Nhiên liệu sinh học ở việt nam

Giới thiệu sơ lược về nhiên liệu sinh họcNhiên liệu sinh học Tiếng Anh: Biofuels, tiếng Pháp: biocarburant là loại nhiên liệuđược hình thành từ các hợp chất có nguồn gốc động thực vật si

Nhiên liệu sinh học ở Việt Nam Nội dung

A Giới thiệu sơ lược về nhiên liệu sinh học 2

1 Phân loại chính 2

2 Ưu điểm 2

3 Những hạn chế 3

4 Khả năng phát triển 3

5 Nhiên liệu sinh học tại Việt Nam 3

B Diesel sinh học 4

1 Sản xuất 4

2 Các vấn đề khi chuyển sang dùng diesel sinh học 5

3 Tiềm năng thị trường của diesel sinh học 6

4 Thành công và triển vọng 6

4.1 Trên thế giới 6

4.2 Tại Việt Nam 10

5 Các lựa chọn khác 10

C Xăng sinh học 12

3 Phương pháp chế biến xăng sinh học 14

4 Nguồn nguyên liệu sản xuất xăng sinh học 15

5 Hiện trạng xăng sinh học trên thế giới 16

6 Việt Nam và xăng sinh học 18

6.1 Thực trạng 18

6.2 Các gợi ý về nguồn nguyên liệu 19

D Sản xuất nhiên liệu sinh học từ rơm rạ ở Việt Nam 24

1 Hướng đi mới để tạo nhiên liệu sinh học từ rơm rạ 24

2 Ưu điểm, nhược điểm của phương pháp sản xuất nhiên liệu sinh học từ rơm rạ 25

3 Tiềm năng sản xuất nhiên liệu sinh học từ rơm rạ ở nước ta 25

A Giới thiệu sơ lược về nhiên liệu sinh học

Nhiên liệu sinh học (Tiếng Anh: Biofuels, tiếng Pháp: biocarburant) là loại nhiên liệuđược hình thành từ các hợp chất có nguồn gốc động thực vật (sinh học) như nhiên liệuchế xuất từ chất béo của động thực vật (mỡ động vật, dầu dừa, ), ngũ cốc (lúa mỳ, ngô,đậu tương ), chất thải trong nông nghiệp (rơm rạ, phân, ), sản phẩm thải trong côngnghiệp (mùn cưa, sản phẩm gỗ thải ),

Nhiên liệu sinh học có thể ở thể rắn như củi, than củi (than-đá thuộc loại cổ sinh, khôngtái tạo); thể lỏng (như xăng-sinh-học, diesel-sinh-học); hay thể khí như khí methane-sinhhọc (sản xuất từ lò ủ chất phế thải)

1 Phân loại chính

Nhiên liệu sinh học có thể được phân loại thành các nhóm chính như sau:

• 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 chếbằng 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 ứngvới 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 tinhbột, xen-lu-lô, lignocellulose Ethanol được pha chế với tỷ lệ thích hợp với xăngtạo thành xăng sinh học có thể thay thế hoàn toàn cho loại xăng sử dụng phụ giachì truyền thống

• Gas sinh học (Biogas) là một loại khí hữu cơ gồm Methane và các đồng đẳng

khác Biogas được tạo ra sau quá trình ủ lên men các sinh khối hữu cơ phế thảinông nghiệp, chủ yếu là cellulose, tạo thành sản phẩm ở dạng khí Biogas có thểdùng làm nhiên liệu khí thay cho sản phẩm khí gas từ sản phẩm dầu mỏ

2 Ưu điểm

Trước kia, nhiên liệu sinh học hoàn toàn không được chú trọng Hầu như đây chỉ là mộtloại nhiên liệu thay thế phụ, tận dụng ở quy mô nhỏ Tuy nhiên, sau khi xuất hiện tìnhtrạng khủng hoảng nhiên liệu ở quy mô toàn cầu cũng như ý thức bảo vệ môi trường lêncao, nhiên liệu sinh học bắt đầu được chú ý phát triển ở quy mô lớn hơn do có nhiều ưuđiểm nổi bật so với các loại nhiên liệu truyền thống (dầu khí, than đá ):

• Thân thiện với môi trường: chúng có nguồn gốc từ thực vật, mà thực vật trongquá trình sinh trưởng (quang hợp) lại sử dụng điôxít cácbon (là khí gây hiệu ứng

nhà kính - một hiệu ứng vật lý khiến Trái Đất nóng lên) nên được xem như khônggóp phần làm trái đất nóng lên.

