Nghiên cứu sử dụng cồn tuyệt đối e100 cho động cơ xe máy

Đảng, Nhà nước ta đã có chủ trương đúng đắn trong việc phát triển, sản xuất và sử dụng nhiên liệu sinh học nói chung và E5, E10, E100 nói riêng và được cụ thể hóa bằng quyết định số:

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN: PGS.TS LÊ ANH TU ẤN

Hà Nội – 2014

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong các công trình nào khác!

Hà Nội, tháng 10 năm 2014

Học viên thực hiện

Đặng Diệu Hương

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện đề tài “Nghiên cứu sử dụng cồn tuyệt đối E100 cho

động cơ xe máy” Tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ, tạo điều kiện của Viện

Đào tạo sau Đại học trường Đại học Bách Khoa, Phòng thí nghiệm Động cơ đốt trong - Viện Cơ khí động lực, các giảng viên cùng cán bộ các phòng ban chức năng của Viện Đào tạo sau Đại học Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành vì sự giúp đỡ

đó

Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy PGS.TS Lê Anh Tuấn đã hướng dẫn

chỉ bảo tận tình cùng sự giúp đỡ của các thầy cô Bộ môn Động cơ đốt trong đã giúp tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp Mặc dù có nhiều cố gắng, nhưng khó có thể tránh khỏi những thiếu sót Kính mong sự chỉ bảo đóng góp của các thầy cô để luận văn được hoàn thiện hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội, tháng 10 năm 2014

(Sinh viên thực hiện)

Đặng Diệu Hương

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

I Tính cấp thiết của đề tài 3

II Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 4

III Đối tượng nghiên cứu 4

IV Phạm vi nghiên cứu 5

V Phương pháp nghiên cứu 5

VI Bố cục của luận văn

LỜI NÓI ĐẦU 1

I Tính cấp thiết của đề tài 3

II Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 4

III Đối tượng nghiên cứu 4

IV Phạm vi nghiên cứu 5

V Phương pháp nghiên cứu 5

VI Bố cục của luận văn 5

Chương 1.TỔNG QUAN 6

1.1 Khủng hoảng cạn kiệt nguồn năng lượng và biến đổi khí hậu 6

1.1.1.Cạn kiệt nguồn năng lượng dầu mỏ và khí thiên nhiên 6

1.1.2 Sự bùng nổ phương tiện giao thông và các vấn đề liên quan 7

1.2 Các nguồn năng lượng thay thế cho năng lượng hóa thạch 11

1.2.1 Năng lượng mặt trời 11

1.2.2 Năng lượng gió 11

1.2.3 Năng lượng hạt nhân 12

1.2.4 Năng lượng hydro 12

1.2.5 Nguồn năng lượng địa nhiệt 12

1.2.6 Năng lượng sinh học 13

1.2.7 Các nguồn năng lượng khác 13

1.3 Tổng quan về nhiên liệu sinh học 13

1.3.1 Khái niệm về nhiên liệu sinh học 13

1.3.2 Ưu nhược điểm của nhiên liệu sinh học 14

1.3.3 Các loại nhiên liệu sinh học dùng cho động cơ xăng 16

1.3.4 Tình hình sản xuất và sự phát triển nhiên liệu sinh học trên thế giới 19

1.3.5 Chiến lược phát triển và sử dụng nhiên liệu sinh học ở Việt Nam 23

1.4 Kết luận chương 1 28

Chương 2 NHIÊN LIỆU ETHANOL SINH HỌC 29

2.1 Tính chất lý hoá của ethanol 29

2.1.1 Tính chất vật lý 29

2.1.2 Tính chất hóa học cơ bản 30

2.2 Sản xuất nhiên liệu ethanol 31

2.2.1 Nguồn nguyên liệu sản xuất ethanol 31

2.2.2 Công nghệ sản xuất ethanol 32

2.2.3 Các phương pháp làm khan ethanol 36

2.3 Tình hình sản xuất và sử dụng ethanol ở Việt Nam 41

2.3.1 Tình hình sản xuất 41

2.3.2 Tình hình sử dụng 42

2.4 Một số ảnh hưởng của ethanol sinh học đến động cơ 44

2.4.1 Ảnh hưởng của thành phần oxy đến giới hạn cháy và nhiệt trị của ethanol 45

2.4.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ sôi 47

2.4.3 Ảnh hưởng của tỷ trọng tới cơ cấu phao xăng 48

2.4.4 Ảnh hưởng áp suất hơi bão hòa, điểm chớp cháy và nhiệt hóa hơi 49

2.4.5 Ảnh hưởng nhiệt trị 49

2.4.7 Ảnh hưởng của thành phần nước có trong ethanol 51

2.4.8 Ăn mòn và lão hóa 51

2.4.9 Một vài ảnh hưởng khác cần lưu ý 52

2.5 Kết luận chương 2 53

Chương 3 ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA CỒN TUYỆT ĐỐI E100 ĐẾN ĐỘNG CƠ XE MÁY 54

3.1 Cải tiến động cơ xăng xe máy dùng chế hòa khí sang sử dụng nhiên liệu E100 54

3.1.1 Cải tiến bộ chế hòa khí 54

3.1.2 Điều chỉnh góc đánh lửa sớm 58

3.1.3 Tăng tỉ số nén cho động cơ 60

3.1.4 Luân hồi khí xả và sấy nóng cổ nạp 62

3.1.5.Lọc hút ẩm 63

3.2 Đối tượng và trang thiết bị thử nghiệm 66

3.2.1 Xe máy thử nghiệm 66

3.2.2 Thiết bị đo nhiệt độ và độ rung động CMAS 100-SL 67

3.2.3 Bình đo nhiên liệu tiêu chuẩn 67

3.2.4 Đồng hồ đo nhiệt độ với dải nhiệt độ lớn 68

3.2.5 Thiết bị đo phát thải của AVL 69

3.2.6 Nhiên liệu thử nghiệm 69

4.3 Lắp ráp và hiệu chỉnh bộ chế hòa khí trên xe 70

3.4 Quy trình và chế độ thử nghiệm 72

3.5 Quá trình đo thử nghiệm 72

3.5.1 Kiểm tra nồng độ ethanol và chuẩn bị bình đo nhiên liệu 72

3.5.2 Điều chỉnh ổn định cho xe 73

3.5.3.Tiến hành chạy thử nghiệm trên đường 74

75

3.5.4 Kết quả chạy thực nghiệm 75

3.6 Kết luận chương 3 80

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 81

Kết luận 81

Hướng phát triển 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO 83

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 So sánh nhiên liệu sinh học với nhiên liệu dầu mỏ 15

Bảng 2.1 Tính chất vật lý của cồn ethanol 29

Bảng 2.2 Một số nhà máy sản xuất ethanol tại Việt Nam 42

Bảng 2.3 Bảng so sánh tính chất của ethanol và xăng 44

Bảng 2.4 Nhiệt độ sôi của một số loại nhiên liệu 48

Bảng 3.1.Thông số kĩ thuật của xe Honda Repsol 66

Bảng 3.2 Quy chuẩn tính chất ethanol dùng trong thí nghiệm 69

Bảng 3.3 Quy chuẩn tính chất của Mogas 92 69

Bảng 3.4 Thông số các cặp giclơ 71

Bảng 3.5 Kết quả điều chỉnh cho hai vít không tải và vít xăng 74

Bảng 3.6 Các thông số trong quá trình chạy thực nghiệm xe 76

Bảng 3.7 Phát thải của động cơ ở chế độ không tải khi chạy xăng Mogas 92 so với khi chạy ethanol E100 79

Bảng 3.8 Khả năng tăng tốc ở tay số 3 80

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Nhu cầu sử dụng các nguồn năng lượng của thế giới 6

Hình 1.2.Số lượng ô tô và xe máy hoạt động hàng năm của Việt Nam 8

Hình 1.3 Phát thải CO và tiêu thụ nhiên liệu của các phương tiện giao thông 8

Hình 1.4 Ô nhiễm không khí nặng nề từ các phương tiện giao thông 9

Hình 1.5 Biểu đồ sản xuất ethanol trên thế giới Gallons 19

Hình 1.6 Sản xuất ethanol từ cây sắn 24

Hình 1.7 Cây Jatropha curcas 25

Hình 2.1 Sơ đồ sản xuất bioethanol từ lúa mì và si-rô đường 34

Hình 2.2 Sơ đồ sản xuất bioethanol từ xenluloza 35

Hình 2.3 Sơ đồ sản xuất cồn tuyệt đối theo phương pháp trích ly 37

Hình 2.4 Nguyên tắc của phương pháp thẩm thấu qua màng 38

Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý sản xuất cồn theo phương pháp thấm thấu qua màng 39

Hình 2.6 Sơ đồ hấp thụ cồn dạng lỏng sử dụng hai tháp 40

Hình 2.7 Sơ đồ hấp thụ cồn dạng hơi sử dụng ba tháp 40

Hình 2.8 Sự tăng trị số octan khi tăng tỉ lệ ethanol 50

Hình 3.1 Cấu tạo bộ chế hòa khí xe máy 54

Hình 3.2 Hệ thống chính thay đổi tiết diện giclơ kết hợp với hệ thống không tải 55

