THỰC TRẠNG SỬ DỤNG XĂNG SINH HỌC E5 Ở VIỆT NAM VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Nhiên liệu luôn là mối quan tâm hàng đầu của con người hiện nay, vì chúng đóng góp vào hầu hết mọi lĩnh vực, hoạt động đời sống của con người. Nhưng, đối với tình hình khan hiếm nguồn nhiên liệu phục vụ cho các nhu cầu của con người trên toàn cầu thì nhiên liệu khí đốt và dầu mỏ đã trở thành nguồn nhiên liệu quan trọng hàng đầu với lượng tiêu tụ khoảng 6070% so với tổng các nguồn nhiên liệu được sử dụng. Mặt khác, các quốc gia và vùng lãnh thổ có lượng cung cấp dầu thô lớn lại xảy ra nhiều tranh chấp chính trị điều này làm khan hiếm cũng như không bền vững lượng dầu cho toàn cầu, bên cạnh đó nhiên liệu xăng dầu đã tác động gây ô nhiễm môi trường trên toàn thế giới như gây hiệu ứng nhà kính, thủng tầng ozon làm Trái Đất nóng dần lên, cũng như hiện tượng tràn dầu làm ô nhiễm nguồn nước. Trước tình hình đó, con người đã và đang tìm ra những nguồn năng lượng khác để thay thế như năng lượng xanh, nhiên liệu xanh. Với sự ra đời của nhiên liệu sinh học được xem như là nguồn năng lượng đang được thế giới quan tâm, nhất là đối với các nước nông nghiệp và nhập khẩu nhiên liệu. Việt Nam là một nước nông nghiệp có nguồn nguyên liệu rất phong phú, có tiềm năng rất lớn để phát triển bền vững nhiên liệu sinh học. Đặc biệt là ở Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) rộng lớn thì đây là nguồn cung cấp nguyên liệu lí tưởng. Xăng sinh học E5 xuất hiện ở nước ta từ năm 2010 và được xem như là dấu mốc quan trọng trong việc mở ra nhiều tiềm năng kinh tế cũng như cải thiện môi trường sống, mặt khác E5 còn góp phần tác động đến nền kinh tế Việt Nam. Song, việc để người dân quan tâm cũng như đưa xăng sinh học E5 vào sử dụng thay thế các loại xăng truyền thống vẫn còn nhiều hạn chế vì nhiều lý do khách quan và chủ quan như việc người tiêu dùng còn lo ngại về chất lượng cũng như sự ảnh hưởng đến các động cơ của xe. Trước những khó khăn đó, để tìm hiểu về vai trò lợi ích cùng với những ưu nhược điểm của xăng sinh học E5 đối với môi trường, cũng như hiểu hơn tác động của E5 đến nền kinh tế nước ta để từ đó tìm ra hướng phát triển nguồn nhiên liệu xanh này nhóm chúng em quyết định chọn đề tài là “Thực trạng sử dụng xăng sinh học E5 ở Việt Nam và xu hướng phát triển”.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU2.1. Mục tiêu chung: Tìm hiểu được thực trạng sử dụng xăng sinh học ở Việt Nam và xu hướng phát triển.2.2. Mục tiêu cụ thể:Giải thích xăng sinh học là gì?Tìm hiểu hiện trạng của việc sử dụng xăng sinh học hiện nay. Tác động của việc sử dụng xăng sinh học với môi trường.Đề xuất các biện pháp để phát triển nguồn nhiên liệu mới này.3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU3.1.Phạm vi không gian: Đề tài nghiên cứu thực trạng sử dụng xăng sinh học ở Việt Nam và xu hướng phát triển.3.2.Phạm vi thời gian: Từ năm 20073.3.