Nhiên liệu sinh học Việt Nam Nội dung A Giới thiệu sơ lược nhiên liệu sinh học .2 Phân loại 2 Ưu điểm .2 Những hạn chế Khả phát triển Nhiên liệu sinh học Việt Nam .3 B Diesel sinh học Sản xuất Các vấn đề chuyển sang dùng diesel sinh học .5 Tiềm thị trường diesel sinh học Thành công triển vọng 4.1 Trên giới 4.2 Tại Việt Nam .10 Các lựa chọn khác 10 C Xăng sinh học 12 Phương pháp chế biến xăng sinh học .14 Nguồn nguyên liệu sản xuất xăng sinh học .15 Hiện trạng xăng sinh học giới .16 Việt Nam xăng sinh học 18 6.1 Thực trạng 18 6.2 Các gợi ý nguồn nguyên liệu 19 D Sản xuất nhiên liệu sinh học từ rơm rạ Việt Nam 24 Hướng để tạo nhiên liệu sinh học từ rơm rạ 24 Ưu điểm, nhược điểm phương pháp sản xuất nhiên liệu sinh học từ rơm rạ 25 Tiềm sản xuất nhiên liệu sinh học từ rơm rạ nước ta 25 A Giới thiệu sơ lược nhiên liệu sinh học Nhiên liệu sinh học (Tiếng Anh: Biofuels, tiếng Pháp: biocarburant) loại nhiên liệu hình thành từ hợp chất có nguồn gốc động thực vật (sinh học) nhiên liệu chế xuất từ chất béo động thực vật (mỡ động vật, dầu dừa, ), ngũ cốc (lúa mỳ, ngô, đậu tương ), chất thải nông nghiệp (rơm rạ, phân, ), sản phẩm thải công nghiệp (mùn cưa, sản phẩm gỗ thải ), Nhiên liệu sinh học thể rắn củi, than củi (than-đá thuộc loại cổ sinh, không tái tạo); thể lỏng (như xăng-sinh-học, diesel-sinh-học); hay thể khí khí methane-sinh học (sản xuất từ lò ủ chất phế thải) Phân loại Nhiên liệu sinh học phân loại thành nhóm sau: • Diesel sinh học (Biodiesel) loại nhiên liệu lỏng có tính tương tự sử dụng thay cho loại dầu diesel truyền thống Biodiesel điều chế cách dẫn xuất từ số loại dầu mỡ sinh học (dầu thực vật, mỡ động vật), thường thực thông qua trình transester hóa cách cho phản ứng với loại rượu phổ biến methanol • Xăng sinh học (Biogasoline) loại nhiên liệu lỏng, có sử dụng ethanol loại phụ gia nhiên liệu pha trộn vào xăng thay phụ gia chì Ethanol chế biến thông qua trình lên men sản phẩm hữu tinh bột, xen-lu-lô, lignocellulose Ethanol pha chế với tỷ lệ thích hợp với xăng tạo thành xăng sinh học thay hoàn toàn cho loại xăng sử dụng phụ gia chì truyền thống • Gas sinh học (Biogas) loại khí hữu gồm Methane đồng đẳng khác Biogas tạo sau trình ủ lên men sinh khối hữu phế thải nông nghiệp, chủ yếu cellulose, tạo thành sản phẩm dạng khí Biogas dùng làm nhiên liệu khí thay cho sản phẩm khí gas từ sản phẩm dầu mỏ Ưu điểm Trước kia, nhiên liệu sinh học hoàn toàn không trọng Hầu loại nhiên liệu thay phụ, tận dụng quy mô nhỏ Tuy nhiên, sau xuất tình trạng khủng hoảng nhiên liệu quy mô toàn cầu ý thức bảo vệ môi trường lên cao, nhiên liệu sinh học bắt đầu ý phát triển quy mô lớn có nhiều ưu điểm bật so với loại nhiên liệu truyền thống (dầu khí, than đá ): • Thân thiện với môi trường: chúng có nguồn gốc từ thực vật, mà thực vật trình sinh trưởng (quang hợp) lại sử dụng điôxít cácbon (là khí gây hiệu ứng • nhà kính - hiệu ứng vật lý khiến Trái Đất nóng lên) nên xem không góp phần làm trái đất nóng lên Nguồn nhiên liệu tái sinh: nhiên liệu lấy từ hoạt động sản xuất nông nghiệp tái sinh Chúng giúp giảm lệ thuộc vào nguồn tài nguyên nhiên liệu không tái sinh truyền thống Những hạn chế Việc sản xuất cồn sinh học từ nguồn tinh bột thực phẩm cho không bền vững ảnh hưởng tới an ninh lương thực Khả sản xuất với quy mô lớn nguồn cung cấp không ổn định phụ thuộc vào thời tiết nông nghiệp Bên cạnh đó, giá thành sản xuất nhiên liệu sinh học cao nhiều so với nhiên liệu truyền thống từ việc ứng dụng sử dụng nhiên liệu sinh học vào đời sống chưa thể phổ biến rộng Khả phát triển Tại thời điểm (2010), công nghệ sản xuất cồn sinh học từ nguồn lignocellulose chưa đạt hiệu suất cao giá thành cao Theo ước tính sau khoảng 7-10 năm, công nghệ hoàn thiện đáp ứng nhu cầu sản xuất thương mại Bên cạnh đó, nguồn nhiên liệu truyền thống cạn kiệt, nhiên liệu sinh học có khả ứng cử viên thay Nhiên liệu sinh học Việt Nam Gas sinh học áp dụng nhiều miền quê, cách ủ phân để lấy khí đốt Từ năm 2011, Việt Nam có sách sử dụng xăng sinh học E5 (hàm lượng Ethanol 5%) làm nguyên liệu thay cho xăng A92 truyền thống Tuy nhiên, nhiều người quan ngại tính hút nước dễ bị oxy hóa Ethanol làm hư hại buồng đốt nhiên liệu động B Diesel sinh học Diesel sinh học loại nhiên liệu có tính chất tương đương với dầu diesel tự nhiên sản xuất từ dầu mỏ mà từ dầu thực vật hay mỡ động vật Diesel sinh học nói riêng hay nhiên liệu sinh học nói chung loại lượng tái tạo phương diện hoá học biodiesel methyl este (hay ethyl ester) axit béo dầu hay mỡ ester hoá ancol methanol ethanol Biodiesel chất lỏng, có màu vàng hay nâu tối phụ thuộc vào nguyên liệu để chế biến Methyl ester điển hình có điểm bốc cháy khoảng ~150 0C (3000 F), tỷ trọng thấp nước (d= ~0,88g/cm3), có độ nhớt tương tự diesel từ dầu mỏ Nhiều nước giới dùng chữ B với ý nghĩa biodiesel, chữ BA hay E biết hoá hợp với ethanol Ví dụ: nhiên liệu chứa 20% biodiesel ký hiệu B20, biodiesel tinh khiết loại B100 Biodiesel sản xuất từ loại dầu khác như: dầu thực vật, mỡ động vật hay từ dầu tảo, dầu mỡ phế thải sau làm Sản xuất Dầu dùng để tạo biodiesel dầu ăn (straight vegetable oil - SVO) dầu thực vật phế thải (Waste vegetable oil - WVO) Dầu phế thải sử dụng sau làm sạch, lọc, loại bỏ chất bẩn, trung hoà axit béo tự Để sản xuất diesel sinh học người ta pha khoảng 10% mêtanol vào dầu thực vật dùng nhiều chất xúc tác khác (đặc biệt hiđrôxít kali, hiđrôxít natri ancolat) Ở áp suất thông thường nhiệt độ vào khoảng 60 °C liên kết este glyxêrin dầu thực vật bị phá hủy axít béo este hóa với mêtanol Chất glyxêrin hình thành phải tách khỏi dầu diesel sinh học sau Thông qua việc chuyển đổi este dầu diesel sinh học có độ nhớt dầu thực vật nhiều dùng làm nhiên liệu thay cho dầu diesel mà không cần phải cải biến động để phù hợp Chữ đầu tự dùng cho tất methyl este từ dầu thực vật theo DIN EN 14214 PME (có giá trị toàn châu Âu từ 2004) Tùy theo loại nguyên liệu người ta chia thành: • • • RME: Mêthyl este cải dầu (Brassica napus) theo DIN EN 14214 (có giá trị toàn châu Âu từ 2004) SME: Mêthyl este dầu đậu nành hay dầu hướng dương PME: Mêthyl este dầu dừa hay dầu hạt cau Bên cạnh có mêthyl este từ mỡ có sản phẩm hoàn toàn từ dầu thực vật (PME đặc biệt RME) dùng loại xe diesel đại, nhà sản xuất cho phép 2 Các vấn đề chuyển sang dùng diesel sinh học Khi muốn chuyển sang sử dụng diesel sinh học sách thông tin nhà sản xuất xe trở thành