Hình 3.3 Sơ đồ tính toán lưu lượng nhiên liệu qua giclơ 56

Hình 3.4 Sơ đồ tính toán cơ cấu phao xăng 58

Hình 3.5 Đặc tính góc đánh lửa sớm 60

Hình 3.6 Sơ đồ động cơ sử dụng luân hồi khí thải 62

Hình 3.7 Kết cấu sấy nóng cổ nạp 63

Hình 3.8 Thiết bị sấy nóng cổ nạp 63

Hình 3.9 Bản vẽ kết cấu lọc hút ẩm 64

Hình 3.10 Hạt hút ẩm silicagel 64

Hình 3.11 Hình chụp màng hút ẩm 66

Hình 3.12 Thiết bị đo rung động và nhiệt đô CMAS 100-SL 67

Hình 3.13 Bình nhiên liệu tiêu chuẩn dung tích 250ml 68

Hình 3.14 Đồng hồ đo nhiệt độ cổ nạp 68

Hình 3.15 Thiết bị đo phát thải của xe trong quá trình thử nghiệm 69

Hình 3.16 Các bộ giclơ dùng trong quá trình nghiên cứu 71

Hình 3.17 Thay thế các bộ giclơ có các đường kính khác nhau vào bộ chế hòa khí 72

Hình 3.18 Đo nồng độ ethanol 73

Hình 3.19.Tiếp nhiên liệu chuẩn 73

Hình 3.20 Điều chỉnh vít ga 74

Hình 3.21 Điều chỉnh vít không tải 74

Hình 3.22 Chạy thử nghiệm xe 75

Hình 3.23 Kết thúc chạy thử nghiệm và đo tiêu hao nhiên liệu 75

Hình 3.24 Hệ thông sấy nóng cổ nạp 77

Hình 3.25 Đồ thị so sánh tiêu hao nhiên liệu 78

Hình 3.26 Đồ thị độ giảm phát thải của xe khi chạy ethanol 79

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

CNG Khí tự nhiên nén

E20 Nhiên liệu 20% ethanol và 80% xăng A92 E100 Nhiên liệu 100% ethanol

LNG Khí tự nhiên hóa lỏng

NCKH Nghiên cứu khoa học NLSH Nhiên liệu sinh học ppm 1 phần triệu (parts per million) TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

THNL Tiêu thu nhiên liệu

1

LỜI NÓI ĐẦU

Sự phát triển bền vững của mỗi quốc gia hiện nay không thể tách rời việc phát triển kinh tế với bảo vệ môi trường và đặc biệt là phải đảm bảo an ninh năng lượng phục vụ cho sản xuất, bảo vệ Tổ quốc và nhu cầu sử dụng năng lượng của mỗi người dân Trong bối cảnh nhu cầu sử dụng nhiên liệu ngày càng tăng cao, trong khi nhiên liệu hóa thạch ngày càng cạn kiệt, dẫn đến giá nhiên liệu không ngừng tăng trong những thập niên gần đây Theo dự báo của các nhà khoa học với tốc độ khai thác như hiện nay, trữ lượng dầu mỏ của toàn thế giới chỉ đủ cho khoảng 50 năm nữa, do vậy việc đảm bảo an ninh năng lượng đang ngày càng trở nên cấp bách đối với tất cả các nước trên thế giới

Mặt khác hiện tượng nóng lên của trái đất do hiệu ứng nhà kính dẫn đến mực nước biển dâng cao, khí hậu thay đổi, mưa bão, hạn hán, thiên tai bất thường làm cho quỹ đất và sản xuất cũng như đời sống của người dân bị ảnh hưởng nghiêm trọng

Tại Việt Nam, theo số liệu của Tổng cục Thống kê, chỉ riêng năm 2007 tổng thiệt hại do thiên tai gây ra ở 50 tỉnh, thành phố trên cả nước ước tính lên đến 11.600 tỷ đồng Cùng với đó là gần 440 người chết và mất tích; hàng trăm nghìn ha lúa bị hư hại, hàng chục nghìn công trình dân sinh, thủy lợi bị phá hủy, tình trạng

thiếu đói xảy ra liên miên Đồng thời xuất hiện nhiều dịch bệnh, bệnh nan y đối với

con người, là gánh nặng cho mỗi gia đình và toàn xã hội, làm cho chi phí về y tế cộng đồng cũng trở nên bức thiết hơn bao giờ hết Nguyên nhân là do phát thải của các loại khí độc hại trong quá trình sản xuất, giao thông dẫn đến biến đổi khí hậu.việc kiểm soát giảm phát thải khí độc hại để bảo vệ môi trường là điều mà các quốc gia nói chung và Việt Nam nói riêng cần phải làm

Việc hình thành một ngành công nghiệp nhiên liệu mới thân thiện với môi trường sẽ tạo việc làm cho nhiều người lao động cơ hội đầu tư để từ đó hỗ trợ phát triển kinh tế Đặc biệt là Việt Nam một đất nước với hơn 70% dân số làm nông nghiệp thì việc sản xuất và sử dụng nhiên liệu tái tạo nói chung và E5, E10, E100

2

nói riêng vừa khắc phục được các mặt hạn chế của nhiên liệu hóa thạch vừa tạo việc làm cho nông nghiệp, đồng thời khai thác tốt tài nguyên đất và đảm bảo an ninh năng lượng vừa phát triển kinh tế đất nước Đảng, Nhà nước ta đã có chủ trương đúng đắn trong việc phát triển, sản xuất và sử dụng nhiên liệu sinh học nói chung và E5, E10, E100 nói riêng và được cụ thể hóa bằng quyết định số: 53/QĐ-TTg ngày 21.11.2012 của Thủ tướng Chính phủ về lộ trình sử dụng nhiên liệu sinh học cho các phương tiện đang lưu hành trên thị trường Quyết định có ý nghĩa thiết thực đối với một nước đang phát triển như Việt Nam

Hiện nay đang diễn ra một cuộc chạy đua với thời gian trong việc tìm kiếm những nhiên liệu thích hợp để thay thế cho nhiên liệu là sản phẩm từ dầu mỏ dùng cho giao thông vận tải Rất nhiều công sức đã được bỏ ra để nghiên cứu và không ít thành tựu đã được gặt hái, cho tới nay người ta đã tìm ra được những loại nhiên liệu

có thể sử dụng cho động cơ đốt trong như xăng và các chiết xuất từ dầu mỏ, diesel, khí dầu mỏ hoá lỏng (LPG), khí tự nhiên, nhiên liệu sinh học (Methanol, Ethanol,

Biodiesel)

Đề tài“Nghiên cứu sử dụng cồn tuyệt đối E100 cho động cơ xe máy” góp phần

đáp ứng được nhu cầu thực tiễn tại Việt Nam hiện nay đó là hiện thực hóa càng sớm càng tốt việc sử dụng nhiên liệu sinh học thay thế một phần nhiên liệu hóa thạch

đang dần cạn kiệt

3

I Tính cấp thiết của đề tài

Ethanol sinh học (bio-ethanol- C2H5OH) nguyên chất (được sản xuất từ các nguyên liệu như sắn, ngô, mía, gỗ…) là chất lỏng có thể hòa tan vô hạn trong nước Ethanol (99,5%) nguyên chất có tỷ trọng khoảng 0,7917 kg/lít ở nhiệt độ 200C, so với tỷ trọng 0,7291 kg/lít của xăng RON 92 (Lê Anh Tuấn, 2009) Sự chênh lệch tỷ trọng không đáng kể này cho phép ethanol có thể hòa tan một cách dễ dàng trong xăng thông dụng

Ethanol sinh học có thể phân làm 2 loại: Ethanol khan (nồng độ không dưới 99%) và ethanol ngậm nước (nồng độ đến 96%) Ethanol ngậm nước được sử dụng

ở dạng nguyên chất cho động cơ đốt trong (thay thế 100% nhiên liệu hóa thạch), trong khi ethanol khan có thể sử dụng trên động cơ dưới dạng hỗn hợp ethanol– nhiên liệu hóa thạch (xăng hay diesel) (Dr Christoph Berg, F.O Licht, 2007) Ethanol sinh học thường được sử dụng cho động cơ đốt trong ở dạng hỗn hợp với xăng ở tỷ lệ từ 5% đến 26% Ở Châu Âu và Ấn độ sử dụng tối đa 5% ethanol,

Mỹ sử dụng 10%, còn Brazil bắt buộc sử dụng từ 22% - 26% ethanol (Edgard Gnansounou, 2005) Thái Lan là nước ở khu vực ASEAN có chương trình sử dụng nhiên liệu sinh học khá thành công, với việc sử dụng rộng rãi nhiên liệu E10 (10% ethanol, 90% xăng), còn nhiên liệu E20 (20% ethanol, 80% xăng) và E85 (85% ethanol, 15% xăng) được bắt đầu giới thiệu ở nước này từ năm 2008 (Lê Anh Tuấn, 2009) Ngoài ra, hầu hết các hãng sản xuất ô tô trên thế giới đều cho phép sử dụng đến tỷ lệ 10% ethanol

Nhiệt trị thấp của ethanol là 21,2MJ/lít, chỉ bằng 2/3 của nhiên liệu xăng (30,1 MJ/lít) nên khi tỷ lệ ethanol lớn sẽ có ảnh hưởng đến công suất của động cơ nếu giữ nguyên lượng nhiên liệu cung cấp Tuy nhiên, các nghiên cứu trên thế giới đã chỉ ra rằng, với tỷ lệ ethanol trong hỗn hợp xăng-ethanol đến 15% (E15) thì ảnh hưởng này là không đáng kể (Edgard Gnansounou, 2005)