Đối tượng nghiên cứu: Nằm trong giới hạn của đề tài, cụ thể là xăng sinh học E5.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU4.1.Phương pháp nghiên cứu và thu thập số liệu: Thu thập tài liệu trên mạng internet và một số bài báo cáo, giáo trình… của một số tác giả về việc tiêu thụ và sản xuất xăng sinh học.4.2.Phương pháp phân tích, so sánh, nhận xét các số liệu thứ cấp được thu thập từ các nguồn chính sau: Các báo cáo và công trình nghiên cứu trước đây và tải trên báo, tạp chí (Báo Tuổi Trẻ, Báo Thanh Niên, tạp chí Xã Hội Học, Vietnam.net, và những công trình có liên quan).CHƯƠNG 2NỘI DUNG NGHIÊN CỨUI.Tổng quan về xăng sinh học1.Khái niệm – phân loại1.1.Khái niệm:Xăng sinh học trong tiếng Anh được gọi là gasohol hoặc biogasoline để phân biệt với gasoline (xăng thông thường), được tạo ra bằng cách phối trộn cồn sinh học ethanol khan (anhydrous ethanol) với xăng thông thường theo một tỉ lệ nhất định, trong đó xăng E5 gồm 5% ethanol và 95% xăng thông thường, còn xăng E10 có 10% ethanol. Xăng sinh học từ E5 đến E25 được gọi là hỗn hợp ethanol thấp, từ E30 đến E85 là hỗn hợp ethanol cao. E100 là Ethanol nguyên chất sau khi sản xuất.Gọi là xăng sinh học vì cồn sinh học ethanol (còn gọi là rượu ngũ cốc hay rượu ethyl, rượu êtylic, công thức hóa học là C2H5OH) dùng để phối trộn xăng được chế biến thông qua quá trình lên men các sản phẩm hữu cơ như tinh bột, cellulose, lignocellulose, thường là từ các loại ngũ cốc như ngô, lúa mì, đậu tương hoặc từ vỏ cây, bã mía,... Ethanol thật ra không xa lạ gì với con người vì nó là một loại rượu trong nhóm rượu ethyl, khi chưng cất và pha loãng với nồng độ cồn thấp thì có thể uống được. Ethanol thu được sau quá trình chưng cất ngũ cốc lên men có dạng hỗn hợp gồm nước và ethanol, cần phải tách nước để lấy ethanol khan trước khi trộn với xăng. Cũng có thể dùng ethanol chưa khan nước (hydrous ethanol) nhưng chỉ cho các loại động cơ xe có chế tạo tương thích.1.2.Phân loại:•Xăng – EthanolHiện đang là loại xăng thông dụng trên thế giới vì dễ dàng chế biến từ đường và tinh bột.Xăng E5 được bán trên thị trường hiện nay là hỗn hợp của 95% xăng không chì A92 với 5% ethanol, nồng độ 99,7%. Ethanol này có thể chạy động cơ xe hơi chạy bằng xăng. Khi cháy, một phần tử ethanol sinh ra một nhiệt lượng 1409kJ. Tuy nhiên, Ethanol chứa 33% năng lượng ít hơn xăng cổ sinh, nên cần nhiều ethanol hơn để chạy xe cùng một đoạn đường. Vì vậy, xe phải có bình chứa nhiên liệu lớn hơn. Thông thường, máy xe hơi chạy hiệu nghiệm với E15 (pha 15% ethanol). Trên thị trường hiện nay cũng có một số xe hơi chạy với E10 nhưng theo khuyến cáo thì tốt nhất là dùng xăng E5.•Butanol (C4H10O)Loại xăng này có nhiều năng lượng ethanol và có thể đổ thẳng vào bình xăng xe mà không cần chế biến gì thêm. Chế biến từ dầu mỏ, hay lên men nguyên liệu sinh khối do vi khuẩn Clostridium acetobutylicum.