Những nguồn năng lượng hóa thạch truyền thống đang dần cạn kiệt và gây ra những tác động tiêu cực đến môi trường. Đó là lý do tại sao các loại nhiên liệu sinh học đã trở thành một lựa chọn thay thế được quan tâm nhiều hơn. Những nhiên liệu này được sản xuất từ các nguồn tài nguyên tái tạo như cây trồng, rác thải hữu cơ và động vật. 

Trong bài viết này, hãy cùng Việt Nam Zero Waste cùng tìm hiểu về các loại nhiên liệu sinh học phổ biến hiện nay và lợi ích của chúng đối với môi trường và kinh tế.

Những thông tin quan trọng:

• Các phân loại chính của nhiên liệu sinh học gồm: Diesel sinh học (Biodiesel), xăng sinh học (Biogasoline), khí sinh học (Biogas).
• Các loại nhiên liệu sinh học được sử dụng trong ngành công nghiệp đó là: Ethanol, Biodiesel, Methanol, Hydro, khí sinh học và Wood pellets.

Phân loại chính của nhiên liệu sinh học

Theo Wikipedia, nhiên liệu sinh học có thể được phân loại thành các nhóm chính sau đây:

• Diesel sinh học (Biodiesel) là một loại nhiên liệu lỏng có tính năng tương tự và có thể sử dụng thay thế cho loại dầu diesel truyền thống. Biodiesel được điều chế bằng cách dẫn xuất từ một số loại dầu mỡ sinh học (dầu thực vật, mỡ động vật), thường được thực hiện thông qua quá trình transester hóa bằng cách cho phản ứng với các loại rượu phổ biến nhất là methanol.
• Xăng sinh học (Biogasoline) là một loại nhiên liệu lỏng, trong đó có sử dụng Ethanol như là một loại phụ gia nhiên liệu pha trộn vào xăng thay phụ gia chì. Ethanol được chế biến thông qua quá trình lên men các sản phẩm hữu cơ như tinh bột, xen – lu – lô, lignocellulose. Ethanol được pha chế với tỷ lệ thích hợp với xăng tạo thành xăng sinh học có thể thay thế hoàn toàn cho loại xăng sử dụng phụ gia chì truyền thống.
• Khí sinh học (Biogas) là một loại khí hữu cơ gồm Methanol và các đồng đẳng khác. Biogas được tạo ra sau quá trình ủ lên men các sinh khối hữu cơ phế thải nông nghiệp, chủ yếu là cellulose, tạo thành sản phẩm ở dạng khí. Biogas có thể dùng làm nhiên liệu khí thay cho sản phẩm khí gas từ sản phẩm dầu mỏ.

Đối với ngành công nghiệp, tại Việt Nam đã đưa nhiên liệu sinh học vào áp dụng trên nhiều lĩnh vực khác nhau. Vậy các loại nhiên liệu đó là gì? Ưu nhược điểm của chúng như thế nào? Ở phần tiếp theo, Việt Nam Zero Waste xin chia sẻ các loại nhiên liệu sinh học được sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp.

Nhiên liệu sinh học Ethanol

Được sản xuất từ các loại cây trồng như ngô, mía đường, lúa mạch, cỏ và cây rơm. Nhiên liệu sinh học này thường được sử dụng để sản xuất nhiên liệu hỗn hợp ethanol – xăng để sử dụng trong xe ô tô.

Ưu điểm

• Giảm thiểu sự phụ thuộc và tác động tiêu cực: Ethanol giúp giảm thiểu sự phụ phụ thuộc vào dầu mỏ và các tác động tiêu cực đến môi trường vì được sản xuất từ các nguồn thực vật tái tạo.
• Kết hợp với xăng: Sử dụng trực tiếp hoặc pha trộn với xăng nhằm sản xuất nhiên liệu sinh học E10, E15, E85 và E100.
• Khả năng đốt cháy sạch hơn xăng: Có khả năng đốt cháy sạch hơn xăng thông thường, vì nó sản sinh ít khí thải gây ô nhiễm như khí CO2, CO và hợp chất hữu cơ khác.
• Năng lượng có sẵn: Là một nguồn năng lượng tái tạo có tính sẵn có, do đó có thể giảm thiểu sự phụ thuộc vào các nguồn năng lượng hóa thạch.