vấn đề lớn Thường sau tốn nhiều thời gian kiên trì đặt câu hỏi người ta nhận thông tin việc liệu kiểu xe định cho phép dùng diesel sinh học hay không diesel sinh học có thị trường từ 10 năm phần lớn ô tô sản xuất loạt không thích nghi với diesel sinh học Khi dùng nhiên liệu diesel sinh học cho xe giới không thích nghi với PME, diesel sinh học phá hủy ống dẫn nhiên liệu vòng đệm cao su Nguyên nhân diesel sinh học có tính chất hóa học chất làm mềm, chất có ống dẫn nhiên liệu vòng đệm cao su Diesel sinh học thay chất làm mềm ống vòng đệm này, vật liệu lúc đầu phồng lên, lúc dùng dầu diesel có nguồn gốc từ dầu mỏ dầu diesel rửa diesel sinh học Không có chất làm mềm vật liệu cứng bị thẩm thấu nước Một vấn đề khác việc nhiên liệu vào nhớt động động Diesel có phun nhiên liệu trực tiếp Vấn đề thường xảy thời gian vận hành động vận hành có thời gian chạy không tải lâu dài Lượng nhiên liệu phun chất lượng phân tán miệng phun giảm có xu hướng hình thành giọt nhiên liệu không cháy bám vào thành xi lanh nhiều sau vào hệ thống tuần hoàn bôi trơn Tại độ bền hóa học RME nhược điểm: RME bị phân hủy dần hệ tuần hoàn bôi trơn nhiệt độ cao đây, dẫn đến chất cặn thể rắn hay dạng keo Vấn đề tính bôi trơn nhớt động có nồng độ nhiên liệu cao dẫn đến việc động bị hao mòn nhiều hơn, mà người ta khuyên vận hành PME nên rút ngắn thời kỳ thay nhớt Một ưu điểm PME lại trở thành nhược điểm sử dụng thực tế loại xe giới: dễ bị phân hủy sinh học không bền lâu Ô xi hóa nước tích tụ làm xấu tính chất PME sau thời gian tồn trữ Vì mà PME thường khuyên dùng cho xe vận hành Ngoài việc đốt cháy khác nên động không chứng nhận thích nghi với PME có vấn đề với phận điện tử động cơ, thiết bị mà điều chỉnh để dùng với diesel thông thường Đặc biệt xe giới trang bị lọc muội than khí thải thường hay có vấn đề hệ thống điều chỉnh trước để tăng lượng nhiên liệu phun sau 500 đến 1.000 km nhằm đốt hạt muội than lọc Điều tốt có lý dùng diesel thông thường lại trở thành điều xấu dùng diesel sinh học: sử dụng diesel sinh học việc tăng lượng nhiên liệu phun làm loãng nhớt động Nếu sử dụng túy diesel sinh học việc đốt hạt muội than lọc trở thành không cần thiết Vì tương lai có thiết bị cảm biến nhiên liệu dùng để nhận biết chất lượng nhiên liệu Lượng thời điểm phun nhiên liệu tối ưu hóa Kinh nghiệm lãnh vực xe chuyên chở cho thấy việc sử dụng diesel sinh học nhiều năm dẫn đến hư hỏng bơm nhiên liệu, đặc biệt động có phận bơm–phun nhiên liệu trực tiếp Xe cho phép vận hành với diesel sinh học nhà sản xuất phận bơm phun (Bosch AG) lại không cho phép công khai dùng với RME Người ta nói phân tử RME có độ lớn khác với diesel thông thường phân tử RME kênh dẫn tinh vi khả bôi trơn đầy đủ áp suất cao nguyên nhân dẫn đến hao mòn nhanh Tiềm thị trường diesel sinh học Diesel sinh học tạo thành từ phản ứng hóa học đơn giản Diesel sinh học có nhiều ưu điểm môi trường so với diesel thông thường: Diesel sinh học từ cải dầu phát sinh khí thải nhiều so với nhiên liệu hóa thạch Bụi khí thải giảm nửa, hợp chất hyđrocacbon giảm thiểu đến 40% Diesel sinh học gần không chứa đựng lưu huỳnh, không độc dễ dàng phân hủy sinh học Diesel sinh học coi nhiên liệu thân thiện với môi trường thị trường Mặc dầu mua diesel sinh học nhiều trạm xăng (riêng Đức 1.900 trạm) diesel sinh học chưa người tiêu dùng sử dụng nhiều có nhiều nguyên nhân: Nhiều người tiêu dùng không tin tưởng vào loại nhiên liệu không tưởng tượng lái xe dùng nhiên liệu hoàn toàn từ thực vật Một vấn đề khác nhiều người chắn liệu ô tô họ sử dụng diesel sinh học hay không Thiếu thông tin cho người tiêu dùng câu hỏi hư hỏng sau diesel sinh học gây vấn đề lớn cho việc chấp nhận rộng rãi việc dùng diesel sinh học Tại châu Âu nhiều lần có ý kiến cho nên pha thêm vào nhiên liệu diesel thông thường khoảng từ 3% đến 5% diesel sinh học phần diesel sinh học coi hại cho xe giới chưa trang bị thích hợp Ở Pháp việc thực từ lâu: Diesel thông thường pha trộn thêm lượng diesel sinh học mà nông nghiệp nước Pháp có khả sản xuất Tại Pháp chất lượng diesel thông thường có thành phần diesel sinh học 5%, tránh nhược điểm kỹ thuật Từ đầu năm 2004 trạm xăng ARAL Shell Đức bắt đầu thực thị 2003/30/EC EU mà theo từ ngày 31 tháng 12 năm 2005 2% 31 tháng 12 năm 2010 5,75% nhiên liệu dùng để chuyên chở phải có nguồn gốc tái tạo Tại Áo phần thị EU thực sớm từ ngày tháng 11 năm 2005 có dầu diesel với 5% có nguồn gốc sinh học phép bán Thành công triển vọng 4.1 Trên giới Do việc sử dụng nhiên liệu diesel dầu mỏ phổ biến nên thời gian dài số nước, người ta không sử dụng dầu thực vật làm nhiên liệu trực tiếp cho động đốt Trong năm 1920, 1930 sau năm chiến tranh giới lần thứ II xảy ra, nước Bỉ, Pháp, Anh, Bồ Đào Nha, Đức, Brazil, Argentina, Nhật, Trung Quốc gián tiếp kiểm tra sử dụng dầu thực vật nhiên liệu diesel Nhiều nhà máy biodiesel xây dựng nước, Ngày 31/8/1937, trường Đại học Brussel (Bỉ), G.Chavanne sớm nhận sáng chế (bằng sáng chế Bỉ -422,877) việc lần cho dầu thực vật phản ứng với ethanol, metanol biodiesel Phản ứng tạo biodiesel phức tạp loại nhiên liệu có ưu điểm như: thân thiện với môi trường khí thải sử dụng diesel thông thường, lượng carbon dioxide bốc giảm 60%, bụi giảm khoảng 50%, hợp chất hydrocacbon giảm thiểu đến 40%, đặc biệt không chứa lưu huỳnh, không độc (LD50 tới 50mL/kg) dễ dàng phân huỷ sinh học (biodegradable) Qua việc chuyển đổi ester này, dầu biodiesel có độ nhớt thấp dầu thực vật dùng làm nhiên liệu thay cho dầu diesel Gần đây, năm 1977 Brazil, nhà khoa học sử dụng ethanol sản xuất biodiesel có sáng chế theo quy chuẩn quốc tế dùng cho xe, máy (Robert Rapier, 2006) Hiện công ty Tecbio (Mỹ) làm việc với hãng Boeing NASA để chấp nhận loại dầu lửa sinh học (bio-kerosene) tương đương với sản phẩm sản xuất nhà khoa học Brazil (Michael Briggs- 2004) Việc sử dụng ethanol thay methanol sản xuất biodiesel gây nên nạn thiếu lương thực nhiều lương thực sử dụng để sản xuất ethanol mà chưa tìm loại vi sinh vật lên men ethanol từ nguyên liệu khác Những nghiên cứu sử dụng dầu hướng dương để tạo nhiên liệu diesel tiêu chuẩn thực Nam Phi từ năm 1979 năm 1983, quy trình sản xuất hoàn thiện Một công ty Áo (Gaskoks) sử dụng thành đạt đươc từ Nam Phi, lần đầu tiên, vào tháng 11/1987, nhà máy pilot thực vật biodiesel với công suất 30.000 tấn/năm xây dựng, đến năm 1989, cho sản phẩm (Helen Buckland, Ed Matthew -2005) Trong suốt năm 90 