò của việc sử dụng nhiên liệu sinh học pha vào xăng dầu sẽ góp phần giúp cải thiện tinh trạng ô nhiễm môi trường hiện nay và theo đó có thể giảm thiểu việc tạo các loại khí thải có trong các nhiên liệu truyền thống như CO, SO2, hạt bụi và CO2.

Bên cạnh đó như chúng ta đã biết thì việc phát triển vùng nguyên liệu cho quá trình sản xuất ethanol (sắn, mía, tảo…) còn góp phần tạo thảm thực vật xanh làm giảm ảnh hưởng của bão lũ, xói mòn.

Vai trò của nhiên liệu sinh học đối với sự phát triển kinh tế nông thôn

Ethanol ở Việt Nam hiện nay như chúng ta thấy thì chủ yếu được sản xuất từ sắn được thái lát. Các nhà máy ethanol dùng sắn lát làm nguyên liệu đầu vào sẽ giúp người trồng sắn có đầu ra ổn định.

Hiện nay dựa trên sự tính toán thì đối với mỗi nhà máy khi đi vào sản xuất sẽ thu mua ổn định cho khoảng 15 nghìn hộ trồng sắn tại các xã vùng cao của các tỉnh miền núi phía Bắc, Tây Nguyên và Đông Nam Bộ. Như vậy qua đó thấy rằng các nhà máy sẽ hỗ trợ nông dân về giống cũng như kỹ thuật canh tác mới với mục đích tăng thu nhập cho hộ nông dân, tăng sản lượng hàng hóa…

Theo đó nên việc thu mua sắn để sản xuất ethanol sẽ không chỉ giúp xóa đói giảm nghèo ở các vùng sâu, vùng xa mà còn giúp cải thiện cuộc sống với nguồn thu nhập ổn định cho phần lớn nông dân ở các địa phương, rút ngắn dần khoảng cách phát triển giữa nông thôn và thành thị.

Như thực tế  và với vấn đề đã nêu như trên thì việc tăng cường dùng nhiên liệu sinh học không chỉ là bảo vệ môi trường mà còn góp phần mang đến sự chuyển mình tich cực cho cuộc sống của người dân tại vùng sâu, vùng xa của đất nước.

Bảo đảm an ninh năng lượng

Hiện nay có thê thấy việc phát triển nhiên liệu sinh học giúp các quốc gia chủ động và không bị lệ thuộc vào vấn đề nhập khẩu nhiên liệu, đặc biệt với những quốc gia không có nguồn dầu mỏ và than đá. Bên cạnh dó ta thấy kiềm chế sự gia tăng giá dầu, ổn định tinh hình năng lượng cho thế giới. Việc phát triển nhiên liệu sinh học trên cơ sở tận dụng các nguồn nguyên liệu sinh khối khổng lồ và được sản xuất từ nguồn nguyên liệu có thể tái tạo được sẽ thật sự là một lựa chọn ưu tiên trong việc bảo đảm về vấn đề an ninh năng lượng cho các quốc gia.

Công nghệ nhiên liệu sinh học ở Việt Nam

Với đặc thù là một nước nông nghiệp, Việt Nam có nhiều thuận lợi về nguyên liệu để phát triển năng lượng nhiên liệu sinh học.

Nhiên liệu sinh học đã được các nhà khoa học nước ta chú ý đến từ những năm cuối của thế kỷ 20, cho đến nay, đã có một số nghiên cứu về nhiên liệu sinh học của các công ty, viện nghiên cứu như: điều chế diesel sinh học theo phương pháp este hóa với nguyên liệu là đậu tương, dầu dừa, dầu phế thải, các loại hạt có dầu…; sản xuất diese từ mỡ cá basa và cá tra; sản xuất nhiên liệu sinh học dưới dạng sản xuất thử…; sản xuất thử nghiệm xăng E5 cho xe ô tô, tuy nhiên chưa đưa vào sử dụng.

