Hiện nay, trên thế giới Mỹ và Brazil là hai quốc gia có lượng sản xuất và tiêu thụ nhiên liệu ethanol lớn nhất thế giới. Năm 2010, Mỹ có sản lượng Ethanol lớn nhất thế giới khoảng 42,86 tỷ lít, Tiếp theo là Brazil với 26,09 tỷ lít và trung quốc với 7,19 tỷ lít, trên tổng cộng 91,66 tỷ lít của toàn thế giới. Tại Mỹ, ethanol được sản xuất phần lớn từ cây ngô, còn tại Brazil cây mía được trồng trên quy mô công nghiệp để sản xuất cồn ethanol như hình 1.8.
Hình1.8. Những cánh đồng mía lớn để sản xuất nhiên liệu sinh học ethanol ở quy mô công nghiệp tại Brazil.
Tỷ trong ethanol được sản xuất và tiêu thụ theo theo các khu vực được thống kê năm 2010 như hình 1.9.
0.34% 0.78% 50.32% 11.70% 30.40% 6.40% 0.06% Bắc Mỹ Châu Âu
Châu Đại dương Các nước khác Châu Phi Trung/Nam Mỹ Châu Á - TBD
Hình 1.9. Tỷ trọng ethanol sản xuất của thế giới theo khu vực năm 2010
Ethanol phần lớn được sản suất tại các nước Bắc Mỹ đặc biệt là Mỹ và các nước Nam Mỹ chủ yếu là Brazin. Các nước tại khu vực Châu á cũng đang phát triển rất mạnh chiếm 11,7% năm 2010. Rất nhiều nước trên thế giới đã bán xăng E5 – E25, thậm chí là E85, E100 cho các xe FFV (Flexible Fuel Vehicles). Năm 2010 thế giới tiêu thụ hết 73,74 lít ethanol, lượng ethanol tiêu thụ phân bố theo khu vực như hình 1.10. 0.41% 0.12% 59.77% 3.90% 29.40% 6.40% 0.00% Bắc Mỹ Châu Âu Châu Đại dương Các nước khác Châu Phi Trung/Nam Mỹ Châu Á - TBD
Brazin sản xuất mỗi năm khoảng 14 tỷ lít cồn từ cây mía và tạo việc làm cho hàng triệu người, tiết kiệm được trên 60 tỷ USD tiền nhập xăng dầu trong 3 thập kỷ qua. Số tiền này lớn gấp 10 lần chi cho chương trình trên và gấp 50 lần số tiền trợ cấp ban đầu. Năm 2005 có 70% số ô tô đã sử dụng nhiên liệu sinh học. Hiện nay, toàn bộ số xăng chạy ô tô của Brazin đều pha 20 – 25% ethanol sinh học. Brazin có thể sản xuất lượng ethanol thay thế 10% nhu cầu xăng dầu của thế giới trong vòng 20 năm tới với lượng xuất khẩu khoảng 200 tỷ lít so với mức 30 tỷ lít hiện nay. Luật pháp Brazin quy định tất cả các loại xe sử dụng xăng có pha 22% ethanol và nước này đã có 20% số xe chỉ sử dụng ethanol 100%. Từ nay đến năm 2015 dự định sẽ đưa vào hoạt động hơn 70 nhà máy chuyên sản xuất ethanol.
Trong khối EU nhiên liệu sinh học là một ưu tiên trong chính sách môi trường và giao thông theo ước tính của các nhà kinh tế sử dụng nhiên liệu sinh học, hàng năm có thể tiết kiệm được 120 triệu thùng dầu thô. EU đạt mục tiêu đến năm 2020 sản xuất điện năng từ gốc các nguồn năng lượng tái sinh và còn quy định các nước thành viên phải sử dụng ít nhất 10% nhiên liệu sinh học từ nay đến năm 2020.
Mỹ đề ra đến năm 2020 sử dụng 20% nguồn nhiên liệu sinh học trong giao thông.
Indonesia trợ cấp khoảng 7 tỷ cho năng lượng. Nước này đạt mục tiêu đến năm 2010 nhiên liệu sinh học đáp ứng 10% nhu cầu cho ngành điện và giao thông.
