Chuyên đề CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VÀ ỨNG DỤNG NHIÊN LIỆU SINH HỌC TẠI VIỆT NAM THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG

SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TP-HCM TRUNG TÂM THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ  BÁO CÁO PHÂN TÍCH XU HƯỚNG CƠNG NGHỆ Chun đề: CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT VÀ ỨNG DỤNG NHIÊN LIỆU SINH HỌC TẠI VIỆT NAM THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG Biên soạn: Trung tâm Thông tin Khoa học Công nghệ TP HCM Với cộng tác của: TS Huỳnh Quyền Giám Đốc Trung Tâm Nghiên Cứu Cơng nghệ Lọc Hóa dầu (RPTC) Trường ĐH Bách khoa TP.HCM TP Hồ Chí Minh, 11/2011 MỤC LỤC I KHÁI NIỆM VỀ NHIÊN LIỆU SINH HỌC (NLSH) Nhiên liệu sinh học .3 Lịch sử hình thành NLSH tình hình phát triển .4 II PHÂN TÍCH XU HƯỚNG CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT VÀ ỨNG DỤNG NLSH TRÊN CƠ SỞ SÁNG CHẾ QUỐC TẾ 10 Tình hình nghiên cứu NLSH nói chung 10 1.1 Đăng ký sáng chế NLSH (giai đoạn 1971 – 2010) .11 1.2 Danh sách 10 quốc gia có nhiều đăng ký sáng chế NLSH 12 1.3 Tỷ lệ phân bố lĩnh vực (IPC) đăng ký sáng chế NLSH 10 quốc gia dẫn đầu 13 Tình hình nghiên cứu NLSH (Biodiesel) 14 2.1 Đăng ký sáng chế biodiesel (giai đoạn 1993 – 2010) 14 2.2 Danh sách 10 quốc gia có nhiều đăng ký sáng chế biodiesel .14 2.3 Tỷ lệ phân bố lĩnh vực (IPC) đăng ký sáng chế biodiesel 10 quốc gia dẫn đầu 15 2.4 Danh sách 10 tổ chức dẫn đầu đăng ký sáng chế biodiesel 16 Tình hình nghiên cứu khí sinh học (Biogas) .17 3.1 Đăng ký sáng chế biogas (giai đoạn 1976 – 2010) 17 3.2 Danh sách 10 quốc gia có nhiều đăng ký sáng chế biogas 17 3.3 Tỷ lệ phân bố lĩnh vực (IPC) đăng ký sáng chế biogas 10 quốc gia dẫn đầu 18 3.4 Danh sách 10 tổ chức có nhiều đăng ký sáng chế biogas 19 Nhận xét xu hướng nghiên cứu NLSH sở sáng chế quốc tế 20 III MỘT SỐ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NLSH TRÊN THẾ GIỚI 20 Công nghệ sản xuất biodiesel 20 1 Sáng chế CA2703599 - System and process of biodiesel production .20 Sáng chế US2011023353 - Process of making Biodiesel .21 Công nghệ sản xuất biogas 22 2.1 Sáng chế EP0145792 - Biogas production by anaerobic digestion of organic waste .22 2.2 Sáng chế US2011042307 - Methods and apparatuses to reduce hydrogen sulfide in a biogas 23 Sáng chế US2011023497 - Method for Purifying Biogas .25 2.4 Sáng chế US2010037772 - Apparatus and method for biogas purification 26 Sáng chế US20100107872 A1 - Biogas upgrading 27 IV MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VÀ DỰ ÁN NHIÊN LIỆU SINH HỌC TIÊU BIÊU TẠI VIỆT NAM 27 Chiến lược phát triển lượng tái tạo Bộ Khoa học - Công nghệ Bộ Cơng Thương Việt Nam 27 Tình hình nghiên cứu sản xuất ứng dụng NLSH Việt Nam 28 2.1 Nhiên liệu biodiesel 28 -1- 2.1.1 Tình hình nghiên cứu nhiên liệu biodiesel 29 2.1.2 Một số quy trình tổng hợp nhiên liệu diesel phương pháp transeste hóa 30 2.2 Nhiên liệu bioethanol 32 2.3 Nhiên liệu biogas 33 2.3.1 Dự án tiêu biểu phát triển loại nhiên liệu khí sinh học biogas 33 2.3.2 Tình hình nghiên cứu nhiên liệu khí sinh học 33 Một số công nghệ sản xuất, ứng dụng NLSH Trung Tâm Nghiên Cứu Công nghệ lọc hóa dầu – Trường ĐH Bách Khoa TP.HCM .34 3.1 Công nghệ tự động sản xuất cồn nhiên liệu (99,5%V MIN) 34 3.2 Công nghệ tinh chế làm H2S CO2 35 3.3 Công nghệ tổng hợp biodiesel phương pháp Transester hóa 36 V MỘT SỐ KIẾN NGHỊ CHO CHÍNH SÁCH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG THEO HƯỚNG BỀN VỮNG TẠI VIỆT NAM 39 Những rào cản cho phát triển nhiên liệu sinh học bền vững .40 Kiến nghị cho phát triển nhiên liệu sinh học bền vững Việt Nam 40 Một số kiến nghị khác dựa kinh nghiệm thành công số nước .41 PHỤ LỤC .42 Phụ lục 1: Phân tích xu hướng cơng nghệ sản xuất ứng dụng NLSH sở sáng chế quốc tế Tình hình nghiên cứu NLSH biodiesel (giai đoạn 1993 -2010) 42 Các lĩnh vực nghiên cứu sản xuất ứng dụng biodiesel Mỹ 42 Các lĩnh vực nghiên cứu sản xuất ứng dụng biodiesel Trung Quốc 43 Các lĩnh vực nghiên cứu sản xuất ứng dụng biodiesel Hàn Quốc .44 Các lĩnh vực nghiên cứu sản xuất ứng dụng biodiesel Brazil 44 Các lĩnh vực nghiên cứu sản xuất ứng dụng biodiesel Nhật 455 Phụ lục 2: Phân tích xu hướng cơng nghệ sản xuất ứng dụng nhiên liệu sinh học