năng lượng sinh khối và nhiên liệu sinh học – tiềm năng phát triển ở việt nam

Năng lượng sinh học đang là xu thế phát triển tất yếu, nhất là ở các nước nông nghiệp và nhập khẩu nhiên liệu, do các lợi ích của nó như: công nghệ sản xuất không qua phức tạp, tận dụng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

VIỆN MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN LỚP: QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

KHÓA: 2010

-oo000oo -BÀI TIỂU LUẬN MÔN HỌC:

QUẢN LÝ BỀN VỮNG NGUỒN NĂNG LƯỢNG

NĂNG LƯỢNG SINH KHỐI VÀ NHIÊN LIỆU SINH HỌC – TIỀM NĂNG PHÁT

TRIỂN Ở VIỆT NAM

MSHV : 1080100070

TPHCM, THÁNG 5/2011

MỤC LỤC

DANH SÁCH BẢNG………3

DANH SÁCH HÌNH………4

MỞ ĐẦU……….5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG SINH KHỐI VÀ NHIÊN LIỆU SINH HỌC………6

1.1 CÁC KHÁI NIỆM………6

1.1.1 Năng lượng sinh khối………6

1.1.2 Nhiên liệu sinh học………7

1.2 NGUỒN GỐC……….8

1.2.1 Từ các cây trồng năng lượng 8

1.2.2.Từ các chất bã của sinh khối đã qua xử lý……… … 9

1.2.3 Chất thải từ gia súc 10

1.2.4 Các loại chất thải khác………10

1.3 CÁC CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT RA NĂNG LƯỢNG SINH KHỐI VÀ NHIÊN LIỆU SINH HỌC………12

1.3.1 Các công nghệ chung………12

1.3.2 Sản xuất điện từ năng lượng sinh khối 13

1.4 ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA NĂNG LƯỢNG SINH KHỐI…… ….15

1.4.1 Ưu điểm……….15

1.4.1.1 Kinh tế-xã hội……… 15

1.4.1.2 Lợi ích về mặt môi trường……….17

1.4.1.3 Nhiên liệu sinh học và vấn đề phát triển bền vững……… 18

1.4.2 Nhược điểm………19

CHƯƠNG 2 : TÌNH HÌNH SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG SINH KHỐI VÀ NHIÊN LIỆU SINH HỌC TRÊN THẾ GIỚI………20

2.1 CÁC NƯỚC KHU VỰC TRÊN THẾ GIỚI……… … 20

2.2 CÁC NƯỚC KHU VỰC LÂN CẬN……… 22

CHƯƠNG 3 : TÌNH HÌNH SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG SINH KHỐI VÀ NHIÊN LIỆU SINH HỌC TẠI VIỆT NAM……… 24

3.1 TIỀM NĂNG SINH KHỐI Ở VIỆT NAM……… … 24

3.2 TIỀM NĂNG NHIÊN LIỆU SINH HỌC……… ….26

3.3 VÍ DỤ ĐIỂN HÌNH VỀ PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG SINH KHỐI TẠI VIỆT NAM - SẢN XUẤT BIODIESEL TỪ MỠ CÁ TRA VÀ CÁ BA SA……… ………28

3.3.1 Nguồn nguyên liệu cá tra và cá basa 28

3.3.2 Quy trình sản xuất mỡ từ cá tra và cá ba sa………29

3.3.3 Qui trình sản xuất Biodiesel từ mỡ cá……… 30

CHƯƠNG 4: QUAN ĐIỂM CÁ NHÂN………35

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN………36

TÀI LIỆU THAM KHẢO………37

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 3.1 Tiềm năng sinh khối gỗ năng lượng………24

Bảng 3.2 Tiềm năng sinh khối phụ phẩm nông nghiệp………25

Bảng 3.3 Tiềm năng lý thuyết khí sinh học từ phụ phẩm nông nghiệp……… …25

Bảng 3.4 Tiềm năng etanol………26

Bảng 3.5 Các nhà máy năng lượng sinh khối trong tương lai………27

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1.1 Chu trình chuyển hóa sinh khối trong thiên nhiên………6