kỷ 20, nhiều nước Châu Âu CH Czech, Đức, Thuỵ điển, Pháp có nhiều sở sản xuất biodiesel từ dầu hạt cải dầu để pha trộn vào dầu diesel tới 30% cho phương tiện vận tải Các hãng ôtô tiếng Renault, Peugeot động phương tiện vận chuyển hàng hoá khác sử dụng biodiesel tới 50% Năm 1998, học viện Biofuels Áo thực dự án Biodiesel với 21 quốc gia có nhiều trạm Biodiesel Châu Âu xây dựng để cung cấp cho người sử dụng Tại Mỹ, năm 2005, bang Minnesota trở thành bang Mỹ uỷ quyền bán toàn nhiên liệu diesel chứa biodiesel Hiện giới có nước dùng tới 100% biodiesel chạy ôtô, phương tiện vận tải (Knothe, G - 2001) Biodiesel dùng làm nhiên liệu đốt gia đình, Anh người ta cho Biodiessel nhiên liệu đốt cho tương lai (Errol Kiong.2007) Kết đưa từ thí nghiệm Andrew J.Robertson thực dùng biodiesel để đun nấu Trong đó, triển lãm Biodiesel Anh (2006), Andrew J.Robertson cho đời sách kỹ thuật, tác giả cho biết rằng, sản phẩm B 20 biodiesel làm giảm CO2 thải đến 1,5 triệu tấn/năm cần khoảng 330.000ha đất trồng trọt cho việc trồng có dầu để sản xuất biodiesel làm dầu đốt Theo ước tính Cục Thông tin Năng lượng Mỹ Bộ Năng lượng Mỹ, để đáp ứng nhiên liệu diesel dầu đốt gia đình, ước tính, nước Mỹ phải sản xuất khoảng 24 tỷ pounds (11 tỷ tấn) tỷ gallon (0,011km3) dầu thực vật 12 tỷ pounds (5,3 tỷ tấn) nhiên liệu từ mỡ động vật (Van Gerpen, 2004) Theo Sperbeck, Jack (Đại học Minnesota- 2001, 2007) - sản xuất biodiesel toàn cầu vươn tới mục tiêu đạt khoảng 85% biodiesel sử dụng phương tiện vận tải Và, điều mang lại nhiều lợi nhuận cho nông hộ nghèo từ việc tạo nguyên liệu cho sản xuất biodiesel, đặc biệt nông hộ trồng thầu dầu Tại nước Châu Âu, cải dầu (Brassica napus) với hàm lượng dầu cao (40% đến 50%) xem thích hợp cho việc sử dụng làm nguyên liệu sản xuất biodiesel Đầu ép từ hạt cải dầu, phần lại dùng làm thức ăn cho gia súc Trong phản ứng dầu cải methanol có diện chất xúc tác, methyl ester axit béo tạo thành thu lại glyxêrin Năm 2006, Đức trồng 1,2 triệu cải dầu sản xuất khoảng triệu Trong tương lai có nhiên liệu sinh khối lỏng (liquid biomass) thay dầu thực vật, lúc sử dụng toàn khối lượng nguồn cung cấp lượng Những thử nghiệm với nhiên liệu sinh tổng hợp tiến hành từ tháng 4/2003 Đức Loại nhiên liệu sản xuất từ gỗ loại sinh khối khác, mà người ta gọi Sundiesel Ngoài ra, phải nhắc đến lựa chọn khác thích hợp cho diesel sinh học sử dụng nhiên liệu dầu thực vật trực tiếp không cần phải chuyển đổi este Tùy theo loại động mà phải thay đổi số thông số cho động Diesel để điều chỉnh tính chất vật lý khác cho thích ứng Trên giới, có nhiều loại có dầu lựa chọn giống phù hợp với điều kiện tự nhiên vùng (xem bảng đây) Giống Kg dầu/ Giống Kg dầu/ Gai dầu 305 Thầu dầu 440 Hạt 273 Đậu tương 375 Vừng 585 Hướng dương 800 Lạc 890 Dừa 2,260 Cọ dầu 5,000 Tảo 6,894 Nguồn: Petroleum Club (with permission)-2007 Hiện nhiều nước dang sử dụng dầu mè (Jatropha oil ) Đây loại thuộc họ Thầu dầu Euphorbiaceae, vừa dễ trồng vừa phân bố rộng Trong họ Euphorbiaceae, chi (Genus) Jatropha nói đến nhiều Chi có khoảng 175 loài Trong chi Jatropha, loài Jatropha curcas, trồng nhiều nước để lấy hạt ép dầu sản xuất biodiesel Đây loại bụi, có nguồn gốc Trung Mỹ, cao tới 5m, có khả sống vùng nhiệt đới ôn đới Hiện có nhiều nước Châu Á (trong có Việt Nam), Châu Phi ( Mc.Cormick, R.L 2006; Leonard, Christopher 2007; Knothe, G.2007) Jatropha sống đất hoang, đất cát, đất mặn, kẽ vách đá trồng làm bờ rào bảo vệ trồng tránh không bị động vật phá hại Hạt Jatropha curcas có tới 30% dầu nguyên liệu quan trọng để sản xuất biodiesel chất lượng cao dùng cho động diesel tiêu chuẩn (Sperbeck, Jack 2007) Tại Đức, xe Mercedes vận hành Jatropha diesel để chạy đường dài (McCormick, R.L 2006) Jatropha curcas xem “ứng cử viên” cho việc sản xuất biodiesel tương lai (Sperbeck, Jack., 2001) Tại Châu Á, Ấn Độ nước ý nhiều đến dầu nhiên liệu biodiesel, sau Indonesia, Phillipine Riêng Ấn Độ, giống Jatropha curcas Jatropha podagrica (ảnh dưới) nguồn để lấy dầu quan trọng Họ có mục tiêu chiến lược tới năm 2012 cho hầu hết bang sản xuất biodiesel để độc lập tự chủ lượng nhằm giảm bớt sử dụng than đá dầu hoả Trong sách lượng, họ trọng trồng nhiều Jatrpha, giải công ăn việc làm cho nông dân nghèo (Centre For Jatropha Promotion - 2006) Hiện phủ Ấn Độ dành 400.000km2 (98 triệu acres) đất mà trồng Jatropha, với hy vọng năm 2011 có tới 20% diesel Ấn Độ thay biodiesel (The Baltimore Sun-2006) Myanmar, nước cộng đồng Đông Nam Á theo đuổi sản xuất, sử dụng Jatropha oil Ngày 15/23/2005, phủ nước cho trồng 50.000 acres (200km2 ) Jatropha Theo kế hoạch, Myanmar trồng tới 2.800km2 nhằm khuyến khích nông dân thực mục tiêu phát triển công nông nghiệp (The New Light of Myanmar, 2-Mar-2006), việc sử dụng nhiên liệu từ Jatropha cần thiết (New Light of Myanmar, January 18, 2006) Ngoài có dầu nói trên, số nước ý đến việc nuôi trồng tảo Theo C H Hassell, MB CCFP C H Hassell, MB CCFP (2006) ngàn năm trước người ta biết đến tảo xanh lục Aphanizomenon Flos-Aquae (Apb flos-aquae) loài tảo từ xưa dùng để làm thuốc loại thực phẩm tiếng Hiện nay, tộc Châu Phi sử dụng rộng rãi loại tảo có tin đồn loại tảo mang lại lợi nhuận cao cho họ Đây loại tảo sinh trưởng hồ Chad, hồ nước rộng 324km2 Ogeon cạnh sườn núi Cascade Tảo sinh trưởng mạnh cho sinh khối lớn Theo Bortleson and Fretwell (1993), vào năm 1906, người ta lấy tảo sử dụng nghiên cứu Điểm đáng ý tảo có gần 50% lipit (tính theo lượng chất khô), có axit béo không no có giá trị sinh học cao eicosapentaenoic acid (EPA), polyunsaturated fatty acids (PUFAs) có lợi cho hệ miễn dịch, linolenic acid có vai trò chuyển hoá chất béo làm giảm cholesterol máu (Sugano, 1986; Ramesha et al., 1980; Chan et al., 1991; Kusakh et al., 1999) Từ năm 1978 đến 1996, phòng lượng tái sinh quốc gia Mỹ, có chương trình loài sinh vật thuỷ sinh bắt đầu ý đến việc sản xuất biodiesel từ lipit tảo dùng tảo để sản xuất ethanol mà không làm “mất phần” lương thực người Bên cạnh đó, tảo dùng để xử lý nước thải (Tchobanoglous,G., Burton, F.L., and Stensel, H.D, 2003) Ngày 11/5/2006, Marlborough, New Zealand thông báo họ sản xuất mẫu biodiesel từ tảo trobf sống hồ nước thải Đây thành công thú vị, từ không giải nhiên liệu mà góp phần làm nước thải, vấn đề ý môi trường Giải pháp tốt cho sản xuất biodiesel từ loại dầu thực vật (kể dầu phế thải) methanol thay ethanol để sử dụng đến lương thực gây an