sở sáng chế quốc tế - Tình hình nghiên cứu khí sinh học (giai đoạn 2000-2010) .46 Các lĩnh vực nghiên cứu sản xuất ứng dụng biogas Trung Quốc 46 Các lĩnh vực nghiên cứu sản xuất ứng dụng biogas Đức 47 Các lĩnh vực nghiên cứu sản xuất ứng dụng biogas Mỹ 47 Các lĩnh vực nghiên cứu sản xuất ứng dụng biogas Nhật 48 Các lĩnh vực nghiên cứu sản xuất ứng dụng biogas Hàn Quốc 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 -2- CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VÀ ỨNG DỤNG NHIÊN LIỆU SINH HỌC TẠI VIỆT NAM THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG ***************************** I KHÁI NIỆM VỀ NHIÊN LIỆU SINH HỌC (NLSH) Nhiên liệu sinh học Nhiên liệu sinh học gọi Biofuel hay Agrofuel loại chất đốt tổng hợp từ nguyên liệu động thực vật gọi sinh khối biomass Nhiên liệu xếp vào nhiên liệu tái tạo (renewable) chất đốt với thành phần carbon (C) nằm chu trình lục-hố (photosynthesis) ngắn hạn, việc đốt nhiên liệu sinh học thải khí CO2, thực vật sinh trưởng hấp thụ lại CO2 đó, để tạo thành sinh-khối chế biến nhiên liệu sinh học Như lý thuyết, người ta xem trình đốt loại nhiên liệu khơng làm gia tăng CO2 khí Hình 1: Chu trình CO2 khái niệm nhiên liệu sinh học Nhiên liệu sinh học thể rắn củi, than củi; thể lỏng (như xăng sinh học, diesel sinh học); hay thể khí khí methane sinh học (biogas) Hiện nay, hai loại nhiên liệu sinh học tập trung nghiên cứu sản xuất ứng dụng hiệu nhiều cho động nhiên liệu sinh học dạng lỏng dạng khí Nhiên liệu sinh học dạng lỏng tiêu biểu nhiên liệu bioethanol biodiesel, khác hai loại nhiên liệu mục đích sử dụng NLSH bioethanol sử dụng cho động xăng, NLSH biodiesel sử dụng cho động diesel -3- NLSH bioethanol, phương diện kỹ thuật (và kinh tế), chia làm hệ (loại) nhiên liệu: Công nghệ xăng sinh học hệ 1, nguyên liệu sản xuất từ đường (mía, củ cải đường, sorgho-đường) tinh bột nơng phẩm (từ hạt bắp, lúa mì, lúa, v.v., hay từ củ khoai tây, khoai mì, v.v.) để tạo ethanol; Công nghệ xăng sinh học hệ 2: nguyên liệu tổng hợp từ cellulose, chất xơ phụ phẩm thực vật (rơm, rạ, thân bắp, gỗ, mạt cưa, bã mía, v.v.), hay thực vật hoang (non-crop) (như cỏ voi, vetiver, lục bình) Kỹ thuật cho cơng nghệ chưa hồn thiện hiệu suất kinh tế chưa cao, hiệu kém, việc sử dụng loại enzyme cho trình thủy phân vi sinh vật cho trình lên men chưa hữu hiệu giá thành cao; Công nghệ xăngsinh-học hệ 3: nguyên liệu tổng hợp từ nguyên liệu từ tảo (algae), công nghệ nghiên cứu phát triển NLSH biodiesel sản xuất từ lọai dầu thực vật hay mỡ động vật, bao gồm loại qua sử dụng NLSH biodiesel sản xuất phương pháp phổ biến transester-hoá gần phương pháp sử dụng xúc tác với có mặt hydro nhằm thực q trình cắt mạch axít béo để tổng hợp nhiên liệu biodiesel hệ nghiên cứu đưa vào sản xuất thử nghiệm Hiện nay, biodiesel tổng hợp chủ yếu phương pháp chuyển methyl ester hóa acid béo triglyceride có dầu thực vật mỡ động vật với tác nhân ester hóa methanol ethanol loại xúc tác axít, bazơ, enzyme xúc tác dị thể, xúc tác axít bazơ xử dụng phổ biến Đối với nhiên liệu sinh học dạng khí, tiêu biểu khí sinh học metan (CH4) Nguyên lý trình sản xuất loại nhiên liệu dựa vào phân hủy xác động thực vật tác động vi khuẩn điều kiện yếm khí ( khơng có mặt Oxy) Loại nhiên liệu sinh học phát triển sớm phù hợp cho quy mô nhỏ vừa lớn Lịch sử hình thành NLSH tình hình phát triển Nhiên liệu sinh học dạng rắn sử dụng kể từ người phát lửa Gỗ hình thức nhiên liệu sinh học sử dụng người cổ xưa để nấu ăn sưởi ấm Với việc phát điện, người phát phương thức khác để sử dụng nhiên liệu sinh học Nhiên liệu sinh học sử dụng từ thời gian dài để sản xuất điện Dưới dạng này, xem nhiên liệu phát trước phát loại nhiên liệu hóa thạch Do phát triển thăm dò lĩnh vực nhiên liệu hóa thạch khí đốt, than đá, dầu xuất ảnh hưởng nghiêm trọng đến việc sản xuất sử dụng nhiên liệu sinh học Với lợi mình, nhiên liệu hóa thạch trở thành phổ biến, đặc biệt nước phát triển -4- Nghiên cứu sử dụng nhiên liệu sinh học tiêu biểu Nikolaus August Otto Rudolf Diesel nhà phát minh người Đức động diesel Ông thiết kế động diesel để chạy dầu đậu phộng sau đó, Henry Ford thiết kế xe Model T sản xuất 1903-1926 Chiếc xe hoàn toàn thiết kế để sử dụng nhiên liệu sinh học có nguồn gốc gai dầu làm nhiên liệu Với phát