Xăng sinh học Phần 3 potx

liệu thực vật nào 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 hiện tại, ii không được phá thêm rừng, iii thích hợp trên

Xăng sinh học

Phần 3

VIỆT NAM VÀ XĂNG-SINH-HỌC

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 cảng xăng và diesel cho xe

cộ và kỹ nghệ còn phôi thai của mình

Chẳng hạn năm 2005, Việt Nam khai thác được 32,4 triệu tấn than và 18,5 triệu tấn dầu thô, nhưng đã phải nhập 11,45 triệu

tấn xăng và diesel

Trước trào lưu sử dụng xăng-sinh-học của thế giới, Việt nam cũng đã bị lôi cuốn theo trào lưu này Từ cả chục năm nay, báo chí trong nước cũng thường đề cập đến việc phát triển xăng-sinh-học trên thế giới, nhất

là khi giá cả xăng dầu tăng vọt Tháng

7/2006 tại Sài Gòn, và tháng 10/2007 tại

Hà Nội, hàng trăm nhà khoa học và kinh doanh ở Việt Nam hội thảo chung quanh vấn đề xăng-sinh-học Qua các cuộc hội thảo này và báo chí trong nước vào thời điểm này thì chính phủ Việt Nam chưa

chuẩn bị gì cho chiến lược, ngoài một số

cá nhân chuyên gia và nhà kinh doanh có tầm nhìn xa, chạy trước thời cuộc Chẳng hạn, về nguyên liệu thì bàn về sử dụng lúa gạo, mía đường, để tạo ethanol; cây dầu-lai (miền Bắc gọi là cây dầu-mè –

Jatropha curcas), mở cá ba-sa (khoảng

40,000 tấn/năm)

Hội thảo cũng cho biết 3 lý do chính chưa

phát triển ngành xăng-sinh-học là:

(i) số lượng nguyên liệu sản xuất

xăng-sinh-học là tinh bột ngũ cốc, mật rỉ đường

và luật lệ rõ ràng Các công ty mía đường (như Lam Sơn ở Thanh Hoá), Sài Gòn

Petro, Công ty Rượu Bình Tây, Công ty Chí Hùng, v.v cũng đã có dự án sản xuất ethanol làm nhiên liệu, khi chánh phủ phất

cờ cho phép Tuy nhiên, hiện nay chưa có một nhà kinh doanh nào dám bỏ tiền vào nghiên cứu và đầu tư khi chính phủ chưa

có chính sách quy định, chưa có phối hợp

ăn khớp giữ các Bộ, thủ tục nhiêu khê: thủ tục đất đai canh tác thì quản lý bởi Bộ

Nông nghiệp; quy định tiêu chuẩn sản xuất pha chế xăng-sinh-học thì quản lý bởi Bộ

Khoa học-Công nghệ; và sử dụng xăng

dầu phải có ý kiếng của Bộ Giao

thống, mở rộng quy mô sản xuất và mạng lưới phân phối phục vụ cho giao thông và các ngành sản xuất công nghiệp khác Đến năm 2020, công nghệ sản xuất sinh học ở

VN sẽ đạt trình độ tiên tiến trên thế giới, với sản lượng đạt khoảng 5 tỷ lít xăng E10

và 500 triệu lít dầu biodiesel B10/năm”

Ngày 20/11/2007, Thủ tướng chính phủ đã

ký phê duyệt “Đề án phát triển sinh-học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025” trong đó đặt mục tiêu đến năm

nhiên-liệu-2015, sản lượng ethanol và dầu thực vật

đạt 250 nghìn tấn, đáp ứng 20% nhu cầu xăng dầu của cả nước bằng xăng E5 (pha 5% cồn) và dầu B5 (Diesel pha 5% dầu

sinh học), và đến năm 2025, đạt 1.8 triệu tấn, đáp ứng 100% nhu cầu của cả nước bằng xăng dầu pha nhiên liệu sinh học

trên Và khoảng thời gian từ nay đến 2010

là nghiên cứu và ban hành luật lệ liên quan đến sản xuất và sử dụng xăng-sinh-học Việt Nam với đất hẹp (diện tích canh tác khoảng 9.3 triệu ha), dân đông (85 triệu năm 2007, trung bình mỗi đầu người 0.11 ha), lại nghèo (GDP trung bình toàn dân là US$726/đầu người năm 2006, của nông dân chỉ khoảng 1/2), vùng sản xuất nông nghiệp chính là đồng bằng Cửu Long và Sông Hồng đã quá tải Đất canh tác hiện nay phải tiếp tục sản xuất nông phẩm thiết yếu cho đời sống người dân (chánh yếu là lúa, hoa màu phụ, cây kỹ nghệ) để tự túc

và xuất cảng

Vì vậy Việt Nam phải tìm nguồn nguyên

liệu thực vật nào 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 hiện tại,