• Nguồn nhiên liệu tái sinh: các nhiên liệu này lấy từ hoạt động sản xuất nôngnghiệp và có thể tái sinh Chúng giúp giảm sự lệ thuộc vào nguồn tài nguyênnhiên liệu không tái sinh truyền thống

3 Những hạn chế

Việc sản xuất cồn sinh học từ các nguồn tinh bột hoặc các cây thực phẩm được cho làkhông bền vững do ảnh hưởng tới an ninh lương thực Khả năng sản xuất với quy mô lớncũng còn kém do nguồn cung cấp không ổn định vì phụ thuộc vào thời tiết và nôngnghiệp Bên cạnh đó, giá thành sản xuất nhiên liệu sinh học vẫn cao hơn nhiều so vớinhiên liệu truyền thống từ đó việc ứng dụng và sử dụng nhiên liệu sinh học vào đời sốngchưa thể phổ biến rộng

4 Khả năng phát triển

Tại thời điểm hiện tại (2010), công nghệ sản xuất cồn sinh học từ các nguồnlignocellulose chưa đạt được hiệu suất cao và giá thành còn cao Theo ước tính trong saukhoảng 7-10 năm, công nghệ này sẽ được hoàn thiện và đáp ứng được nhu cầu sản xuất

và thương mại Bên cạnh đó, khi nguồn nhiên liệu truyền thống cạn kiệt, nhiên liệu sinhhọc có khả năng là ứng cử viên thay thế

5 Nhiên liệu sinh học tại Việt Nam

Gas sinh học được áp dụng ở nhiều miền quê, bằng cách ủ phân để lấy khí đốt

Từ năm 2011, Việt Nam có chính sách sử dụng xăng sinh học E5 (hàm lượng Ethanol5%) làm nguyên liệu thay thế cho xăng A92 truyền thống Tuy nhiên, nhiều người cònquan ngại vì tính hút nước và dễ bị oxy hóa của Ethanol có thể làm hư hại buồng đốtnhiên liệu của động cơ

B Diesel sinh học

Diesel sinh học là loại nhiên liệu có những tính chất tương đương với dầu diesel tự nhiên

nhưng không phải được sản xuất từ dầu mỏ mà từ dầu thực vật hay mỡ động vật Dieselsinh học nói riêng hay nhiên liệu sinh học nói chung đều là loại năng lượng tái tạo và vềphương diện hoá học thì biodiesel là methyl este (hay ethyl ester) của những axit béotrong dầu hay mỡ khi được ester hoá bởi các ancol methanol hoặc ethanol

Biodiesel là một chất lỏng, có màu giữa vàng hay nâu tối phụ thuộc vào nguyên liệu đểchế biến Methyl ester điển hình có điểm bốc cháy khoảng ~150 0C (3000 F), tỷ trọngthấp hơn nước (d= ~0,88g/cm3), có độ nhớt tương tự diesel từ dầu mỏ Nhiều nước trênthế giới dùng chữ B với ý nghĩa là biodiesel, chữ BA hay E để cho biết hoá hợp vớiethanol Ví dụ: nhiên liệu chứa 20% biodiesel được ký hiệu là B20, biodiesel tinh khiết làloại B100 Biodiesel có thể sản xuất từ các loại dầu khác nhau như: dầu thực vật, mỡđộng vật hay từ dầu của tảo, hoặc cả dầu mỡ phế thải sau khi đã được làm sạch

1 Sản xuất

Dầu dùng để tạo ra biodiesel có thể là dầu ăn (straight vegetable oil - SVO) hoặc dầu thựcvật phế thải (Waste vegetable oil - WVO) Dầu phế thải được sử dụng sau khi đã làmsạch, lọc, loại bỏ chất bẩn, trung hoà các axit béo tự do Để sản xuất diesel sinh họcngười ta pha khoảng 10% mêtanol vào dầu thực vật và dùng nhiều chất xúc tác khác nhau(đặc biệt là hiđrôxít kali, hiđrôxít natri và các ancolat) Ở áp suất thông thường và nhiệt

độ vào khoảng 60 °C liên kết este của glyxêrin trong dầu thực vật bị phá hủy và các axítbéo sẽ được este hóa với mêtanol Chất glyxêrin hình thành phải được tách ra khỏi dầudiesel sinh học sau đấy

Thông qua việc chuyển đổi este này dầu diesel sinh học có độ nhớt ít hơn dầu thực vật rấtnhiều và có thể được dùng làm nhiên liệu thay thế cho dầu diesel mà không cần phải cảibiến động cơ để phù hợp

Chữ đầu tự dùng cho tất cả các methyl este từ dầu thực vật theo DIN EN 14214 là PME

(có giá trị toàn châu Âu từ 2004)

Tùy theo loại của nguyên liệu cơ bản người ta còn chia ra thành:

• RME: Mêthyl este của cây cải dầu (Brassica napus) theo DIN EN 14214 (có giá

trị toàn châu Âu từ 2004)

• SME: Mêthyl este của dầu cây đậu nành hay dầu cây hướng dương.

• PME: Mêthyl este của dầu dừa hay dầu hạt cau.