•Methanol (CH3OH)Được điều chế từ khí methane (CH4) của khí đốt mỏ dầu. Methanol cũng được chế biến từ chất hữu cơ động thực vật qua phương pháp đun trong bình kín (không có oxy và hơi nước) ở nhiệt độ cao (pyrolysis).•Diesel – sinh họcDiesel sinh học có thành phần chính là acid béo fatty acid methyl ( hay ethyl) ester. Diesel sinh học chứa ít năng lượng hơn, nhiệt độ bắt cháy là 150°C, trong khi diesel là 70°C.Diesel sinh học có những tính chất vật lý giống như diesel. Nhưng diesel sinh học khi đốt thải 50% cacbon monoxide (CO) và 78% cacbon dioxide (CO2) ít hơn diesel. Cũng không có sa thải SO2.Dầu thực vật khi làm nóng thì trở nên lỏng, nhờn hơn, nên có thể chạy máy diesel. Dầu thực vật trích từ các thực vật chứa nhiều dầu như hột cải dầu , dừa dầu, dừa, đậu nành, đậu phộng, bông vải, hạt cao su, hướng dương, cây và hột cần sa,... Tảo và trái dầu lai là những nguồn dầu thực vật quan trọng mới ngày nay.Thông thường, để cho động cơ an toàn, diesel sinh học được pha với diesel. Tuy nhiên, các loại dầu ăn tinh khiết bán trên thị trường, hay đã sử dụng, đều có thể thay thế diesel để chạy động cơ diesel loại cũ (chỉ cần thay thế bộ phận bơm injection). Hiện nay nhiều loại xe hơi hiện đại có động cơ chạy được với dầu ăn nguyên chất, hay diesel sinh học 100%.Sơ đồ sản xuất diesel – sinh học2.Lịch sử hình thành xăng sinh học:Nhiên liệu sinh học ở thể rắn (gỗ, củi, than củi, phế thải thực vật và động vật,…) đã được loài người sử dụng từ khi khám phá ra lửa. Khi phát minh ra động cơ hơi nước và máy phát điện, nhiên liệu sinh học thể rắn (gỗ) được sử dụng một thời để phát triển kỹ nghệ ở thế kỷ XVIII và XIX, và gây nhiều ô nhiễm. Ở Việt Nam, xe lửa chạy bằng 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, trầu, mạt cưa, rơm rạ, lá khô,… Mặc dù chứa carbon tái tạo, nhưng do nhiều khói, tro bụi, bù hóng nên làm ô nhiễm môi trường.Động cơ nổ đầu tiên trên thế giới do Nikolaus August Otto (người Đức) thiết kế sử dụng nhiên liệu sinh học thể lỏng là rượu cồn – ethanol, Rudof Diesel (người Đức) phát minh động 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.Từ khi khám phá ra nhiên liệu cổ sinh (than đá, dầu hoả, khí đốt) thì ngành kỹ nghệ sử dụng nguyên liệu cổ sinh, vì có hiệu quả kinh tế hơn. Tuy nhiên, mỗi khi có chiến tranh, bi địch phong toả khó chuyển vận dầu, hay thế giới có khủng hoảng chính trị, kinh tế, và để không tuỳ thuộc vào dầu hoả nhập cảng (từ Trung Đông), khuynh hướng sử dụng xăng sinh học lại bộc phát trong những thời kỳ này. Chẳng hạn, Đức và Anh Quốc sản xuất xăng sinh học từ khoai mì và lúa mì trong thời kì Đệ nhị Thế Chiến. Khủng hoảng xăng dầu năm 1972 do khối OPEC gây ra, làm một số quốc gia có chủ trương tự túc nhiên liệu bằng cách sản xuất xăng sinh học từ tiềm năng nông nghiệp đồ sộ của mình. Brazil tiêu biểu cho chính sách này.Kể từ năm 2000, các quốc gia trên thế giới lần lượt thật sự tuân thủ Thoả hiệp Rio de esaneiro (1992), rồi Kyoto (1947), tìm kỹ thuật hạn chế thải ra khí nhà kính (CO2, methane, N2O,…) của nhiên liệu cổ sinh, thay thế bằng năng lượng xanh (như năng lượng mặt trời, gió, thuỷ điện,…), năng lượng sạch nên nhiên liệu sinh học đang trên đà phát triển.Nhiên liệu sinh học có thể đến từ nhiều nguồn và có thể được tạm chia thành bốn loại hay thế hệ:Nhiên liệu sinh học thế hệ đầu tiên được làm từ các loại đường, tinh bột, dầu và mỡ động vật được chuyển đổi thành nhiên liệu bằng cách sử dụng các quy trình hoặc các công nghệ đã được biết. Những nhiên liệu bao gồm dầu diesel sinh học, bioalcohols, ethanol, và biogasses, như mêtan bị bắt từ bãi rác phân hủy.Nhiên liệu sinh học thế hệ thứ hai được làm từ cây trồng không phải thức ăn hoặc chất thải nông nghiệp, đặc biệt là sinh khối lignocellulosic như switchcỏ, cây liễu, hoặc gỗ.Nhiên liệu sinh học thế hệ thứ ba được làm từ tảo hoặc các nguồn sinh khối phát triển nhanh chóng khác.Nhiên liệu sinh học thế hệ thứ tư được làm từ thực vật đặc biệt thiết kế hoặc sinh khối có thể có năng suất năng lượng cao hơn hoặc thấp hơn các rào cản để phân xenlulo hoặc có thể được trồng trên đất phi nông nghiệp hoặc cơ quan của nước.3.Vai trò của xăng sinh học•Làm giảm ô nhiễm môi trường và CO2 khí gây hiệu ứng nhà kính. Việc triển khai sử dụng xăng sinh học, nôm na là “xăng sạch” sẽ tạo ra những lợi ích rất thiết thực cho môi trường, vốn tồn tại nhiều khí độc hại. Hiện tại ở Việt Nam, xe ô tô và xe máy là phương tiện di chuyển chính do đó đặt ra vấn đề ô nhiễm môi trường do khí thải độc hại từ động cơ xe ô tô, xe máy thải ra không khí quanh ta. Nguồn ô nhiễm này trở thành mối đe dọa chính cho cuộc sống của con người, đặc biệt ở các thành phố có mật độ xe cơ giới cao, mối nguy hiểm này càng lớn. Xét từ nhiều góc độ khác nhau thì việc đưa xăng sinh học E5 vào sử dụng cho xe cơ giới sẽ mang lại nhiều lợi ích thiết thực. Mặt khác, thực vật hấp thụ CO2 thông qua quá trình quang hợp, khi thực vật chết đi (bị phân giải hay đốt cháy) cũng sẽ giải phóng một lượng CO2 tương ứng. Nghĩa là thực vật không tham gia vào quá trình phát thải CO2. Như vậy, xăng sinh học được tạo ra từ nguồn nhiên liệu động thực vật coi như không làm gia tăng lượng khí CO2 trong khí quyển. Thêm vào đó, sự cân bằng trong phát thải CO2 đối với năng lượng sinh học còn thể hiện qua chu trình khép kín: nhiên liệu sinh học sau khi sử dụng sẽ thải khí CO2, cây trồng hấp thụ khí CO2 cùng với năng lượng mặt trời lại phát triển, tạo ra nguồn nguyên liệu cho sản xuất xăng sinh học. Ngoài ra, nhiên liệu sinh học còn có khả năng phân hủy nhanh nên ít gây ô nhiễm môi trường. •Phát triển kinh tế nông nghiệp. Xăng sinh học được sản xuất chủ yếu bằng các chế phẩm hay thành phẩm của nông nghiệp thông qua các nhà máy sản xuất, do đó nó có thể kích thích sản xuất nông nghiệp và mở rộng thị trường cho sản phẩm nông nghiệp