(ii) không được phá thêm rừng,

(iii) thích hợp trên diện tích đất bỏ hoang cằn cổi, sa mạc hoá, tổng cộng khoảng 10 triệu ha, gồm đất đồi trọc ở Miền Bắc

(4.77 triệu ha), Bắc Trung Việt (1.9 triệu ha), phía Nam Trung Việt (1.63 triệu ha),

và Tây nguyên (1.05 triệu ha),

(iv) có hiệu quả kinh tế cao, và

(v) tăng lợi tức, giúp xoá đói giảm nghèo cho nông dân

Sau đây, tác giả gợi ý một vài nguyên liệu

1 Sản xuất diesel-sinh-học từ hạt

cao-su Việt nam hiện nay đã có 250,000 ha

cao su trưởng thành, và diện tích sẽ gia

tăng nhiều trong tương lai (có thể tới 1

triệu ha) Nếu thu góp được tất cả hạt của

250,000 ha này, ngay từ bây giờ Việt Nam

có thể sản xuất được 54,250 tấn

dầu-cao-su, tương ứng với 1 triệu tấn học B5 Dầu hột cao su chứa 18.9%

diesel-sinh-saturated acid (palmitic acid và stearic

acid), và 80% unsaturated acid (oleic acid, 24.6 %; linoleic acid, 39.6 %; và linolenic acid, 16.3 %) Hột cao su chín rụng rộ vào khoảng tháng 7 và 8 dương lịch, rất thuân tiện cho các em học sinh nghỉ hè kiếm lợi tức trong việc thu lượm hột Các cơ sở đồn điền cao su đều đã có sẵn máy móc và

phương tiện ép dầu

2 Canh tác sorgho-đường (Sweet

sorghum) trong mùa hạn trên vùng

ruộng sạ ở đồng bằng Cửu Long Trước

1960, sau khi gặt lúa sạ, tại An Giang

Châu Đốc đất bỏ hoang từ tháng 1 đến

tháng 5 dương lịch là lúc mùa khô, thiếu nước canh tác Bắt đầu khoảng sau 1965, nông dân trồng sorgho-hạt (grain sorghum, lúa miến) trong các tháng này trên đất

thiếu nước bơm để làm thực phẩm gia súc

và cá, và lúa thần-nông trên một số ruộng đất dọc sông rạch có khả năng bơm nước Hiện nay, đa số đất còn bỏ hoang trong

mùa nắng vì thiếu nước, hay không lợi khi canh tác lúa (vì giá xăng, phân, thuốc quá cao)

Các vùng ấm hay nóng ở miền Nam Hoa

Kỳ đã canh tác sorgho-đường từ hàng trăm năm nay để sản xuất xi-rô (sirup) Các

giống Hoa Kỳ này cho năng suất hột thấp nhưng thân có nhiều đường Viện Nghiên Cứu Quốc Tế Nông Nghiệp Vùng Khô

Hạn (ICRISAT) dùng các giống này để lai tạo thành các “giống lai” vừa cho năng

suất hột cao, năng suất thân cao và độ

đường cao ở cả hột và thân Thân đường chứa 15 đến 23% đường, thân mía chứa 12-15% đường Chẳng hạn giống lai

sorgho-“Madhura” được lai tạo để có thân chứa nhiều đường (sweet-stem sorghum hybrid) dùng để chế biến ethanol, sirup và đường

kẹo Giống lai Madhura ngắn hạn (120

ngày), trồng 2 vụ/năm cho năng suất hột tổng cộng từ 2 đến 4 tấn/ha, 5-7 tấn lá khô (cho trâu bò ăn), 15-20 tấn bả (thân sau khi

ép lấy đường, làm thức ăn trâu bò), 3-6 tấn đường kẹo hay 5-9 tấn sirup (75% đường), hay 3000 - 4000 lít ethanol 95% Giống