Hình 1.2 Quy trình sản xuất ethanol……… ……8

Hình 1.3 Các sản phẩm tạo nên năng lượng sinh khối ……….……11

Hình 1.3 Các sản phẩm tạo nên năng lượng sinh khối (tiếp theo)……… ……12

Hình 1.4 Sơ đồ phân loại các dạng xử lý và chuyển hóa sinh khối……….……13

Hình 1.5 Sơ đồ mô tả quá trình đốt liên kết 14

MỞ ĐẦU

Như chúng ta đều biết, nền kinh tế thế giới cho đến nay phụ thuộc rất nhiều vào nhiên liệu hóa thạch mặc dù nguồn tài nguyên này đang ngày càng cạn kiệt, đồng thời chúng cũng là tác nhân gây ô nhiễm môi trường rất lớn Bên cạnh đó nhu cầu bảo vệ môi trường sống trên trái đất cũng như cần phát triển kinh tế với một tốc độ cao và trên quy mô rộng làm cho an ninh năng lượng toàn cầu ngày càng bị đe dọa nghiêm trọng Do đó nhiệm vụ tìm kiếm nguồn thay thế cho nhiên liệu hóa thạch đã được đặt ra trong gần nửa thế kỷ qua và ngày càng trở nên cấp thiết Một trong những hướng đi để giải quyết nhiệm vụ này là sử dụng sinh khối, tức là các vật liệu có nguồn gốc hữu cơ để đốt trực tiếp nhằm tạo ra nhiệt năng hoặc điện năng hoặc chuyển hóa sang các chất mang năng lượng dạng khí hoặc nhiên liệu lỏng Năng lượng sinh học đang là xu thế phát triển tất yếu, nhất là ở các nước nông nghiệp và nhập khẩu nhiên liệu, do các lợi ích của nó như: công nghệ sản xuất không qua phức tạp, tận dụng nguồn nguyên liệu tại chỗ, tăng hiệu quả kinh tế nông nghiệp, không cần thay đổi cấu trúc động cơ cũng như cơ sở hạ tầng hiện có và giá thành cạnh tranh so với xăng dầu Do vậy, nội dung của bài tiểu luận này muốn trình bày quan điểm của cá nhân đối tiềm năng phát triển năng lượng sinh khối tại Việt Nam bao gồm các chương cụ thể như sau:

− Chương 1: Trình bày tổng quan các khái niệm, nguồn gốc, phân loại năng lượng sinh khối, các công nghệ đang được sử dụng để sản xuất năng lượng sinh khối, ưu

và nhược điểm khi sử dụng năng lượng sinh khối

− Chương 2: Trình bày tình hình sử dụng năng lượng sinh khối tại một số nước trên thế giới và một số nước lân cận châu á

− Chương 3: Trình bày tình hình sử dụng năng lượng sinh khối ở Việt Nam, các tiềm năng hiện tại của Việt Nam có thể phát triển năng lượng sinh khối cũng như những mặt khó khăn và thuận lợi khi Việt Nam sử dụng năng lượng sinh khối

− Chương 4: Trình bày quan điểm cá nhân của tác giả về khả năng áp dụng năng lượng sinh khối tại Việt Nam và các giải pháp khắc phục những vấn đề về năng lượng khi sử dụng năng lượng sinh khối

− Chương 5: Một số kết luận

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG SINH KHỐI VÀ

NHIÊN LIỆU SINH HỌC

1.1 CÁC KHÁI NIỆM

1.1.1 Năng lượng sinh khối

Sinh khối là một thuật ngữ có ý nghĩa bao hàm rất rộng dùng để mô tả các vật chất có nguồn gốc sinh học vốn có thể được sử dụng như một nguồn năng lượng do các thành phần hóa học của nó Sinh khối bao gồm cây cối tự nhiên, cây trồng công nghiệp, tảo và các loài thực vật khác, hoặc là những bã nông nghiệp và lâm nghiệp Sinh khối cũng bao gồm cả những vật chất được xem nhưng chất thải từ các xã hội con người như chất thải từ quá trình sản xuất thức ăn nước uống, bùn từ các hệ thống xử lý nước thải, phân bón, sản phẩm phụ gia (hữu cơ) trong công nghiệp và các thành phần hữu cơ của chất thải sinh hoạt Sinh khối còn có thể được xem như một dạng tích trữ năng lượng mặt Trời Năng lượng từ mặt Trời được "giữ" lại bởi cây cối qua quá trình quang hợp trong giai đoạn phát triển của chúng

