Sinh khối là vật chất hữu cơ, đặc biệt là các chất xenlulôzơ. Sinh khối là các vật chất tái tạo, bao gồm cây cối, chất xơ gỗ, chất thải gia súc, chất thải nông nghiệp và thành phần giấy của các chất thải rắn đô thị.
Cây dự trữ năng lượng mặt trời trong các tế bào xenlulôzơ và chất gỗ thông qua quá trình quang hợp. Khi đốt, các liên kết giữa các phân tử đường này vỡ ra và phóng thích năng lượng dưới dạng nhiệt, đồng thời thải ra khí CO2 và hơi nước. Các sản phẩm phụ của phản ứng này có thể được thu thập và sử dụng để sản xuất điện năng, các chất này thường được gọi là năng lượng sinh học hoặc nhiên liệu sinh học.
Các nguồn sinh khối trong nước bao gồm các chất dư thừa, chất bã của sinh khối đã được xử lý. Các chất này gồm có bột giấy, chất thải nông lâm nghiệp, chất thải gỗ thành thị, chất thải rắn đô thị, khí ở các hố chôn lấp, chất thải của gia súc, các giống cây trên cạn và dưới nước được trồng chủ yếu để khai thác năng lượng. Các giống cây này được gọi là các giống cây năng lượng. Ở số lượng lớn, nguồn sinh khối được gọi là nguyên liệu sinh khối. Sử dụng các chất thải thì hiệu quả hơn để chúng tự phân rã, giảm mối nguy hại đối với môi trường xung quanh. Dưới đây là các mô tả chi tiết của từng loại sinh khối:
Chất bã của sinh khối đã qua xử lý: Các quá trình xử lý sinh khối đều sinh ra các sản phẩm phụ và các dòng chất thải gọi là chất bã, các chất bã này có một lượng thế năng nhất định. Không phải tất cả các chất bã đều có thể được sử dụng cho sản xuất điện năng, một số cần phải được bổ sung với các chất dinh dưỡng hay các nguyên tố hóa học. Tuy nhiên, việc sử dụng các chất bã là rất đơn giản vì chúng đã được thu thập/phân loại qua quá trình xử lý.
Bột giấy và các chất bã trong quá trình sản xuất giấy: Cây cối có các thành
phần như chất gỗ và sợi xenlulôzơ. Do các tính chất hóa học và vật lý khi sản xuất để tạo ra giấy. Các bột giấy dư thừa tạo nên chất bã,các chất bã này là các sản phẩm phụ của các quá trình đốn và xử lý gỗ. Các quá trình xử lý gỗ để tạo ra sản phẩm, đồng thời thải ra mùn cưa, vỏ cây, nhánh cây, lá cây và bột giấy. Thông thường, các nhà máy giấy hay dùng các chất thải này để tạo ra điện cho vận hành nhà máy.
Bã cây rừng: Các chất thải từ rừng bao gồm củi gỗ từ các quá trình làm thưa
rừng nhằm giảm nguy cơ cháy rừng, sinh khối không được thu hoạch hoặc di dời ở nơi đốn gỗ cứng và mềm thương mại và các vật liệu dư thừa trong quá trình quản lý rừng như phát rừng và di dời các cây đã chết. Một trong những thuận lợi của việc tận dụng bã cây rừng là một phần lớn các bã dạng này được tạo ra từ các nhà máy giấy hoặc các nhà máy xử lý gỗ, do đó phần lớn nguồn nguyên liệu có thể sử dụng ngay được. Cũng vì lý do này, việc tái sử dụng mùn cưa, bã gỗ để tạo năng lượng tập trung ở các nhà máy công nghiệp giấy và gỗ, nhưng tiềm năng nguyên liệu thật sự là lớn hơn nhiều.