trong nước. Từ các nguồn nguyên liệu là một số cây trồng như mía, ngô và sắn (cho ethanol) và dừa, đậu phộng, jatropha (cho biodiesel) mở ra cơ hội thị trường sản phẩm mới cho nông dân với tiềm năng tăng thu nhập hoặc tăng năng lực sản xuất của đất canh tác hiện có, tận dụng các vùng đất hoang hóa và tạo thêm công ăn việc làm cho người dân. Chính sách phát triển nguồn nguyên liệu cho sản xuất xăng sinh học phù hợp cũng sẽ tạo ra sự đa dạng môi trường sinh học với các chủng loại thực vật mới. Bên cạnh đó, việc tận dụng các nguồn phụ, phế phẩm nông nghiệp để sản xuất xăng sinh học sẽ giúp bảo đảm không ảnh hưởng đến an ninh lương thực khi phát triển xăng sinh học, đồng thời nâng cao giá trị của sản phẩm nông nghiệp. Trong quá trình sản xuất xăng sinh học còn tận dụng nhiều chất phế thải từ các hoạt động sản xuất và sinh hoạt. Về bản chất là cellulose sẽ là một nguồn nguyên liệu tiềm năng vô cùng to lớn để sản xuất xăng sinh học. Hiện nay, khi cuộc bàn cãi về việc ảnh hưởng của xăng sinh học đến nền an ninh lương thực chưa ngã ngũ, nền sản xuất xăng sinh học trên thế giới đang tập trung vào phát triển các nguồn nguyên liệu không ảnh hưởng đến lương thực loài người như các loại phụ, phế phẩm từ ngành nông nghiệp và các ngành khác (rơm rạ, vỏ trấu, chất thải từ nhà máy giấy, rác sinh hoạt,...).4.Quá trình sản xuất xăng sinh học4.1.Nguồn nguyên liệuCác loại ngũ cốc chứa tinh bột có thể chuyển hoá thành đường đơn như ngô, lúa mạch, lúa mì, củ cải đường, củ sắn…Các loại phó sản thực vật như vỏ trấu, lõi ngô, gỗ, rơm rạ, các loại phế thải có chứa cellulose.4.2.Khái quát về EthanolEthanol (C2H5OH) là một chất lỏng không màu, sôi ở 78,3 ¬¬oC và có thể sản xuất từ dầu khí (ethanol tổng hợp, không sử dụng vào mục đích năng lượng) hoặc từ nguyên liệu sinh học (ethanol sinh học, sử dụng chuer yếu vào mục đích năng lượng).Ethanol sinh học có khả năng thay thế hoàn toàn xăng sản xuất từ dầu mỏ hoặc có thể pha trộn với xăng để tạo ra xăng sinh học. 4.3.Ethanol được sản xuất như thế nào?Quá trình sản xuất Ethanol từ tinh bột, cellulose dựa trên các phản ứng hoá học:Phản ứng thuỷ phân tinh bột:(C6H10O5)n + nH2O = nC6H12O6Phản ứng lên men đường thành Ethanol:C6H12O6 = 2C2H5OH + 2CO2Quy trình sản xuất: Nguồn: http:www.hoahocngaynay.comvinghiencuugiangdaybainghiencuu172tongquanvenhienlieusinhhoc.html 4.4.Quy trình chế tạo xăng sinh họcXăng sinh học được ghi danh bằng ký tự “E” kèm theo một con số chỉ số phần trăm của ethanol sinh học được pha trộn trong xăng đó. Trên thị trường ta thường gặp các loại xăng sinh học như E5, E20, E95... Chỉ tiêu chất lượng cồn dùng để pha vào xăngChỉ tiêuEthanol (%thể tích)Methanol (% thể tích)Nhựa tan trong dung môi (mg100 mL)Hàm lượng nước (%thể tích)Hàm lượng các chất làm biến tính (%thể tích)Hàm lượng các chloride vô cơ (ppm)Hàm lượng đồng (mgkg)Độ pHeĐộ axitHàm lượng lưu huỳnh (ppm)Chất lượng>92,1%