triển khoa học kỹ thuật việc thăm dò khai thác chế biến nhiên liệu hóa thạch, loại nhiên liệu “cổ điển” có giá thành rẻ dồi dẫn đến khó khăn cho phát triển công nghệ sản xuất ứng dụng cho nhiên liệu sinh học Tuy nhiên, sau khủng hoảng dầu mỏ nghiêm trọng vào năm 1973 năm 1979, nghiên cứu sản xuất nhiên liệu sinh học lại tập trung ý Và từ năm 2000, quốc gia giới thật tuân thủ Thoả hiệp Rio de Janeiro (1992), Kyoto (1997), tìm kỹ thuật hạn chế thải khí nhà kính (CO2, methane, N2O, v.v.) nhiên liệu cổ điển, thay năng-lượng-xanh (green energy lượng mặt trời, gió, thuỷ điện, v.v.) Trong hai thập kỷ trở lại đây, theo dự đoán, với tốc độ khai thác tiêu thụ nay, nguồn nguyên liệu hóa thạch than đá, dầu thô cạn kiệt vài chục năm tới, đồng thời nhận thức hiệu nhà kính gây việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch nhiên liệu sinh học lại lần quan tâm trở thành mục tiêu quan trọng chương trình phát triển kinh tế bền vững cho Quốc gia Hiện nay, giới có khoảng 50 nước tiến hành nghiên cứu sản xuất đưa vào sử dụng NLSH NLSH sử dụng làm nhiêu liệu lĩnh vực giao thông bao gồm loại dầu thực vật sạch, ethanol, diesel sinh học, dimetyl ether (DME), ethyl tertiary butyl ether (ETBE) sản phẩm từ chúng Theo thống kê, NLSH bioethanol, năm 2003 tổng sản lượng ethanol 38 tỷ lít, đến năm 2006, toàn giới sản xuất khoảng 50 tỷ lít ethanol khoảng 75% dùng làm nhiên liệu Theo dự kiến năm 2012, sản lượng nhiên liệu ethanol đạt khoảng 80 tỷ lít Đối với nhiên liệu biodiesel, năm 2005 sản xuất triệu diesel sinh học (B100), năm 2010 tăng lên khoảng 20 triệu Một quốc gia sử dụng nhiên liệu bioethanol quy mô công ghiệp Brazil Từ năm 1970, nghiên cứu sử dụng nhiên liệu sinh học đầu tư với quy mô quốc gia, năm 1975 tất loại xăng pha trộn 25% (E25) Mỗi năm Bazil tiết kiếm khoảng tỷ đô la từ vấn đề nhập dầu mỏ Một quốc gia sản xuất sử dụng nhiên liệu bioethanol sinh học lớn phải kể đến Mỹ Năm 2006, sản xuất bioethanol đạt gần 19 tỷ lít, 15 tỷ lít sử dụng làm nhiên liệu, chiếm gần 3% thị trường nhiên liệu xăng Theo dự đoán, năm 2012 quốc gia cung cấp 28 tỷ lít ethanol diesel sinh học, chiếm 3,5% lượng xăng dầu sử dụng Để khuyến khích sử dụng nhiêu liệu sạch, Chính phủ thực việc giảm thuế 0,50 USD/gallon ethanol USD /gallon diesel sinh -5- học, đồng thời phủ Mỹ ln ln có sách hỗ trợ doanh nghiệp vừa nhỏ lĩnh vực sản xuất NLSH Người đứng đầu Nhà trắng tuyên bố đưa nước Mỹ thoát khỏi phụ thuộc dầu mỏ từ nước ngoài, cách đầu tư lớn cho R &D để tạo công nghệ sản xuất lượng NLSH Trung Quốc với đặc điểm dân số đứng hàng đầu giới, năm cần sử dụng 2,4-2,5 triệu thùng dầu 50% phải nhập từ nước ngồi Do để đối phó với thiếu hụt lượng mặt Trung Quốc đầu tư lớn lãnh thổ để khai thác dầu mỏ, mặt khác tập trung khai thác, sử dụng lượng tái tạo, đầu tư để nhiều sở khoa học nghiên cứu NLSH Chính theo số liệu thống kê phát minh công nghệ sản xuất ứng dụng NLSH Trung Quốc quốc gia đứng hàng đầu giới Đầu năm 2003, xăng E10 (10% ethanol 90% xăng) thức sử dụng thành phố lớn tới mở rộng thêm tỉnh đông dân cư khác Dự kiến, ethanol nhiêu liệu tăng tỷ lít vào năm 2010, khoảng 10 tỷ lít vào năm 2020 (năm 2005 1, tỷ lít) Cuối năm 2005, nhà máy sản xuất ethanol nhiên liệu công suất 600.000 /năm (lớn giới) vào hoạt động Cát Lâm- Trung Quốc Tương tự Trung Quốc, mức độ tiêu thụ nhiên liệu Ấn Độ khoảng triệu thùng dầu mỏ /ngày, nhiên, có tới 70% lượng tiêu thụ phải nhập Chính phủ Ấn độ có kế hoạch đầu tư tỷ USD cho phát triển nhiên liệu tái tạo, năm sản xuất khoảng tỷ lít ethanol Từ tháng 1/2003, bang tiểu vùng sử dụng xăng E5, thời gian tới sử dụng bang lại, sau sử dụng nước Để phát triển diesel sinh học dùng cho giao thơng cơng cộng, Chính phủ có kế hoạch trồng có dầu, đặc biệt dự án trồng 13 triệu hécta Jatropha curcas /physic nut (cây cọc rào, dầu mè) để năm 2010 thay khoảng 10% diesel dầu mỏ Trong Khu vực Đông Nam Á, phát triển nghiên cứu sản xuất sử dụng nhiên liệu sinh học quan tâm phát triển từ 10 năm trở lại Từ năm 1985, Thái Lan huy động hàng chục quan khoa học đầu ngành để thực thi dự án Hồng gia phát triển cơng nghệ hiệu sản xuất ethanol diesel sinh học từ dầu cọ Năm 2001, nước thành lập ủy ban ethanol nhiên liệu quốc gia (NEC) Bộ trưởng Công nghiệp phụ trách để điều hành chương trình phát