Từ các nguồn sinh khối được chuyển thành các dạng năng lượng khác như: điện năng, nhiệt năng, hơi nước và nhiên liệu thông qua các phương pháp chuyển hóa như đốt trực tiếp và turbin hơi, phân hủy kị khí, khí hóa và nhiệt phân, Các dạng năng lượng này gọi

là năng lượng sinh khối Năng lượng sinh khối được xem là tái tạo vì nó được bổ sung nhanh hơn rất nhiều so với tốc độ bổ sung của năng lượng hóa thạch vốn đòi hỏi hàng triệu năm

Hình 1.1 Chu trình chuyển hóa sinh khối trong thiên nhiên

1.1.2 Nhiên liệu sinh học

Nhiên liệu sinh học là các dạng nhiên liệu có nguồn gốc động thực vật nhưng khác với các dạng nhiên liệu hóa thạch được hình thành do quá trình phân hủy xác sinh vật trong hàng triệu năm Hiện nay trên thế giới phổ biến nhất là dầu điesel sinh học, methanol và ethanol.1

Methanol

Methanol là cồn được sản xuất từ gỗ Methanol không có hiệu suất nhiên liệu cao như xăng nên chỉ được dùng chủ yếu như tác chất chống đông hoặc được sử dụng trong quá trình sản xuất một số hóa chất khác, như formaldehyde2

Ethanol và bioesel có thể được trộn lẫn với hoặc được dùng thay thế trực tiếp cho các dạng nhiên liệu từ nhiên liệu hóa thạch như xăng và dầu diesel Sử dụng nhiên liệu sinh học giúp giảm các chất khí thải độc hại, từ đó hạn chế hiệu ứng nhà kính, tăng khả năng độc lập năng lượng của quốc gia và đồng thời hỗ trợ phát triển nông nghiệp và kinh tế nông thôn

Ethanol (hoặc là cồn ethyl)

Ethanol là nhiên liệu dạng lỏng, không màu, trong suốt, dễ cháy Ethanol được dùng như phụ gia cho xăng, với mục đích tăng chỉ số octane và giảm khí thải hiệu ứng nhà kính

1 http://www.orientbiofuels.com.vn

Ethanol tan trong nước và phân hủy sinh học được Ethanol được sản xuất từ sinh khối có thành phần cellulose cao (như bắp), qua quá trình lên men.

Dầu diesel sinh học (biodiesel)

Biodiesel là sản phẩm của quá trình kết hợp cồn (trong đó có ethanol) với dầu chiết ra từ đậu nành, hạt nho, mỡ động vật, hoặc từ các nguồn sinh khối khác3

Hình 1.2 Quy trình sản xuất ethanol4

1.2 NGUỒN GỐC

3 http://tailieu.vn

1.2.1 Từ các cây trồng năng lượng

Các giống cây năng lượng là các giống cây, cây cỏ được xử lý bằng công nghệ sinh học

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

Các giống cây cỏ (thảo mộc) năng lượng

Đây là các giống cây lâu năm được thu hoạch hằng năm sau 2-3 năm gieo trồng để đạt tới hiệu suất tối đa Các giống cây này bao gồm các loại cỏ như cỏ mềm xuất xứ từ Bắc Mỹ,

cỏ voi Miscanthus, cây tre, cây lúa, cỏ đuôi trâu, lúa mì, kochia Các giống cây này

thường được trồng cho việc sản xuất năng lượng

Các giống cây gỗ năng lượng

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

Các giống cây công nghiệp

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

Các giống cây nông nghiệp

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

và các chất chiết xuất khác

Các giống cây thủy sinh

Nguồn sinh khối đa dạng dưới nước bao gồm tảo, tảo bẹ, rong biển, và các loại vi thực vật biển Các giống dùng trong thương mại bao gồm chiết xuất của tảo bẹ dùng cho các chất

làm đặc và các chất phụ gia thực phẩm, chất nhuộm từ tảo, chất xúc tác sinh học được dùng trong các quá trình xử lý sinh học ở các môi trường khắc nghiệt