Tại Trung Quốc các tỉnh Hà Nam, An Huy, Cát Lâm, Hắc Long Giang... đã sản xuất ethanol từ lương thực tồn kho với sản lượng là 1,02 triệu tấn/năm. Nước này đang nghiêm cứu công nghệ sản xuất ethanol từ xenlulozơ và hiện đã có cơ sở đạt 600 tấn/năm. Theo kế hoạch đến năm 2020 sản lượng nhiên liệu sinh học của Trung Quốc đạt 19 triệu tấn trong đó ethanol đạt 10 triệu tấn.
Malaysia hiện có 3 nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học với công suất 276.000 tấn/năm. Chính phủ nước này đặt mục tiêu xuất khẩu 1 triệu tấn dầu diesel sinh học vào năm 2007 – 2008.
Thái Lan, năm 2007 đã có 79,2 triệu gallon ethanol được sử dụng đứng thứ 6 thế giới. Trong đó nhiên liệu E10 được sử dụng rộng rãi. Năm 2008 bắt đầu đưa vào sử dụng E20 và E85.
Thế giới đang đứng trước tình trạng cạn kiệt nguồn năng lượng phục vụ cho nhu cầu sản xuất và sinh hoạt hàng ngày của con người đặc biệt là chúng ta đang chịu ảnh hưởng trực tiếp của môi trường. Nhiên liệu sinh học lại có khả năng khắc phục được các vấn đề đó, do vậy các nước trên thế giới đang đẩy mạnh việc phát triển, sử dụng nhiên liệu sinh học để giảm bớt sự phụ thuộc vào nhiên liệu khoáng truyền thống, đảm bảo an ninh năng lượng trong mỗi quốc gia.
CHƯƠNG 2
THỰC TRẠNG PHÁT TRIỂN VÀ SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU SINH HỌC TẠI VIỆT NAM
2.1. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU ETHANOL Ở VIỆT NAM
2.1.1. Thực trạng nguồn nguyên liệu để sản xuất ethanol tại Việt Nam
Việt Nam có một tiềm năng nguồn nhiên liệu sinh khối đáng kể, là những sản phẩm thừa trong quá trình chế biến nông, lâm sản như rơm rạ, vỏ trấu, cỏ, lá mùn cưa, bã mía và một số chất thải nông nghiệp khác. Nguồn nhiên liệu sinh khối từ gỗ khoảng 75 – 80 triệu tấn/năm, tương đương 26 – 28 triệu tấn dầu/năm. Năng lượng sinh khối từ phụ phẩm nông nghiệp chiếm khoảng 30 triệu tấn/năm tương đương với 10 triệu tấn dầu/năm trong đó đáng kể là các nguyên liệu trấu, rơm rạ, bã mía, mùn cưa. Nguồn nguyên liệu sinh khối từ vỏ trấu là đáng kể nhất ở Việt Nam khoảng 5 – 7 triệu tấn/năm trong đó đồng bằng sông Cửu Long có khoảng 4,5 – 5 triệu tấn/năm.
Một loại phụ phẩm thứ hai có thể được tận dụng là vỏ cà phê. Trong một thời gian ngắn, Việt Nam đã vươn thành một quốc gia xuất khẩu cà phê hàng đầu thế giới, chỉ sau Brazin. Trong tiến trình trích hạt cà phê để xuất khẩu đã để lại rất nhiều vỏ, nếu bỏ đi thì lãng phí và gây ô nhiễm. Theo ước tính của giới chuyên gia hàng năm ngành cà phê phải bỏ đi khoảng 400 nghìn tấn vỏ. Loại vỏ này có thời gian phân hủy lâu hơn các loại khác, gây ô nhiễm môi trường.
Tất cả các loại phế phẩm, phụ phẩm đó đều có thể dùng làm nguyên liệu để sản xuất ethanol, tạo ra một lượng nhiên liệu sinh học lớn đáp ứng được một phần nhu cầu sử dụng năng lượng của địa phương. Mặt khác nó còn góp phần vào công cuộc phát triển kinh tế của đất nước và môi cải thiện trường sống.