Nhược điểm

• Việc sản xuất Ethanol đòi hỏi nhà sản xuất cần một lượng nước lớn để tưới cây trồng, điều này sẽ khiến gây ra sự cạnh tranh với nhu cầu sử dụng nước cho những mục đích khác.
• Bên cạnh đó, khi sản xuất cũng cần năng lượng để phục vụ chế biến cây trồng, quá trình sản xuất Ethanol và vận chuyển, điều này có thể gây ra nhiều loại khí thải khác, ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường.
• Nhiên liệu sinh học Ethanol có giá thành cao hơn so với xăng thông thường, vì vậy nó có thể không phải là lựa chọn tối ưu cho người tiêu dùng khi giá cả quá cao.

Với những ưu điểm vô cùng vượt trội so với các loại nhiên liệu sinh học khác sẽ mang lại rất nhiều lợi ích cho môi trường và con người. Tuy nhiên, đối với những nhược điểm trên  ta cần phải có nỗ lực để khắc phục các vấn đề này và tiếp tục nghiên cứu và phát triển các loại nhiên liệu sinh học khác để đáp ứng nhu cầu của xã hội mà vẫn đảm bảo sự bền vững của môi trường.

Nhiên liệu sinh học Biodiesel

  Nó thường được sử dụng như một loại nhiên liệu sinh học thay thế cho dầu diesel trong động cơ diesel.

Ưu điểm

• Tính bền vững: Biodiesel là một nguồn năng lượng tái tạo và bền vững, không phát thải khí nhà kính gây hại cho môi trường. Sản xuất biodiesel cũng đem lại lợi ích kinh tế cho nông dân và những người sản xuất dầu thực vật và chất béo.
• Đóng góp cho sức khỏe con người: Biodiesel ít phát thải khí độc hại cho môi trường và khí thải của nó ít độc hại hơn so với dầu diesel thông thường, giúp giảm thiểu các vấn đề liên quan đến sức khỏe như bệnh phổi, hen suyễn, ung thư,…
• Dễ sử dụng: Vì được sản xuất từ các nguồn tài nguyên tái tạo, Biodiesel có khả năng trộn lẫn với dầu diesel thông thường, không yêu cầu thay đổi quá trình sản xuất và cơ chế vận hành của các phương tiện.

Nhược điểm

• Giá thành cao: Nhiên liệu sinh học Biodiesel còn đắt hơn so với dầu diesel thông thường. Sản xuất biodiesel đòi hỏi một quá trình sản xuất phức tạp hơn so với sản xuất dầu diesel thông thường, dẫn đến chi phí sản xuất và giá thành cao hơn.

• Hiệu suất vận hành xe kém: Biodiesel không cung cấp năng lượng bằng với dầu diesel thông thường, do đó hiệu suất vận hành của phương tiện có thể giảm.
• Vấn đề sản xuất lớn: Sản xuất Biodiesel đòi hỏi nhiều tài nguyên và công nghệ phức tạp, đặc biệt là trong việc sản xuất từ các nguồn dầu thực vật hoặc động vật. Việc sản xuất lớn cũng có thể dẫn đến các vấn đề về tài nguyên và môi trường.

Nhiên liệu sinh học Biodiesel đáp ứng được các vấn đề thiết yếu của con người, nhưng giá thành cao, cũng như hiệu suất vận hành kém của chúng, ta cần xem xét kỹ càng để đưa vào sử dụng một cách hợp lý nhất.

Nhiên liệu sinh học Methanol

Là một loại nhiên liệu sinh học được sản xuất từ các nguồn khác nhau bao gồm cỏ, cây trồng và các chất thải đô thị. Methanol thường được sử dụng trong sản xuất công nghiệp, như là một thành phần của nhiên liệu hỗn hợp của động cơ đốt trong.

Ưu điểm

• Không độc hại: Methanol không phát ra khí thải độc hại như những loại nhiên liệu khác như xăng, diesel, LPG,.. làm giảm ô nhiễm không khí và giảm tác động đến sức khỏe của con người.
• Dễ tái tạo: Methanol có thể được sản xuất từ các nguồn nguyên liệu tái tạo, bao gồm gỗ, rơm, cỏ và các loại khí đốt sinh học, giúp giảm thiểu sự phụ thuộc vào các nguồn năng lượng không tái tạo.
• Giá thành thấp: Sản xuất methanol từ các nguồn nguyên liệu tự nhiên thường có giá thành thấp hơn so với sản xuất các nhiên liệu khác.
• Sử dụng đa dạng: Methanol có thể được sử dụng như một dạng nhiên liệu động cơ, nhiên liệu chất đốt trong công nghiệp hoặc làm chất hóa học trong các quá trình sản xuất.

Nhược điểm

• Hiệu suất thấp: Methanol có hiệu suất năng lượng thấp hơn so với nhiên liệu khác, điều này sẽ gây ra khó khăn trong việc thay thế hoàn toàn các nhiên liệu truyền thống.
• Tác động đến môi trường: Mặc dù loại nhiên liệu này không phát ra các khí thải độc hại, nhưng quá trình sản xuất và vận chuyển chúng vẫn có thể tác động đến môi trường, gây ô nhiễm và tiêu thụ nhiều năng lượng.
• Chi phí đầu tư lớn: Các nhà máy sản xuất Methanol cần có một nguồn vốn lớn và kỹ thuật cao nhằm sản xuất một lượng lớn nhiên liệu, điều này có thể làm tăng giá thành của nhiên liệu sinh học này.
• Khó sử dụng trong điều kiện thời tiết lạnh: Methanol có thể đóng băng trong điều kiện thời tiết lạnh, làm giảm khả năng sử dụng của nó.

Với những ưu điểm giúp giải quyết các vấn đề cơ bản, các doanh nghiệp vẫn cần xem xét và đưa ra phương án giải quyết những nhược điểm của nhiên liệu sinh học Methanol.

Nhiên liệu sinh học Hydro

Được sản xuất bằng cách sử dụng điện năng tái tạo để phân ly nước thành hydrogen và oxy. Hydro thường sử dụng làm nhiên liệu cho các xe hơi điện và các thiết bị di động.

Ưu điểm

• Không ô nhiễm môi trường: Nhiên liệu sinh học Hydro không tạo ra khí thải carbon dioxide (CO2) hay các chất ô nhiễm khác trong quá trình sử dụng. Thay vào đó, sản phẩm chính của quá trình đốt cháy nhiên liệu sinh học Hydro là nước (H2O), đó là lợi ích lớn đối với môi trường và sức khỏe con người.
• Tái tạo được: Có thể được sản xuất từ các nguồn năng lượng tái tạo, chẳng hạn như điện mặt trời và gió, điều này giúp giảm sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng dầu mỏ và các nguồn năng lượng hóa thạch khác.
• Hiệu suất cao: Loại nhiên liệu sinh học này có năng lượng phát ra rất cao. Trong mỗi gram nhiên liệu, có thể tạo ra lượng nhiều hơn 3 lần so với xăng.

Nhược điểm

• Chi phí sản xuất cao: Việc sản xuất nhiên liệu sinh học Hydro đòi hỏi sự đầu tư về công nghệ và thiết bị, do đó chi phí sản xuất có thể rất cao.
• Cần đầu tư nhiều: Hiện nay, công nghệ sản xuất nhiên liệu sinh học Hydro còn đang trong giai đoạn phát triển và chưa được phổ biến rộng rãi, do đó cần đầu tư nhiều hơn để phát triển công nghệ này.
• Sử dụng nguồn nước lớn: Quá trình sản xuất Hydro đòi hỏi việc sử dụng một nguồn nước khổng lồ, điều này có thể ảnh hưởng đến nguồn tài nguyên nước và tác động đến môi trường nước.

Tuy nhiên liệu sinh học Hydro có những ưu điểm đáp ứng được cho các nhà sản xuất với quy mô lớn, nhưng sẽ gây ra nhiều ảnh hưởng tiêu cực vô cùng to lớn đối với nguồn tài nguyên nước và các ngành sản xuất liên quan (như thực phẩm, dược phẩm…).

Khí sinh học

Được sản xuất từ việc phân hủy các chất hữu cơ như bã cọ, bã mía, phân gia súc và các chất thải đô thị. Khí sinh học thường được sử dụng để sản xuất điện và nhiên liệu cho các phương tiện giao thông.