Bên cạnh đó còn có mêthyl este từ mỡ nhưng chỉ có những sản phẩm hoàn toàn từ dầuthực vật (PME và đặc biệt là RME) là được dùng trong các loại xe diesel hiện đại, khiđược các nhà sản xuất cho phép

2 Các vấn đề khi chuyển sang dùng diesel sinh học

Khi muốn chuyển sang sử dụng diesel sinh học thì chính sách thông tin của nhà sản xuất

xe có thể trở thành một vấn đề lớn Thường thì chỉ sau khi tốn nhiều thời gian kiên trì đặtcâu hỏi người ta mới nhận được thông tin về việc là liệu một kiểu xe nhất định đã đượccho phép dùng diesel sinh học hay không và mặc dù là diesel sinh học đã có trên thịtrường từ 10 năm nay nhưng phần lớn các ô tô được sản xuất hằng loạt đều không thíchnghi với diesel sinh học

Khi dùng nhiên liệu diesel sinh học cho một xe cơ giới không thích nghi với PME, dieselsinh học sẽ phá hủy các ống dẫn nhiên liệu và các vòng đệm bằng cao su Nguyên nhân là

do diesel sinh học có tính chất hóa học của một chất làm mềm, chất cũng có trong cácống dẫn nhiên liệu và vòng đệm bằng cao su Diesel sinh học sẽ thay thế các chất làmmềm trong các ống và vòng đệm này, vật liệu lúc đầu sẽ phồng lên, lúc này nếu dùng dầudiesel có nguồn gốc từ dầu mỏ thì dầu diesel này sẽ rửa sạch diesel sinh học Không cóchất làm mềm vật liệu sẽ cứng và bị thẩm thấu nước

Một vấn đề khác là việc nhiên liệu đi vào nhớt động cơ tại các động cơ Diesel có bộ phunnhiên liệu trực tiếp Vấn đề này thường xảy ra trong thời gian vận hành khi động cơ đượcvận hành có những thời gian chạy không tải lâu dài Lượng nhiên liệu phun càng ít thìchất lượng phân tán của miệng phun càng giảm và vì thế có xu hướng hình thành nhữnggiọt nhiên liệu không cháy bám vào thành của xi lanh nhiều hơn và sau đó là đi vào hệthống tuần hoàn bôi trơn Tại đây độ bền hóa học kém của RME là một nhược điểm:RME bị phân hủy dần trong hệ tuần hoàn bôi trơn vì nhiệt độ cao tại đây, dẫn đến cácchất cặn thể rắn hay ở dạng keo Vấn đề này và tính bôi trơn kém đi của nhớt động cơ khi

có nồng độ nhiên liệu cao có thể dẫn đến việc động cơ bị hao mòn nhiều hơn, vì thế màngười ta khuyên là khi vận hành bằng PME nên rút ngắn thời kỳ thay nhớt

Một ưu điểm của PME có thể lại trở thành nhược điểm khi được sử dụng thực tế ở cácloại xe cơ giới: dễ bị phân hủy bằng sinh học và đi cùng là không bền lâu Ô xi hóa vànước tích tụ sẽ làm xấu đi các tính chất của PME sau một thời gian tồn trữ Vì thế màPME thường ít được khuyên dùng cho các xe ít được vận hành

Ngoài ra thì vì việc đốt cháy khác nhau nên các động cơ mới không được chứng nhận làthích nghi với PME có thể có vấn đề với các bộ phận điện tử của động cơ, những thiết bị

mà đã được điều chỉnh để dùng với diesel thông thường Đặc biệt là những xe cơ giớiđược trang bị bộ lọc muội than trong khí thải thường hay có vấn đề vì những hệ thốngnày đã được điều chỉnh trước để tăng lượng nhiên liệu phun sau mỗi 500 đến 1.000 kmnhằm đốt các hạt muội than trong bộ lọc Điều tốt và có lý nếu dùng diesel thông thườngnày lại trở thành điều xấu khi dùng diesel sinh học: nếu sử dụng diesel sinh học thì việctăng lượng nhiên liệu phun sẽ làm loãng nhớt động cơ Nếu sử dụng thuần túy diesel sinhhọc thì việc đốt các hạt muội than trong bộ lọc trở thành không cần thiết nữa Vì thế trongtương lai sẽ có những thiết bị cảm biến nhiên liệu dùng để nhận biết chất lượng của nhiênliệu Lượng và thời điểm phun nhiên liệu đều có thể được tối ưu hóa

Kinh nghiệm trong lãnh vực xe chuyên chở cho thấy là việc sử dụng diesel sinh họcnhiều năm có thể dẫn đến hư hỏng bơm nhiên liệu, đặc biệt là ở những động cơ có bộphận bơm–phun nhiên liệu trực tiếp Xe này tuy đã được cho phép vận hành với dieselsinh học nhưng nhà sản xuất bộ phận bơm phun (Bosch AG) thì lại không cho phép côngkhai dùng với RME Người ta nói là vì phân tử RME có độ lớn khác với diesel thôngthường và các phân tử RME trong các kênh dẫn tinh vi không có khả năng bôi trơn đầy