triển NLSH Năm 2003, có hàng chục trạm phân phối xăng E10 Băngcốc vùng phụ cận Chính phủ khẳng định E10 B10 sử dụng nước vào đầu thập kỷ tới Với Malaixia, Ủy ban dầu cọ MPOB cho biết, đến năm 2015, quốc gia có nhà máy sản xuất diesel sinh học từ dầu cọ, với tổng công suất gần triệu để sử dụng nước xuất sang EU Inđônêxia phấn đấu đến năm 2015 sử dụng B5 đại trà nước Ngoài dầu cọ, đầu tư trồng 10 triệu J.Curcas lấy dầu làm diesel sinh học Ngoài số nước khác Mêhicơ có chiến lược phát triển dầu cọ J.Curcas để cung cấp diesel sinh học dùng cho vận tải công cộng thủ đô vùng nông -6- thôn Côlômbia ban hành đạo luật bắt buộc đô thị 500 ngàn dân phải sử dụng E10 Achentina phê duyệt Luật NLSH (tháng 4.2006) quy định năm 2010 nhà máy lọc dầu pha 5% ethanol 5% diesel sinh học xăng dầu để bán thị trường Costa Rica, Philipin có lộ trình sử dụng diesel sinh học từ dầu cọ, dầu dừa Các quốc gia thuộc châu âu có chương trình NLSH như: Đức, Anh, Pháp, Tây Ban Nha, Italia, Hà Lan, Thụy Điển, Bồ Đào Nha, Thụy Sĩ, áo, Bungari, Ba Lan, Hungari, Ucraina, Belarus, Nga, Slôvakia Ngay Lào xây dựng nhà máy sản xuất diesel sinh học ngoại ô thủ đô Viên Chăn Một số nước châu Phi Gana, Tanjania tiếp cận đến NLSH Cũng nước giới nước khu vực, nghiên cứu sản xuất ứng dụng nhiên liệu sinh học Việt Nam đề xuất từ 10 năm qua, có nhiều nhiều cơng trình nghiên cứu sản xuất ứng dụng thử nghiệm nhiên liệu sinh học số viện trường đại học, dự án đầu tư phát triển khai thác nguồn nguyên liệu cho sản xuất nhiên liệu sinh học biogas, bioethanol biodiesel doanh nghiệp Tuy nhiên, nay, bối cảnh cho việc sản xuất ứng dụng nhiên liệu sinh học Việt Nam ảm đạm mà ngun nhân Chính phủ Việt Nam chưa có sách cụ thể mang tính chiến lược lâu dài để hỗ trợ cho việc ứng dụng NLSH Đối với nhiên liệu khí sinh học, nay, mơ hình phát triển đa số tự phát người dân doanh nghiệp với quy mô vừa nhỏ ứng dụng loại nhiên liệu chủ yếu cho máy phát điện Nhiên liệu sinh học bioethanol, phát triển mạnh từ vài năm trở lại đây, Chính Phủ Việt Nam đề chương trình đẩy mạnh sử dụng nhiên li ệu sinh học xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia xăng, nhiên liệu diesel nhiên liệu sinh học QCVN1:2009/BKHCN, nay, có 04 dự án nhà máy sản xuất ethanol từ tinh bột sắn với quy mô 100 triệu lít /năm, đó, 01 dự án đưa vào hoạt động, 01 dự án chuẩn bị hồn thiện 02 dự án lại q trình xây dựng Ngồi số dự án khác Theo ước tính, với sản lượng cung cấp nhà máy dự án trên, bên cạnh cung cấp cho thị trường nội địa, ethanol nhiên liệu cần phải xuất nước ngồi trữ lượng lớn so với nhu cầu tiêu thụ nước Nếu lấy theo số liệu tiêu thụ xăng toàn quốc năm 2007 (7.148.000 tấn/năm), pha E5, khối lượng dự án nhà máy đáp ứng vừa đủ Tuy nhiên, việc xây dựng dự án sản xuất ạt nhiên liệu ethanol từ củ sắn (củ mì) gây ảnh hưởng lớn đến phát trine không cân đối trình sản xuất lượng thực Việt Nam điều đưa đến phát triển không bền vững nông nghiệp Cho đến nay, việc triển khai ứng dụng giai đoạn đầu với E5 chậm nhiều vấn đề bất cập tiêu chuẩn kỹ thuật lưu trữ, vận chuyển, cần phải hoàn thiện dự đốn hậu khó lường xảy sử dụng nhiên liệu sinh học -7- Đối với nhiên liệu diesel sinh học, có nhiều cơng trình nghiên cứu sản xuất thử nghiệm, nhiên nay, nhiều dự án phát triển sản xuất loại nhiên liệu phải ngừng lại, nghiên cứu ứng dụng thử nghiệm dừng lại mức độ phòng nghiệm mơ hình Bộ KHCN Việt nam có tiêu chuẩn loại nhiên liệu (QCVN1:2009/BKHCN) Nếu so sánh với nước khu vực Đông Nam Á, thấy tranh toàn diện phát triển nhiên liệu sinh học Việt Nam Theo nghiên cứu chuyên gia từ IEA (Cơ quan lượng Quốc tế- International Enery Agency), so sánh mục tiêu sách cho phát triển sản xuất sử dụng nhiên liệu sinh học số nước khu vực Đơng Nam Á cho thấy, hình 2, mức độ quan tâm phủ đến nhiên liệu sinh học cấp độ trung bình, đó, sách cho chương tình phát triển NLSH Thái lan quan tâm cao Hình 2: Mục tiêu sách phủ số nước Đông Nam Á đến phát triển NLSH ( Nguồn IEA2008) Hình 3: Tiềm phát triển nhiên liệu tái tạo nước tiêu biểu khu vực Đông Nam Á Kết phân tích tiềm triển vọng cho việc phát triển dạng lượng tái tạo nước tiêu biểu khu vực Đông Nam Á cho thấy, tiềm phát triển nhiên -8- liệu sinh học Viêt nam ( biogas solid biomass) đứng thứ sau Indonesia, với vị trí thứ tiềm