1.2.2.Từ các chất bã của sinh khối đã qua xử lý

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

đơn giản vì chúng đã được phân loại qua quá trình xử lý

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

Cây cối có các thành phần như lignin, cellulose, và sợi cellulose Do các tính chất hóa học

và vật lý, lignin dễ dàng chia nhỏ hơn cellulose Quá trình nghiền nhão làm tách rời và chia nhỏ các sợi lignin trong cây để tạo ra giấy Các bột giấy dư thừa tạo nên chất bã Các chất bã này là các sản phẩm phụ của các quá trình đốn và xử lý gỗ Các quá trình xử lý gỗ

để tạo ra sản phẩm, đồng thời thải ra mùn cưa, vỏ cây, nhánh cây, lá cây và bột giấy Thông thường, các nhà máy giấy hay dùng các chất thải này để tạo ra điện cho vận hành nhà máy

Bã nông nghiệp

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

1.2.3 Chất thải từ gia súc

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

1.2.4 Các loại chất thải khác

Chất thải củi gỗ đô thị

Chất thải củi gỗ là nguồn chất thải lớn nhất ở các công trường Chất thải củi gỗ đô thị bao gồm các thân cây, phần thừa cây đã qua cắt tỉa Những vật liệu này có thể được thu gom

dễ dàng sau các dự án công trường và cắt tỉa cây, sau đó có thể được chuyển thành phân

trộn hay được dùng để cung cấp nhiên liệu cho các nhà máy năng lượng sinh học

Chất thải rắn đô thị

Chất thải ở các trung tâm thương mại, cơ quan, trường hoc, nhà dân có một hàm lượng nhất định của các vật chất hữu cơ có xuất xứ từ cây, là một nguồn năng lượng tái tạo không nhỏ Giấy thải, bìa cứng, các tông, chất thải gỗ là những ví dụ của nguồn sinh khối

trong chất thải đô thị

Khí ở các bãi chôn lấp, phần lớn trong quá trình phân hủy yếm khí, sản phẩm phụ tự nhiên của quá trình phân hủy chất thải hữu cơ của vi sinh vật có một lượng lớn khí methane, có thể được thu thập, chuyển dạng và dùng để tạo ra năng lượng Các chất thải này được thu gom, tái tạo thông qua quá trình phân hủy yếm khí Sự thu gom các chất thải trong các bãi chôn lấp và dùng chúng như một nguồn năng lượng sinh học tái tạo có rất nhiều lợi ích như: tăng cường bảo vệ sức khỏe cộng đồng thông qua việc xử lý chất thải, giảm diện tích đất sử dụng cho các bãi chôn lấp, giảm ô nhiễm môi trường, mùi hôi thối

và giúp cho việc quản lý chất thải một cách hiệu quả

1.5 CÁC CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT RA NĂNG LƯỢNG SINH KHỐI VÀ

NHIÊN LIỆU SINH HỌC

1.3.1 Các công nghệ chung 5

Sinh khối có thể được xử lý ở nhiều dạng chuyển đổi khác nhau để tạo ra năng lượng, nhiệt lượng, hơi và nhiên liệu Hầu hết các quá trình chuyển đổi sinh khối có thể được chia ra làm hai loại như sau:

− Chuyển đổi nhiệt hóa: bao gồm đốt nhiệt, khí hóa và nhiệt phân

− Chuyển đổi sinh hóa: bao gồm phân hủy yếm khí (sản phẩm sinh khối và hỗn hợp methane và CO2) và lên men (sản phẩm ethanol)

Một quá trình khác là chiết xuất, chủ yếu là quá trình cơ học, có nhiều cách chiết suất khác nhau, phụ thuộc vào sản phẩm của quá trình này là nhiệt, điện năng hoặc nhiên liệu

Hình 1.4 Sơ đồ phân loại các dạng xử lý và chuyển hóa sinh khối

1.3.2 Sản xuất điện từ năng lượng sinh khối

Cho đến ngày nay, có khá nhiều kỹ thuật chuyển sinh khối thành điện năng Các công nghệ phổ biến nhất bao gồm: đốt trực tiếp hoặc tạo hơi nước thông thường, nhiệt phân đốt

kết hợp co-firing, khí hóa, phân hủy yếm khí, sản xuất điện từ khí thải bãi chôn lấp rác