Trong trường hợp tỷ lệ ethanol trong hỗn hợp xăng-ethanol cao, để giữ được công suất cực đại cho động cơ cần thiết phải nghiên cứu điều chỉnh kết cấu nhằm tăng lượng nhiên liệu cung cấp Ngoài ra, do tính hút ẩm mạnh của hỗn hợp xăng-

đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng hỗn hợp cồn – xăng tối ưu cho xe gắn máy động cơ 4

kỳ” của Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng năm 2006 và một vài đề tài

khác nhưng cũng chưa đề tài nào ở Việt Nam nghiên cứu đầy đủ về ethanol E100 (100% là cồn ethanol)

Với các tình hình trên, đề tài này được thực hiện “Nghiên cứu sử dụng cồn

tuyệt đối E100 cho động cơ xe máy” Đối tượng nghiên cứu của đề tài là đưa ra các

phương án cải tiến kết cấu bộ chế hòa khí của động cơ xăng xe máy sang sử dụng nhiên liệu cồn tuyệt đối E100 cho động cơ xe máy Do đây là loại nhiên liệu sinh ra ít hàm lượng khí gây hiệu ứng nhà kính (một trong những nguyên nhân khiến trái đất nóng lên) và ít gây ô nhiễm môi trường hơn các loại nhiên liệu truyền thống Bên cạnh đó các nhiên liệu này lấy từ hoạt động sản xuất nông nghiệp, công nghiệp

và có thể tái sinh Chúng giúp giảm sự lệ thuộc vào nguồn tài nguyên nhiên liệu không tái sinh truyền thống.Nên hiệu quả của nghiên cứu được thể hiện rõ rệt và tính khả thi cao Kết quả của đề tài thúc đẩy việc sử dụng nhiên liệu sinh học thay thế trên xe máy nói riêng và nhiên liệu sinh học trên các phương tiện cơ giới nói chung, góp phần hoàn thành mục tiêu của đề án phát triển nhiên liệu sinh học

II Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Đưa ra phương án cải tiến kết cấu bộ chế hòa khí của động cơ xăng xe máy sang sử dụng nhiên liệu cồn tuyệt đối E100 cho động cơ xe máy nhằm đảm bảo đến các thông số, tính năng của động cơ và của xe như công suất, tiêu thụ nhiên liệu, khả năng tăng tốc và phát thải độc hại của động cơ

III Đối tượng nghiên cứu

Nhiên liệu cồn tuyệt đối E100 và động cơ xe máy dùng chế hòa khí được lựa chọn là đối tượng nghiên cứu chính của luận văn

5

IV Phạm vi nghiên cứu

Đề tài nghiên cứu các vấn đề liên quan đến khả năng sử dụng ethanol (E100) cho động cơ xăng xe máy Trong đó tập chung tìm hiểu và cải tiến kết cấu của bộ chế hòa khí xe máy nhằm đảm bảo tính năng vận hành của động cơ khi chuyển sang

sử dụng 100% ethanol (E100) thay thế cho xăng Vấn đề giảm hút ẩm của ethanol vào động cơ ở chế độ tĩnh (trạng thái động cơ dừng hoạt động) cũng được đề cập trong phạm vi của đề tài này

V Phương pháp nghiên cứu

Luận văn sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm Trong đó nghiên cứu lý thuyết được thực hiện thông qua việc tổng hợp các nghiên cứu liên quan đến tính chất của ethanol; Lý thuyết về đặc tính của động cơ đốt trong để đánh giá hiệu quả điều chỉnh, cải tiến kết cấu của động cơ xăng xe máy dùng bộ chế hòa khí

Thử nghiệm đối chứng trong phòng thí nghiệm tại trường Đại học Bách khoa

Hà Nội, tiến hành chạy thử nghiệm trên đường nhằm đánh giá ảnh hưởng của cồn tuyệt đối E100 đến động cơ xe máy

VI Bố cục của luận văn

Luận văn được trình bày trong 3 chương, gồm có các nội dung chính sau:

- Chương 1: Tổng quan

- Chương 2: Nhiên liệu ethanol sinh học

- Chương 3: Đánh giá ảnh hưởng của cồn tuyệt đối E100 đến động cơ xe máy

6

Chương 1.TỔNG QUAN

1.1 Khủng hoảng cạn kiệt nguồn năng lượng và biến đổi khí hậu

1.1.1.Cạn kiệt nguồn năng lượng dầu mỏ và khí thiên nhiên

Dầu mỏ và khí thiên nhiên hiện là hai nguồn nhiên liệu chính cung cấp năng lượng khổng lồ cho sự phát triển của mỗi quốc gia nói riêng và thế giới nói chung bên cạnh các nguồn nhiên liệu khác như than đá, nhiên liệu sinh khối, năng lượng hạt nhân…nó đóng vai trò vô cùng to lớn là thế nhưng ở giai đoạn hiện thời thì việc phụ thuộc quá nhiều vào chúng đang mang lại nhiều kết quả không như mong đợi giống như những thành tựu mà nó đem lại trong nửa cuối của thế kỉ trước Mẫu hình phát triển kinh tế dựa trên nguồn năng lượng hóa thạch không còn bền vững nữa, một khi phát triển kinh tế không đảm bảo sẽ kéo theo nhiều hậu quả nặng nền trên mọi mặt của đời sống, tuy nhiên hiện nay thế giới vẫn phụ thuộc nhiều hai nguồn nhiên liệu trên

Hình 1.1 Nhu cầu sử dụng các nguồn năng lượng của thế giới

Theo ước tính thì đến năm 2030 hai nguồn nhiên liệu trên sẽ chỉ còn chiếm hơn 50% nhu cầu sử dụng của thế giới Hiện giờ trên thế giới trữ lượng dầu mỏ khoảng 1342 tỷ thùng (số liệu thống kê ngày 1/2/2009) Hiện nay trữ lượng dầu mỏ

7

lớn nhất là khu vực Trung Đông (khoảng 746 tỷ thùng), tiếp theo là Bắc Mỹ (khoảng 210 tỷ thùng) Tuy nhiên, trữ lượng dầu trên thế giới chủ yếu tập trung ở một số nước như: Saudi Arabia (266,7 tỷ thùng), Canada (178,1 tỷ thùng), Iran (136,2 tỷ thùng), Iraq (115 tỷ thùng), Kuwait (104 tỷ thùng), Venezuela (99,4 tỷ thùng), UAE (97,8 tỷ thùng), Nga (60 tỷ thùng) Với trữ lượng dầu mỏ và tình hình khai thác hiện nay, cùng với tốc độ gia tăng nhu cầu sử dụng dầu mỏ khoảng 1,6% mỗi năm thì đến năm 2043 lượng dầu mỏ sẽ cạn kiệt nếu như trên thế giới không phát hiện ra các mỏ dầu mới

Trữ lượng khí thiên nhiên trên thế giới năm 2008 với khoảng 179 nghìn tỷ mét khối Trong đó các nước thuộc tổ chức xuất khẩu khí thiên nhiên (GECF) chiếm 2/3 tổng trữ lượng khí thiên nhiên của thế giới Nhu cầu sử dụng khí thiên nhiên khoảng

3 nghìn tỷ mét khối vào năm 2007 và tăng lên 4,3 nghìn tỷ mét khối vào năm 2030, trung bình mỗi năm tăng 1,5%, ước tính khoảng 50 năm nữa trữ lượng khí thiên nhiên sẽ sử dụng hết nếu như không phát hiện thêm được các mỏ khí mới ở trên thế giới

1.1.2 Sự bùng nổ phương tiện giao thông và các vấn đề liên quan

Hiện nay, trên thế giới có khoảng 750 triệu ô tô đang lưu hành, chủ yếu tập trung ở các nước phát triển như Hoa Kỳ, Nhật Bản, Trung Quốc, cộng đồng các nước châu Âu Và theo thời gian thì con số này càng ngày càng gia tăng theo nhu cầu của người tiêu dùng Theo thống kê mới nhất, thì sản lượng ô tô sản xuất ra trên toàn cầu tăng dần theo từng năm, trong vòng 10 năm từ năm 1999 đến 2009 đã tăng

từ 39,76 triệu đến 51,97 triệu chiếc/năm Ở Việt Nam, số lượng xe máy chiếm phần lớn, khoảng 95,9% lượng xe cơ giới đang hoạt động Đến cuối năm 2009 thì số lượng xe máy tại Việt Nam là khoảng 28,5 triệu chiếc tập trung chủ yếu ở hai thành

phố lớn là TP Hồ Chí Minh và Thủ đô Hà Nội [Nguồn: Chi cục BVMT Tp Hồ Chí

Minh, 2007] [Nguồn: Sở TNMT&NĐ Hà Nội, 2006] [Nguồn: Cục Đăng kiểm Việt Nam và Vụ KHCN&MT, Bộ GTVT, 2009] Đa phần các xe sử dụng hệ thống nhiên

liệu chế hòa khí

Đô thị càng phát triển thì số lượng phương tiện GTVT lưu hành trong đô thị càng

8

tăng nhanh (hình 1.2) Đây là áp lực rất lớn đối với môi trường không khí đô thị

Hình 1.2.Số lượng ô tô và xe máy hoạt động hàng năm của Việt Nam

(Nguồn: Cục Đăng kiểm Việt Nam và Vụ KHCN&MT, Bộ GTVT, 2009)