năng, Thái lan với sách mục tiêu phát triển cao NLSH, nay, Thái lan đứng đầu khu vực ứng dụng nhiên liệu sinh học Bảng 1: Tổng dạng lượng tiêu thụ số nước khu vực Đông Nam Á Nghiên cứu dạng lượng sử dụng nước khu vực Đông Nam Á cho thấy, nhu cầu lượng Việt Nam tương đối cao phân bổ chủ yếu vào hai nguồn lượng nhiên liệu hóa thạch biomass, nhiên, việc sử dụng biomass phổ biến chủ yếu Việt Nam đốt sử dụng nông thôn Phương pháp sử dụng không hiệu gây ô nhiểm mơi trường Hình 4: Tổng lượng tiêu thụ cho phương tiện giao thông số nước khu vực Đông Nam Á (IEA 2008) Kết phân tích tình hình sử dụng loại nhiên liệu số nước lĩnh vực giao thông vận tải khu vực cho thấy, nay, Việt Nam sử dụng chủ yếu nhiên liệu từ nguồn gốc dầu mỏ Đây tín hiệu hồn tồn khơng bền vững -9- Hình 35: Quy trình cơng nghệ sản xuất nhiên liệu sinh học phương pháp hai giai đoạn Hình 36: Quy trình cơng nghệ sản xuất nhiên liệu sinh học giai đoạn xúc tác bazơ -37- Hình 37: Hình ảnh xưởng sản xuất biodiesel từ dầu ăn phế thải cơng suất 2000 lít/ngày – RPTC Công nghệ sản xuất nhiên liệu biodiesel truyền thống, sử dụng xúc tác bazơ (RPTC2) -38- Công nghệ sản xuất nhiên liệu biodiesel theo quy trình cải tiến V MỘT SỐ KIẾN NGHỊ CHO CHÍNH SÁCH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG THEO HƯỚNG BỀN VỮNG TẠI VIỆT NAM Việc triển khai nghiên cứu đẩy mạnh ứng dụng nhiên liệu sinh học nói riêng lượng tái tạo nói chung Việt nam mức độ thấp Tuy nhiên, vấn đề giải thời gian ngắn Theo phân tích số chuyên gia vấn đề triển khai nhiên liệu sinh học, tùy thuộc vào mức độ trình độ cơng nghệ sản xuất nhiên liệu sinh học khả ứng dụng chúng so sánh với lượng tuyền thống Đây rào cản lớn trình triển khai ứng dụng vào thực tiễn Một số công nghệ sản suất ứng dụng nhiên liệu sinh học với công nghệ đại trở thành thương mại hóa nên triển khai với quy mơ lớn, số cơng nghệ khác có tiềm lớn hiệu kinh tế chưa cao cần có tầm nhìn dài hạn chiến lược hỗ trợ toàn diện cho phép triển khai Đã có nhiều sáng kiến cho triển khai ứng dụng nhiên liệu sinh học chủ yếu dựa vào yếu tố kinh tế giảm thiểu rào cản kinh tế thực phương pháp hỗ trợ từ phủ Theo kinh nghiệm số nước có kinh tế phát triển ứng dụng nhiên liệu sinh học giải pháp để giảm thiểu rào cản giải sách mục tiêu (Ragwitz and al, 2007) Tuy nhiên rào cản phi kinh tế đánh giá khó khăn so với rào cản kinh tế (IEA, 2008a) lý do, rào cản kinh tế thường -39- thể rỏ ràng, rào cản phi kinh tế xuất cách tinh tế khó nhận biết, thường liên quan đến nhận thức cá nhân, thị trường sản phẩm Sự thành công vấn đề thâm nhập thị trường công nghệ nhiên liệu sinh học cơng nghệ khác yếu tố túy chi phí vốn đầu tư nhận thực rủi ro nhà đầu tư dự án ( de Jager Rathmann, 2008) Sự rủi ro dự án đầu tư nhiên liệu sinh học xuất phát từ hai yếu tố kinh tế rào cản phi kinh tế Những rào cản cho phát triển nhiên liệu sinh học bền vững  Các rào cản hành bao gồm điều kiện trị, thể chế quy định bất lợi cho phát triển nhiên liệu sinh học Những hứa hẹn hay chương trình khơng chắn cho dự án nhiên liệu sinh học Khơng có sách hay chiến lược cụ thể rỏ ràng cho phát triển toàn diện nhiên liệu sinh học Thiếu phối hợp Bộ ngành trung ương, xung độ mục tiêu lợi ích nhà xây dựng hoạch định sách…  Các rào cản thị trường bao gồm phân phối thông tin, sức mạnh thị trường tiêu thụ  Các rào cản liên quan kỹ thuật sở hạ tầng: Các tiêu chuẩn kỹ thuật, công nghệ, rào cản sở hạ tầng phân bổ rãi rác nguồn nguyên liệu, sở hạ tầng đường xá, chi phí vận chuyển nguyên liệu tăng Các rào cản liên quan đến dự án lớn  Các rào cản tài chính: Cơ hội tài trợ, sách tài Sự thiếu kinh nghiệm hiểu biết nhiên liệu sinh học tổ chức tài nhà đầu tư dẫn đến tham gia thấp tài từ quốc gia (Gamba Lamers, 2009a) làm tăng chi phí vốn cho dự án nhiên liệu sinh học  Rào cản văn hóa xã hội, nhận thức đến nhiên liệu sinh học cộng đồng, Chính phủ đưa đến nghi ngờ hiệu án nhiên liệu sinh học điều đưa đến khó khăn cho việc triển khai dự án nhiên liệu sinh học Nhìn chung, đẩy mạnh nghiên cứu phát triển công nghệ ứng dụng nhiên liệu sinh học Việt nam đứng trước rào cản mà chun gia phân tích Tiến trình sử dụng nhiên liệu sinh học nói riêng lượng tái tạo nói chung Việt Nam gặp nhiều khó khăn mà việc giảm thiểu tối đa rào cản khó khăn phải Chính phủ Việt