Bã nông nghiệp: Chất thải nông nghiệp là các chất dư thừa sau các vụ thu
hoạch. Chúng có thể được thu gom với các thiết bị thu hoạch thông thường cùng lúc hoặc sau khi gặt hái. Các chất thải nông nghiệp bao gồm thân và lá bắp, rơm rạ, vỏ trấu ... Ở một số nơi, đặc biệt những vùng khô, các chất bã cần phải được giữ lại nhằm bổ sung các chất dinh dưỡng cho đất cho vụ mùa kế tiếp. Tuy nhiên, đất không thể hấp thu hết tất cả các chất dinh dưỡng từ cặn bã, các chất bã này không được tận dụng tối đa và bị mục rữa làm thất thoát năng lượng.
Chất thải từ gia súc Chất thải gia súc, như phân trâu, bò, heo và gà, có thể được
chuyển thành gas hoặc đốt trực tiếp nhằm cung cấp nhiệt và sản xuất năng lượng. Ở những nước đang phát triển, các bánh phân được dùng như nhiên liệu cho việc nấu
nướng. Hơn nữa, phần lớn phân gia súc có hàm lượng methane khá cao. Do vậy, phương pháp này khá nguy hiểm vì các chất độc hại sinh ra từ việc đốt phân là nguy hại đối với sức khỏe người tiêu dùng, là nguyên nhân gây ra 1,6 triệu người chết mỗi năm ở các nước đang phát triển.... tạo ra một số lượng lớn phân gia súc tạo nên nguồn hữu cơ phức tạp cùng với các vấn đề môi trường. Các trang trại này dùng phân để sản xuất năng lượng với các cách thức thích hợp nhằm giảm thiểu các mối nguy hại đối với môi trường và sức khỏe cộng đồng. Các chất thải này có thể được sử dụng để sản xuất ra nhiều loại sản phẩm và tạo ra điện năng thông qua các phương pháp tách methane và phân hủy yếm khí.
Các loại bã thải khác: Chất thải củi gỗ là nguồn chất thải lớn nhất ở các công
trường. Chất thải củi gỗ đô thị bao gồm các thân cây, phần thừa cây đã qua cắt tỉa. Những vật liệu này có thể được thu gom dễ dàng sau các dự án công trường và cắt tỉa cây, sau đó có thể được chuyển thành phân trộn hay được dùng để cung cấp nhiên liệu cho các nhà máy năng lượng sinh học.Chất thải ở các trung tâm thương mại, cơ quan, trường hoc, nhà dân có một hàm lượng nhất định của các vật chất hữu cơ có xuất xứ từ cây, là một nguồn năng lượng tái tạo không nhỏ. Giấy thải, bìa cứng, các tông, chất thải gỗ là những ví dụ của nguồn sinh khối trong chất thải đô thị.
Cây trồng năng lượng: Các giống cây năng lượng là các giống cây, cây cỏ được
xử lý bằng công nghệ sinh học để trở thành các giống cây tăng trưởng nhanh, được thu hoạch cho mục đích sản xuất năng lượng. Các giống cây này có thể được trồng, thu hoạch và thay thế nhanh chóng.
Tóm lại, nguyên liệu sinh khối hiện vẫn là nguồn năng lượng tái tạo bền vững và dồi dào nhất hiện nay trên thế giới. Tiềm năng của năng lượng sinh học mỗi năm là 2.900 EJ, tuy nhiên chỉ có 270 EJ là được xem như có thể khai thác được trên tiêu chuẩn bền vững và giá cả cạnh tranh. Một điều cần nhấn mạnh ở đây là vấn đề còn lại không phải là nguồn nguyên liệu, mà là khả năng quản lý và luân chuyển tốt năng lượng tạo ra đến người sử dụng.
Bã thải hiện nay vẫn là nguồn cung cấp chính năng lượng sinh khối và vẫn sẽ đóng vai trò chủ đạo trong tương lai gần, và các loại cây trồng năng lượng sẽ ngày càng trở nên quan trọng trong tương lai xa. Sự phát triển của năng lượng sinh khối, đặc
biệt là dưới các dạng hiện đại, sẽ có một ảnh hưởng quan trọng không chỉ đến lĩnh vực năng lượng, mà còn thúc đẩy quá trình hiện đại hóa nông nghiệp, và phát triển nông thôn. Dưới đây là bảng tổng hợp tiềm năng nhiên liệu sinh khối tại Việt Nam.