đủ ở áp suất cao và vì thế là nguyên nhân dẫn đến hao mòn nhanh hơn

3 Tiềm năng thị trường của diesel sinh học

Diesel sinh học được tạo thành từ một phản ứng hóa học rất đơn giản Diesel sinh học cónhiều ưu điểm đối với môi trường so với diesel thông thường: Diesel sinh học từ cây cảidầu phát sinh khí thải ít hơn rất nhiều so với nhiên liệu hóa thạch Bụi trong khí thải đượcgiảm một nửa, các hợp chất hyđrocacbon được giảm thiểu đến 40% Diesel sinh học gầnnhư không chứa đựng lưu huỳnh, không độc và có thể được dễ dàng phân hủy bằng sinhhọc Diesel sinh học hiện nay được coi là một trong những nhiên liệu thân thiện với môitrường nhất trên thị trường Mặc dầu hiện nay có thể mua diesel sinh học tại rất nhiềutrạm xăng (riêng tại Đức là 1.900 trạm) nhưng diesel sinh học chưa được người tiêu dùng

sử dụng nhiều do có nhiều nguyên nhân: Nhiều người tiêu dùng không tin tưởng vào loạinhiên liệu mới này vì không tưởng tượng được là có thể lái xe dùng một nhiên liệu hoàntoàn từ thực vật Một vấn đề khác là rất nhiều người không biết chắc chắn là liệu ô tô của

họ có thể sử dụng được diesel sinh học hay không

Thiếu thông tin cho người tiêu dùng và các câu hỏi về hư hỏng sau này do diesel sinh họcgây ra có thể là những vấn đề lớn nhất cho việc chấp nhận rộng rãi việc dùng diesel sinhhọc Tại châu Âu đã nhiều lần có ý kiến cho là nên pha thêm vào nhiên liệu diesel thôngthường khoảng từ 3% đến 5% diesel sinh học vì phần diesel sinh học này được coi làkhông có hại ngay cả cho những xe cơ giới chưa được trang bị thích hợp Ở Pháp việcnày đã được thực hiện từ lâu: Diesel thông thường được pha trộn thêm lượng diesel sinhhọc mà nông nghiệp nước Pháp có khả năng sản xuất Tại Pháp chất lượng diesel thôngthường có thành phần diesel sinh học là 5%, tránh được các nhược điểm kỹ thuật

Từ đầu năm 2004 các trạm xăng ARAL và Shell ở Đức đã bắt đầu thực hiện chỉ thị2003/30/EC của EU mà theo đó từ ngày 31 tháng 12 năm 2005 ít nhất là 2% và cho đến

31 tháng 12 năm 2010 ít nhất là 5,75% các nhiên liệu dùng để chuyên chở phải có nguồngốc tái tạo

Tại Áo một phần của chỉ thị của EU đã được thực hiện sớm hơn và từ ngày 1 tháng 11năm 2005 chỉ còn có dầu diesel với 5% có nguồn gốc sinh học là được phép bán

4 Thành công và triển vọng

4.1 Trên thế giới

Do việc sử dụng nhiên liệu diesel dầu mỏ là phổ biến nên trong một thời gian dài tại một

số nước, người ta không sử dụng dầu thực vật làm nhiên liệu trực tiếp cho các động cơđốt trong

Trong những năm 1920, 1930 và sau đó là những năm chiến tranh thế giới lần thứ II xảy

ra, các nước như Bỉ, Pháp, Anh, Bồ Đào Nha, Đức, Brazil, Argentina, Nhật, Trung Quốc

đã gián tiếp kiểm tra và sử dụng dầu thực vật như là nhiên liệu diesel Nhiều nhà máybiodiesel đã được xây dựng ở các nước,

Ngày 31/8/1937, tại trường Đại học Brussel (Bỉ), G.Chavanne đã sớm nhận được bằngsáng chế (bằng sáng chế Bỉ -422,877) về việc lần đầu tiên cho dầu thực vật phản ứng vớiethanol, metanol và đó chính là biodiesel hiện nay Phản ứng tạo biodiesel không có gìphức tạp và loại nhiên liệu này có những ưu điểm như: thân thiện với môi trường do khíthải ít hơn khi sử dụng diesel thông thường, lượng carbon dioxide bốc ra giảm được 60%,bụi giảm khoảng 50%, các hợp chất hydrocacbon được giảm thiểu đến 40%, đặc biệt nóhầu như không chứa lưu huỳnh, không độc (LD50 tới 50mL/kg) và dễ dàng phân huỷsinh học (biodegradable) Qua việc chuyển đổi ester này, dầu biodiesel có độ nhớt thấphơn dầu thực vật và có thể dùng làm nhiên liệu thay thế cho dầu diesel Gần đây, năm

1977 tại Brazil, các nhà khoa học đã sử dụng ethanol trong sản xuất biodiesel và có bằngsáng chế theo những quy chuẩn quốc tế dùng cho xe, máy (Robert Rapier, 2006) Hiệnnay công ty Tecbio (Mỹ) đang làm việc với hãng Boeing và NASA để được chấp nhậnloại dầu lửa sinh học (bio-kerosene) tương đương với các sản phẩm được sản xuất bởi cácnhà khoa học Brazil (Michael Briggs- 2004) Việc sử dụng ethanol thay vì methanoltrong sản xuất biodiesel cũng có thể gây nên nạn thiếu lương thực khi nhiều lương thựcđược sử dụng để sản xuất ethanol mà chưa tìm ra loại vi sinh vật lên men ethanol từ cácnguyên liệu khác