SSH-104 có chu kỳ sinh trưởng 100 – 115 ngày, thân chứa 23% đường, một vụ trồng (4 tháng) cho năng suất thân cây 95-125 tấn/ha, so với mía khoảng 65-90 tấn/ha với

vụ trồng dài 10-12 tháng

Tại vùng Imperial Valley của California, 1

ha trồng sorgho-đường trong 1 vụ 4 tháng sản xuất: 5,600 lít ethanol + 20 tấn xác bả khô (có thể biến thành 10 Megawatt-giờ điện)

Sorghum chịu hạn hán, chịu được đất

phèn, đất mặn, đất kiềm, chịu được nước ngập, ít sâu bọ bệnh tật, ít đòi hỏi phân

bón, ít tốn nước tưới (chỉ bằng 1/4 nhu cầu nước của mía) Mới đây, các khoa học gia

đã cài vào bộ máy di truyền sorgho-đường gen chịu đựng đất phèn nặng vì nhôm

Vùng đất phèn Tứ Giác Long Xuyên nên chọn các giống chịu phèn này

Sorgho-đường, cũng như sorgho hạt, chịu được khô hạn, nhu cầu nước tối thiểu là

Lá sorgho có một lớp sáp ngăn chận thoát hơi nước, nên sorgho sử dụng nước hiệu quả hơn các ngũ cốc khác Chồi và hoa

được sinh sản và phát triển trong một thời gian dài, nên khi gặp khô nóng ngắn hạn không bị ảnh hưởng vào thụ phấn Nếu

khô hạn kéo dài, phát hoa ít và nhỏ hơn, trong lúc thân cây chứa nhiều đường hơn Sorgho cần 310 lít nước để sản xuất 1 kg chất khô, trong khi bắp cần 370 lít nước

sorgho-đường sản xuất được 1000 lít ethanol,

để cho kết quả tương đương Tổng hợp hết mọi chi phí tại Hoa Kỳ kể từ canh tác cho tới chế biến xong xuôi, sản xuất 1000 l

ethanol từ sorgho-đường tốn 81.6 USD, từ bắp tốn 89.2 USD, và từ mía tốn 111.5

USD năng suất toàn cây trung bình

90-120 tấn/ha/vụ (4 tháng)

năng suất đường, cũng như năng suất toàn cây cao nhất khi nhiệt độ không khí trung bình 26-27°C, nhiệt độ đất 18-20°C Lục hoá tối đa ở nhiệt độ ban ngày 32°C

Trong một mùa canh tác (4 tháng), 1 ha sorgho hấp thụ 40 tấn C từ không khí qua lục hoá

Năng lượng cần thiết để biến nước ép từ thân sorgho-đường (chính là đường) ra

ethanol chỉ bằng 50% năng lượng cần thiết

để biến hạt bắp (chính là tinh bột) ra

ethanol

Ần độ cũng 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 trong 48-72 giờ

Cây dầu-lai (Jatropha curcas L.) Cũng

còn gọi là cây-dầu-mè hay cây-hàng-rào, cùng họ với khoai mì, cao su

(Euphorbiaceae) Trên thế giới có khoảng

175 loài, Việt Nam có 5 loài, trong số đó

có cây dầu-lai (Jatropha curcas L.) Cây

dầu-lai gốc Trung Mỷ, trồng ở Việt Nam

từ lâu đời để lấy dầu từ hạt, hạt chứa

khoảng 40% dầu Cây cao 1-5 m, trồng

được nơi khô hạn với vủ lượng 200

mm/năm cho tới nơi có vủ lượng 1200

mm/năm, lý tưởng là 600 – 1000 mm/năm Khô hạn liên tục 3 năm chỉ làm lá rụng

nhưng cây không chết Vùng duyên hải

khô cằn Ninh Thuận Bình Thuận với vũ lượng trung bình 600 mm/năm, hiện bỏ

hoang, là nơi thích hợp canh tác cây-dầu lai Cũng canh tác được trên các đồi trọc (vừa bảo vệ chống xoi mòn, vừa cho dầu),