Nam tháo gở Kiến nghị cho phát triển nhiên liệu sinh học bền vững Việt Nam Mục tiêu sách nhiên liệu sinh học nói riêng lượng tái tạo nói chung ngồi giảm thiểu biến đổi khí hậu, vấn đề góp phần xây dựng an ninh lượng quốc gia, phát triển kinh tế bền vững cải thiện chất lượng môi trường Chúng ta khai thác tiềm nhiều công nghệ lượng sinh học (ở -40- giai đoạn khác hình thành ) thơng qua tín hiệu bỡi ưu điểm giảm thiểu C công nghệ chưa hồn thiện Bỡi Điều tạo nguy hứa hẹn công nghệ khó triển khai bị bế tắc hệ thống lượng các-bon thấp tương lai Để cho phép chuyển đổi suôn sẻ hướng tới hội nhập thị trường, nên tập trung hỗ trợ vài công nghệ sản xuất ứng dụng nhiên liệu sinh học mà hình thành, tối ưu hay nói cơng nghệ hồn thiện Một vấn đề khác nay, việc đầu tư ngân sách vào nghiên cứu cách tràn lan không chọn lọc, nhiều cơng trình nghiên cứu lặp lại, khơng mang tính kế thừa đưa đến vấn đề thiếu kinh phí cho việc triển khai cơng nghệ nghiên cứu có triển vọng tốt Một số kiến nghị khác dựa kinh nghiệm thành công số nước  Giảm tối đa rào cản phi kinh tế phổ biến tình triển khai ứng dụng nhiên liệu sinh học: rào cản hành liên quan đến việc hỗ trợ xây dựng chương trình lượng sinh học dài hạn cho quốc gia, nhận thức đắn loại nhiên liệu Giảm thiểu rào cản phải ưu tiên quan trọng cho nhà hoạch định sách phủ  Cần hủy bỏ khoản trợ cấp bóp méo sản xuất tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch Những trợ cấp thường mang lại lợi ích cho phân khúc giàu có xã hội người nghèo Loại bỏ chúng giúp cấp sân chơi để công nghệ nhiên liệu sinh học cạnh tranh với nguồn lượng hóa thạc khác  Đặt sách lượng tái tạo dự đốn phù hợp với tổng thể khn khổ sách lượng Các biện pháp đảm bảo nhà đầu tư tiềm có đủ tin tưởng vào ổn định hệ thống hỗ trợ  Thúc đẩy sản xuất bền vững nhiên liệu sinh học cách tích cực hỗ trợ bền vững mạnh mẽ tiêu chuẩn  Thiết lập tảng để trao đổi kinh nghiệm việc phát triển thực tái tạo sách lượng, việc giảm rào cản việc triển khai lượng tái tạo  Thiết kế sách lượng sinh học để bổ sung cho sách biến đổi khí hậu để lấy tối đa lợi ích từ nguồn tài biến đơi khí hậu Những ý kiến xuất phát từ tầm nhìn người tham gia nghiên cứu ứng dụng nhiên liệu sinh học Mong rằng, thời gian tới, có cách nhìn nhận thật rỏ ràng tính hiệu nhiên liệu sinh học phát triển bền vững quốc gia từ đưa sách kịp thời mang tinh chiến lược dài hạn cho phát triển toàn diện loại nhiên liệu -41- PHỤ LỤC Phụ lục 1: Phân tích xu hướng cơng nghệ sản xuất ứng dụng NLSH sở sáng chế quốc tế Tình hình nghiên cứu NLSH biodiesel (giai đoạn 1993 -2010) Các lĩnh vực nghiên cứu sản xuất ứng dụng biodiesel Mỹ A: Lĩnh vực phục vụ đời sống người (nông nghiệp, y tế,…) B: Lĩnh vực hỗ trợ quy trình SX (nghiền, nén, chiết tách, tinh chế, lọc,…) C: Lĩnh vực sản xuất, tổng hợp dựa hóa học F: Lĩnh vực khí – kỹ thuật G: Lĩnh vực vật lý Hình 38: Các lĩnh vực nghiên cứu sản xuất ứng dụng biodiesel Mỹ Nguồn WipsGlobal Như phân tích mục (2.2 Các quốc gia dẫn đầu đăng ký sáng chế NLSH biodiesel) Mỹ nước đứng đầu đăng ký sáng chế về lĩnh vực sản xuất biodiesec (C), năm 1995 có sáng chế đăng ký, đến năm 2004 bắt đầu tăng nhanh cao năm 2008 đạt 201 sáng chế đăng ký Các lĩnh vực khác quy trình hỗ trợ sản xuất, nghiên cứu tính chất vật lý biodiesel, ứng dụng biodiesel vào phục vụ đời sống người, v.v Hầu có đăng ký sáng chế chủ yếu đăng ký vào năm 2006-2010 -42- Các lĩnh vực nghiên cứu sản xuất ứng dụng biodiesel Trung Quốc A: Lĩnh vực phục vụ đời sống người (nông nghiệp, y tế,…) B: Lĩnh vực hỗ trợ quy trình SX (nghiền, nén, chiết tách, tinh chế, lọc,…) C: Lĩnh vực sản xuất, tổng hợp dựa hóa học F: Lĩnh vực khí – kỹ thuật G: Lĩnh vực vật lý Hình 39: Các lĩnh vực nghiên cứu sản xuất ứng dụng biodiesel Trung Quốc Nguồn WipsGlobal Trung Quốc bắt đầu đăng ký sáng chế biodiesel từ năm 1998 Về lĩnh vực nghiên cứu sản xuất biodiesel (C) với sáng chế đăng ký năm 1998, năm 2005 có 17 sáng chế, năm 2006 có 55 sáng chế Đến năm 2008 tăng vọt số lượng đăng ký sáng chế thuộc lĩnh vực nghiên cứu sản xuất biodiesel với 86 sáng chế Các lĩnh vực khác ứng dụng biodiesel khí, ngành điện lĩnh vực phục vụ đời sống người tương đối ít, khơng đáng kể -43- Các lĩnh vực nghiên cứu sản xuất ứng dụng biodiesel Hàn Quốc A: Lĩnh vực phục vụ đời