Những nghiên cứu sử dụng dầu hướng dương để tạo ra nhiên liệu diesel tiêu chuẩn đãđược thực hiện tại Nam Phi từ năm 1979 và năm 1983, quy trình sản xuất đã được hoànthiện Một công ty của Áo (Gaskoks) đã sử dụng những thành quả đạt đươc từ Nam Phi,lần đầu tiên, vào tháng 11/1987, nhà máy pilot thực vật biodiesel với công suất 30.000tấn/năm được xây dựng, đến năm 1989, cho ra sản phẩm (Helen Buckland, Ed Matthew-2005) Trong suốt những năm 90 của thế kỷ 20, nhiều nước Châu Âu như CH Czech,Đức, Thuỵ điển, Pháp đã có nhiều cơ sở sản xuất biodiesel từ dầu hạt cải dầu để pha trộnvào dầu diesel tới 30% cho các phương tiện vận tải Các hãng ôtô nổi tiếng như Renault,Peugeot và các động cơ của các phương tiện vận chuyển hàng hoá khác sử dụng biodieseltới 50% Năm 1998, học viện Biofuels của Áo đã thực hiện các dự án Biodiesel với 21quốc gia và hiện nay đã có nhiều trạm Biodiesel ở Châu Âu được xây dựng để cung cấpcho người sử dụng

Tại Mỹ, năm 2005, bang Minnesota đã trở thành bang đầu tiên ở Mỹ được uỷ quyền bántoàn bộ nhiên liệu diesel chứa biodiesel Hiện nay ở trên thế giới đã có những nước dùngtới 100% biodiesel chạy ôtô, và các phương tiện vận tải (Knothe, G - 2001)

Biodiesel cũng có thể dùng làm nhiên liệu đốt trong gia đình, tại Anh người ta cho rằngBiodiessel sẽ là nhiên liệu đốt cho tương lai (Errol Kiong.2007) Kết quả này đã đượcđưa ra từ các thí nghiệm do Andrew J.Robertson thực hiện khi dùng biodiesel để đun nấu.Trong khi đó, ở triển lãm Biodiesel tại Anh (2006), Andrew J.Robertson đã cho ra đờiquyển sách kỹ thuật, trong đó tác giả cho biết rằng, sản phẩm B 20 biodiesel sẽ là làmgiảm CO2 thải ra đến 1,5 triệu tấn/năm và chỉ cần khoảng 330.000ha đất trồng trọt cho

việc trồng cây có dầu để sản xuất biodiesel làm dầu đốt Theo ước tính của Cục Thông tinNăng lượng Mỹ và Bộ Năng lượng Mỹ, thì để đáp ứng nhiên liệu diesel và dầu đốt ở giađình, ước tính, nước Mỹ phải sản xuất khoảng 24 tỷ pounds (11 tỷ tấn) hoặc 3 tỷ gallon(0,011km3) dầu thực vật và 12 tỷ pounds (5,3 tỷ tấn) nhiên liệu từ mỡ động vật (VanGerpen, 2004) Theo Sperbeck, Jack (Đại học Minnesota- 2001, 2007) - sản xuấtbiodiesel toàn cầu đang vươn tới mục tiêu đạt khoảng 85% biodiesel được sử dụng trongcác phương tiện vận tải Và, điều đó sẽ mang lại nhiều lợi nhuận cho các nông hộ nghèo

từ việc tạo ra nguyên liệu cho sản xuất biodiesel, đặc biệt là các nông hộ trồng thầu dầu.Tại các nước Châu Âu, cây cải dầu (Brassica napus) với hàm lượng dầu cao (40% đến50%) được xem là cây thích hợp cho việc sử dụng làm nguyên liệu sản xuất biodiesel.Đầu được ép ra từ hạt cải dầu, phần còn lại dùng làm thức ăn cho gia súc Trong mộtphản ứng giữa dầu cải và methanol có sự hiện diện của chất xúc tác, methyl ester của axitbéo được tạo thành và thu lại glyxêrin Năm 2006, ở Đức trồng 1,2 triệu ha cải dầu và sảnxuất được khoảng 2 triệu tấn Trong tương lai sẽ còn có nhiên liệu sinh khối lỏng (liquidbiomass) thay vì dầu thực vật, lúc đó sẽ sử dụng toàn bộ khối lượng của cây như là nguồncung cấp năng lượng Những thử nghiệm đầu tiên với nhiên liệu sinh tổng hợp này đãđược tiến hành từ tháng 4/2003 ở Đức Loại nhiên liệu này được sản xuất từ gỗ và cácloại sinh khối khác, mà người ta gọi là Sundiesel Ngoài ra, cũng còn phải nhắc đến cáclựa chọn khác thích hợp cho diesel sinh học như có thể sử dụng nhiên liệu dầu thực vậttrực tiếp không cần phải chuyển đổi este Tùy theo loại động cơ mà phải thay đổi một sốthông số cho động cơ Diesel để điều chỉnh các tính chất vật lý khác đi cho thích ứng.Trên thế giới, có nhiều loại cây có dầu có thể lựa chọn giống cây phù hợp với điều kiện

tự nhiên của từng vùng (xem bảng dưới đây)