Với một số lượng lớn như thế thì xe máy là nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường (đặc biệt là CO) cũng như tiêu thụ nhiên liệu Thêm vào đó, phần lớn các xe đang lưu hành tại Việt Nam đều là những xe cũ có tuổi thọ từ 5 cho đến hơn

10 năm, vì vậy những ảnh hưởng của xe máy đến sự ô nhiễm môi trường và lượng nhiên liệu tiêu thụ là rất lớn

a) Phát thải CO b) Tiêuthụ nhiên liệuphương tiện giao

thông ở Hà Nội

Hình 1.3 Phát thải CO và tiêu thụ nhiên liệu của các phương tiện giao thông Với số lượng xe càng ngày càng tăng nhanh như vậy thì chắc chắn số liệu về lượng nhiên liệu tiêu thụ, khí thải độc hại phát ra từ phương tiện giao thông sẽ lớn

9

hơn rất nhiều con số 1,5 triệu tấn xăng và diesel, 6 triệu tấn CO2, 61 nghìn tấn CO,

35 nghìn tấn NO2, 12 nghìn tấn SO2 và 22 nghìn tấn HC được tính toán theo dữ liệu của năm 2002 Theo đề tài Nghiên cứu khoa học (NCKH) cấp thành phố Hà Nội 01C-09/05-2008-2 thì ta thấy tốc độ trung bình của xe máy ở Hà Nội là rất thấp 20,4 km/h Đây không phải là vùng làm việc tối ưu của xe máy, vì vậy lượng tiêu hao nhiên liệu là khá lớn 2,36 lít/100 km, nồng độ CO cao hơn tiêu chuẩn EURO II tới 2,29 lần Rõ ràng với điều kiện cơ sở hạ tầng giao thông, số lượng, chất lượng các phương tiện giao thông như ở Hà Nội nói riêng và Việt Nam nói chung thì vấn đề tiêu hao nhiên liệu và ô nhiễm do khí thải gây ra vẫn đang là một trong những vấn

đề được nhà nước, các tổ chức quan tâm nhất để cải thiện môi trường cũng như an ninh năng lượng

Phát thải độc hại từ các phương tiện giao thông là nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường nặng nề làm tăng khí nhà kính và biến đổi khí hậu

Hình 1.4 Ô nhiễm không khí nặng nề từ các phương tiện giao thông

Biến đổi khí hậu: báo cáo của Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Hoa Kỳ

(NASA) tháng 10/2006 cho biết, hiện tượng băng tan ở Greenland đạt tốc độ 65,6 kilômét khối, vượt xa mức tái tạo băng 22,6 kilômét khối một năm từ tuyết rơi Trung tâm Hadley của Anh chuyên nghiên cứu và dự đoán thời tiết cũng dự đoán: 1/3 hành tinh sẽ chịu ảnh hưởng của hạn hán nếu việc thay đổi khí hậu không được kiểm soát Những kết quả nghiên cứu được công bố vào tháng 9/2006 cho thấy,

10

nhiệt độ thế giới đã tăng lên với tốc độ chưa từng có trong vòng ít nhất 12.000 năm qua Chính điều này đã gây nên hiện tượng Trái đất nóng lên trong vòng 30 năm trở lại đây Các nhà khoa học cho rằng: thế kỷ vừa qua, nhiệt độ trung bình của Trái đất

đã tăng thêm 10C do việc tích lũy các chất cácbon điôxít (CO2), mêtan (CH4) và các khí thải gây hiệu ứng nhà kính khác trong không khí (như N2O, HFCs, PFCs, SF6) sản phẩm sinh ra từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch trong các nhà máy, phương tiện giao thông và các nguồn khác Những hiện tượng trên đều do biến đổi khí hậu gây nên Biến đổi khí hậu được gọi là toàn cầu vì nó diễn ra ở hầu như mọi nơi trên thế giới Đặc biệt, Việt Nam đứng thứ 5 trong danh sách các nước bị ảnh hưởng bởi khí hậu toàn cầu Vị trí địa lý của Việt Nam khiến Việt Nam rất dễ bị tổn thương trước những biến đổi khí hậu cả về hình thái khí hậu khi mực nước biển tăng, lẫn diện tích đất canh tác sẽ bị thu hẹp Nếu không có những biện pháp phù hợp và hiệu quả để giảm thiểu tác hại của biến đổi khí hậu, hậu quả sẽ là khôn lường

Với những ảnh hưởng lớn đến môi trường và an ninh năng lượng như vậy, việc nghiên cứu các biện pháp giảm phát thải cũng như tiêu hao nhiên liệu thông qua cải tiến động cơ hoặc xử lý khí thải rất được quan tâm Rất nhiều quốc gia đã bắt buộc phải sử dụng nhiên liệu sinh học bio-ethanol và biodiesel, nghiên cứu cải tiến động cơ như động cơ cháy đồng nhất do nén (HCCI), ô tô sử dụng nhiều loại nhiên liệu (FFV – Flexible Fuelled Vehicle), động cơ Hybrid hoặc chế tạo các thiết

bị xử lý khí thải Cùng với đó thì chính phủ nước ta cũng đã có một số chính sách nhằm giảm đi những ảnh hưởng xấu của các phương tiện GTVT bằng cách “kiểm soát từ nguồn” Với sự giúp đỡ của Ngân hàng thế giới và quyết tâm của chính phủ,

từ ngày 1/7/2001, chúng ta đã chính thức sử dụng xăng không chì trên toàn quốc (trừ trong lĩnh vực khí tài quân sự phục vụ chiến đấu) theo chỉ thị 24/2000/CT-TTg ngày 23 tháng 11 năm 2000 Cho đến nay, nhà nước đã ban hành 2 tiêu chuẩn về xăng không chì Đó là tiêu chuẩn TCVN 6776-2001, theo đó lượng chì khoáng tối

đa là 0,013 g/l, và TCVN 6776-2005 có hiệu lực từ 1/1/2007 phù hợp với lộ trình áp dụng tiêu chuẩn EURO II từ 1/7/2007 Đối với nhiên liệu Diesel, theo TCVN 5689-

2005 có hiệu lực từ 1/1/2007 đã quy định chất lượng nhiên liệu diesel với hai loại là

11

DO 0,05 (%) dùng cho các phương tiện giao thông và DO 0,25 (%) dùng cho động

cơ cỡ lớn và tàu thuỷ Và mới đây nhất, vào tháng 8/2010 thì tập đoàn dầu khí Việt Nam đã bắt đầu bán nhiên liệu sinh học E5 tại hơn 20 điểm ở các thành phố lớn như

TP Hồ Chí Minh, Vũng Tàu, Hà Nội, Hải Phòng Việt Nam cũng bắt đầu áp dụng tiêu chuẩn EURO II bắt đầu từ 1/7/2007 (theo quyết định số 249/2005/QD-TTg ngày 10 tháng 10 năm 2005 của Thủ tướng chính phủ) đối với các phương tiện giao thông cơ giới và đang xúc tiến áp dụng các tiêu chuẩn EURO cao hơn trong tương lai

1.2 Các nguồn năng lượng thay thế cho năng lượng hóa thạch

1.2.1 Năng lượng mặt trời

Năng lượng Mặt Trời là một nguồn năng lượng quan trọng điều khiển các quá trình khí tượng học và duy trì sự sống trên Trái Đất Ngay ngoài khí quyển Trái Đất,

cứ mỗi một mét vuông diện tích vuông góc với ánh nắng Mặt Trời, chúng ta thu được dòng năng lượng khoảng 1.400 joule trong một giây

Đối với cuộc sống của loài người, năng lượng Mặt Trời là một nguồn năng lượng tái tạo quý báu Có thể trực tiếp thu lấy năng lượng này thông qua hiệu ứng quang điện, chuyển năng lượng các photon của Mặt Trời thành điện năng, như trong pin Mặt Trời Năng lượng của các photon cũng có thể được hấp thụ để làm nóng các vật thể, tức là chuyển thành nhiệt năng, sử dụng cho bình đun nước Mặt Trời, hoặc làm sôi nước trong các máy nhiệt điện của tháp Mặt Trời, hoặc vận động các hệ thống nhiệt như máy điều hòa Mặt Trời

Năng lượng của các photon có thể được hấp thụ và chuyển hóa thành năng lượng trong các liên kết hóa học của các phản ứng quang hóa Đồng thời, năng lượng mặt trời được chuyển hóa thành điện năng sử dụng trên các ô tô điện, hoặc sử dụng năng lượng mặt trời để nạp điện cho ắc qui sử dụng trên các xe điện hoặc xe hybrid

1.2.2 Năng lượng gió

Cũng như các cối xay gió, những turbine khổng lồ sẽ dễ dàng biến năng lượng gió thành điện năng dùng cho sinh hoạt gia đình, công sở và cả kinh doanh, sản

12

xuất qui mô nhỏ Giá mỗi chiếc turbine xê dịch từ 250.0000 - 1 triệu USD tùy kích

cỡ Thông dụng và hiệu quả nhất là những cỗ máy có thể cung cấp điện cho 300 hộ gia đình trở lên Bất tiện lớn nhất của loại năng lượng này là hoàn toàn vô bổ khi không có gió Vì vậy phải luôn luôn có nguồn điện khác dự phòng Đi tiên phong sử dụng năng lượng gió (vừa sạch vừa không gây ô nhiễm) là các nước châu Âu Tỉ lệ nguồn điện này trong cơ cấu năng lượng của nhiều nước châu Âu đã tăng đáng kể, như ở Hà Lan chẳng hạn