sống người (nông nghiệp, y tế,…) B: Lĩnh vực hỗ trợ quy trình SX (nghiền, nén, chiết tách, tinh chế, lọc,…) C: Lĩnh vực sản xuất, tổng hợp dựa hóa học F: Lĩnh vực khí – kỹ thuật G: Lĩnh vực vật lý Hình 40: Các lĩnh vực nghiên cứu sản xuất ứng dụng biodiesel Hàn Quốc Nguồn WipsGlobal Tại Hàn Quốc bắt đầu đăng ký sáng chế vào năm 2000 với sáng chế thuộc lĩnh vực nghiên cứu sản xuất biodiesel, đến năm 2003 có thêm đăng ký sáng chế thuộc lĩnh vực đạt lượng cao vào 2008 với 60 đăng ký sáng chế Cũng theo xu hướng chung, đăng ký sáng chế Hàn Quốc tập trung vào lĩnh vực nghiên cứu sản xuất biodiesel Các lĩnh vực nghiên cứu sản xuất ứng dụng biodiesel Brazil A: Lĩnh vực phục vụ đời sống người (nông nghiệp, y tế,…) A: Lĩnh vụ đời B: Lĩnh vựcvực hỗphục trợ quysống (nơng trình SX người (nghiền, nén,nghiệp, chiết y tách, tế,…) tinh chế, lọc,…) B: Lĩnh vựcxuất, hỗ trợ C: Lĩnh vực sản tổngcác hợpquy trìnhhóaSXhọc (nghiền, nén, chiết dựa tách, tinh F: Lĩnh vực chế, khí –lọc,…) kỹ thuật C: Lĩnh G: Lĩnh vực vực vật sản lý xuất, tổng hợp dựa hóa học F: Lĩnh vực khí – kỹ thuật G: Lĩnh vực vật lý Hình 41: Các lĩnh vực nghiên cứu sản xuất ứng dụng biodiesel Brazil Nguồn WipsGlobal Tại Brazil bắt đầu có đăng ký sáng chế năm 1998 với đăng ký sáng chế thuộc lĩnh vực nghiên cứu sản xuất biodiesel số lượng tăng không nhiều, đến năm 2006 có 25 đăng ký sáng chế -44- Các lĩnh vực nghiên cứu sản xuất ứng dụng biodiesel Nhật A: Lĩnh vực phục vụ đời sống người (nông nghiệp, y tế,…) B: Lĩnh vực hỗ trợ quy trình SX (nghiền, nén, chiết tách, tinh chế, lọc,…) C: Lĩnh vực sản xuất, tổng hợp dựa hóa học F: Lĩnh vực khí – kỹ thuật G: Lĩnh vực vật lý Hình 41: Các lĩnh vực nghiên cứu sản xuất ứng dụng biodiesel Nhật Nguồn WipsGlobal Tại Nhật bắt đầu có đăng ký sáng chế vào năm 1999 với đăng ký sáng chế thuộc lĩnh vực nghiên cứu sản xuất biodiesel, cao vào năm 2008 có 32 sáng chế đăng ký -45- Phụ lục 2: Phân tích xu hướng công nghệ sản xuất ứng dụng nhiên liệu sinh học sở sáng chế quốc tế - Tình hình nghiên cứu khí sinh học (giai đoạn 20002010) Các lĩnh vực nghiên cứu sản xuất ứng dụng biogas Trung Quốc A: Lĩnh vực phục vụ đời sống người (nông nghiệp, y tế,…) B: Lĩnh vực hỗ trợ quy trình SX (nghiền, nén, chiết tách, tinh chế, lọc,…) C: Lĩnh vực sản xuất, tổng hợp dựa hóa học F: Lĩnh vực khí – kỹ thuật G: Lĩnh vực vật lý Hình 42: Các lĩnh vực nghiên cứu sản xuất ứng dụng biogas Trung Quốc Nguồn WipsGlobal Hầu hết lĩnh vực sáng chế đăng ký biogas Trung Quốc tăng cao vào năm 2009, điều nầy cho thấy phù hợp với hướng nghiên cứu biogas giới Vào năm 2009, lĩnh vực sản xuất biogas có 177 sáng chế, lĩnh vực ứng dụng biogas khí có 42 sáng chế, lĩnh vực hỗ trợ quy trình sản xuất có 15 sáng chế -46- Các lĩnh vực nghiên cứu sản xuất ứng dụng biogas Đức A: Lĩnh vực phục vụ đời sống người (nông nghiệp, y tế,…) B: Lĩnh vực hỗ trợ quy trình SX (nghiền, nén, chiết tách, tinh chế, lọc,…) C: Lĩnh vực sản xuất, tổng hợp dựa hóa học F: Lĩnh vực khí – kỹ thuật G: Lĩnh vực vật lý Hình 43: Các lĩnh vực nghiên cứu sản xuất ứng dụng biogas Đức Nguồn WipsGlobal Đức có sáng chế đăng ký biogas tương đối sớm, vào 1978 có sáng chế thuộc lĩnh vực hỗ trợ quy trình sản xuất biogas đăng ký Tuy nhiên, vào năm sau lượng sáng chế đăng ký không nhiều Trung Quốc tập trung vào lĩnh vực sản xuất biogasvà vào 2008 có 85 sáng chế đăng ký Còn lại lĩnh vực khác, tăng vào năm 2009, như: lĩnh vực hỗ trợ quy trình sản xuất biogas có 17 đăng ký sáng chế , lĩnh vực nghiên cứu tính chất vật lý biogas có 10 sáng chế đăng ký Các lĩnh vực nghiên cứu sản xuất ứng dụng biogas Mỹ A: Lĩnh vực phục vụ đời sống người (nông nghiệp, y tế,…) B: Lĩnh vực hỗ trợ quy trình SX (nghiền, nén, chiết tách, tinh chế, lọc,…) C: Lĩnh vực sản xuất, tổng hợp dựa hóa học F: Lĩnh vực khí – kỹ thuật G: Lĩnh vực vật lý Hình 44: Các lĩnh vực nghiên cứu sản xuất ứng dụng biogas Mỹ Nguồn WipsGlobal -47- Sáng chế đăng ký biogas Mỹ bắt đầu vào nằm 1984 có sáng chế đăng ký thuộc lĩnh vực sản xuất biogas Giống Trung Quốc, năm 2009 Mỹ tăng cao số lượng sáng chế đăng ký thuộc lĩnh vực với 41 sáng chế Bên cạnh đó, Mỹ có lượng sáng chế đăng ký tập trung vào lĩnh vực hỗ trợ quy trình sản xuất biogas quy trình chiết, tách, lọc, v.v… Và nhiều vào 2008 với 17 sáng chế đăng ký