Công nghệ đốt trực tiếp và lò hơi

Đây là 2 phương pháp tạo điện từ sinh khối rất phổ biến và được vận dụng ở hầu hết các nhà máy điện năng lượng sinh khối Cả 2 dạng hệ thống này đều đốt trực tiếp các nguồn nguyên liệu sinh học để tạo hơi nước dùng quay turbin máy phát điện Hai phương pháp này được phân biệt ở cấu trúc bên trong buồng đốt hoặc lò nung Tại hệ thống đốt trực tiếp, sinh khối được chuyển vào từ đáy buồng đốt và không khí được cung cấp tại đáy bệ

lò Trong khi đó, ở phương pháp lò hơi thông thường, được chuyển vào lò từ phía bên trên nhưng sinh khối vẫn được tải xuống phía dưới đáy lò Các hệ thống đốt trực tiếp truyền thống là hệ thống pile (sử dụng lò đốt 2 cấp - two-chamber combustion chamber) hoặc lò hơi stoker Khí nóng sau đó được chuyển qua turbine và quay cánh turbine, vận hành rotor máy phát điện

Khi được sử dụng để đốt trực tiếp, sinh khối phải được hun khô, cắt thành mảnh vụn, và

ép thành bánh than

Một khi quá trình chuẩn bị được hoàn tất, sinh khối được đưa vào lò nung để tạo nhiệt Nhiệt tạo ra từ quá trình đun, ngoài việc cung cấp cho turbin máy phát điện, còn có thể được sử dụng để điều nhiệt nhà máy và các công trình xây dựng khác, tức là để khai thác tối đa hiệu suất Nhà máy dạng này còn được gọi là nhà máy liên hợp nhiệt-năng lượng (Combined Heat Power – CHP), tức là tận dụng lẫn nhiệt và hơi nước để khai thác tối đa tiềm năng năng lượng được tạo ra, tránh lãng phí năng lượng

Hình 1.5 Sơ đồ mô tả quá trình đốt liên kết 6

Nhiệt phân

Nhiệt phân là quá trình đốt sinh khối ở nhiệt độ rất cao và sinh khối phân rã trong môi trường thiếu khí oxy Vấn đề trở ngại ở đây là rất khó tạo ra một môi trường hoàn toàn không có oxy Thông thường, một lượng nhỏ oxy hóa vẫn diễn ra và có thể tạo ra một số sản phẩm phụ không mong muốn Ngoài ra, công nghệ này đòi hỏi một nguồn thu nhiệt lượng cao và do đó vẫn còn rất tốn kém Quá trình đốt sinh khối tạo ra dầu nhiệt ph&acir

1.4 ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA NĂNG LƯỢNG SINH KHỐI

1.4.1 Ưu điểm

1.4.1.1 Kinh tế-xã hội

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

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

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

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

có thể giảm sự phụ thuộc nhập khẩu dầu và tăng cường an ninh năng lượng quốc gia

Kỹ thuật và kinh tế năng lượng

Sản xuất và sử dụng năng lượng sinh khối đơn giản hơn so với các dạng nhiên liệu hyđrô /pin nhiên liệu, LPG Khi sử dụng Ethanol 20, B20 không cần cải biến động cơ, sử dụng được cho các loại ôtô hiện có Cũng không cần thay đổi hệ thống tồn chứa và phân phối hiện có năng lượng sinh khối và nhiên liệu khoáng có thể dùng lẫn với nhau được Công nghệ sản xuất năng lượng sinh khối không phức tạp, có thể sản xuất ở quy mô nhỏ (hộ gia đình) đến quy mô lớn Tiêu hao nhiên liệu, công suất động cơ tương tự như dùng xăng dầu khoáng Nhiều công trình nghiên cứu về cân bằng năng lượng đã cho thấy:

Từ 1 đơn vị năng lượng dầu mỏ sản xuất được 0,87 đơn vị năng lượng xăng, hoặc 2,05 đơn vị năng lượng ethanol Từ 1 đơn vị năng lượng dầu mỏ (dùng để cày bừa, trồng trọt, chăm sóc, vận chuyển đến chế biến) sẽ tạo ra 1,2 đơn vị năng lượng năng lượng sinh khối Nếu kể thêm các sản phẩm phụ (bã thải, sản phẩm phụ) thì tạo ra 2-3 đơn vị năng lượng sinh khối7 Như vậy, cân bằng năng lượng đầu ra so với đầu vào là dương Hiện tại, giá năng lượng sinh khối còn cao do sản xuất nhỏ, giá nguyên liệu cao Khi sản xuất quy mô lớn với công nghệ mới sẽ giảm giá thành Nếu xăng dầu không bù giá thì năng lượng sinh khối có giá thành thấp hơn Có thể khẳng định, năng lượng sinh khối sẽ đem đến đa lợi ích

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

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

7 http://nangluongsinhkhoi.blogspot.com

lượng sinh khối phục vụ cho tiêu thụ cục bộ của các thiết bị có động cơ tại các trang trại Đầu tư cho năng lượng sinh khối có thể mở ra các cơ hội tham gia của các công ty trong nước

Nâng cao hiệu quả kinh tế nông nghiệp

Ngành kinh tế nông nghiệp ngoài chức năng cung cấp lương thực thực phẩm, nguyên liệu công nghiệp, giờ đây có thêm chức năng cung cấp năng lượng sạch cho xã hội, đóng góp vào việc giảm thiểu khí nhà kính và khí độc hại Việc sử dụng năng lượng sinh khối sẽ tạo điều kiện phát triển nông nghiệp, nhất là ở những nước dư thừa đất đai (trung du, miền núi) có thể trồng mía, sắn và các cây có dầu Đặc biệt, khi phát triển năng lượng sinh khối

có thể sử dụng các giống cây có dầu, chẳng hạn như J Curcas trồng trên các vùng đất hoang hóa hoặc đang sử dụng kém hiệu quả, giúp nâng cao hiệu quả sử dụng đất

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

Vai trò của ngành nông nghiệp trang trại trong dây chuyền sản xuất năng lượng sinh khối

sẽ mở ra cơ hội cho các cộng đồng địa phương kết hợp hoạt động và thu được các lợi ích nhất định để có thể tạo ra phát triển kinh tế-xã hội Việc trồng rừng, kích thích và thu hoạch nhiên liệu đầu vào như cây mía, ngô, sắn và dầu cọ đòi hỏi phải tăng lực lượng lao động và các công việc thủ công Việc mở rộng sản xuất nông nghiệp do tăng nhu cầu các nguyên liệu thô cho sản xuất năng lượng sinh khối có thể tạo ra việc làm mới và thu nhập nhiều hơn cho nông dân Tạo cơ hội việc làm trong sản xuất năng lượng sinh khối là rất lớn Ví dụ sản xuất năng lượng sinh khối từ cây cây dầu mè làm nhiên liệu đầu vào được trồng như loại cây trồng chyên dụng để sản xuất diezel sinh học, một diện tích cây mè

10000 ha có thể thu được 30 triệu lít dầu diezel sinh học/năm có thể tạo ra 4000 việc làm trực tiếp

Xét về góc độ tạo việc làm trực tiếp của các thành viên trong hộ gia đình, cho thấy tác động của ngành công nghiệp này đối với cộng đồng địa phương là rất to lớn

Việc tạo ra việc làm mới và các doanh nghiệp có thể tạo ra các hoạt động khác đem lại các lợi ích kinh tế-xã hội khác nữa cho cộng đồng Nhiều hoạt động kinh tế xuất hiện sẽ tạo ra lợi nhuận cho các chủ doanh nghiệp tại địa phương Cơ sở hạ tầng hoàn chỉnh có thể tạo ra đường xá mới hoặc được nâng cấp, tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển các nhiên liệu đầu vào phục vụ cho sản xuất Kỹ năng làm việc của nhiều công nhân làm việc trong các dự án được nâng cao, tăng năng lực của các thành viên trong cộng đồng Hơn nữa, lợi ích kinh tế mà các cộng đồng được hưởng có thể lan tỏa và tạo ra các lợi ích

xã hội khác nữa, như các dịch vụ chăm sóc sức khỏe, giáo dục, phúc lợi xã hội và các dịch vụ công cộng… Nếu quản lý tốt, sản xuất năng lượng sinh khối có khả năng tạo điều kiện phát triển kinh tế-xã hội và đặc biệt là đóng góp vào công cuộc giảm đói nghèo

1.4.1.2 Lợi ích về mặt môi trường

Việc khám phá ra dầu mỏ đã đánh dấu một bước ngoặt lớn trong lịch sử phát triển của xã hội loài người Tuy nhiên, nó cũng làm phát sinh những vấn đề nan giải trong quá trình khai thác và sử dụng dầu mỏ gây ra, đáng kể nhất là sự ô nhiễm môi trường do khí thải của quá trình đốt cháy nhiên liệu.