Về mặt chính sách, Thủ tướng chính phủ đã ký Quyết định số 177/2007/QĐ-TTG ngày 20/11/2007 về việc phê duyệt “Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025”.

Trong đề án đã đề các ra các mục tiêu như: xây dựng hệ thống cơ chế, chính sách và văn bản quy phạm pháp luật nhằm nhằm tạo hành lang pháp lý để thu hút đầu tư, nghiên cứu khoa học, khuyến khích sản xuất quy mô công nghiệp; xây dựng lộ trình sử dụng nhiên liệu sinh học; quy hoạch và phát triển các vùng nguyên liệu để sản xuất nhiên liệu sinh học; đào tạo nguồn nhân lực đáp ứng nhu cầu phát triển nhiên liệu sinh học…

Bên cạnh đó, lĩnh vực sản xuất nhiên liệu sinh học ở Việt Nam cũng được nhiều đối tác nước ngoài rất quan tâm như các đối tác của Nhật Bản, Hàn Quốc, Hà Lan.

Có thể nói tương lai ngành nhiên liệu sinh học ở Việt Nam rất tiềm năng do nguyên liệu phong phú, nếu có sự đầu tư đúng hướng chúng ta có thể đạt nhiều thành tựu xuất sắc trong thời gian tới.

Xu hướng phát triển công nghệ nhiên liệu sinh học

Qua phân tích ở các biểu đồ bên trên thấy rằng, lĩnh vực nhiên liệu sinh học đã và đang được các nước trên thế giới rất quan tâm, đặc biệt trong những năm gần đây khi nguồn năng lượng hóa thạch đang ngày một cạn kiệt.

Trong giai đoạn từ năm 2006 đến nay thì năm 2018 là năm có lượng sáng chế liên quan đến lĩnh vực công nghệ nhiên liệu sinh học nộp nhiều nhất 12.067 họ sáng chế, tiếp đó là năm 2017 với 10.782 họ sáng chế và năm 2016 với 9.046 họ sáng chế.

Các khía cạnh kỹ thuật được tập trung nghiên cứu trong lĩnh vực công nghệ nhiên liệu sinh học chủ yếu là sinh khối; công nghệ sinh học; công nghệ môi trường; hóa học hữu cơ; hóa học thực phẩm; dược phẩm…

Các chủ đơn hàng đầu trong lĩnh vực công nghệ nhiên liệu sinh học có thể kể đến lần lượt là UNIVERSITY OF CALIFORNIA (606 họ sáng chế), DUPONT PIONEER (465 họ sáng chế), MONSANTO TECHNOLOGY (387 họ sáng chế).

Dựa trên những trình bày như trên ta thấy có thể trước kia, nhiên liệu sinh học không được chú trọng, chỉ được dùng để thay thế phụ, tận dụng ở quy mô nhỏ. Nhưng sau khi xuất hiện tình trạng khủng hoảng nhiên liệu ở quy mô toàn cầu và con người ý thức về việc bảo vệ môi trường, nhiên liệu sinh học bắt đầu được chú ý, phát triển ở quy mô lớn hơn do có nhiều ưu điểm nổi bật so với các loại nhiên liệu truyền thống dầu khí, than đá….

Chúng ta thấy rằng nhiên liệu sinh học là sản phẩm thân thiện với môi trường. Nhiên liệu sinh học có nguồn gốc từ thực vật, mà thực vật trong quá trình sinh trưởng đó là quá trình quang hợp lại sử dụng điôxít các bon cụ thể là khí gây hiệu ứng nhà kính đây là một hiệu ứng vật lý khiến Trái đất nóng lên, nên sử dụng nhiên liệu sinh học sẽ góp phần giảm tình trạng hiệu ứng nhà kính.

Bài viết này của Thiết bị điện Goldsun mang đến cho các bạn đọc với thông điệp hiểu được giá trị của nhiên liệu sinh học và ứng dụng đúng cách vào cuộc sống hằng ngày sao cho hiệu quả.