1.2.3 Năng lượng hạt nhân

Được thấy trong quặng đá, khi uranium dùng làm nhiên liệu cho động cơ nguyên tử, nó tạo ra nguồn năng lượng mới không tạo khói làm hỏng tầng ozone,

mà giá lại rẻ Chỉ có đầu tư ban đầu là tốn kém Hiện các nhà máy điện hạt nhân cung cấp đến 20% điện tiêu dùng tại Mỹ và tỉ lệ này sẽ tăng thêm nhờ các đầu tư mới Vấn nạn lớn nhất mà các nhà máy điện hạt nhân gây ra cho môi trường là chất thải hoạt tính (radioactive nuclear waste), một chất sinh ung thư và nhiều bệnh tật khác Cần có nơi lưu trữ an toàn và lâu dài chất thải độc hại này, nếu chưa có khả năng tái chế Gần đây nhất thảm họa hạt nhân tại Nhật Bản mang lại mối lo nguy hại đến các Quốc gia đang khai thác sử dụng và phát triển loại năng lượng này

1.2.4 Năng lượng hydro

Nhiên liệu hydro đóng vai trò rất quan trọng, nó là nhiên liệu sạch nhất vì khí thải sinh ra trong quá trình cháy chỉ là nước, không có CO2, không có các khí thải khác nếu như sự cháy xảy ra ở nhiệt độ không quá cao Phản ứng cháy như sau:

H2 + 1/2O2 H2O Mặt khác, nhiệt cháy rất cao, có thể so sánh như sau: 1kg H2 có nhiệt cháy tương đương 3 lít xăng

1.2.5 Nguồn năng lượng địa nhiệt

Đây là nguồn năng lượng nằm sâu dưới lòng những hòn đảo, núi lửa Nguồn năng lượng này có thể thu được bằng cách hút nước nóng từ hàng nghìn mét sâu dưới lòng đất để chạy turbin điện Tại Nhật Bản hiện nay có tới 17 nhà máy kiểu

13

này, lớn nhất có nhà máy địa nhiệt Hatchobaru ở Oita Kyushu, công suất 110.000

kW đủ điện năng cho 3.700 hộ gia đình

1.2.6 Năng lượng sinh học

Thế kỷ 19 là thế kỷ của khoa học và kỹ thuật với những thành tựu đã mang lại

sự phát triển vượt bậc của các nước phát triển ở Tây Âu, Nhật Bản và Mỹ Thế kỷ

20 là thế kỷ của cuộc cách mạng công nghệ thông tin với sự ra đời của mạng internet đã xoá bỏ mọi ranh giới về thông tin, tạo cơ hội cho toàn thế giới, tạo ra sự phát triển mạnh mẽ của Trung Quốc , Ấn Độ và các nền kinh tế mới nổi Thế kỷ 21, với thách thức về biến đổi khí hậu, sự suy giảm tài nguyên, phải là thế kỷ của cách mạng xanh, với mục tiêu là sự tăng trưởng ít cac-bon, trong đó năng lượng xanh sẽ đóng vai trò chủ chốt Cho dù vẫn còn đó những tranh cãi về tác động tiêu cực và lợi ích của việc phát triển nhiên liêu sinh học, năng lượng sinh học vẫn sẽ là một hướng đi của thế giới trong việc thực hiện cuộc cách mạng này Là lời giải cho bài toán phát triển kinh tế bền giảm thiểu ô nhiễm môi trường

1.2.7 Các nguồn năng lượng khác

Khí Mêtan hydrate được coi là nguồn năng lượng tiềm ẩn nằm sâu dưới lòng đất, có màu trắng dạng như nước đá, là thủ phạm gây tắc đường ống dẫn khí và được người ta gọi là “nước đá có thể bốc cháy” Metan hydrate là một chất kết tinh bao gồm phân tử nước và metan, nó ổn định ở điều kiện nhiệt độ thấp và áp suất cao, phần lớn được tìm thấy bên dưới lớp băng vĩnh cửu và những tầng địa chất sâu bên dưới lòng đại dương và là nguồn nguyên liệu thay thế cho dầu lửa và than đá rất tốt

1.3 Tổng quan về nhiên liệu sinh học

1.3.1 Khái niệm về nhiên liệu sinh học

Nhiên liệu sinh học (NLSH) (Biofuels) là loại nhiên liệu được hình thành từ

các hợp chất có nguồn gốc từ động, thực vật, ví dụ như nhiên liệu chế xuất từ các chất béo của động, thực vật (mỡ động vật, dầu dừa….), ngũ cốc (ngô, đậu tương, sắn, lúa mỳ)…, chất thải trong nông nghiệp (rơm, rạ, phân…), chất thải trong công nghiệp (mùn cưa, sản phẩm từ gỗ thải…) NLSH dùng cho giao thông vận tải chủ

14

yếu gồm các loại cồn Metanol, Ethanol, Butanol, các loại diesel sinh học được sản xuất từ dầu thực vật, dầu thực vật phế thải, mỡ động vật Đây là nguồn nhiên liệu thay thế tiềm năng trong tương lai khi nhiên liệu hóa thạch dần cạn kiệt, tuy nhiên bên cạnh đó NLSH cũng có những hạn chế nhất định Một số ưu nhược điểm chính

của NLSH so với các loại nhiên liệu truyền thống như sau:

1.3.2 Ưu nhược điểm của nhiên liệu sinh học

1.3.2.1 Ưu điểm

Hiện nay, khi kinh tế các nước trên thế giới ngày càng phát triển thì nhu cầu

sử dụng năng lượng cũng tăng theo Nguồn năng lượng mà con người sử dụng chủ yếu vẫn là dầu mỏ, trong khi nguồn dự trữ dầu mỏ là có hạn Do đó, giá nhiên liệu

từ dầu mỏ ngày càng tăng và vấn đề ô nhiễm môi trường đang tăng nhanh, tạo ra sức ép cho xã hội và nhu cầu người sử dụng Đó là nguyên nhân để con người tìm những nguồn năng lượng mới thay thế dần năng lượng từ dầu mỏ Chúng ta thấy rằng, hiện nay có rất nhiều loại nhiên liệu khác nhau được đưa vào sử dụng song song với nhiên liệu hóa thạch, một trong số đó là nhiên liệu sinh học

Sử dụng nhiên liệu sinh học có nhiều ưu điểm nổi bật so với các loại nhiên liệu truyền thống (xăng, dầu ) đó là:

Tính chất thân thiện với môi trường: chúng sinh ra ít hàm lượng khí gây hiệu

ứng nhà kính (một trong những nguyên nhân khiến trái đất nóng lên) và ít gây ô nhiễm môi trường hơn các loại nhiên liệu truyền thống

Nguồn nhiên liệu tái sinh: các nhiên liệu này lấy từ hoạt động sản xuất nông

nghiệp, công nghiệp và có thể tái sinh Chúng giúp giảm sự lệ thuộc vào nguồn tài nguyên nhiên liệu không tái sinh truyền thống

Nâng cao thu nhập cho người dân ở các vùng sâu,vùng xa

Góp phần đa dạng hóa nguồn nhiên liệu, giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch

Thực tế, năng lượng dưới dạng biofuel đã được biết đến và sử dụng từ khá lâu, ngay từ khi sản xuất chiếc ô tô đầu tiên như: Nikolaus August Otto đã thiết kế động

cơ đầu tiên của ông sử dụng ethanol; Rudolf diesel, vào năm 1898 đã sử dụng dầu

15

lạc cho động cơ của ông; vào năm 1908, Henry Ford thiết kế xe ô tô chạy bằng ethanol Nhiên liệu sinh học đã ra đời từ ngày đầu tiên động cơ đốt trong ra đời, do

đó việc sử dụng nhiên liệu sinh học trong thời điểm hiện nay không phải là một vấn

đề mới mẻ Một cách chính xác hơn đây là thời kỳ phục hưng của nhiên liệu sinh học Bảng 1.1 trình bày một số tính chất của nhiên liệu sinh học so với nhiên liệu hóa thạch

Bảng 1.1 So sánh nhiên liệu sinh học với nhiên liệu dầu mỏ

Sản xuất từ dầu mỏ

Hàm lượng lưu huỳnh cao

Chứa hàm lượng chất thơm

Khó phân hủy sinh học

Không chứa hàm lượng oxy

Điểm chớp cháy thấp

Sản xuất từ nguyên liệu động, thực vật Hàm lượng lưu huỳnh rất thấp

Không chứa hàm lượng chất thơm

Có khả năng phân hủy sinh học cao

Có chứa oxy Điểm chớp cháy cao

Như vậy, việc phát triển nhiên liệu sinh học có lợi về nhiều mặt như giảm đáng kể các khí độc hại như SO2, CO, CO2, HC, và hạt phát thải Mở rộng nguồn năng lượng sinh học còn góp phần đảm bảo an ninh năng lượng của mỗi quốc gia: giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu dầu mỏ nhập khẩu, đem lại lợi nhuận và việc làm cho người dân

- Công nghệ sản xuất cồn sinh học từ các nguồn Lignocellulose chưa đạt được

16

hiệu suất cao, nên giá thành cao hơn nhiều so với nhiên liệu truyền thống

- Nhiên liệu sinh học khó cất giữ và bảo quản so với nhiên liệu truyền thống (dễ bị biến tính, phân hủy theo thời gian)