toàn lương thực Brazin vừa qua Trong tự nhiên có chủng vi sinh vật có enzim metanooxydaza xúc tác cho trình biến đổi mêtan thành methanol, tìm kiếm chủng vi sinh vật đó, từ rác thải cho lên men mêtan, sau từ mêtan cho vi sinh vật xúc tác, chuyển hoá, có methanol thoả mãn cho việc sản xuất biodiesel 4.2 Tại Việt Nam Việt Nam gặp khó khăn nhiên liệu Giá dầu khí đốt tăng liên tục Ngoài sản phẩm dầu mỏ chưa có nghiên cứu biodiesel So với nước, nói đến nhiên liệu sinh học muộn Tuy nhiên, theo PGS Chu Tuấn Nhạ, Chủ tịch Hội đồng Chính sách Công nghệ Quốc gia “Dù muộn phải phát triển nhiên liệu sinh học”(26/10/2007) Trong sản xuất biodiesel, Việt Nam có nhiều thuận lợi, có nhiều loại có dầu Loại mà giới “tín nhiệm“ thầu dầu (giống Jatropha) Việt Nam không thiếu, bên cạnh có có dầu như: gai dầu, sở, trẩu, đen, vừng, lạc, dừa khó chưa có chủ trương đắn, rõ ràng Cũng có tác giả đề xuất dùng dầu mè Jatropha curcas, dùng mỡ cá ba sa để sản xuất nhiên liệu sinh học theo tác giả Lê Võ Định Tường (2007), có số công ty Pháp, Singapore có dự định hợp tác với Việt Nam trồng dầu mè, cần có điều tra nghiên cứu thêm, chi dầu mè có tới 175 loài mà Việt Nam chưa có số liệu loài có ưu hàm lượng, chất lượng dầu Cây thầu dầu mọc hoang rải rác nhiều nơi, có nơi trồng bờ rào chẳng người quan tâm Trong giai đoạn khan nhiên liệu nay, cần có kế hoạch cho điều tra, tìm kiếm loài có hàm lượng dầu cao để trồng, dễ trồng đất hoang hoá phủ xanh vừa thu dầu cho sản xuất biodesel vừa góp phần làm môi trường không khí nhờ khả quang hợp mạnh chúng Sử dụng nguyên liệu cung cấp cho chế biến biodiesel lợi dụng khả quang hợp thực vật biến đổi lượng ánh sáng thành lượng hoá học - dạng lượng Sự tích luỹ lượng liên kết hoá học kết việc đồng hoá carbon dioxide tạo hydrat carbon từ tạo chất béo nhờ xúc tác enzim đặc hiệu Bên cạnh đó, loài xanh khác, trồng nhiều lấy dầu, góp phần quan trọng việc làm giảm khí nhà kính (greenhouse gases) Các lựa chọn khác Ngoài cần phải nhắc đến lựa chọn thích hợp khác cho diesel sinh học Người ta sử dụng nhiên liệu dầu thực vật trực tiếp không cần phải chuyển đổi este Tùy theo loại động mà phải thay đổi số thông số cho động Diesel để điều chỉnh thích ứng với tính chất vật lý khác Trong tương lai có nhiên liệu sinh khối lỏng (tiếng Anh: Biomass to Liquids) thay dầu thực vật sử dụng toàn khối lượng nguồn cung cấp lượng Các thử nghiệm với nhiên liệu sinh học tổng hợp tiến hành từ tháng năm 2003 Đức Loại nhiên liệu này, gọi SunDiesel, sản xuất từ gỗ loại sinh khối khác C Xăng sinh học Xăng-sinh-học gồm xăng-ethanol (E) diesel-sinh-học (ở Việt nam gọi B), tương ứng với xăng-cổ-sinh biến chế từ dầu mỏ xăng (gasoline) diesel Khuynh hướng sản xuất xăng-sinh-học đà phát triển, nhiều lý do: (i) giá xăng-cổ-sinh ngày đắt; (ii) trữ lượng dầu hoả mỏ dầu có giới hạn kiệt quệ tương lai (khoảng năm 2100); (iii) nhiều quốc gia muốn phụ thuộc vào việc nhập cảng nhiên liệu cổ sinh quốc gia họ có khả sản xuất nhiên liệu thay thế, (iv) bị áp lực trị phải giảm lượng khí CO2 sa thải để phù hợp với Thoả hiệp Kyoto (1997) quy định Nhưng sản xuất sử dụng xăng-sinh-học có phải biện pháp hữu hiệu để cứu vãn tai hoạ khí hậu toàn cầu không? Lịch sử Nhiên-liệu-sinh-học thể rắn (gỗ, củi, than củi, phế thải thực động vật, v.v.) loài người sử dụng từ khám phá lửa Khi phát minh động-cơ-hơi-nước (steam engine) máy-phát-điện, nhiên-liệu-sinh-học thể rắn (gỗ) sử dụng thời để phát triển kỹ nghệ kỷ 18 19, gây nhiều ô nhiễm Ở Việt Nam, xe lưả chạy đốt gỗ khoảng 1956, thay động diesel Ngày có khoảng tỷ dân đốt nhiên-liệu-sinh-học thể rắn gỗ, củi, trấu, mạt cưa, rơm rạ, khô, v.v Mặc dầu chứa carbon-tái-tạo, cho nhiều khói, tro bụi, bù hóng nên làm ô nhiễm môi trường Động nổ giới Nikolaus August Otto (người Đức) thiết kế sử dụng nhiên-liệu-sinh-học thể lỏng rượu cồn – ethanol, Rudolf Diesel (người Đức) phát minh động Diesel thiết kế chạy dầu-đậu-phộng (groundnut oil), Henry Ford (Mỹ) thiết kế xe chạy dầu-thực-vật (từ 1903 đến 1926) chế biến từ dầu chứa hạt thân cần sa (hemp - Cannabis sativa) Từ khám phá nhiên-liệu-cổ-sinh (than đá, dầu hoả, khí đốt) ngành kỹ nghệ sử dụng nhiên-liệu-cổ-sinh, có hiệu kinh tế Tuy nhiên có chiến tranh, bị địch phong toả khó chuyển vận dầu, hay giới có khủng hoảng trị, kinh tế, để không tuỳ thuộc vào dầu hoả nhập cảng (từ Trung Đông), khuynh huớng sử dụng xăngsinh-học lại bộc phát thời kỳ Chẳng hạn, Đức Anh Quốc sản xuất xăng-sinh-học từ khoai tây lúa mì thời kỳ Đệ nhị Thế Chiến Khủng hoảng xăng dầu năm 1972 khối OPEC gây ra, làm số quốc gia có chủ trương tự túc nhiên liệu cách sản xuất xăng-sinh-học từ tiềm nông nghiệp đồ sộ Brazil tiêu biểu cho sách Kể từ 2000, quốc gia giới thật tuân thủ Thoả hiệp Rio de Janeiro (1992), Kyoto (1997), tìm kỹ thuật hạn chế sa thải khí nhà kiếngg (CO2, methane, N2O, v.v.) nhiên-liệu-cổ-sinh, thay năng-lượng-xanh (green energy lượng mặt trời, gió, thuỷ điện, v.v.), nên nhiên-liệu-sinh-học đà bộc phát 2 Xăng sinh học Xăng-Ethanol (E) thông dụng giới dễ dàng biến chế từ đường (sugar - mía, củ cải đường, sorgho-đường) tinh bột (starch – ngũ cốc, khoai tây, khoai mì) Ethanol (C2H5OH) 99.9% chạy động xe-hơi-chạy-bằng-xăng Khi cháy, phân tử ethanol sinh nhiệt lượng 1409 kJ Tuy nhiên, Ethanol chứa 33% lượng xăng-cổ-sinh, nên cần nhiều ethanol để xe chạy đoạn đường Vì vậy, xe phải có bình chứa nhiên liệu lớn Thông thường, máy xe chạy hiệu nghiệm với E15 (xăng pha 15% ethanol) Xăng-chứa-ethanol chứa nhiều octane xăng thường nên động mau nóng hơn, máy mau hao mòn hơn, vòng đệm cao su Bất lợi Ethanol hút ẩm nên xăng-ethanol có chứa nhiều nước, làm máy khó “đề”, làm rỉ sét kim loại, hư mòn chất nhựa (plastic), nên đòi hỏi phải thay đổi vật liệu làm động cơ, phải bảo trì xe thường xuyên Bồn chứa ethanol phải làm từ kim loại đặc biệt, việc chuyên chở khó khăn xăng thường (bồn đặc biệt, đắt hơn, khoảng £120,000/xe bồn xăng Anh – USD 200,000), nên cuối tổn phí cao (tại Anh, tổn phí sản xuất khoảng 35 pence/lít – 60 cents/lít) Nói tóm lại, tính từ lúc canh tác cây, phân bón, thuốc sát trùng, tưới nước, thâu hoạch, lên men, chưng cất sử dụng, biến cải xe hơi, v.v chạy xe xăng-ethanol tốn chạy xăng thường Ngày hiệu xe chạy xăng-ethanol E10 (xăng thường pha 10% ethanol), nhiên để bảo đảm máy móc, khuyến cáo nên dùng xăng-ethanol E5 (Xăng pha 5% ethanol) Một vài loại động xe cải biến sử dụng xăng-ethanol