Khí thải từ các hoạt động có liên quan đến sản phẩm dầu mỏ và nhiên liệu hóa thạch chiếm khoảng 70% tổng lượng khí thải trên toàn thế giới Hằng năm, toàn thế giới phát thải khoảng 25 tỷ tấn khí độc hại và khí nhà kính Nồng độ khí CO2 (loại khí nhà kính chủ yếu) tăng trên 30% so với thời kỳ tiền công nghiệp (từ 280 ppm tăng lên 360 ppm), nhiệt

độ trái đất tăng 0,2- 0, 40C Nếu không có giải pháp tích cực, thì đến năm 2050, tác hại của khí độc hại và nồng độ khí nhà kính có thể tăng lên 400 ppm và sẽ gây ra hậu quả khôn lường về môi trường sống

Sử dụng năng lượng sinh khối là giảm thiểu ô nhiễm môi trường vì nguyên liệu sử dụng

để sản xuất năng lượng sinh khối là cồn và dầu mỡ động thực vật, không chứa các hợp chất thơm, hàm lượng lưu huỳnh cực thấp, không chứa chất độc hại Sử dụng năng lượng sinh khối so với xăng dầu giảm khoảng được 70% khí CO2 và 30% khí độc hại, do năng lượng sinh khối chứa một lượng cực nhỏ lưu huỳnh, chứa 11% oxy, nên cháy sạch hơn năng lượng sinh khối phân hủy sinh học nhanh, ít gây ô nhiễm nguồn nước và đất

Các cây trồng nông nghiệp và các nguyên liệu sinh khối khác được coi là các nguyên liệu góp phần làm trung hòa cácbon bởi chu kỳ sống thực tế của nó, thực vật thu cácbon điôxit thông qua quá trình quang hợp.Tuy nhiên, các nguyên liệu đầu vào sử dụng trong quá trình sản xuất năng lượng sinh khối được coi là nguyên liệu tái tạo và có khả năng làm giảm phát thải khí nhà kính

Tuy nhiên, cho dù các nhiên liệu đầu vào tự chúng có khả năng trung hòa cácbon, thì quá trình chuyển đổi các vật liệu thô thành năng lượng sinh khối có thể gây phát thải cácbon vào khí quyển Vì vậy, năng lượng sinh khối phải góp phần vào giảm phát thải các bon, chúng phải được chứng minh giảm thải thực sự khí nhà kính trong tất cả chu trình sản xuất và sử dụng năng lượng sinh khối

Bên cạnh đó, năng lượng sinh khối khi thải vào đất bị phân hủy sinh học cao gấp 4 lần so với nhiên liệu dầu mỏ và do đó giảm được rất nhiều tình trạng ô nhiễm đất và nước ngầm

Vì vậy, việc sử dụng năng lượng sinh khối giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường, giảm

thiểu khí nhà kính giúp ngăn chặn vấn đề biến đổi khí hậu toàn cầu.

1.4.1.3 Nhiên liệu sinh học và vấn đề phát triển bền vững

Nguyên tắc của chiến lược phát triển bền vững

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

− Dầu thô đã được thanh lọc thành sản phẩm dầu thỏa mãn gần một nửa nhu cầu năng lượng có khả năng sử dụng

− Có nhiều áp dụng công nghiệp bắt buộc phải tiêu thụ dầu thô hay sản phẩm dầu làm nguyên liệu

− Dầu thô là nguồn năng lượng cơ bản trong tương lai sẽ cạn trước nhất

Chú trọng đồng đều đến phát triển bền vững của ba ngành giao thông vận tải, công nghiệp

và tiện nghi nhà ở vì mỗi ngành đó chia nhau gần đồng đều ba phần tư tổng lượng năng lượng khả dụng và những ngành khác chia nhau phần tư còn lại