Hình 2.1. Phần vỏ chiếm từ 40 đến 45% hạt cà phê là nguồn nguyên liệu dồi dào để sản xuất nhiên liệu sinh học
Theo các nhà khoa học vỏ hạt cà phê thuộc loại chất hữu cơ, hoàn toàn có thể lên men để chuyển hóa thành cồn ethanol. Đây loại phế phẩm nổi bật trong các ngành xuất khấu lớn của nước ta.
Ở Việt Nam, sắn là cây lương thực quan trọng có sản lượng đứng thứ ba sau lúa và ngô. Trong những năm gần đây cây sắn đã chuyển đổi vai trò từ cây lương thực thành cây công nghiệp với tốc độ cao và năng suất tăng lên đáng kể. Năm 2011, diện tích sắn cả nước đạt 560 ngàn ha, năng suất bình quân 17,63 tấn/ha, sản lượng 9,87 triệu tấn (Tổng cục Thống kê, 2013). Trong đó diện tích và sản lượng sắn được phân bố chủ yếu ở các vùng như sau:
Vùng Bắc Trung Bộ và Duyên hải miền Trung có diện tích sắn năm 2011
ước đạt 168.600 ha (chiếm 30,10 % diện tích sắn cả nước), năng suất đạt 17,66 tấn/ha và sản lượng đạt 2.977.900 tấn củ tươi (chiếm 30,15 % sản lượng sắn cả nước). Diện tích sắn nhiều nhất là các tỉnh Bình Thuận, Nghệ An, Quãng Ngãi, Phú Yên.
Vùng Tây Nguyên có diện tích sắn năm 2011 đạt 154.600 ha (chiếm 27,60
% diện tích sắn cả nước), năng suất 16,70 tấn/ha, sản lượng 2.582.200 tấn củ tươi (chiếm 26,15 % sản lượng sắn toàn quốc). Sắn trồng nhiều ở các tỉnh Gia Lai, Kon Tum, Đắk Lắk và Đắk Nông.
Vùng trung du miền núi phía Bắc diện tích sắn năm 2011 đạt 117.200 ha
(chiếm 20,92 % diện tích sắn toàn quốc), năng suất đạt 12,36 tấn/ha, sản lượng
1.448.900 tấn củ tươi (chiếm 14,67 % sản lượng sắn toàn quốc). Sắn trồng nhiều
nhất ở các tỉnh Sơn La, Yên Bái và Hòa Bình.
Vùng Đông Nam Bộ diện tích sắn năm 2011 đạt 99.000 ha (chiếm 17,68 %
diện tích trồng sắn toàn quốc), năng suất sắn 25,34 tấn/ha cao nhất nước, sản lượng ước đạt 2.536.500 tấn củ tươi (chiếm 25,68 % sản lượng sắn toàn quốc). Sắn trồng nhiều ở Tây Ninh, Bình Phước, Đồng Nai, Bà Rịa – Vũng Tàu và Bình Dương.
Như vậy, sắn là nguyên liệu khá dồi dào được phân bố trên tất cả các vùng trong cả nước, tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển nhiên liệu sinh học ở nước ta. Vì vậy cần có những quy hoạch vùng nguyên liệu sắn cụ thể cho việc sản xuất ethanol và những định hướng giúp bà con nông dân phát triển vùng sắn nguyên liệu cung cấp ổn định cho các nhà máy sản xuất ethanol và mang lại giá trị kinh tế lớn cho bà con nông dân.