E85 Brazil Cách năm (2007), trạm bán xăng thuộc hệ thống siêu thị lớn Anh lầm lẫn bơm xăng-ethanol E85 vào trạm bán xăng thông thường, làm cháy hỏng máy ngàn xe phải bồi thường cho khách hàng Xăng pha với ethanol thải khí nhà kiếngg xăng thường Chẳng hạng E85 sa thải ppm khí NO2 xăng-cổ-sinh thải ppm Nguy bị ung thư thở phải khí sa thải xăng-sinh-học Butanol (C4H10O) cho nhiều lượng ethanol đổ thẳng vào bình xăng xe mà không cần biến chế thêm Chế biến từ dầu mỏ, hay từ lên men nguyên liệu sinhkhối vi khuẩn Clostridium acetobutylicum Methanol (CH3OH), gọi methyl-alcohol điều chế từ khí methane (CH4) khí đốt mỏ dầu Methanol biến chế từ chất hữu động thực vật qua phương pháp đun bình kín (không có oxy nước) nhiệt độ cao (pyrolysis) Diesel-sinh-học: Theo phòng thí nghiệm Năng Lượng Tái Tạo Hoa Kỳ (U.S National Renewable Energy), đốt diesel-sinh-học thải 50% carbon monoxide (CO) 78% carbon dioxide (CO2) diesel Cũng sa thải Sulphur SO2 Diesel-sinh-học có đặc tính vật lý tương tự diesel, thành phần hoá học chánh acít béo - Fatty acid methyl (hay ethyl) ester Diesel-sinh-học chứa lượng hơn, nhiệt độ bắt cháy 150°C, diesel 70°C Dầu-thực-vật hun nóng trở nên lỏng, nhờn hơn, nên chạy máy diesel Dầu-thực-vật trích từ thực vật chứa nhiều dầu hột cải-dầu (Oil seed rape), dừa dầu (oil palm), dừa (coconut), đậu nành (soyabean), đậu phộng (groundnut), vải (cotton), hạt cao su (rubber), hướng dương (sunflower), hột cần sa (hemp, Cannabis sativa), v.v Tảo trái dầu-lai (Jatropha curcas) nguồn dầu-thực-vật quan trọng ngày Thông thường, động an toàn, diesel-sinh-học pha với diesel Tuy nhiên, loại dầu ăn tinh khiết bán thị trường, hay sử dụng, thay diesel để chạy động diesel loại củ (chỉ cần thay phận bơm injection) Hiện nhiều loại xe đại có động chạy với dầu-ăn nguyên chất, hay diesel-sinh-học 100% Chẳng hạn, động xe MAN B &W Diesel, Wartsila Deutz AG chạy từ dầu ăn nguyên chất Dầu sử dụng (từ tiệm Fast Food) cần lọc cặn loại phần nước (do thức chiên xâm nhập) chạy xe Xe Đức Volkswagen chạy với diesel-sinh-học 100% Tuy nhiên, hãng làm xe khuyến cáo nên pha 15% diesel-sinh-học với 85% diesel để xe bị hao mòn Các nước Âu Châu bán diesel pha 5% diesel-sinh-học trạm xăng Ở Hoa Kỳ, 80% xe vận tải xe bus chạy diesel-sinh-học, ngày sử dụng diesel-sinh-học gia tăng, 25 triệu gallons năm 2004, 78 triệu gallons năm 2005, khoảng tỷ gallons vào 2007 Xe chở hàng xe bus Âu châu chạy diesel-sinh-học Phương pháp chế biến xăng sinh học Trên nguyên tắc, chất vật liệu sinh học chứa nhiều Carbon, dạng đường, tinh bột, cellulose chế biến thành ethanol, chứa nhiều acid béo chế biến diesel-sinh-học Thông thường từ thực vật có khả lục hoá – biến CO2 khí thành chất đường, tinh bột, cellulose, protides, lipids, v.v Trung bình phân tử CO2 hấp thụ biến chế qua lục hoá thành sinh-khối chứa 114 kilocalories Khó khăn kỹ thuật biến toàn thể lượng C chứa sinh-khối thành xăng-sinh-học Với kỹ thuật (cổ điển), có phương thức hữu hiệu: (i) Cho lên men (nhờ men enzymes điều kiện yếm khí) chất đường (từ mía, củ cải đường, v.v.), tinh bột [từ hạt ngũ cốc (bắp, lúa, lúa mì, v.v.) củ (khoai tây, khoai mì, v.v.)], hay cellulose để tạo rượu Ethanol (CH3OH), Propanol [CH3CH2CH2OH; (CH3)2CHOH] Butanol (C4H10O) (ii) Trích dầu từ thực vật giàu chất dầu, hay mở từ động vật (ép với áp suất cao nhiệt, hay dung môi, hay phối hợp hai) Về phương diện kỹ thuật (và kinh tế), chia làm loại nguyên liệu: Công nghệ xăng-sinh-học hệ 1: chế biến từ đường (mía, củ cải đường, sorgho-đường) tinh bột nông phẩm (từ hạt bắp, lúa mì, lúa, v.v., hay từ củ khoai tây, khoai mì, v.v.) để tạo ethanol; hay từ dầu (của hạt dừa-dầu, đậu nành, đậu phộng, v.v.) để biến chế diesel-sinh-học Kỹ thuật đơn giản kinh tế Công nghệ xăng-sinh-học hệ 2: từ cellulose, chất xơ dư thừa thực vật (rơm, rạ, thân bắp, gỗ, mạt cưa, bã mía, v.v.), hay thực-vật-hoang (non-crop) (như cỏ voi, vetiver, lục bình) Chẳng hạn, mía cho khoảng 25 bã mía (bagasse, xác mía sau ép), bã mía sản xuất 285 lít ethanol Kỹ thuật chưa hoàn hảo, hiệu kém, men chưa hữu hiệu giá đắt, phần cellulose lignin biến thành ethanol, nên giá thành sản xuất cao Công nghệ xăng-sinh-học hệ 3: từ tảo (algae), kỹ thuật phát triển Nguồn nguyên liệu sản xuất xăng sinh học Tất thực vật lục hoá biến chế thành xăng-sinh-học Cây nông phẩm chứa đường gồm mía, củ cải đường, sorgho-đường; nông phẩm chứa tinh bột gồm hạt ngũ cốc lúa mì, lúa, bắp, sorgho, v.v.; củ khoai tây, khoai mì, khoai lang Mía có hiệu kinh tế cho suất thân (khoảng 170-200 t/ha Brazil, 80-100 t/ha Úc, Việt Nam khoảng 35-50 t/ha), biến chế ethanol thẳng từ nước ép, bã mía dùng làm lượng chạy máy ép chưng cất ethanol Mía sản xuất trung bình 15,500 lít ethanol/ha/năm, chất khô mía sản xuất 438 lít ethanol Brazil sản xuất ethanol từ mía Sorgho-đường ưa chuộng mía số vùng nhiệt đới khô hạn, có hiệu kinh tế mía Sorgho-đường canh tác Hoa Kỳ cho 28,500 lít ethanol/ha/vụ-4-tháng Nông phẩm chứa dầu đậu nành (sản xuất 379 kg dầu/ha/năm, hay 450 lít dầu/ha/năm), đậu phộng (sản xuất 887 kg dầu/ha/năm), hột-cải-dầu (hột chứa 55% dầu; sản xuất 999 kg dầu/ ha/năm, hay 1,188 lít/ha/năm), hạt bắp (140 lít dầu/ha/năm), v.v Cây kỹ nghệ cho dầu dừa-dầu (oil palm, sản xuất 7,061 kg dầu/ha/năm), dừa (coconut, sản xuất 2,260 kg dầu/ha/năm), dầu-lai (Jatropha curcas, sản xuất 1,588 kg dầu/ha/năm), thầu dầu (castor bean, sản xuất 1,188 kg dầu/ha/năm), hướng dương (sunflower, sản xuất 801 kg dầu/ha/năm, hay 954 l/ha/năm), safflower (556 l/ha/năm), v.v Thực vật hoang dại: tảo (algae) nước ngọt, tảo biển, lục bình (Eichornia crassipes), cỏ Vetiver, cỏ voi (elephant grass, Pennisetum purpureum, sản xuất 13,700 lít ethanol/ha/năm), lác (Cyperus), cỏ tranh (Imperata cylindrica), v.v Phó sản thực vật từ sản xuất nông phẩm kỹ nghệ: rơm rạ, bã mía, thân, gỗ, mạt cưa, trấu, hột cao su (sản xuất 217 kg dầu/ha/năm), hạt vải (sản xuất 273 kg dầu/ha/năm Giấy phế thải: giấy cũ sản xuất khoảng 416 lít ethanol Rác thành phố: rác sản xuất khoảng 227 lít ethanol Uế thải chuồng trại gia súc: phân chuồng (tạo methane-sinh-học chế methanol) 5 Hiện trạng xăng sinh học giới Mặc dầu xăng-sinh-học đắt xăng-cổ-sinh, quốc gia giới chuyển hướng đến sử dụng xăng-sinh-học, lý trị muốn tuỳ thuộc vào Trung Đông, tuân thủ theo quy ước Kyoto giảm sa thải khí nhà kiếngg sức ép giới môi sinh, đồng thời phát triển nông nghiệp tạo công