Giống cây Kg dầu/ ha Giống cây Kg dầu/ ha

Gai dầu 305 Thầu dầu 440

Hạt bông 273 Đậu tương 375

Vừng 585 Hướng dương 800

Cọ dầu 5,000 Tảo 6,894

Nguồn: Petroleum Club (with permission)-2007.

Hiện nay nhiều nước đã và dang sử dụng dầu cây mè (Jatropha oil ) Đây là loại câythuộc họ Thầu dầu Euphorbiaceae, vừa dễ trồng vừa phân bố rộng Trong họEuphorbiaceae, chi (Genus) Jatropha được nói đến nhiều nhất Chi này có khoảng 175loài Trong chi Jatropha, loài Jatropha curcas, được trồng ở rất nhiều nước để lấy hạt épdầu sản xuất biodiesel Đây là loại cây bụi, có nguồn gốc ở Trung Mỹ, có thể cao tới 5m,

có khả năng sống ở cả vùng nhiệt đới và ôn đới Hiện cây này cũng có tại nhiều nướcChâu Á (trong đó có Việt Nam), Châu Phi ( Mc.Cormick, R.L 2006; Leonard,Christopher 2007; Knothe, G.2007) Jatropha có thể sống trên đất hoang, đất cát, đấtmặn, cả ở kẽ các vách đá và còn được trồng làm bờ rào bảo vệ cây trồng tránh không bịcác động vật phá hại Hạt của Jatropha curcas có tới 30% dầu là nguyên liệu quan trọng

để sản xuất biodiesel chất lượng cao dùng cho động cơ diesel tiêu chuẩn (Sperbeck, Jack.2007) Tại Đức, xe Mercedes đã được vận hành bằng Jatropha diesel để chạy trên đườngdài (McCormick, R.L 2006) và Jatropha curcas được xem là “ứng cử viên” cho việc sảnxuất biodiesel trong tương lai (Sperbeck, Jack., 2001) Tại Châu Á, Ấn Độ là nước chú ýnhiều nhất đến dầu nhiên liệu biodiesel, sau đó là Indonesia, Phillipine Riêng Ấn Độ,giống Jatropha curcas và Jatropha podagrica (ảnh dưới) là nguồn để lấy dầu quan trọng

Họ đã có mục tiêu chiến lược tới năm 2012 cho hầu hết các bang về sản xuất biodiesel đểđộc lập tự chủ về năng lượng nhằm giảm bớt sử dụng than đá và dầu hoả Trong chínhsách năng lượng, họ chú trọng trồng nhiều Jatrpha, đã giải quyết công ăn việc làm chonông dân nghèo (Centre For Jatropha Promotion - 2006)

Hiện chính phủ Ấn Độ đã dành 400.000km2 (98 triệu acres) đất mà ở đó có thể trồngJatropha, với hy vọng năm 2011 sẽ có tới 20% diesel của Ấn Độ được thay thế bởibiodiesel (The Baltimore Sun-2006)

Myanmar, một nước trong cộng đồng Đông Nam Á cũng đang theo đuổi sản xuất, sửdụng Jatropha oil Ngày 15/23/2005, chính phủ nước này đã cho trồng 50.000 acres(200km2 ) Jatropha Theo kế hoạch, Myanmar sẽ trồng tới 2.800km2 nhằm khuyếnkhích nông dân thực hiện mục tiêu chính là phát triển công nông nghiệp (The New Light

of Myanmar, 2-Mar-2006), và việc sử dụng nhiên liệu từ Jatropha là cần thiết (New Light

of Myanmar, January 18, 2006) Ngoài những cây có dầu nói trên, một số nước đang chú