Tùy theo lợi thế về nguyên liệu của mỗi quốc gia mà người ta chọn các loại nguyên liệu phù hợp để sản xuất NLSH Theo nguồn nguyên liệu sản xuất NLSH người ta chia NLSH thành ba thế hệ:

+ NLSH thế hệ đầu tiên: là nhiên liệu được sản xuất từ các nguyên liệu có bản chất là thực phẩm, ví dụ như các nguyên liệu có chứa tinh bột (ngô, sắn…), đường ( mía, củ cải đường…), mỡ động vật, dầu thực vật…

+ NLSH thế hệ thứ hai: khắc phục được các vấn đề về sử dụng lương thực của NLSH thế hệ đầu tiên, NLSH thế hệ thứ hai sử dụng các hình thức sinh khối chứa lignocellulose Các loại cỏ cây, phế phẩm nông, lâm nghiệp gỗ, đều có thể chuyển đổi thông qua hai con đường sinh hóa và nhiệt hóa

+ NLSH thế hệ thứ ba: có nguồn gốc từ vi tảo và được coi là nguồn năng lượng thay thế có tính khả thi, vi tảo có thể sản xuất nhiều dầu hơn, vòng thu hoạch ngắn hơn (cây trồng thu hoạch một năm từ 1-2 lần; tảo từ 1-10 ngày tùy thộc vào tiến trình)

1.3.3 Các loại nhiên liệu sinh học dùng cho động cơ xăng

1.3.3.1 Nhiên liệu sinh học Bioethanol làm từ đường và tinh bột

Bioethanol là một loại cồn sinh học Nó được sản xuất từ đường chứa trong các sản phẩm nông nghiệp như mía (Brazil), ngô (Hoa Kỳ), lúa mì, củ cải đường, chất thải từ nhà máy tinh chế đường, hoặc cao lương đường Công nghệ chủ yếu để chuyển đổi sinh khối thành ethanol là quá trình lên men Đây là một công nghệ sinh hóa hoàn thiện Trong quá trình này, sinh khối được phân hủy bằng vi sinh (vi khuẩn hoặc enzym) Sau đó, men chuyển đổi đường hiện tại trong sinh khối thành cồn Cuối cùng, ethanol được chưng cất và làm khan để có được một nồng độ cồn cao hơn để đạt được độ tinh khiết cần thiết để cho bioethanol thích hợp cho việc sử dụng làm nhiên liệu ô tô Ethanol được sử dụng tốt nhất trong động cơ đánh lửa bởi

vì nó có chỉ số octan cao, hay nói cách khác là đặc tính chống kích nổ rất tốt.Tuy

17

nhiên, khi áp dụng bioethanol thay thế xăng dầu thì có một số vấn đề nảy sinh như

áp suất hơi và hàm lượng năng lượng thể tích thấp (chỉ bằng 2/3 so với xăng) Ngoài ra, ethanol có tính ăn mòn hướng tới một số loại nhựa và kim loại, nhưng điều này không gây ra vấn đề trong pha trộn tỷ lệ thấp với xăng dầu Hiện nay, bioethanol được áp dụng ở một số nước thành viên EU, tuy nhiên chủ yếu dưới hình thức bắt nguồn từ ETBE (Ethyl Tertiary Butyl Ether) ví dụ, tại Tây Ban Nha và Pháp Lý do là để tránh các vấn đề về ăn mòn như một kết quả của sự có mặt nước trong hỗn hợp ethanol/xăng ETBE có thể trộn lẫn hoàn toàn với xăng (ETBE được cho phép trộn lẫn lên tới 15% trong xăng ở Châu Âu) và cải thiện đặc tính cháy của xăng Bioethanol có thể được sử dụng khi pha trộn lên đến 20% với xăng hóa thạch

mà không cần cải tiến động cơ Nhưng hiện tại ở Châu Âu chỉ cho phép pha trộn 5% trong xăng Ở Thụy Điển, một hỗn hợp bioethanol tỷ lệ cao E85 (85% ethanol và 15% xăng) đang được sử dụng trong các phương tiện nhiên liệu linh hoạt (FFVs) với việc cải tiến động cơ để phù hợp khi chạy với E85 hoặc xăng, hoặc bất cứ hỗn hợp của cả hai

Nhiên liệu sinh khối là vật liệu hữu cơ, chứa chủ yếu 3 thành phần là: Lignin

15  25%; xenlulozo 38  50%; hemixenlulozo 23  32%; chúng có nhiều dạng như

gỗ, sản phẩm phụ của lâm nghiệp như mùn cưa, vỏ bào, chất thải nông nghiệp như rơm rạ, trấu, bã mía, rác sinh hoạt, phân động vật,

1.3.3.2 Bioethanol làm từ sinh khối

Hiện nay trên qui mô toàn cầu, biomass là nguồn năng lượng lớn thứ tư, chiếm tới 14  15% tổng năng lượng tiêu thụ Ở các nước phát triển, sinh khối thường là nguồn năng lượng lớn nhất, đóng góp khoảng 35% tổng số năng lượng Từ biomass

có thể sản xuất ra nhiên liệu khí cũng như nhiên liệu lỏng làm chất đốt hay nhiên liệu cho động cơ

Ngoài ra bioethanol còn được sản xuất từ sinh khối gỗ Lignocellulosic hoặc sinh khối gỗ được coi là một sự thay thế trong tương lai cho các sản phẩm nông nghiệp hiện đang được sử dụng làm nguyên liệu cho sản xuất bioethanol, bởi vì nó phong phú và ít tốn kém hơn so với cây lương thực, đặc biệt là khi luồng rác thải

18

được sử dụng Hơn nữa, việc sử dụng sinh khối gỗ là hấp dẫn hơn về mặt cân bằng năng lượng và khí thải Bên cạnh đó còn một số nhiên liệu sinh học khác cũng được dùng làm nhiên liệu cho động cơ như Biomethanol, Propanol, Butanol…

1.3.3.3 Khí sinh học Biogas

Biogas là nhiên liệu tái sinh được sản xuất từ chất thải hữu cơ, vì vậy việc sử dụng nó làm nhiên liệu không làm tăng nồng độ CO2 trong khí quyển Thành phần chính của Biogas là CH4 (50¸60%) và CO2 (>30%) còn lại là các chất khác như hơi nước N2, O2, H2S, CO … được thuỷ phân trong môi trường yếm khí, xúc tác nhờ nhiệt độ từ 20-400C, nhiệt trị thấp của CH4 là 1012 Btu/ft3 (37,71.103KJ/m3) do đó

có thể sử dụng biogas làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong Để sử dụng biogas làm nhiên liệu thì phải xử lý biogas trước khi sử dụng tạo nên hỗn hợp nổ với không khí Khí H2S có thể ăn mòn các chi tiết trong động cơ, sản phẩm của nó là SOx cũng là một khí rất độc Hơi nước có hàm lượng nhỏ nhưng ảnh hưởng đáng kế đến nhiệt độ ngọn lửa, giới hạn cháy, nhiệt trị thấp và tỷ lệ không khí/nhiên liệu của Biogas Để có thể sử dụng biogas làm nhiên liệu, việc đầu tiên là phải lọc các tạp chất có hại Tiềm năng biogas của Việt Nam từ chất thải chăn nuôi là rất lớn, khoảng 2 tỷ m3 Nếu lấy trung bình 200m3 biogas/tấn nguyên liệu và 10% biomass được chuyển thành biogas thì mỗi năm chúng ta có thể sản xuất được 2 tỷ m3

biogas Cộng với 2 tỷ m3 biogas sản xuất từ chăn nuôi thì mỗi năm chúng ta có thể sản xuất được 4 tỷ m3 biogas

Tuy nhiên ở nước ta thì vấn đề khai thác biogas để phát điện là rất khó khăn vì nguồn nhiên liệu không tập trung và qui mô không đều Những nơi có sản lượng biogas lớn như bãi chôn lấp rác, các trạm xử lý nước thải có thể sử dụng động cơ

cỡ lớn để kéo máy phát điện Các trại chăn nuôi trung bình và nhỏ, nếu sử dụng động cơ cỡ lớn thì không đủ biogas để chạy liên tục, nếu dùng động cơ cỡ nhỏ thì không đảm bảo được công suất cần thiết cho sản xuất Vì vậy trong thực tế hiện nay, phần lớn các hầm biogas ở nước ta chỉ dùng cho việc đun nấu Ở những trại chăn nuôi heo chừng 50 con trở lên, lượng biogas sinh ra trở nên dư thừa cho nhu cầu đun nấu và chúng được thải ra ngoài khí quyển Trong khi đó CH4 có tác dụng

19

gây hiệu ứng nhà kính gấp 23 lần so với CO2 vì vậy việc thải chúng ra không khí sẽ rất nguy hiểm đối với môi trường Vì vậy việc tận dụng biogas từ các nguồn khác nhau để sản xuất điện năng là rất cần thiết để giảm phát thải gây hiệu ứng nhà kính

và tiết kiệm nhiên liệu hoá thạch

1.3.4 Tình hình sản xuất và sự phát triển nhiên liệu sinh học trên thế giới

Hiện nay có khoảng 50 nước ở khắp các châu lục khai thác và sử dụng nhiên liệu sinh học ( NLSH) ở các mức độ khác nhau NLSH được hiểu là nhiên liệu tái tạo (Renewable Fuel) được sản xuất từ nguyên liệu sinh học - sinh khối NLSH dùng làm nhiêu liệu cho ngành giao thông bao gồm: Dầu thực vật sạch, ethanol, diesel sinh học, dimetyl ether (DME), ethyl tertiary butyl ether (ETBE) và các sản phẩm từ chúng 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