Ưu điểm

• Tái tạo được: Khí sinh học có thể được sản xuất từ các nguồn tài nguyên tái tạo, điều này giúp giảm thiểu sự phụ thuộc vào các nguồn năng lượng không tái tạo như dầu mỏ.
• Giảm thiểu khí thải: Khí sinh học sản xuất ra ít khí thải hơn so với nhiên liệu hóa thạch truyền thống, giúp giảm thiểu tác động đến môi trường.
• Không độc hại: Nhiên liệu này không chứa các hợp chất độc hại như chì, thuỷ ngân và các chất khác mà các loại nhiên liệu truyền thống khác thường có.

Nhược điểm

• Chi phí sản xuất cao: Chi phí sản xuất nhiên liệu khí sinh học vẫn cao hơn so với các nhiên liệu hóa thạch truyền thống, điều này gây ra khó khăn trong việc đưa nó vào thị trường rộng rãi.
• Tác động đến sản xuất thực vật: Quá trình sản xuất khí sinh học có thể ảnh hưởng đến giá cả của các sản phẩm nông nghiệp, vì nó đòi hỏi sử dụng đất và nước để trồng các loại cây trồng sản xuất nhiên liệu.
• Khả năng lưu trữ và vận chuyển còn hạn chế: Khí sinh học có thể khó để lưu trữ và vận chuyển một cách hiệu quả, đặc biệt là khi điều kiện thời tiết không thuận lợi.

Khí sinh học luôn được đánh giá cao trong việc đưa chúng vào nhiều ứng dụng của công nghiệp. Tuy nhiên, các doanh nghiệp cần nghiên cứu và đưa ra các phương án phát triển tốt nhất đối với loại nhiên liệu này.

Wood pellets (viên nén gỗ)

Được sản xuất từ các loại gỗ như dăm gỗ và cành cây, Wood pellets thường được sử dụng làm nhiên liệu cho lò sưởi và lò hơi công nghiệp hiện nay.

Ưu điểm

• Thân thiện với môi trường: Wood pellets được sản xuất từ các loại gỗ tái chế hoặc từ rừng quản lý bền vững, do đó chúng có thể giảm thiểu lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính và ô nhiễm môi trường so với các nhiên liệu hóa thạch.
• Hiệu quả năng lượng cao: Nhiên liệu này có khả năng cháy nhiều hơn so với gỗ thô, tạo ra nhiều năng lượng hơn và giúp tiết kiệm chi phí.
• Lưu trữ dễ dàng: Wood pellets có thể được lưu trữ trong các kho chứa hoặc tại nhà ở, không chiếm nhiều diện tích, và không gây mùi khó chịu như các loại nhiên liệu khác.
• An toàn khi sử dụng: Nhiên liệu sinh học Wood pellets không dễ cháy và không gây ra sự cố nổ như các nhiên liệu khác.

Nhược điểm

• Chi phí đầu tư ban đầu cao: Thiết bị sử dụng Wood pellets có giá thành cao hơn so với các loại nhiên liệu khác, do đó, đầu tư ban đầu cần phải nhiều hơn.
• Khó sử dụng: Việc sử dụng nhiên liệu đòi hỏi phải có thiết bị đốt riêng biệt, phức tạp hơn việc sử dụng các loại nhiên liệu khác.
• Tác hại khi không sử dụng đúng cách: Khi sử dụng nhiên liệu sinh học Wood pellets có thể gây ra tác động tiêu cực đến môi trường nếu không thực hiện đúng quy trình và kiểm soát chất lượng, cũng như nếu sử dụng thiết bị đốt không hiệu quả.

Tổng kết lại, việc sử dụng nhiên liệu sinh học trong ngành công nghiệp là một sự lựa chọn đúng đắn để giảm thiểu ô nhiễm môi trường và giảm sự phụ thuộc vào các nguồn năng lượng hóa thạch.

Với sự tiến bộ của công nghệ và sự chú trọng của các chính phủ về môi trường, nhiên liệu sinh học ngày càng trở nên phổ biến và quan trọng hơn trong việc bảo vệ môi trường và đảm bảo sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp.

Việc khai thác và sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo là một xu hướng tất yếu của tương lai và nhiên liệu sinh học chắc chắn sẽ đóng góp rất lớn cho sự tiến bộ và phát triển của nhân loại.