ăn việc làm cho vùng thôn quê Brazil: Bắt nguồn từ khủng hoảng dầu hoả 1972, Brazil có kế hoạch sản xuất xăng-sinhhọc, dẫn đầu giới sản xuất sử dụng xăng-ethanol diesel-sinh-học Hiện (2006) Brazil có 325 nhà máy ethanol, khoảng 60 nhà máy khác xây cất, để sản xuất xăng-ethanol từ mía (đường, nước mật, bã mía), bắp Để sản xuất diesel-sinh-học từ hạt cải-dầu đậu nành, có 10 nhà máy, 40 nhà máy khác xây cất Năm 2005, Brazil sản xuất 16 tỷ lít ethanol, chiếm 1/3 sản xuất toàn cầu Năm 2006, Brazil sản xuất 17.8 tỷ lít ethanol, dự trù sản xuất 38 tỷ lít vào năm 2013 Chính phủ Brazil tiêu 2% diesel-sinh-học cho 2008, 5% cho năm 2013 Ngày nay, diện tích trồng mía Brazil 10.3 triệu ha, nửa sản lượng mía dùng sản xuất xăng-ethanol, nửa dùng sản xuất đường Tiên đoán Brazil canh tác 30 triệu mía năm 2020 Vì lợi nhuận khổng lồ, công ty tiếp tục phá rừng Amazon để canh tác mía, bắp, đậu nành cho mục tiêu xăng-sinh-học vừa tiêu thụ nước vừa xuất cảng Giá xăng-ethanol bán nửa giá xăng thường Brazil Hoa Kỳ: Hoa kỳ sản xuất Ethanol từ hạt bắp, hạt sorgho thân sorgho-đường, củ cải-đường Khoảng 17% sản lượng bắp sản xuất hàng năm Hoa Kỳ dùng để sản xuất ethanol Hoa Kỳ đặt tiêu sản xuất E10 để cung cấp 46% nhiên liệu cho xe năm 2010, 100% xe vào 2012 hãng General Motor thực dự án sản xuất E85 từ cellulose (thân bắp), có khoảng triệu xe chạy E85 hãng Coskata có nhà máy lớn sản xuất xăng-ethanol Hiện nông dân Hoa Kỳ chuyển hướng sản xuất lúa mì bắp cho xăng-sinh-học, số lượng xuất cảng hạt ngũ cốc giảm từ nhiều năm nay, làm giá nông phẩm giới gia tăng Vì giá xăng-sinh-học cao xăng thường, phủ Mỹ phải trợ cấp, khoảng 1.9 USD cho gallon (=3.78 lít) xăng-sinh-học, trợ cấp tổng cộng khoảng tỷ USD/năm Canada: Chỉ tiêu cho năm 2010 45% toàn quốc tiêu thụ xăng E 10 Âu Châu: Cộng-đồng Âu châu (EU) biểu chung quốc gia phải sản xuất cung cấp 5.75% xăng-sinh-học vào năm 2010, 10% năm 2020 cho nước Đức nước tiêu thụ nhiều xăng-sinh-học cộng đồng Âu châu, khoảng 2.8 triệu diesel-sinh-học, 0.71 triệu dầu-thực-vật (tinh khiết) 0.48 triệu ethanol Công ty sản xuất diesel-sinh-học lớn ADM Oelmühle Hamburg AG (của Hoa Kỳ), MUW (Mitteldeutsche Umesterungswerke GmbH & Co KG) EOP Biodiesel AG Nguyên liệu chánh củ cải-đường để sản xuất ethanol, dầu-cải dừadầu (nhập cảng từ Mã Lai, Indonesia) cho diesel-sinh-học Pháp nước thứ hai tiêu thụ nhiều ethanol-sinh-học cộng đồng Âu châu năm 2006, khoảng 1.07 triệu ethanol diesel-sinh-học Công ty Diester sản xuất dieselsinh-học Téréos sản xuất ethanol đại công ty Pháp Thuỵ Điển có chương trình chấm dứt hoàn toàn nhập cảng xăng cho xe vào năm 2020, thay vào tự túc xăng-sinh-học Hiện nay, 20% xe Thuỵ Điển chạy xăng-sinh-học, xăng-ethanol Thuỵ Điển chế tạo xe-hơi-lai vừa chạy ethanol vừa điện Để khuyến khích sử dụng xăng-sinh-học, phủ Thuỵ Điển không đánh thuế lên xăng-sinh-học, trợ cấp xăng-sinh-học rẻ 20% so với xăng cổ sinh, trả tiền đậu xe thủ đô số thành phố lớn, bảo hiểm xe rẻ Vương quốc Anh: tiêu 5% xe giao thông sử dụng xăng-sinh-học năm 2010 Hiện xe bus chạy xăng-sinh-học hãng Hàng Không Virgin (Anh quốc) bắt đầu sử dụng xăng-sinh-học cho máy bay liên lục địa Các nước Âu châu nhập cảng dừa-dầu (oil palm) từ Mã Lai Indonesia để chế diesel-sinh-học Á Châu Trung quốc: Năm 2005, Trung quốc sản xuất 920,000 ethanol khoảng 200,000 diesel-sinh-học Chỉ tiêu sản xuất triệu ethanol triệu diesel-sinh-học vào năm 2010, 300 triệu ethanol vào 2020 Hiện sản xuất xăng E10 tỉnh phía nam, cung cấp 16% nhiên liệu cho toàn xe Trung quốc Trung quốc trợ cấp khoảng 163 USD cho xăng-ethanol (nhưng không trợ cấp diesel-sinh-học) Vì giá nông phẩm gia tăng, sợ thiếu thực phẩm, Trung quốc cho phép canh tác khoai mì, sorgho-đường số hoa màu không quan trọng khác đất biên tế (nghèo), không thích ứng sản xuất nông phẩm Shangdong Xinjiang Uygur Hiện tại, Trung quốc có nhà máy lớn Longyan Zhuoyue New Energy Development (thiết lập năm 2001) Xiamen Zhuoyue Biomass Energy Co (thiết lập năm 2006), tỉnh Fujian nam Trung quốc Ngoài khoảng 100 nhà máy quốc doanh nhỏ Guizhou, Guangxi, Shandong, Anhui, với khả sản xuất từ 300 đến 600,000 diesel-sinh-học/năm, biến chế từ dừa-dầu (nhập cảng từ Mã Lai), hay từ dầu-ăn-phế-thải, dầu hạt-cải (trồng thung lủng sông Hoàng Hà), dầu vải, dầu trẩu (Aleurites moluccana), hạt dầu-lai (jatropha, trồng vùng đồi núi Guizhou, Sichuan, Yunnan chương trình xoá đói giảm nghèo) phế thải hữu khác Hàng năm, Trung quốc tiêu thụ khoảng 22 triệu dầu ăn kỹ nghệ thực phẩm, sa thải khoảng 4.5 triệu dầu đã-sử-dụng (sau chiên xào rồi) để chạy vào dây chuyền sản xuất diesel-sinh-học Để tìm nguồn nguyên liệu khác, nhà khoa học Trung quốc nghiên cứu cho biết có 1553 loài rừng chứa nhiều dầu có khả khai thác sản xuất diesel-sinh-học, Pistacia chinensis Bungo chứa 40% dầu thân mọc đồi núi Trung quốc dự trù trồng 670,000 dầulai (jatropha) để sản xuất diesel-sinh-học Ấn Độ: Chính phủ có sách sử dụng xăng-ethanol E5 nay, tăng lên E10 E20 năm tới Ần Độ gia tăng diện tích trồng dầu-lai để sản xuất dieselsinh-học, diện tích canh tác mía cho xăng-ethanol Mã Lai Indonesia phá rừng canh tác thêm dừa-dầu (oil palm) để xuất cảng dầu cho thị trường Âu châu, Hoa Kỳ Trung quốc cho mục tiêu sản xuất diesel-sinh-học Hai quốc gia dự trù cung cấp 20% nhu cầu dầu cho kỹ nghệ diesel-sinh-học Âu châu vào 2009 Chẳng hạn, Tây Kalimantan thuộc Indonesia thập niên 1990s có nửa triệu dừa-dầu, (2006) diện tích dừa dầu tăng lên 3.2 triệu ha, gia lên tương lai Indonesia có chương trình phá rừng để gia tăng diện tích dừa-dầu toàn quốc lên 20 triệu Liên Hiệp Quốc cảnh cáo Indonesia việc phá rừng quy mô này, tiên đoán 98% rừng Indonesia bị phá huỷ vào 2022 với đà phá rừng trồng dừa-dầu Thái Lan Từ năm 1985, Thái Lan bắt đầu nghiên cứu sản xuất xăng-sinh-học Uỷ ban Nhiên-liệu-sinh-học thành lập năm 2001 để điều hành, xăng E10 bắt đầu bán trạm xăng từ 2003 Việt Nam xăng sinh học 6.1 Thực trạng Trong thời kỳ Đệ nhị chiến, xe Việt Nam chạy ethanol chế biến từ gạo Mặc dầu có nhiều mỏ dầu với trữ lượng khổng lồ (khoảng 600 triệu barrel ước tính năm 2006, barrel » 159 lít), Việt Nam phải nhập cảng xăng diesel cho xe cộ kỹ nghệ phôi thai Chẳng hạn năm 2005, Việt Nam khai thác 32,4 triệu than 18,5 triệu dầu thô, phải nhập 11,45 triệu xăng diesel Trước trào lưu sử dụng xăng-sinh-học giới, Việt nam bị lôi theo trào lưu Từ chục năm nay, báo chí nước