Hình 1.5 Biểu đồ sản xuất ethanol trên thế giới Gallons Nhìn vào biểu đồ sản xuất ta thấy sản lượng ethanol tăng mạnh từ năm 2003 Năm 2003 toàn thế giới đã sản xuất được 38,5 tỷ lít ethanol nhiên liệu (trong đó châu Mỹ chiếm khoảng 70%, châu Á 17%, châu Âu 10%), trong đó 70% được dùng

20

làm nhiên liệu, 30% được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm, y tế, hoá chất Đến năm 2008 Mỹ vẫn là quốc gia đứng đầu về sản lượng ethanol so với các nước khác trên thế giới, đặc biệt độ chênh lệch về sản lượng ethanol của nước này so với quốc gia đứng thứ thứ hai là Brazil đã vượt xa hơn nhiều so với năm 2006 Dự kiến năm

2012 thế giới sản xuất khoảng 80 tỷ lít ethanol Đi vào quá trình phát triển công nghiệp sản xuất NLSH ở các Quốc gia điển hình như:

Brazil là quốc gia đầu tiên sử dụng ethanol làm nhiên liệu ở quy mô công

nghiệp từ năm 1970 Bắt nguồn từ khủng hoảng dầu hoả 1972, Brazil có kế hoạch sản xuất xăng-sinh-học 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 Năm 2005, Brazil sản xuất 16 tỷ lít ethanol, chiếm 1/3 sản xuất toàn cầu Năm 2006 Brazil đã có trên 325 nhà máy ethanol, và khoảng 60 nhà máy khác đang xây cất, để sản xuất xăng-ethanol từ mía (đường, nước mật, bã mía), và bắp sản xuất được 17,8 tỷ lít ethanol, dự trù sẽ sản xuất 38 tỷ lít vào năm 2013

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 NLSH Hoa Kỳ đặt chỉ tiêu sản xuất E10 để cung cấp 100% xe hơi vào 2012 Hãng General Motor đang thực hiện dự án sản xuất E85 từ cellulose (chất xơ), và hiện có khoảng hơn 4 triệu xe hơi chạy bằng E85, hãng Coskata đang có 2 nhà máy lớn sản xuất xăng-ethanol

EU ra biểu quyết chung là mỗi quốc gia phải sản xuất cung cấp 5,75%

xăng-sinh-học vào năm 2010, và 10% năm 2020 cho các nước thành viên mình

Đức là nước tiêu thụ nhiều nhất xăng-sinh-học trong cộng đồng Âu châu,

khoảng 2,8 triệu tấn diesel-sinh-học, 0,71 triệu tấn dầu-thực-vật (tinh khiết) và 0.48 triệu tấn ethanol Công ty sản xuất diesel-sinh-học lớn nhất là ADM Oelmühle

21

Hamburg AG, kế đến là MUW (Mitteldeutsche Umesterungswerke GmbH & Co KG) và EOP biodiesel AG Nguyên liệu chính là củ cải-đường để sản xuất ethanol,

và dầu-cải và dầu dừa (nhập cảng từ Malaysia, Indonesia) cho diesel-sinh-học

Pháp là nước thứ hai tiêu thụ nhiều ethanol-sinh-học trong cộng đồng Châu

Âu Năm 2006, khoảng 1,07 triệu tấn ethanol và diesel-sinh-học

Thụy Điển hiện nay 20% xe ở Thuỵ Điển chạy bằng 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 Thụy Điển không đánh thuế lên xăng sinh học, trợ cấp xăng sinh học rẻ hơn 20% so với xăng hóa thạch, không phải trả tiền đậu xe ở thủ đô và một số thành phố lớn, bảo hiểm xe cũng rẻ hơn

Trung Quốc mỗi ngày sử dụng 2,4 - 2,5 triệu thùng dầu mỏ, trong số đó có

tới 50% phải nhập khẩu Để đối phó với sự thiếu hụt năng lượng, một mặt Trung Quốc đầu tư lớn ra ngoài lãnh thổ để khai thác dầu mỏ, mặt khác tập trung khai thác, sử dụng năng lượng tái tạo, đầu tư để nhiều cơ sở khoa học nghiên cứu về NLSH Đầu năm 2003, xăng E10 (10% ethanol và 90% xăng) đã chính thức được

sử dụng ở 5 thành phố lớn và sắp tới sẽ mở rộng thêm tại 9 tỉnh đông dân cư khác Cuối năm 2005, nhà máy sản xuất ethanol nhiên liệu công suất 600.000 tấn /năm (lớn nhất thế giới) đã đi vào hoạt động tại Cát Lâm Tháng 6/2006, Quốc hội Trung Quốc đã thông qua Chiến lược phát triển kinh tế - xã hội, công nghiệp hoá thân thiện môi trường Năm 2005, Trung Quốc sản xuất 920.000 tấn ethanol và khoảng 200,000 tấn diesel-sinh-học Chỉ tiêu sản xuất 4 triệu tấn ethanol và 2 triệu tấn diesel-sinh-học vào năm 2010, và 300 triệu tấn ethanol vào 2020

Hiện tại sản xuất xăng E10 ở 5 tỉnh phía nam, cung cấp 16% nhiên liệu cho toàn xe hơi ở Trung Quốc Trung Quốc cũng trợ cấp khoảng 163 USD cho mỗi tấn xăng ethanol (nhưng không trợ cấp diesel-sinh-học)

Vì giá cả nông phẩm gia tăng, và sợ thiếu thực phẩm, hiện nay Trung Quốc chỉ cho phép canh tác khoai mì, mía đường và một số hoa màu không quan trọng khác trên đất nghèo, không thích ứng sản xuất nông phẩm như ở Sơn Đông và Tân

22

Cương

Hiện tại Trung Quốc có 2 nhà máy lớn là Longyan Zhuoyue New Energy Development (thành lập năm 2001) và Xiamen Zhuoyue Biomass Energy Co (thành lập năm 2006), cả 2 đều ở tỉnh Phúc Kiến nam Trung Quốc Ngoài ra còn khoảng hơn 100 nhà máy quốc doanh nhỏ ở Quế Châu, Quảng Tây, Sơn Đông, và

An Huy, với khả năng sản xuất từ 300 đến 600 nghìn tấn diesel sinh học/năm, biến chế từ dầu dừa (nhập cảng từ Malaysia), hay từ dầu ăn phế thải, dầu hạt cải (trồng ở

thung lũng sông Hoàng Hà), dầu bông vải, dầu trấu (Aleurites moluccana), hạt

dầu-lai (jatropha, trồng vùng đồi núi ở Guizhou, Sichuan, và Yunnan trong chương trình xoá đói giảm nghèo) và các phế thải hữu cơ khác

Hàng năm Trung Quốc tiêu thụ khoảng 22 triệu tấn dầu ăn trong kỹ nghệ thực phẩm, khoảng 4,5 triệu tấn dầu đã qua sử dụng được đưa vào dây chuyền sản xuất diesel sinh học

Để tìm nguồn nguyên liệu khác, các nhà khoa học Trung Quốc nghiên cứu cho biết có 1553 loài cây rừng chứa nhiều dầu có khả năng khai thác sản xuất diesel sinh học, trong đó là Pistacia chinensis Bungo chứa 40% dầu trong thân mọc trên đồi núi Trung Quốc cũng dự trù trồng 670.000 hecta cây (jatropha) để sản xuất diesel-sinh-học

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)

Trong khu vực Đông Nam Á, Thái Lan là quốc gia phát triển rất nhanh về sản xuất và sử dụng xăng pha ethanol sản xuất từ phế phẩm của sắn, hạt ngô, cây ngô, đường, bã mía.Từ năm 1985 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

23

sinh học

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 NLSH Năm 2003, đã có hàng chục trạm phân phối xăng E10 ở Băng cốc và vùng phụ cận Năm 2004, Thái Lan đã sản xuất trên 280.000m3

ethanol, đầu tư 20 nhà máy

để năm 2015 có trên 2,5 tỷ lít ethanol dùng làm nhiên liệu Chính phủ khẳng định E10 sẽ được sử dụng trong cả nước vào đầu thập kỷ tới

1.3.5 Chiến lược phát triển và sử dụng nhiên liệu sinh học ở Việt Nam

Ngày 20/11/2007, Thủ tướng Chính phủ đã ký quyết định 177/2007/QĐ – TTg phê duyệt “Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025” với mục tiêu chủ yếu là phát triển nhiên liệu sinh học, một dạng năng lượng mới, tái tạo để thay thế một phần nhiên liệu hóa thạch truyền thống, góp phần bảo đảm an ninh năng lượng và bảo vệ môi trường