Hình 2.2. Cây sắn là nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất xăng sinh học tại Việt Nam
Hiện nay, các nhà máy NLSH hầu hết được xây dựng tại các vùng có nguyên liệu sắn lát khô dồi dào. Tuy nhiên, khi các nhà máy đi vào hoạt động ổn định sẽ cần một lượng sắn lát khô nguyên liệu khoảng 1,47 triệu tấn. Hiện nay sắn lát khô đang được xuất khẩu với số lượng khá lớn (ước khoảng hơn 1 triệu tấn). Thị trường sắn khô xuất khẩu chủ yếu là Trung Quốc và Thái Lan. Do vậy, cần xem xét đưa mặt hàng sắn lát khô vào diện hạn chế xuất khẩu nguyên liệu thô. Cụ thể, Trung Quốc là thị trường nhập khẩu sắn lớn nhất của Việt Nam, có đến gần 95% sản lượng sắn Việt Nam xuất khẩu sang Trung Quốc. Trung Quốc hiện thu mua với giá cao khiến sắn nguyên liệu phục vụ nhu cầu sản xuất NLSH trong nước không đủ, thậm chí là khan hiếm, dễ dẫn đến tình trạng các doanh nghiệp trong nước tranh mua, bán tháo để kiếm lợi nhuận.
Một trong những khó khăn nữa là năng suất sắn bình quân của Việt Nam tương đối thấp, chỉ đạt 17 tấn/ha, tương đương 60% so với Thái Lan và 80% năng suất bình quân của khu vực châu Á. Do vậy, cần có đầu tư nghiên cứu, phát triển các giống sắn mới cho năng suất cao, quy trình canh tác phù hợp để nâng cao sản lượng sắn mà không cần mở rộng thêm nhiều diện tích trồng sắn.
2.1.2. Thực trạng sản xuất và sử dụng ethanol ở Việt Nam
Ngày 20/11/2007, Thủ tướng chính phủ đã ký Quyết 177/2007/QĐ-TTg phê duyệt “Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến
năm 2025” với mục tiêu chủ yếu là phát triển nhiên liệu sinh học, một dạng năng lượng mới, tái tạo được để thay thế một phần nhiên liệu hóa thạch truyền thống, góp phần đảm bảo an ninh năng lượng và bảo vệ môi trường.
Theo đề án, mục tiêu đến giai đoạn 2011 – 2015, nước ta làm chủ và sản xuất các loại vật liêu, chất phụ gia phục vụ sản xuất nhiên liệu sinh học, ứng dụng thành công công nghệ lên men hiện đại để đa dạng hóa các nguồn nguyên liệu cho quá trình chuyển hóa sinh khối thành nhiên liệu sinh học. Đến năm 2015, sản lượng ethanol và dầu thực vật đạt 250 nghìn tấn, đáp ứng 1% nhu cầu
xăng dầu của cả nước. tầm nhìn 2025, công nghệ sản xuất nhiên liệu sinh học ở nước ta đạt tình độ tiến tiến trên thế giới với sản lượng ethanol và dầu thực vật đạt 1,8 triệu tấn, đáp ứng khoảng 5% nhu cầu xăng dầu của cả nước.
Đề án có 4 nhiệm vụ và 6 giải pháp chính để phát triển nhiên liệu sinh học. * Bốn nhiệm vụ đó là:
- Nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ (R –D).
- Triển khai sản xuất thử sản phẩm (p) phục vụ phát triển nhiên liệu sinh học.
- Hình thành và phát triển ngành công nghiệp sản xuất nhiên liệu sinh học. - Xây dựng tiềm lực phục vụ phát triển nhiên liệu sinh học và hợp tác quốc tế trên cơ sở chủ động tiếp nhận, làm chủ và chuyển giao các tiến bộ kỹ thuật, công nghệ , thành tựu khoa học mới trên thế giới.
* Sáu giải pháp bao gồm:
- Đẩy mạnh việc triển khai ứng dụng các kết quả nghiên cứu vào thực tiễn sản xuất, khuyến khích việc thực hiện chuyển giao công nghệ và tạo lập môi trường đầu tư phát triển nhiên liệu sinh học.
- Tăng cường đầu tư và đa dạng hóa các nguồn vốn để thực hiện có hiệu quả nội dung của đề án.
- Tăng cường xây dựng cơ sở vật chất kỹ thuật và đào tạo nguồn nhân lực phục vụ nhu cầu phát triển nhiên liệu sinh học.