thường đề cập đến việc phát triển xăng-sinh-học giới, giá xăng dầu tăng vọt Tháng 7/2006 Sài Gòn, tháng 10/2007 Hà Nội, hàng trăm nhà khoa học kinh doanh Việt Nam hội thảo chung quanh vấn đề xăng-sinh-học Qua hội thảo báo chí nước vào thời điểm phủ Việt Nam chưa chuẩn bị nhiều cho chiến lược, số cá nhân chuyên gia nhà kinh doanh có tầm nhìn xa, chạy trước thời Chẳng hạn, nguyên liệu bàn sử dụng lúa gạo, mía đường, để tạo ethanol; dầu-lai (miền Bắc gọi dầu-mè – Jatropha curcas), mỡ cá ba-sa (khoảng 40,000 tấn/năm) Hội thảo cho biết lý chưa phát triển ngành xăng-sinh-học là: (i) số lượng nguyên liệu sản xuất xăng-sinh-học tinh bột ngũ cốc, mật rỉ đường mở cá ba-sa hạn chế; (ii) chưa có đầu tư thích đáng chưa có hổ trợ phủ, (iii) phủ chưa có sách Chung qui, nhà khoa học kinh doanh mong chờ phủ ban hành sách luật lệ rõ ràng Các công ty mía đường (như Lam Sơn Thanh Hoá), Sài Gòn Petro, Công ty Rượu Bình Tây, Công ty Chí Hùng, v.v có dự án sản xuất ethanol làm nhiên liệu, chánh phủ phất cờ cho phép Tuy nhiên, chưa có nhà kinh doanh dám bỏ tiền vào nghiên cứu đầu tư phủ chưa có sách quy định, chưa có phối hợp ăn khớp giữ Bộ, thủ tục nhiêu khê: thủ tục đất đai canh tác quản lý Bộ Nông nghiệp; quy định tiêu chuẩn sản xuất pha chế xăng-sinh-học quản lý Bộ Khoa học-Công nghệ; sử dụng xăng dầu phải có ý kiếng Bộ Giao thông-Vận tải, v.v Theo báo “Khoa Học Phổ Thông” ngày 14/12/2006, “Bộ Công nghiệp VN xây dựng đề án “Phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn 2020”, theo “Giai đoạn 2011-2015, phát triển mạnh sản xuất sử dụng nhiên liệu sinh học thay nhiên liệu truyền thống, mở rộng quy mô sản xuất mạng lưới phân phối phục vụ cho giao thông ngành sản xuất công nghiệp khác Đến năm 2020, công nghệ sản xuất sinh học VN đạt trình độ tiên tiến giới, với sản lượng đạt khoảng tỷ lít xăng E10 500 triệu lít dầu biodiesel B10/năm” Ngày 20/11/2007, Thủ tướng phủ ký phê duyệt “Đề án phát triển nhiên-liệu-sinh-học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025” đặt mục tiêu đến năm 2015, sản lượng ethanol dầu thực vật đạt 250 nghìn tấn, đáp ứng 20% nhu cầu xăng dầu nước xăng E5 (pha 5% cồn) dầu B5 (Diesel pha 5% dầu sinh học), đến năm 2025, đạt 1.8 triệu tấn, đáp ứng 100% nhu cầu nước xăng dầu pha nhiên liệu sinh học Và khoảng thời gian đến 2010 nghiên cứu ban hành luật lệ liên quan đến sản xuất sử dụng xăng-sinhhọc Việt Nam với đất hẹp (diện tích canh tác khoảng 9.3 triệu ha), dân đông (85 triệu năm 2007, trung bình đầu người 0.11 ha), lại nghèo (GDP trung bình toàn dân US$726/đầu người năm 2006, nông dân khoảng 1/2), vùng sản xuất nông nghiệp đồng Cửu Long Sông Hồng tải Đất canh tác phải tiếp tục sản xuất nông phẩm thiết yếu cho đời sống người dân (chánh yếu lúa, hoa màu phụ, kỹ nghệ) để tự túc xuất cảng Vì Việt Nam phải tìm nguồn nguyên liệu thực vật để sản xuất xăng-sinh-học mà: (i) không tranh giành đất đai với canh tác hoa màu, chăn nuôi gia súc, nuôi cá tôm tại, (ii) không phá thêm rừng, (iii) thích hợp diện tích đất bỏ hoang cằn cổi, sa mạc hoá, tổng cộng khoảng 10 triệu ha, gồm đất đồi trọc Miền Bắc (4.77 triệu ha), Bắc Trung Việt (1.9 triệu ha), phía Nam Trung Việt (1.63 triệu ha), Tây nguyên (1.05 triệu ha), (iv) có hiệu kinh tế cao, (v) tăng lợi tức, giúp xoá đói giảm nghèo cho nông dân 6.2 Các gợi ý nguồn nguyên liệu Sản xuất diesel-sinh-học từ hạt cao-su Việt nam có 250,000 cao su trưởng thành, diện tích gia tăng nhiều tương lai (có thể tới triệu ha) Nếu thu góp tất hạt 250,000 này, từ Việt Nam sản xuất 54,250 dầu-cao-su, tương ứng với triệu diesel-sinh-học B5 Dầu hột cao su chứa 18.9% saturated acid (palmitic acid stearic acid), 80% unsaturated acid (oleic acid, 24.6 %; linoleic acid, 39.6 %; linolenic acid, 16.3 %) Hột cao su chín rụng rộ vào khoảng tháng dương lịch, thuân tiện cho em học sinh nghỉ hè kiếm lợi tức việc thu lượm hột Các sở đồn điền cao su có sẵn máy móc phương tiện ép dầu 2 Canh tác sorgho-đường (Sweet sorghum) mùa hạn vùng ruộng sạ đồng Cửu Long Trước 1960, sau gặt lúa sạ, An Giang Châu Đốc đất bỏ hoang từ tháng đến tháng dương lịch lúc mùa khô, thiếu nước canh tác Bắt đầu khoảng sau 1965, nông dân trồng sorgho-hạt (grain sorghum, lúa miến) tháng đất thiếu nước bơm để làm thực phẩm gia súc cá, lúa thần-nông số ruộng đất dọc sông rạch có khả bơm nước Hiện nay, đa số đất bỏ hoang mùa nắng thiếu nước, hay không lợi canh tác lúa (vì giá xăng, phân, thuốc cao) Các vùng ấm hay nóng miền Nam Hoa Kỳ canh tác sorgho-đường từ hàng trăm năm để sản xuất xi-rô (sirup) Các giống Hoa Kỳ cho suất hột thấp thân có nhiều đường Viện Nghiên Cứu Quốc Tế Nông Nghiệp Vùng Khô Hạn (ICRISAT) dùng giống để lai tạo thành “giống lai” vừa cho suất hột cao, suất thân cao độ đường cao hột thân Thân sorgho-đường chứa 15 đến 23% đường, thân mía chứa 12-15% đường Chẳng hạn giống lai “Madhura” lai tạo để có thân chứa nhiều đường (sweet-stem sorghum hybrid) dùng để chế biến ethanol, sirup đường kẹo Giống lai Madhura ngắn hạn (120 ngày), trồng vụ/năm cho suất hột tổng cộng từ đến tấn/ha, 5-7 khô (cho trâu bò ăn), 15-20 bả (thân sau ép lấy đường, làm thức ăn trâu bò), 3-6 đường kẹo hay 5-9 sirup (75% đường), hay 3000 - 4000 lít ethanol 95% Giống SSH-104 có chu kỳ sinh trưởng 100 – 115 ngày, thân chứa 23% đường, vụ trồng (4 tháng) cho suất thân 95-125 tấn/ha, so với mía khoảng 65-90 tấn/ha với vụ trồng dài 10-12 tháng Tại vùng Imperial Valley California, trồng sorgho-đường vụ tháng sản xuất: 5,600 lít ethanol + 20 xác bả khô (có thể biến thành 10 Megawatt-giờ điện) Sorghum chịu hạn hán, chịu đất phèn, đất mặn, đất kiềm, chịu nước ngập, sâu bọ bệnh tật, đòi hỏi phân bón, tốn nước tưới (chỉ 1/4 nhu cầu nước mía) Mới đây, khoa học gia cài vào máy di truyền sorgho-đường gen chịu đựng đất phèn nặng nhôm Vùng đất phèn Tứ Giác Long Xuyên nên chọn giống chịu phèn Sorgho-đường, sorgho hạt, chịu khô hạn, nhu cầu nước tối thiểu 175 m3/ha/vụ, 1/4 nhu cầu nước để canh tác mía (700 m3/ha/vụ), lúc lúa nước cần từ 9,000 đến 15,000 m3/ha/vụ Lá sorgho có lớp sáp ngăn chận thoát nước, nên sorgho sử dụng nước hiệu ngũ cốc khác Chồi hoa sinh sản phát triển thời gian dài, nên gặp khô nóng ngắn hạn không bị ảnh hưởng vào thụ phấn Nếu khô hạn kéo dài, phát hoa nhỏ hơn, lúc thân chứa nhiều đường Sorgho cần 310 lít nước để sản xuất kg chất khô, bắp cần 370 lít nước Chỉ cần 4000 m3 nước để canh tác, sorgho-đường sản