Theo Đề án, mục tiêu đến giai đoạn 2011 – 2015, nước ta làm chủ và sản xuất các vật liệu, chất phụ gia phục vụ sản xuất nhiên liệu sinh học, ứng dụng ngành công nghệ lên men hiện đại để đa dạng hóa các nguồn nguyên liệu cho quá trình chuyển hóa sinh khối thành nhiêu liệu sinh học Đến năm 2015, sản lượng ethanol

và dầu thực vật đạt 250 nghìn tấn, đáp ứng 1% nhu cầu xăng dầu của cả nước Tầm nhìn tới năm 2025, công nghệ sản xuất nhiên liệu sinh học ở nước ta đạt trình độ tiên tiến trên thế giới với sản lượng ethanol và dầu thực vật đạt 1,8 triệu tấn, đáp ứng khoảng 5% nhu cầu xăng dầu của cả nước

Đề án có 4 nhiệm vụ chủ yếu và 6 giải pháp chính để phát triển nhiên liệu sinh học, bốn nhiệm vụ đó là:

- Nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ (R – D)

- Triển khai sản xuất thử sản phẩm (P) phục vụ phát triển nhiên liệu sinh học

- Hình thành và phát triển ngành công nghiệp sản xuất nhiên liệu sinh học Xây dựng tiềm lực phục vụ phát triển nhiên liệu sinh học và hợp tác quốc tế trên cơ sở chủ động tiếp nhận, làm chủ và chuyển giao các tiến bộ kỹ thuật,

24

công nghệ, thành tựu khoa học mới trên thế giới

*Sáu giải pháp bao gồm:

- Đẩy mạnh việc triển khai ứng dụng các kết quả nghiên cứu vào thực tiễn sản xuất, khuyến khích thực hiện chuyển giao công nghệ và tạo lập môi trường đầu tư phát triển nhiên liệu sinh học

- Tăng cường đầu tư và đa dạng hóa các nguồn vốn để thực hiện có hiệu quả các nội dung của Đề án

- Tăng cường xây dựng cơ sở vật chất kỹ thuật và đào tạo nguồn nhân lực phục vụ nhu cầu phát triển nhiên liệu sinh học

- Hoàn thiện hệ thống cơ chế, chính xách, văn bản quy phạm pháp luật để phát triển nhiên liệu sinh học

- Mở rộng và tăng cường hợp tác quốc tế để học hỏi kinh nghiệm về phát triển nhiên liệu sinh học

- Nâng cao nhận thức cộng đồng về phát triển nhiên liệu sinh học

* Một số thuận lợi, khó khăn:

- Thuận lợi

Việc phát triển và sản xuất nhiên liệu sinh học trong đó chú trọng phát triển sản xuất ethanol là hoàn toàn khả thi và phù hợp với điều kiện nước ta dựa vào những luận điểm sau:

Hình 1.6 Sản xuất ethanol từ cây sắn Việt Nam là một quốc gia vùng nhiệt đới, có rất nhiều điều kiện để phát triển

25

năng lượng sinh học Mặt khác, hoạt động sản xuất nông nghiệp hay ngư nghiệp của Việt Nam hàng năm tạo ra rất nhiều chất thải hữu cơ, nếu quyết định tận dụng, chế biến thành nhiên liệu thì đây sẽ là một nguồn năng lượng đáng kể

Theo thống kê chính thức năm 2005, Việt Nam có khoảng 4,3 triệu ha đất đồi núi chưa được khai phá Trong đó, miền Tây Bắc còn 1,26 triệu ha, miền Đông Bắc còn 1,2 triệu ha và các khu vực Bắc Trung Bộ, duyên hải Nam Trung Bộ, Tây Nguyên cũng còn gần 2 triệu ha đất chưa trồng trọt Theo các chuyên gia, nếu từ nay đến năm 2020, khoảng 1 triệu ha trong khoảng diện tích bỏ hoang đó được chế biến thành đất canh tác các loại cây dùng để làm nguyên liệu chế tạo nhiên liệu sinh học thì sản lượng sẽ rất lớn Hiện nay diện tích đó được tận dụng để trồng sắn đó và hướng sản xuất ethanol từ sắn đang phổ biến ở nước ta

Hình 1.7 Cây Jatropha curcas Trong những năm gần đây, giới nghiên cứu tại Việt Nam và chính quyền đã rất chú ý đến một loại cây mang tên khoa học là Jatropha curcas tên tiếng Việt là

“cây cọc rào, cây cọc giậu hay cây dầu mè, còn gọi nôm na là cây diesel do khả năng cho dầu của nó rất cao

Ngoài loại cây mới như cây Jatropha, để đẩy mạnh sản xuất năng lượng sinh

Trong một vài năm gần đây, ngành nuôi cá tra và cá basa của Việt Nam phát triển rất nhanh Hiện nay ở vùng đồng bằng sông Cửu Long, tổng sản lượng cá này

đã lên tới cả triệu tấn, chủ yếu phục vụ cho xuất khẩu Tuy nhiên, để xuất khẩu, người ra chỉ giữ lại phần thân cá còn phải loại bỏ đi phần đầu, đuôi, da, xương và đặc biệt là phần mỡ cá Tính ra hàng năm, đồng bằng sông Cửu Long thải ra ít nhất

30 nghìn tấn mỡ cá tra và cá basa Chủ yếu sử dụng vào việc sản xuất mỡ bôi trơn máy móc, thức ăn gia súc Tuy nhiên, vẫn còn số lượng lớn thải trực tiếp ra môi trường, vừa gây phí phạm vừa gây ô nhiễm môi trường Vì lý do đó, một số doanh nghiệp đã kết hợp với giới nghiên cứu khoa học để tìm cách tận dụng nguồn mỡ cá basa đưa vào chế tạo diesel sinh học

Phụ phẩm thứ hai có thể tận dụng là vỏ cà phê Trong một thời gian rất ngắn, Việt Nam đã vươn lên thành một quốc gia xuất khẩu cà phê hàng đầu thế giới, chỉ kém Brazil Cũng như trường hợp cá basa, tiến trình trích hạt cà phê để xuất khẩu

đã để lại rất nhiều vỏ, nếu bỏ đi tất yếu gây ô nhiễm Theo ước tính của giới chuyên gia, hàng năm ngành cà phê thải ra khoảng 400 nghìn tấn vỏ Loại vỏ này lại có đặc điểm là thời gian phân hủy lâu hơn các loại vỏ khác, gây ô nhiễm cho môi trường Theo các nhà khoa học, vỏ cà phê thuộc loại chất hữu cơ hoàn toàn có thể dùng để lên men, chuyển hóa thành cồn ethanol Đây chỉ là hai phụ phẩm nổi bật, vì liên quan đến mặt mạnh trong ngành xuất khẩu của Việt Nam Ngoài ra, còn có nhiều phế phẩm khác cũng có thể tận dụng như vỏ hạt điều, trấu, mùn cưa để có thể tận dụng sản xuất nhiên liệu sinh học

27

Mặt khác, tảo biển cũng là một nguồn nguyên liệu để sản xuất biodiesel phong phú mà không xâm hại an ninh lương thực như những cây trồng lấy dầu biodiesel khác Đặc biệt, tảo có thể tồn tại ở bất cứ nơi nào đủ ánh sáng, kể cả vùng hoang hóa, nước mặn, nước thải, lại có khả năng làm sạch môi trường nước thải Để nuôi tảo, chỉ cần ánh sáng, CO2, nước và dinh dưỡng có thể là phân hóa học hoặc phân hữu cơ Tảo giống thường được nuôi trong phòng thí nghiệm, về sau có thể chuyển qua bể hoặc ao để nuôi Ngoài việc dung tảo để sản xuất nhiên liệu, có thể dùng bụi tảo khô để đốt trong các động cơ diesel thay thế cho than bụi Đặc biệt, tảo có hàm lượng dầu cao có thể dùng để chiết tách lấy dầu Nghiên cứu sử dụng nguồn tảo giống Chlorella trong nước được cung cấp từ khoa Thủy sản trường Đại học Nông lâm Tp.HCM, khoa Thủy sản trường Đại học Cần Thơ và trung Trung tâm Quốc gia giống Hải sản Nam Bộ Thí nghiệm cho thấy tảo Chlorella cho dầu có màu vàng sậm, năng suất chuyển đổi dầu thành biodiesel là 97% sau 2 giờ phản ứng

- Khó khăn

Chúng ta nhận thấy rằng, Việt Nam hoàn toàn có cơ sở để phát triển nhiên liệu sinh học Mặc dù nhận thức đã có, nghiên cứu khoa học cũng có, các thử nghiệm ban đầu cũng mang lại kết quả cao Tuy nhiên, việc sử dụng nhiên liệu sinh học ở Việt Nam chưa phát triển là do đây là vấn đề còn quá mới mẻ, các nỗ lực, sáng kiến vẫn còn mang tính chất cục bộ, chưa đồng bộ

Mặc dù Nhà nước đã có những đề án phát triển nhiên liệu sinh học ở Việt Nam, chẳng hạn như: “Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025” được ký duyệt vào cuối năm 2007 Tuy nhiên, để thực hiện đề án trên, Nhà nước lại chưa có những chính sách cụ thể về khuyến khích cũng như hỗ trợ nhà khoa học, doanh nghiệp và người dân cùng thực thi đề án

Các công trình nghiên cứu về nhiên liệu sinh học được công bố còn quá ít Các công trình đã công bố thì lại gặp khó khăn trong việc triển khai và ứng dụng Doanh nghiệp thì không mặn mà với việc sản xuất nhiên liệu sinh học

Hiện nay, nguồn cung cấp nhiên liệu khoáng để chạy động cơ do một số doanh nghiệp nắm giữ mang tính chất đọc quyền Để thuyết phục họ chuyển dần sang kinh