Xăng sinh học Phần I

Xăng sinh học Nhiên-liệu-sinh-học (Biofuel hay Agrofuel) là loại chất đốt tái tạo sản xuất từ nguyên liệu động thực vật gọi là sinhkhối (biomass). Gọi là “tái tạo” (renewable) vì chất đốt cơ bản Carbon (C) nằm trong chu trình lục-hoá (photosynthesis) ngắn hạn - đốt nhiên-liệusinh-học sa thải khí CO2, rồi thực vật canh tác hấp thụ lại CO2 đó, để tạo thành sinhkhối chế biến nhiên-liệu-sinh-học - trên lý thuyết coi như không làm gia tăng CO2 trong khí quyển. ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Xăng sinh học Phần I Xăng sinh học Phần IXăng sinh họcNhiên-liệu-sinh-học (Biofuel hayAgrofuel) là loại chất đốt tái tạo sản xuấttừ nguyên liệu động thực vật gọi là sinh-khối (biomass). Gọi là “tái tạo”(renewable) vì chất đốt cơ bản Carbon (C)nằm trong chu trình lục-hoá(photosynthesis) ngắn hạn - đốt nhiên-liệu-sinh-học sa thải khí CO2, rồi thực vật canhtác hấp thụ lại CO2 đó, để tạo thành sinh-khối chế biến nhiên-liệu-sinh-học - trên lýthuyết coi như không làm gia tăngCO2 trong khí quyển. Nhiên-liệu-sinh-họccó thể ở thể rắn như củi, than củi (than-đáthuộc loại cổ sinh, không tái tạo); thể lỏng(như xăng-sinh-học, diesel-sinh-học); haythể khí như khí methane-sinh-học (sảnxuất từ lò ủ chất phế thải). Nhiên liệu ở thểlỏng được ưa chuộng hơn vì có độ tinhkhiết cao, chứa nhiều năng lượng, dễ dàngchuyên chở, dễ tồn trữ và bơm vào bìnhnhiên liệu của xe. Xăng-sinh-học đề cậptrong bài này gồm xăng-ethanol (E) vàdiesel-sinh-học (ở Việt nam gọi là B),tương ứng với xăng-cổ-sinh biến chế từdầu mỏ là xăng (gasoline) và diesel.Khuynh hướng sản xuất xăng-sinh-họcđang trên đà phát triển, vì nhiều lý do:(i) giá xăng-cổ-sinh ngày càng mắc;(ii) trữ lượng dầu hoả ở các mỏ dầu có giớihạn và sẽ kiệt quệ trong tương lai (khoảngnăm 2100);(iii) nhiều quốc gia muốn tuỳ thuộc ít vàoviệc nhập cảng nhiên liệu cổ sinh trong khiquốc gia họ có khả năng sản xuất nhiênliệu thay thế, và(iv) bị áp lực chính trị phải giảm lượng khíCO2 sa thải để phù hợp với Thoả hiệpKyoto (1997) quy định. Nhưng sản xuất vàsử dụng xăng-sinh-học có phải là một biệnpháp hữu hiệu để cứu vãn tai hoạ khí hậutoàn cầu không?LỊCH SỬNhiên-liệu-sinh-học ở thể rắn (gỗ, củi,than củi, phế thải thực và động vật, v.v.)đã được loài người sử dụng từ khi khámphá ra lửa. Khi phát minh ra động-cơ-hơi-nước (steam engine) và máy-phát-điện,nhiên-liệu-sinh-học thể rắn (gỗ) được sửdụng một thời để phát triển kỹ nghệ ở thếkỷ 18 và 19, và gây nhiều ô nhiễm. Ở ViệtNam, xe lưả chạy bằng đốt gỗ cho tớikhoảng 1956, mới thay thế bằng động cơdiesel. Ngày nay có khoảng 2 tỷ dân đốtnhiên-liệu-sinh-học ở thể rắn như gỗ, củi,trấu, mạt cưa, rơm rạ, lá khô, v.v. Mặc dầuchứa carbon-tái-tạo, nhưng cho nhiều khói,tro bụi, bù hóng nên làm ô nhiễm môitrường.