ý đến việc nuôi trồng tảo Theo C H Hassell, MB CCFP C H Hassell, MB CCFP (2006)một ngàn năm trước đây người ta biết đến tảo xanh lục Aphanizomenon Flos-Aquae(Apb flos-aquae) là loài tảo từ xưa được dùng để làm thuốc và là một loại thực phẩm nổitiếng Hiện nay, các bộ tộc ở Châu Phi đang sử dụng rộng rãi loại tảo đó và có tin đồnrằng loại tảo này đã mang lại lợi nhuận cao cho họ Đây là loại tảo sinh trưởng trong hồChad, một hồ nước ngọt rộng 324km2 ở Ogeon cạnh sườn núi Cascade Tảo sinh trưởngmạnh cho sinh khối lớn Theo Bortleson and Fretwell (1993), vào năm 1906, người ta đãlấy tảo này sử dụng và nghiên cứu Điểm đáng chú ý là tảo này có gần 50% lipit (tínhtheo lượng chất khô), trong đó có các axit béo không no có giá trị sinh học cao nhưeicosapentaenoic acid (EPA), polyunsaturated fatty acids (PUFAs) có lợi cho hệ miễndịch, linolenic acid có vai trò trong chuyển hoá chất béo và làm giảm cholesterol trongmáu (Sugano, 1986; Ramesha et al., 1980; Chan et al., 1991; Kusakh et al., 1999) Từnăm 1978 đến 1996, phòng năng lượng tái sinh quốc gia Mỹ, đã có chương trình về cácloài sinh vật thuỷ sinh và bắt đầu chú ý đến việc sản xuất biodiesel từ lipit của tảo vàdùng tảo này để sản xuất ethanol mà không làm “mất phần” lương thực của người Bêncạnh đó, tảo còn được dùng để xử lý nước thải (Tchobanoglous,G., Burton, F.L., andStensel, H.D, 2003) Ngày 11/5/2006, Marlborough, New Zealand thông báo họ đã sảnxuất được mẫu biodiesel đầu tiên từ tảo trobf sống trong hồ nước thải Đây là một thànhcông khá thú vị, vì từ đó không chỉ giải quyết được nhiên liệu mà còn góp phần làm sạchnước thải, một vấn đề rất được chú ý về môi trường hiện nay Giải pháp tốt nhất cho sản

xuất biodiesel là đi từ các loại dầu thực vật (kể cả dầu phế thải) và methanol thay vìethanol để không phải sử dụng đến lương thực gây mất an toàn lương thực như Brazinvừa qua Trong tự nhiên có chủng vi sinh vật có enzim metanooxydaza xúc tác cho quátrình biến đổi mêtan thành methanol, và nếu tìm kiếm được chủng vi sinh vật đó, thì từrác thải cho lên men mêtan, sau đó từ mêtan cho vi sinh vật xúc tác, chuyển hoá, sẽ cómethanol thoả mãn cho việc sản xuất biodiesel.

4.2 Tại Việt Nam

Việt Nam chúng ta đang gặp những khó khăn về nhiên liệu Giá dầu và khí đốt tăng liêntục Ngoài các sản phẩm dầu mỏ thì chưa có một nghiên cứu nào về biodiesel So với cácnước, bây giờ chúng ta mới nói đến nhiên liệu sinh học thì đã quá muộn Tuy nhiên, theoPGS Chu Tuấn Nhạ, Chủ tịch Hội đồng Chính sách và Công nghệ Quốc gia thì “Dùmuộn vẫn phải phát triển nhiên liệu sinh học”(26/10/2007) Trong sản xuất biodiesel,Việt Nam có nhiều thuận lợi, vì chúng ta có nhiều loại cây có dầu Loại cây mà cả thếgiới “tín nhiệm“ như thầu dầu (giống Jatropha) thì Việt Nam không thiếu, bên cạnh đócòn có các cây có dầu như: gai dầu, sở, trẩu, cây đen, vừng, lạc, dừa nhưng cái khó làchúng ta chưa có một chủ trương đúng đắn, rõ ràng Cũng có tác giả đề xuất dùng câydầu mè Jatropha curcas, dùng mỡ cá ba sa để sản xuất nhiên liệu sinh học và theo tác giả

Lê Võ Định Tường (2007), hiện đã có một số công ty của Pháp, Singapore đang có dựđịnh hợp tác với Việt Nam trồng cây dầu mè, nhưng cần có những điều tra nghiên cứuthêm, bởi chi dầu mè có tới 175 loài mà ở Việt Nam chưa có một số liệu nào về loài có

ưu thế về hàm lượng, chất lượng dầu Cây thầu dầu mọc hoang rải rác ở nhiều nơi, cũng

có nơi trồng bờ rào nhưng chẳng mấy người quan tâm

Trong giai đoạn khan hiếm nhiên liệu như hiện nay, cần có kế hoạch cho điều tra, tìmkiếm loài có hàm lượng dầu cao để trồng, bởi nó dễ trồng và đất hoang hoá có thể phủxanh bằng cây này vừa thu dầu cho sản xuất biodesel vừa góp phần làm sạch môi trườngkhông khí nhờ khả năng quang hợp mạnh của chúng Sử dụng nguyên liệu cung cấp chochế biến biodiesel chính là lợi dụng khả năng quang hợp của thực vật đã biến đổi nănglượng ánh sáng thành năng lượng hoá học - một dạng năng lượng sạch Sự tích luỹ nănglượng trong các liên kết hoá học là kết quả của việc đồng hoá carbon dioxide tạo rahydrat carbon rồi từ đó tạo ra chất béo nhờ xúc tác của các enzim đặc hiệu Bên cạnh đó,cũng như các loài cây xanh khác, khi trồng nhiều những cây lấy dầu, nó còn góp phầnquan trọng trong việc làm giảm khí nhà kính (greenhouse gases)