xuất 1000 lít ethanol, lúc mía phải cần tới 36,000 m3 nước kết tương đương Tổng hợp hết chi phí Hoa Kỳ kể từ canh tác chế biến xong xuôi, sản xuất 1000 l ethanol từ sorgho-đường tốn 81.6 USD, từ bắp tốn 89.2 USD, từ mía tốn 111.5 USD suất toàn trung bình 90-120 tấn/ha/vụ (4 tháng) suất đường, suất toàn cao nhiệt độ không khí trung bình 26-27°C, nhiệt độ đất 18-20°C Lục hoá tối đa nhiệt độ ban ngày 32°C Trong mùa canh tác (4 tháng), sorgho hấp thụ 40 C từ không khí qua lục hoá Năng lượng cần thiết để biến nước ép từ thân sorgho-đường (chính đường) ethanol 50% lượng cần thiết để biến hạt bắp (chính tinh bột) ethanol Ần độ nghiên cứu tuyển chọn dòng men hữu hiệu để lên men nước ép từ thân sorgho-đường thành rượu, cho biết dòng men NCIM 3319 hữu hiệu nhất, biến 90% đường thành rượu 48-72 3 Cây dầu-lai (Jatropha curcas L.) Cũng gọi cây-dầu-mè hay cây-hàng-rào, họ với khoai mì, cao su (Euphorbiaceae) Trên giới có khoảng 175 loài, Việt Nam có loài, số có dầu-lai (Jatropha curcas L.) Cây dầu-lai gốc Trung Mỷ, trồng Việt Nam từ lâu đời để lấy dầu từ hạt, hạt chứa khoảng 40% dầu Cây cao 15 m, trồng nơi khô hạn với vủ lượng 200 mm/năm nơi có vủ lượng 1200 mm/năm, lý tưởng 600 – 1000 mm/năm Khô hạn liên tục năm làm rụng không chết Vùng duyên hải khô cằn Ninh Thuận Bình Thuận với vũ lượng trung bình 600 mm/năm, bỏ hoang, nơi thích hợp canh tác cây-dầu lai Cũng canh tác đồi trọc (vừa bảo vệ chống xoi mòn, vừa cho dầu), đất sa-mạc-hoá, đất kiềm vùng duyên hải Trung Việt Cây không chịu úng nước, hay đất dốc 30 độ, đất acid (pH [...]... Đức Loại nhiên liệu này, gọi là SunDiesel, được sản xuất từ gỗ và các loại sinh khối khác C Xăng sinh học Xăng -sinh- học gồm xăng-ethanol (E) và diesel -sinh- học (ở Việt nam gọi là B), tương ứng với xăng-cổ -sinh biến chế từ dầu mỏ là xăng (gasoline) và diesel Khuynh hướng sản xuất xăng -sinh- học đang trên đà phát triển, vì nhiều lý do: (i) giá xăng-cổ -sinh ngày càng đắt; (ii) trữ lượng dầu hoả ở các mỏ... sản xuất xăng -sinh- học Uỷ ban Nhiên- liệu- sinh- học được thành lập năm 2001 để điều hành, và xăng E10 đã bắt đầu bán ở các trạm xăng từ 2003 6 Việt Nam và xăng sinh học 6.1 Thực trạng Trong thời kỳ Đệ nhị thế chiến, xe hơi ở Việt Nam chạy ethanol chế biến từ gạo Mặc dầu có nhiều mỏ dầu với trữ lượng rất khổng lồ (khoảng 600 triệu barrel ước tính năm 2006, 1 barrel » 159 lít), nhưng Việt Nam phải nhập... tái tạo Carbon -sinh- học, thay vì thải CO2 vào khí quyển làm gia tăng nhiệt độ hoàn cầu Việt Nam có bờ biển dài 3,200 km, nhiều đầm, vũng, ao, hồ, nước ngọt hay nước mặn đều có thể canh tác tảo Dùng tảo vừa để xử lý nước thải từ chuồng trại chăn nuôi, nước thải thành phố, vừa sản xuất diesel -sinh- học, cần nên được nghiên cứu ở Việt Nam D Sản xuất nhiên liệu sinh học từ rơm rạ ở Việt Nam Hiện nay, trên... lửa Khi phát minh ra động-cơ-hơi-nước (steam engine) và máy-phát-điện, nhiên- liệu- sinh- học thể rắn (gỗ) được sử dụng một thời để phát triển kỹ nghệ ở thế kỷ 18 và 19, và gây nhiều ô nhiễm Ở Việt Nam, xe lưả chạy bằng đốt gỗ cho tới khoảng 1956, mới thay thế bằng động cơ diesel Ngày nay có khoảng 2 tỷ dân đốt nhiên- liệu- sinh- học ở thể rắn như gỗ, củi, trấu, mạt cưa, rơm rạ, lá khô, v.v Mặc dầu chứa... xe hơi Xe Đức Volkswagen cũng chạy được với diesel -sinh- học 100% Tuy nhiên, các hãng làm xe hơi khuyến cáo là nên pha 15% diesel -sinh- học với 85% diesel để xe ít bị hao mòn Các nước Âu Châu hiện nay bán diesel pha 5% diesel -sinh- học ở mọi trạm xăng Ở Hoa Kỳ, hơn 80% xe vận tải và xe bus đều chạy bằng diesel -sinh- học, và càng ngày sử dụng diesel -sinh- học càng gia tăng, 25 triệu gallons năm 2004, 78 triệu... phụ thuộc ít vào việc nhập cảng nhiên liệu cổ sinh trong khi quốc gia họ có khả năng sản xuất nhiên liệu thay thế, và (iv) bị áp lực chính trị phải giảm lượng khí CO2 sa thải để phù hợp với Thoả hiệp Kyoto (1997) quy định Nhưng sản xuất và sử dụng xăng -sinh- học có phải là một biện pháp hữu hiệu để cứu vãn tai hoạ khí hậu toàn cầu không? 1 Lịch sử Nhiên- liệu- sinh- học ở thể rắn (gỗ, củi, than củi, phế... xăng dầu phải có ý kiếng của Bộ Giao thông-Vận tải, v.v Theo báo “Khoa Học Phổ Thông” ngày 14/12/2006, thì “Bộ Công nghiệp VN đang xây dựng đề án “Phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn 2020”, theo đó “Giai đoạn 2011-2015, sẽ phát triển mạnh sản xuất và sử dụng nhiên liệu sinh học thay thế nhiên liệu truyền thống, mở rộng quy mô sản xuất và mạng lưới phân phối phục vụ cho giao thông và... xăng -sinh- học, nhất là xăng-ethanol Thuỵ Điển đang chế tạo xe-hơi-lai vừa chạy bằng ethanol vừa bằng điện Để khuyến khích sử dụng xăng -sinh- học, chính phủ Thuỵ Điển không đánh thuế lên xăng -sinh- học, trợ cấp xăng -sinh- học rẻ hơn 20% so với xăng cổ sinh, không phải trả tiền đậu xe ở thủ đô và một số thành phố lớn, bảo hiểm xe cũng rẻ hơn Vương quốc Anh: chỉ tiêu 5% xe giao thông sử dụng xăng -sinh- học. .. sản xuất nhiên liệu sinh học từ sản phẩm nông nghiệp như từ ngô (Mỹ), từ mía đường (Brazil), củ cải đường (các nước châu Âu)… Tuy nhiên, nguồn nguyên liệu này khá đắt và không ổn định Đó là chưa kể đến việc có thể gây ra khủng hoảng lương thực Do vậy, nghiên cứu sản xuất dầu sinh học từ rơm, rạ đã mở ra khả năng tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có rẻ tiền từ phế thải nông nghiệp Mặt khác, Việt Nam là nước... yếu bị đốt bỏ ngay trên đồng ruộng gây lãng phí và ô nhiễm môi trường 1 Hướng đi mới để tạo nhiên liệu sinh học từ rơm rạ Nhiều nước đã chế tạo nhiên liệu sinh học từ sản phẩm nông nghiệp như từ ngô (Mỹ), từ mía đường (Brazil), củ cải đường (các nước ở châu Âu)… để thay thế nhiên liệu hóa thạch Song nguồn nguyên liệu này khá đắt và chưa ổn định, đó là chưa kể đến việc có thể gây ra khủng hoảng lương thực ... nguồn nhiên liệu truyền thống cạn kiệt, nhiên liệu sinh học có khả ứng cử viên thay Nhiên liệu sinh học Việt Nam Gas sinh học áp dụng nhiều miền quê, cách ủ phân để lấy khí đốt Từ năm 2011, Việt Nam. .. diesel -sinh- học, cần nên nghiên cứu Việt Nam D Sản xuất nhiên liệu sinh học từ rơm rạ Việt Nam Hiện nay, giới, nguồn cung cấp lượng chủ yếu từ nhiên liệu hoá thạch Tuy nhiên, trữ lượng loại nhiên liệu. .. thiệu sơ lược nhiên liệu sinh học Nhiên liệu sinh học (Tiếng Anh: Biofuels, tiếng Pháp: biocarburant) loại nhiên liệu hình thành từ hợp chất có nguồn gốc động thực vật (sinh học) nhiên liệu chế xuất