Nhiên liệu sinh học bền vững: Hướng phát triển và thách thức

Nhiên liệu sinh học (NLSH) được coi là một trong những giải pháp ưu tiên trong việc thay thế dần các nhiên liệu khoáng. Mặc dù vậy, trong những thập kỷ vừa qua NLSH đã trải qua không ít “thăng trầm” và đến giờ vẫn chưa thể vươn lên vị trí xứng đáng như kỳ vọng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nhiên liệu sinh học bền vững: Hướng phát triển và thách thứcKH&CN nước ngoàiNhiên liệu sinh học bền vững:Hướng phát triển và thách thứcGS.TSKH Hồ Sĩ ThoảngNhiên liệu sinh học (NLSH) được coi là một trong những giảipháp ưu tiên trong việc thay thế dần các nhiên liệu khoáng. Mặcdù vậy, trong những thập kỷ vừa qua NLSH đã trải qua không ít“thăng trầm” và đến giờ vẫn chưa thể vươn lên vị trí xứng đángnhư kỳ vọng. Nguyên nhân là do sự phát triển của NLSH thế hệthứ nhất chủ yếu được dựa vào những nguyên liệu có nguồn gốclương thực - thực phẩm hoặc có khả năng cạnh tranh với lươngthực - thực phẩm. Chính vì vậy thế giới đang chuyển hướng sangphát triển NLSH thế hệ thứ 2 (dựa trên các quá trình chuyển hóasinh khối có nguồn gốc không cạnh tranh với sản xuất lương thực- thực phẩm), hay còn gọi là NLSH bền vững với nhiều gian nan,thách thức nhưng hứa hẹn một tương lai tươi sáng.Mở đầuHiện nay, việc sử dụng cácnguồn năng lượng tái tạo thay thếdần các nhiên liệu khoáng là giảipháp hết sức cấp bách để giảmthiểu tác hại của biến đổi khí hậudo phát thải dioxide carbon làmtrái đất nóng lên. Năng lượng mặttrời và năng lượng gió hiện đangđược các quốc gia, trong đó có ViệtNam, tăng cường đầu tư phát triển.Theo thống kê của BP [1], hiện nay,không tính đến các nhiên liệu thônhư củi, than gỗ hay các chất đốtkhác, các nhiên liệu khoáng chiếmtỷ lệ trên 85% cân bằng năng lượngtoàn cầu, còn lại là tỷ phần của cácdạng năng lượng khác, gồm thủyđiện, điện hạt nhân, năng lượngmặt trời, năng lượng gió… và NLSH.56Tuy nhiên, các dự báo đều cho thấy,trạng thái cân bằng năng lượng sẽthay đổi dần nhờ sự tăng trưởng tỷphần các dạng năng lượng tái tạomà trước hết là năng lượng mặt trời,năng lượng gió và NLSH.Mặc dù đã được các nhà chếtạo ô tô sử dụng từ cuối thế kỷ IXX,nhưng NLSH gần như bị lãng quêndo không cạnh tranh được với sựxuất hiện của các sản phẩm dầumỏ với giá rẻ hơn và tiện lợi hơntrong sử dụng. Do đó, chỉ từ khi cókhủng hoảng dầu mỏ vào năm 1973do chiến tranh ở Trung Đông gâyra, một số nhà sản xuất nhiên liệumới quay trở lại với NLSH. Tuy vậy,do giá dầu lúc lên lúc xuống, khóđoán định, đã làm cho các nhà sảnxuất nhiên liệu phải dè chừng trongSoá 3 naêm 2018đầu tư cho sản xuất NLSH để thaythế một phần xăng dầu. Bên cạnhđó, cho đến cuối thế kỷ XX, nhữnghậu quả môi trường - sinh thái dophát thải quá mức CO2 gây ra đốivới thế giới cũng chưa thật rõ ràng,nên sự tăng trưởng tỷ phần NLSHtrong cân bằng năng lượng toàncầu vẫn còn rất chậm chạp. Đó lànhững lý do khiến sản lượng hàngnăm của NLSH trên toàn thế giớihầu như tăng trưởng không đángkể trong gần ba thập kỷ cuối thế kỷXX. Sang thế kỷ XXI, sản xuất cácNLSH thuộc thế hệ thứ nhất gồmxăng sinh học (pha ethanol sinh họcvào xăng) và diesel sinh học (phaester nhận được từ dầu thực vật haymỡ động vật vào dầu diesel) mới cóbước tăng trưởng đáng kể [1]. NămKH&CN nước ngoài2006 sản lượng NLSH toàn thế giớimới đạt khoảng 27,8 triệu tấn (quydầu), thì năm 2016 đã lên đến 82,3triệu tấn, trong đó xăng sinh họcchiếm tỷ lệ áp đảo, khoảng 80%.Xăng sinh học phần lớn được sảnxuất ở Hoa Kỳ (chủ yếu từ ngô) vớisản lượng 35,8 triệu tấn và Brazil(chủ yếu từ mía) với sản lượng 18,5triệu tấn. Một số nước trong EU chủyếu sản xuất diesel sinh học từ dầuthực vật với sản lượng 13,6 triệutấn.NLSH bền vữngMặc dù việc phát triển sản xuấtNLSH là rất cần thiết, các NLSHthế hệ thứ nhất được coi là “khôngbền vững”, bởi ethanol sinh học chủyếu được sản xuất từ những nguyênliệu có nguồn gốc lương thực - thựcphẩm hoặc có khả năng cạnh tranhvới sản xuất lương thực - thực phẩm(ngô, mía, sắn…), còn các loại dầuthực vật để chuyển hóa thành cácester pha vào diesel phần lớn cũnglà dầu ăn được (hướng dương,hạt cải, đậu nành, cọ…) hoặc cókhả năng cạnh tranh với sản xuấtlương thực - thực phẩm (kể cả câyjatropha đã được quan tâm ở ViệtNam). Vấn đề an toàn lương thựcđối với toàn thế giới cũng khôngkém tầm quan trọng, nạn đói vẫnđang hiện hữu ở một số nơi và tiềmẩn nhiều nguy cơ. Cho nên, hướngsản xuất NLSH có khả năng cạnhtranh với lương thực - thực phẩmkhông được khuyến khích, và trongthực tế, sản lượng hàng năm củacác NLSH loại này có xu thế khôngtăng trưởng nữa. Theo dự báo củaBộ Năng lượng Hoa Kỳ [2], từ 2016đến 2022, sản lượng hàng năm đốivới NLSH “truyền thống” (có nguồngốc từ lương thực - thực phẩm)hầu như giữ nguyên, trong khi sảnlượng các “NLSH bền vững” (đượcsản xuất từ các nguyên liệu khôngliên quan đến sản xuất lương thực- thực phẩm) có xu thế tăng nhanh.Nếu năm 2016 sản lượng “NLSHbền vững” mới chiếm tỷ lệ khoảng30% tổng số 82,3 triệu tấn NLSHquy dầu thì đến 2022 tỷ lệ đó sẽtăng lên trên 60%, trong khi sảnlượng NLSH thế hệ thứ nhất hầunhư không tăng.Các “NLSH bền vững” hay“NLSH tiên tiến” (còn được gọi làNLSH thế hệ thứ 2 hay thế hệ tiếptheo) là những nhiên liệu được sảnxuất từ bất kỳ dạng sinh khối nào,từ rơm rạ, trấu, thân ngô, lõi ...