Các tác động áp dụng chiến lược phát triển bền vững

− Gia tăng hiệu suất năng lượng để giảm nhu cầu về năng lượng và giảm lượng khí

có hiệu ứng nhà kính thải ra khí quản

− Chuyển sang một nguồn năng lượng khác dồi dào, tái tạo, ô nhiễm ít hơn để dành nguồn năng lượng đang dùng cho những công nghệ bắt buộc phải dùng đến năng lượng đó

− Chuyển sang những công nghệ khác đạt một hay cả hai hiệu quả trên

Phát triển nhiên liệu sinh học hiệu quả bền vững

Phát triển nhiên liệu sinh học góp phần cân đối nhiên liệu, giảm lượng xăng dầu nhập, cải thiện cán cân thương mại, nâng cao hiệu quả kinh tế nông nghiệp theo hướng phát triển bền vững do việc thúc đẩy tăng năng suất các loại nguyên liệu mới thân thiện với môi trường

Sử dụng nhiên liệu sinh học khá thuận tiện, đơn giản, hạn chế thấp nhất chi phí thay thế hay cải biến động cơ, giá thành thường thấp hơn các loại sản phẩm năng lượng từ nguồn nguyên liệu hóa thạch khác nên có tính hiệu quả kinh tế

Nguyên liệu làm nhiên liệu sinh học rất đa dạng bao gồm nguyên liệu chứa đường (mía,

củ cải đường, cao lương ngọt ), chứa tinh bột (ngô, sắn, cao lương), chứa dầu (mỡ động thực vật, tảo, bèo dâu kể cả dầu đã qua sử dụng), chứa cellulose (phế liệu nông lâm nghiệp ) và những nguyên liệu khác chứa lipit và hydratcacbon

Nguyên liệu để sản xuất nhiên liệu sinh học ưu tiên lựa chọn với tiêu chí không dùng làm lương thực thực phẩm, có năng suất và hiệu suất chuyển hóa nhiên liệu cao, có tiềm năng trồng trên đất nghèo dinh dưỡng và ao hồ hoang hóa Đặc biệt, loại nguyên liệu này phải

có giá thành thấp như là các phế liệu nông lâm nghiệp và công nghiệp chế biến Đồng thời, phát triển nhiên liệu sinh học để đảm bảo an ninh năng lượng và giảm phát thải khí nhà kính

1.4.3 Nhược điểm

− Một ít gây khó khăn cho các nước có nhiệt độ vào mùa trong năm Tuy nhiên nếu

sử dụng luân phiên với các nguồn năng lượng khác thì sẽ tiết kiệm rất nhiều

− Chi phí sản suất cao Do đó làm cho giá thành khá cao Nhưng với sự leo thang giá

cả nhiêu liệu như hiện nay thì vấn đề này không còn là rào cản nữa

− Chi phí đầu tư cao, và năng suất có thể thấp hơn khi sử dụng các công nghệ khác Tuy nhiên về mặt phát triển lâu dài thì hoàn toàn khả thi

− Chỉ phù hợp với các nước phát triển khi đời sống đã được nâng cao

CHƯƠNG 2

TÌNH HÌNH SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG SINH KHỐI

VÀ NHIÊN LIỆU SINH HỌC TRÊN THẾ GIỚI

2.1 CÁC NƯỚC KHU VỰC TRÊN THẾ GIỚI

Hiện nay trên quy mô toàn cầu, sinh khối là nguồn năng lượng lớn thứ tư, chiếm tới 15% tổng năng lượng tiêu thụ của thế giới Ở các nước đang phát triển, sinh khối thường

14-là nguồn năng lượng lớn nhất, trung bình đóng góp khoảng 35% trong tổng cung cấp năng lượng, khoảng 50 nước ở khắp các châu lục khai thác và sử dụng năng lượng sinh khối ở các mức độ khác nhau Năm 2006, toàn thế giới đã sản xuất khoảng 50 tỷ lít ethanol (75% dùng làm nhiên liệu) so với năm 2003 là 38 tỷ lít, dự kiến năm 2012 là khoảng 80 tỷ lít; năm 2005 sản xuất 4 triệu tấn diesel sinh học (B100), năm 2010 sẽ tăng lên khoảng trên