- Hoàn thiện hệ thống cơ chế, chính sách, văn bản quy phạm pháp luật để phát triển nhiên liệu sinh học.
- Mở rộng và tăng cường hợp tác quốc tế để học hỏi kinh nghiệm và phát triển nhiên liệu sinh học
- Nâng cao nhận thức cộng đồng về phát triển nhiên liệu sinh học.
Theo số liệu của Bộ Công thương, hiện có 6 nhà máy sản xuất ethannol phục vụ cho phát triển nhiên liệu sinh học đã đi vào hoạt động và 1 nhà máy
đang trong quá trình xây dựng , với công suất từ của các nhà máy đạt từ 65 triệu lít/năm đến 130 triệu lít/năm.
Trong số đó, nhà máy sản xuất ethanol Đồng Xanh - Quảng Nam công suất 130 triệu lít/năm đi vào hoạt động từ 2011. Nhà máy sản xuất Ethanol Bình Phước có công suất kế 100 triệu lít/năm, đi vào hoạt động từ tháng 4/2012.Nhà máy sản xuất Ethanol sinh học (Dung Quất - Quảng Ngãi)với công suất thiết kế 100 triệu lít/năm; Nhà máy sản xuất Ethanol Đại Việt- Đắc Nông có công suất thiết kế 70 triệu lít/năm; Nhà máy sản xuất ethanol Tùng Lâm - Đồng Nai công suất thiết kế 70 triệu lít/năm hoạt động từ 2011; Nhà máy sản xuất bioethanol (Đắc Tô - Kon Tum) với công suất thiết kế 65 triệu lít/năm. Nhà máy sản xuất ethanol Phú Thọ, công suất 100 triệu tấn/năm đang trong quá trình xây dựng.
Như vậy ước tính đến cuối năm 2012 năng lực sản xuất cồn nhiên liệu đạt khoảng 535 triệu lít/năm (theo báo năng lượng Việt Nam ngày 09/07/2013). Trong khi đó lượng cồn tiêu thụ trong nước khoảng 20% để phối trộn xăng E5 và bán theo hệ thống phân phối của Tập đoàn Dầu khí Việt Nam (PVN) và Công ty Sài Gòn Petro. Phần còn lại khoảng 80% sản lượng cồn sản xuất được xuất khẩu cho các nước như: Nhật Bản, Hàn Quốc, Philippin.
Sản xuất nhiên liệu sinh học ở Việt Nam cũng được nhiều đối tác nước ngoài rất quan tâm. Đáng chú ý trong số này là các Dự án JICA – Nhật Bản hỗ trợ Việt Nam nghiên cứu sản xuất nhiên liệu sinh học sử dụng các loại phế phẩm bã mía, rơm rạ; dự án do Chính phủ Hà Lan tài trợ sử dụng trấu, vỏ cà phê, trái điều, vỏ điều, rong biển; chương trình tổng thể về nghiên cứu và phát triển nhiên liệu sinh học ở Việt Nam của Hàn Quốc sản xuất diesel sinh học và các hóa chất tinh khiết thân thiện với môi trường từ dầu thực vật v v…
Dựa trên những điều kiện ban đầu về nguồn nguyên liệu và các dự án phát triển xây dựng nhà máy sản xuất ethanol thì Việt Nam hoàn toàn có thể phát triển theo đúng lộ trình đề ra.
Tuy nhiên, đến nay nhìn lại chặng đường phát triển của nhiên liệu sinh học, các dự án sản xuất cồn của Việt Nam đang gặp rất nhiều khó khăn đặc biệt là bài toán thị trường.
Tập đoàn Dầu khí Việt Nam cho biết, 150 điểm bán xăng E5, mỗi tháng
chỉ bán được 2.500 m3 xăng E5, cả năm khoảng 30.000 m3, tương đương với
1.500 m3 Ethanol, bằng công suất sản xuất trong 5 ngày của một nhà máy
Ethanol.
Theo tính toán cơ học, nếu thực hiện đủ công suất thiết kế của 7 nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học tại Việt Nam thì có thể cung cấp ra 635 triệu lít/năm