đất đang sa-mạc-hoá, đất kiềm vùng duyên hải Trung Việt Cây không chịu được úng nước, hay đất dốc quá 30 độ, và đất acid (pH <7), pH thích hợp 8-9, thích hợp vùng đất cà giang duyên hải Trung Việt Không

có sâu bọ hay bệnh tật, ngoại trừ đốm lá

do Cercospora Cây trồng bằng hột hay

bằng nhánh giâm dễ dàng Nhánh giâm

cho trái sau một năm, trồng bằng hạt sau 2 năm Khoảng cách trồng 2m x 2 m,

khoảng 2500 cây/ha Cho năng suất hạt

cao kể từ năm thứ 4, và thọ khoảng 50

năm Một cây đơn độc cho 2 kg trái/cây, trung bình năng suất hột từ 3 đến 6 tấn

hột/ha/năm, tuỳ đất tốt hay xấu Trên đất xấu, cho trung bình 0.9 tấn dầu/ha/năm, đất trung bình 1.6 – 2 tấn dầu/ha/năm

Trung bình 4 kg hột ép được 1 lít dầu Cây dầu-lai có thể trồng xen kẻ với cà phê, cây

ăn trái và rau hoa Dầu có chất độc (không

ăn được), trước đây dùng làm đèn cầy, xà phòng, ngày nay làm diesel-sinh-học Ấn

độ dự trù canh tác 14 triệu ha để sản xuất diesel-sinh-học

Lục bình (Eichornia crassipes) Lục bình

xưa nay coi như cỏ dại, sống bềnh bồng trên sông, rạch, ao, hồ, cản trở ghe tàu lưu thông, ngăn cản dòng nước chảy, v.v Tuy nhiên, nghiên cứu gần đây cho biết lục

bình là một nguyên liệu hữu hiệu để sản xuất khí-đốt-sinh-học và xăng-sinh-học Lục bình cũng dùng để lọc nước phế thải

từ nhà máy biến chế thực phẩm, trại chăn nuôi, nước cống rảnh thành phố Rể lục

bình hấp thụ các kim loại độc trong nước phế thải như chì, thuỷ ngân, strontium, v.v

và chứa các chất này trong rể với nồng độ gấp 10,000 lần nồng độ kim loại chứa

trong nước Phần cây tươi chứa 95.5%

nước, 0.04% N, 0.06% P2O5, 0.2% K2O, 1% chất tro, và 3.5% chất hữu cơ Lục

bình được dùng làm thức ăn cho trâu bò (lên men dưa lục bình với 2% muối, hay

ăn tươi), phơi khô đun bếp, tro làm phân,

cọng lục bình phơi khô dùng đan giỏ, thủ công, v.v

Lục bình tăng trưởng rất nhanh, mỗi năm

có thể thâu hoạch 4 lần, tổng năng suất

chất tươi/ha/năm biến thiên giữa 20 và 200 tấn ở Florida canh tác từ trong nước sông

hồ (không phân bón), cho 300 tấn nếu

canh tác trong nước sa thải của thành phố,

từ chưồng trại gia súc Canh tác tại Ấn độ cho năng suất khoảng 150 tấn chất

tươi/ha/năm Lục bình không sống được ở nước mặn chứa quá 5 g muối/l

Lục bình sản xuất chất khô (dry matter) khoảng 60-80 tấn/ha/năm ở miền nam Hoa

Kỳ (không phân bón), như vậy cao hơn cỏ voi (57 tấn), mía (55 tấn), sorghum (37

tấn), cây rừng Eucalyptus (15 tấn), thông (9 tấn), hướng dương (6 tấn) canh tác với phân bón

Năng lượng chứa trong 1 tấn chất khô lục bình tương đương với 2.4 barrels dầu hoả (= 381 lít) Cứ mỗi kg chất khô lục bình

sản xuất 370 lít khí-sinh-học cho năng

lượng 22,000 KJ/m3 (580 Btu/ft3), còn

NAS của Hoa kỳ ước lượng rằng 1 ha lục bình ở miền nam Hoa Kỳ sản xuất 70,000

khí-sinh-học dùng làm phân hữu cơ

Tại Ấn độ, 1 tấn lục bình phơi khô (không phải chất khô) cho khoảng 50 lít ethanol

và 200 kg chất phế thải dùng làm phân

bón Lên men yếm khí 1 tấn lục bình khô

đó chứa 51.6% methane, 25.4% hydrogen,

hoá-khí (gasification) ở nhiệt độ cao

(800°C) với hơi nước, 1 tấn chất khô lục

nông dân đóng cọc dọc bờ sông trồng lục bình để lấy sợi dùng đan lác thủ công xuất cảng (như mủ, giỏ xách, ) Các dề lục