5 Các lựa chọn khác

Ngoài ra cũng cần phải nhắc đến các lựa chọn thích hợp khác cho diesel sinh học Người

ta cũng có thể sử dụng nhiên liệu dầu thực vật trực tiếp không cần phải chuyển đổi este.Tùy theo loại động cơ mà phải thay đổi một số thông số cho động cơ Diesel để điều chỉnhthích ứng với các tính chất vật lý khác đi

Trong tương lai sẽ còn có nhiên liệu sinh khối lỏng (tiếng Anh: Biomass to Liquids) thay

vì là dầu thực vật sẽ sử dụng toàn bộ khối lượng của cây như là nguồn cung cấp nănglượng Các thử nghiệm đầu tiên với nhiên liệu sinh học tổng hợp này đã được tiến hành

từ tháng 4 năm 2003 tại Đức Loại nhiên liệu này, gọi là SunDiesel, được sản xuất từ gỗ

và các loại sinh khối khác

C Xăng sinh học

Xăng-sinh-học gồm xăng-ethanol (E) và diesel-sinh-học (ở Việt nam gọi là B), tương ứngvới xăng-cổ-sinh biến chế từ dầu mỏ là xăng (gasoline) và diesel

Khuynh hướng sản xuất xăng-sinh-học đang trên đà phát triển, vì nhiều lý do:

(i) giá xăng-cổ-sinh ngày càng đắt;

(ii) trữ lượng dầu hoả ở các mỏ dầu có giới hạn và sẽ kiệt quệ trong tương

lai (khoảng năm 2100);

(iii) nhiều quốc gia muốn phụ thuộc ít vào việc nhập cảng nhiên liệu cổ

sinh trong khi quốc gia họ có khả năng sản xuất nhiên liệu thay thế, và (iv) bị áp lực chính trị phải giảm lượng khí CO2 sa thải để phù hợp với

Thoả hiệp Kyoto (1997) quy định

Nhưng sản xuất và sử dụng xăng-sinh-học có phải là một biện pháp hữu hiệu để cứu vãntai hoạ khí hậu toàn cầu không?

1 Lịch sử

Nhiên-liệu-sinh-học ở thể rắn (gỗ, củi, than củi, phế thải thực và động vật, v.v.) đã đượcloài người sử dụng từ khi khám phá ra lửa Khi phát minh ra động-cơ-hơi-nước (steamengine) và máy-phát-điện, nhiên-liệu-sinh-học thể rắn (gỗ) được sử dụng một thời đểphát triển kỹ nghệ ở thế kỷ 18 và 19, và gây nhiều ô nhiễm Ở Việt Nam, xe lưả chạybằng đốt gỗ cho tới khoảng 1956, mới thay thế bằng động cơ diesel Ngày nay có khoảng

2 tỷ dân đốt nhiên-liệu-sinh-học ở thể rắn như gỗ, củi, trấu, mạt cưa, rơm rạ, lá khô, v.v.Mặc dầu chứa carbon-tái-tạo, nhưng cho nhiều khói, tro bụi, bù hóng nên làm ô nhiễmmôi trường

Động cơ nổ đầu tiên trên thế giới do Nikolaus August Otto (người Đức) thiết kế sử dụngnhiên-liệu-sinh-học thể lỏng là rượu cồn – ethanol, Rudolf Diesel (người Đức) phát minhđộng cơ Diesel thiết kế chạy bằng dầu-đậu-phộng (groundnut oil), và Henry Ford (Mỹ)thiết kế xe hơi chạy bằng dầu-thực-vật (từ 1903 đến 1926) chế biến từ dầu chứa trong hạt

và thân cây cần sa (hemp - Cannabis sativa)

Từ khi khám phá ra nhiên-liệu-cổ-sinh (than đá, dầu hoả, khí đốt) thì ngành kỹ nghệ sửdụng nhiên-liệu-cổ-sinh, vì có hiệu quả kinh tế hơn Tuy nhiên mỗi khi có chiến tranh, bịđịch phong toả khó chuyển vận dầu, hay thế giới có khủng hoảng chính trị, kinh tế, và đểkhông tuỳ thuộc vào dầu hoả nhập cảng (từ Trung Đông), 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 trong thời kỳ Đệ nhị Thế Chiến Khủng hoảng xăngdầu năm 1972 do khối OPEC gây ra, làm một số quốc gia có chủ trương tự túc nhiên liệubằng cách sản xuất xăng-sinh-học từ tiềm năng nông nghiệp đồ sộ của mình Brazil tiêubiểu cho chính sách này

Kể từ 2000, các quốc gia trên thế giới lần lượt thật sự tuân thủ Thoả hiệp Rio de Janeiro(1992), rồi Kyoto (1997), tìm kỹ thuật 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 nhưnăng lượng mặt trời, gió, thuỷ điện, v.v.), nên nhiên-liệu-sinh-học đang trên đà bộc phát