Động cơ nổ đầu tiên trên thế giới doNikolaus August Otto (người Đức) thiết kếsử dụng nhiên-liệu-sinh-học thể lỏng làrượu cồn – ethanol, Rudolf Diesel (ngườiĐức) phát minh động cơ Diesel thiết kếchạy bằng dầu-đậu-phộng (groundnut oil),và Henry Ford (Mỹ) thiết kế xe hơi chạybằng dầu-thực-vật (từ 1903 đến 1926) chếbiến từ dầu chứa trong hạt và thân cây cầnsa (hemp - Cannabis sativa).Từ khi khám phá ra nhiên-liệu-cổ-sinh(than đá, dầu hoả, khí đốt) thì ngành kỹnghệ sử dụng nhiên-liệu-cổ-sinh, vì cóhiệu quả kinh tế hơn. Tuy nhiên mỗi khicó chiến tranh, bị địch phong toả khóchuyển vận dầu, hay thế giới có khủnghoảng chính trị, kinh tế, và để không tuỳthuộc vào dầu hoả nhập cảng (từ TrungĐông), khuynh huớng sử dụng xăng-sinh-học lại bộc phát trong những thời kỳ này.Chẳng hạn, Đức và Anh Quốc sản xuấtxăng-sinh-học từ khoai tây và lúa mì trongthời kỳ Đệ nhị Thế Chiến. Khủng hoảngxăng dầu năm 1972 do khối OPEC gây ra,làm một số quốc gia có chủ trương tự túcnhiên liệu bằng cách sản xuất xăng-sinh-học từ tiềm năng nông nghiệp đồ sộ củamình. Brazil tiêu biểu cho chính sách này.Kể từ 2000, các quốc gia trên thế giới lầnlượt thật sự tuân thủ Thoả hiệp Rio deJaneiro (1992), rồi Kyoto (1997), tìm kỹthuật hạn chế sa thải khí nhà kiếngg (CO2,methane, N2O, v.v.) của nhiên-liệu-cổ-sinh, thay thế bằng năng-lượng-xanh(green energy như năng lượng mặt trời,gió, thuỷ điện, v.v.), nên nhiên-liệu-sinh-học đang trên đà bộc phát. XĂNG-SINH-HỌCXăng-Ethanol (E) thông dụng nhất hiệnnay trên thế giới vì dễ dàng biến chế từđường (sugar - của mía, củ cải đường,sorgho-đường) và tinh bột (starch – củangũ cốc, khoai tây, khoai mì).Ethanol (C2H5OH) 99.9% có thể chạyđộng cơ xe-hơi-chạy-bằng-xăng. Khi cháy,một phân tử ethanol sinh một nhiệt lượng1409 kJ. Tuy nhiên, Ethanol chứa 33%năng lượng ít hơn xăng-cổ-sinh, nên cầnnhiều ethanol hơn để xe chạy cùng mộtđoạn đường. Vì vậy, xe phải có bình chứanhiên liệu lớn hơn. Thông thường, máy xehơi chạy hiệu nghiệm với E15 (xăng pha15% ethanol). Xăng-chứa-ethanol chứanhiều octane hơn xăng thường nên độngcơ mau nóng hơn, máy cũng mau hao mònhơn, nhất là các vòng đệm cao su. Bất lợicủa Ethanol là hút ẩm nên xăng-ethanol cóchứa nhiều nước, làm máy khó “đề”, làmrỉ sét kim loại, hư mòn chất nhựa (plastic),nên đòi hỏi phải thay đổi vật liệu làm độngcơ, phải bảo trì xe thường xuyên. Bồnchứa ethanol cũng phải làm từ kim loạiđặc biệt, việc chuyên chở cũng khó khănhơn xăng thường (bồn đặc biệt, đắt hơn,khoảng £120,000/xe bồn xăng ở Anh –USD 200,000), nên cuối cùng tổn phí cao(tại Anh, tổn phí sản xuất khoảng 35pence/lít – 60 cents/lít). Nói tóm lại, nếutính từ lúc canh tác cây, phân ...