bình này cũng bảo vệ được bờ sông tránh xói lở do sóng ghe tàu gây nên, trong khi giữa dòng sông trống trải để ghe tàu lưu thông Cần phát triển trồng lục bình dọc sông rạch bên trong các cọc, như nông dân canh tác hiện nay Đặc biệt, lục bình có

năng suất rất cao ở những ao hồ thanh lọc nước thải ở các nhà máy biến chế hải sản, chăn nuôi gia súc, nơi thải nước cống

thành phố

Tảo (Algae): là nguồn thực vật đầy hứa

hẹn để sản xuất diesel-sinh-học Cũng cần biết rằng dầu hoả bắt nguồn từ huỷ hoại tảo, chất hữu cơ trầm tích, phiêu sinh, vi sinh vật ở thời cổ đại Tảo là thực vật có khả năng lục hoá, lấy năng lượng mặt trời

lipids Tảo mọc trong nước ngọt hay nước

mặn, từ trong vủng nước nhỏ, ao hồ hay biển Tuỳ theo loại, tảo giàu protein

(như Spirulina maxima chứa

60-70%;Chlorella vulgaris chứa 51-58%

protein trọng lượng chất khô), chất bột

(carbohydrates) (như Botryococcus

braunii chứa 86%, Spirogyra sp chứa 64%; Porphyridium cruentum chứa 40-

33-57% trọng lượng chất khô), và lipids

(như Scenedesmus dimorphus, chứa 40%; Prymnesium parvumchứa 22-40%)

Các vi sinh gồm tảo, diatoms, và cyanobasteria được gọi chung là “vi-tảo” (microalgae) chứa nhiều dầu và chất béo (trên 30%) là nguyên liệu chế diesel-sinh-học

Tảo có thể canh tác trong thùng (tank),

trong ao, hồ, biển Quan trọng là phải đầy

đủ ánh sáng (mặt trời hay đèn), đầy đủ

không khí vào nước như nuôi cá, hay bơm

hoá học, chất hữu cơ như nước thải từ

cống rảnh Nếu canh tác tảo ngoài biển,

cần phải bón thêm phân chứa sắt (iron) Loại tảo xanh Chlorophyceae (green

algae) cho nhiều carbohydrates hơn lipids, tăng trưởng mạnh ở 30°C, cần nhiều ánh sáng và nước có độ dẩn điện 55 mmho/cm Tảo cho tỷ lệ dầu cao khi canh tác trong môi trường thiếu chất dinh dưởng, nhưng năng suất tảo kém nên năng suất dầu cũng kém ở môi trường canh tác này

Nghiên cứu mới đây cho biết An Giang có

137 loài tảo nước ngọt, đa số là tảo

lụcChlorophyta Ở vùng nước nhiễm mặn

phải chọn giống thích ứng nước mặn, để canh tác Cần phải nghiên cứu để khám

phá khả năng chứa dầu trong các loài tảo này

Để lấy dầu, giản dị nhất là ép để lấy

khoảng 75% dầu chứa trong tảo, phần xác còn pha với dung môi cyclo-hexane để

trích lấy dầu còn lại Xác tảo sau khi ép

chứa nhiều chất bột, nên cho lên men để sản xuất ethanol, hay làm thức ăn gia súc năng suất dầu/ha từ tảo canh tác trong điều kiện lý tưởng cho 200 lần nhiều hơn dầu từ hoa màu, và trong điều kiện canh tác thông thường cho năng suất dầu cao 30 lần hay

tệ lắm cũng 15 lần nhiều hơn canh tác cải, dừa dầu, đậu nành hay cây dầu-lai

dầu-(jatropha) năng suất tại Hoa Kỳ hiện tại với vi tảo canh tác là 17,300 lít

dầu/ha/năm (gấp 3 lần dừa-dầu của Mã

Lai), trong các tank phòng thí nghiệm với điều kiện lý tưởng cho 46,000 đến 140,000 lít/ha/năm Phòng Nghiên Cứu Năng

Lượng của Hoa Kỳ ước tính rằng chỉ với diện tích 5 triệu ha trồng tảo, tức khoảng 1% đất nông nghiệp của Hoa kỳ hiện nay (khoảng 500 triệu ha), thì đủ cung cấp

diesel-sinh-học cho Hoa Kỳ, thay thế hoàn toàn diesel từ dầu hoả

Ngày 11/12/2007, Công Ty Shell tuyên bố thiết lập cơ sở canh tác tảo để biến chế dầu