Các lĩnh vực nghiên cứu sản xuất ứng dụng biogas Nhật A: Lĩnh vực phục vụ đời sống người (nông nghiệp, y tế,…) B: Lĩnh vực hỗ trợ quy trình SX (nghiền, nén, chiết tách, tinh chế, lọc,…) C: Lĩnh vực sản xuất, tổng hợp dựa hóa học F: Lĩnh vực khí – kỹ thuật G: Lĩnh vực vật lý Hình 45: Các lĩnh vực nghiên cứu sản xuất ứng dụng biogas Nhật Nguồn WipsGlobal Nhật quốc gia châu Á có sáng chế đăng ký biogas sớm không nhiều, vào 1985, có sáng chế đăng ký thuộc lĩnh vực sản xuất biogas Khác với quốc gia trên, Nhật lượng sáng chế đăng ký nhiều vào năm 2005 với 21 sáng chế -48- Các lĩnh vực nghiên cứu sản xuất ứng dụng biogas Hàn Quốc A: Lĩnh vực phục vụ đời sống người (nông nghiệp, y tế,…) B: Lĩnh vực hỗ trợ quy trình SX (nghiền, nén, chiết tách, tinh chế, lọc,…) C: Lĩnh vực sản xuất, tổng hợp dựa hóa học F: Lĩnh vực khí – kỹ thuật G: Lĩnh vực vật lý Hình 46: Các lĩnh vực nghiên cứu sản xuất ứng dụng biogas Hàn Quốc Nguồn WipsGlobal Vào năm 1998, Hàn Quốc có sáng chế đăng ký thuộc lĩnh vực sản xuất biogas, vào 2009, Hàn Quốc tăng số lượng sáng chế đăng ký thuộc lĩnh vực với 18 sáng chế -49- TÀI LIỆU THAM KHẢO Deploying Renewables in Southeast Asia IEA 2010 Dự án JICA-JST Biomass: “ Sustainable Intergration of Local Agriculture an Biomass Industries” - Đại học Bách Khoa Tp.HCM Báo cáo phát triển nhiên liệu sinh học- Trung tâm Nghiên Cứu Công Nghệ Lọc Hóa dầu- 2009 http://en.wikipedia.org/wiki/Biodiese, (2007) http://www.bioethanol.ru/biodiesel, (2007) http://vietbiodiesel.blogspot.com , (2007) http://www.nytimes.com, (2007) http://www.wipglobail.com, (2011) Robert L McCormick, Michael S Graboski, Teresa L Alleman, and Andrew M Herring, Environ Sci Technol., 35, 1742, (2001) 10 Gemma Vicente, Mercedes Martínez and José Aracil, Bioresource Technology, 98, 1724, (2007) 11 Titipong Issariyakul, Mangesh G Kulkarni, Ajay K Dalai and Narendra N Bakhshi, Fuel Processing Technology, 88, 429, (2007) 12 J.M Encinar, J.F González and A Rodríguez-Reinares, Fuel Processing Technology, 88, 513, (2007) 13 J Hernando, P Leton, M.P Matia, J.L Novella and J Alvarez-Builla, Fuel, 86, 1641 (2007) 14.[15] J.M.N van Kasteren and A.P Nisworo, Resources, Conservation and Recycling, 50, 442 (2007) 15.[16] Jianbing Ji, Jianli Wang, Yongchao Li, Yunliang Yu and Zhichao Xu, Ultrasonics, 44, 411 (2006) 16 Hồ Sơn Lâm cộng sự, Nghiên cứu sử dụng dầu thực vật Việt Nam làm nhiên liệu biodiesel, Hội thảo khoa học lần thứ nhiên liệu có nguồn gốc sinh học Biofuel & Biodiesel Việt Nam, TP HCM 23/08/2006, trang 32 17 Nguyễn Đình Thành, Võ Thanh Thọ, Lê Trần Duy Quang, Tổng hợp biodiesel từ nguồn dầu mỡ phế thải xúc tác zeolite, Hội thảo khoa học lần thứ nhiên liệu có nguồn gốc sinh học Biofuel & Biodiesel Việt Nam, TP HCM 23/08/2006, trang 53 18 Nguyễn Thị Phương Thoa cộng sự, Điều chế biodiesel từ dầu thực vật thải phương pháp hóa âm, Hội thảo khoa học lần thứ nhiên liệu có nguồn gốc sinh học Biofuel & Biodiesel Việt Nam, TP HCM 23/08/2006, trang 63 19.Thái Xuân Du, Nguyễn Văn Uyển, Triển vọng sản xuất biodiesel từ dầu mè, Hội thảo khoa học lần thứ nhiên liệu có nguồn gốc sinh học Biofuel & Biodiesel Việt Nam, TP HCM 23/08/2006, trang 102 -50- 20 Lê Võ Định Tường, Nghiên cứu dầu mè làm nguyên liệu sản xuất diesel sinh học sản phẩm kèm, Hội thảo khoa học lần thứ nhiên liệu có nguồn gốc sinh học Biofuel & Biodiesel Việt Nam, TP HCM 23/08/2006, trang 106 21 Phan Minh Tân cộng sự, Hướng dẫn luận văn tốt nghiệp đại học cao học, Trường Đại Học Bách Khoa TP HCM, 2002 22 Trần Thị Việt Hoa cộng sự, Hướng dẫn luận văn tốt nghiệp đại học cao học, Trường Đại Học Bách Khoa TP HCM, 2006 -51- ... nhiên liệu sinh học Nhiên liệu sinh học thể rắn củi, than củi; thể lỏng (như xăng sinh học, diesel sinh học); hay thể khí khí methane sinh học (biogas) Hiện nay, hai loại nhiên liệu sinh học tập... ỨNG DỤNG NHIÊN LIỆU SINH HỌC TẠI VIỆT NAM THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG ***************************** I KHÁI NIỆM VỀ NHIÊN LIỆU SINH HỌC (NLSH) Nhiên liệu sinh học Nhiên liệu sinh học gọi Biofuel... liệu sinh học quan tâm phát triển từ 10 năm trở lại Từ năm 1985, Thái Lan huy động hàng chục quan khoa học đầu ngành để thực thi dự án Hồng gia phát triển cơng nghệ hiệu sản xuất ethanol diesel sinh