Trong 20 năm qua, nhiều nhà khoa học và nhà sản xuất cố gắng tìm kiếm, nghiên cứu nguồn nguyên liệu thay thế dầu mỏ. Nguồn sinh khối tái tạo trong ựó tinh bột, cellulose ựược xem là nền tảng. Ethanol ựược coi như
nguồn nguyên liệu ỘsạchỢ thay thế vừa có khả năng tái tạo vừa không gây ô nhiễm môi trường.
Cây sắn (Manihot esculenta Crantz) ựược xem là một loại cây trồng
ựang ựược quan tâm số 1 hiện nay, có lợi thế cạnh tranh caọ Cây sắn là cây dễ trồng, thắch nghi với nhiều loại ựất ựặc biệt vẫn cho năng suất khi trồng trên ựất nghèo kiệt. Chi phắ ựầu tư ban ựầu thấp nên sắn rất phù hợp với
những hộ nông dân nghèọ Tuy nhiên sắn ựược trồng ở các vùng ựất không thuận lợi, phân tán, ựất nghèo, ựất khô hạn, bạc màu ựất trồng sắn ngày càng mất khả năng sản xuất và một năm sắn chỉ cho thu hoạch một lần. để mở
rộng vùng nguyên liệu sắn ựồng thời ựảm bảo chất lượng ựất là một trong những khó khăn lớn. Sản lượng sắn hiện nay khoảng 9,5 triệu tấn trong ựó hơn 60 nhà máy sản xuất tinh bột tiêu thụ khoảng 3,2-4,8 triệu tấn và trên 30% sử dụng làm nguyên liệu chế biến thức ăn chăn nuôị Sản lượng sắn sản xuất mới chỉ ựáp ứng ựược nhu cầu trong nước và xuất khẩu nếu sử dụng sắn
ựể sản xuất ethanol sẽ ựẩy giá sắn lên cao, ảnh hưởng tới xuất khẩu và hoạt
ựộng của các nhà máy chế biến tinh bột sắn.
Cây Cọc rào (Jatropha) là cây trồng trên ựất hoang hoá, có thể phủ xanh
ựất trống ựồi trọc nhưng nếu trồng lấy dầu thì hiệu quả kinh tế rất nhỏ. để có 1kg dầu thì cần 3kg hạt (1kg hạt giá 6.000 ựồng). Nếu tắnh riêng tiền nguyên liệu thì sản phẩm ựầu ra ựã lỗ chưa kểựến công nghệ chiết tách và phân phốị Theo Trường đại học Thành Tây (Hà Nội) 1 ha trồng cây Jatropha trong mấy năm gần ựây thì năng suất không ựược như mong muốn chỉ có 0,8% diện tắch
ựất có cây trên 1.000 quả còn lại không có quả hoặc có số quả dưới 1.000 quả. Như vậy khó có thể cho năng suất 1 tấn/ha chứ chưa nghĩ ựến ựạt năng suất như mong muốn.
Trồng mắa ựường (Saccharum ssp) không gây ra bất cứ tác ựộng xấu nào tới môi trường. Cây mắa là cây trồng dài ngày, sau 12 tháng mới cho thu hoạch lại là cây trồng tiêu thụ nhiều nước. Theo ước tắnh mỗi lắt ethanol ựược sản xuất từ dịch ép của mắa thì cần 30 lắt nước. Lựa chọn mắa ựường ựể sản xuất ethanol ở nước ta cũng cần phải xem xét ựến khắa cạnh ựường cũng là thực phẩm cần thiết cho con ngườị Nước ta hiện nay có nhiều nhà máy
ựường ựang hoạt ựộng không hết công suất do mắa chỉ có một vụ và khả năng rải vụ mắa là bài toán nan giải hiện naỵ Cây trồng này sẽ không khả thi cho việc là nguyên liệu sản xuất ethanol.
Cây ngô cũng là cây trồng ựang ựược ựề cập tới ở Việt Nam cũng như
trên thế giớị Nhưng việc dùng ngô ựể sản xuất ethanol bị lên án bởi các tổ
cầu lương thực của con người và chế biến thức chăn nuôị Mặt khác ựể ựảm bảo năng suất cao, cây ngô yêu cầu trình ựộ thâm canh cao mà không phải hộ
nông dân nào cũng ựáp ứng ựược.
Cây cao lương có ựầy ựủ những yếu tốựể khắc phục những hạn chế trên. Cao lương là cây trồng nhiệt ựới ựược trồng chủ yếu ở các vùng bán khô cằn và khô của thế giới, ựặc biệt là ở các khu vực không có khả năng trồng ngô. Khoảng 90% của Mỹ sản xuất lúa cao lương ngọt hiện ựang ựược sử dụng cho thức ăn chăn nuôi và chỉ ≈ 10% cho sản xuất ethanol. Cao lương ngọt ựược công nhận là cây trồng cho sinh khối lớn, có khả năng lên men ựể sản xuất methanol và ethanol.
Cao lương ựược xem như cây trồng có khả năng cung cấp năng lượng lớn nhờ những lợi thế nổi bật như:
+ Cao lương cho năng suất sinh khối lớn mặc dù chắ phắ ựầu vào thấp và có thểựược sử dụng ựể chế biến ra các sản phẩm có giá trị kinh tế cao như cồn sinh học, năng lượng (Chiaramonti và cs, 2004) [13]. Ở Mỹ, cao lương có thể cho 30 tấn thân lá khô/ha khi trồng trên ựất nghèo với lượng phân bón và nước ắt.
+ Có thể trồng ựược trong khoảng vĩựộ rộng lớn từ nhiệt ựới ựến ôn ựớị + Có thể trồng trên ựất thiếu dinh dưỡng và có khoảng pH rộng 5,0 - 8,5. + Nhu cầu ựạm thấp (khoảng 100-200 kg/ha/năm), do ựó giảm ô nhiễm nguồn nước do bón nhiều phân ựạm. Ở những vùng ựất nghèo kiệt có thể
trồng cao lương luân canh với cây họựậụ
+ Một trong những vấn ựề lớn ựối với cây trồng lấy ựường là khả năng rải vụ.
+ Nhu cầu nước thấp (khoảng 200 kg nước/1kg sinh khối), chỉ bằng 1/2 nhu cầu nước của ngô, 1/3 nhu cầu nước của mắạ
+ 75% lượng vật chất khô tắch lũy trong thân. Nước chiếm 85% trọng lượng thân tươi, các thành phần khác trong thân thay ựổi tùy mùa vụ và giống. Trong dung dịch nước ép thân có khoảng 60% ựường sucrose, 33% glucose và 7% ựường fructose (Woods, 2000) [50].
+ Do cao lương là cây trồng quang hợp theo kiểu C4 nên hiệu quả của quá trình quang hợp cao gấp 2 lần so với củ cải ựường và mắạ
+ Là cây trồng có khả năng chống chịu với ựiều kiện tự nhiên khắc nghiệt như: hạn hán, lụt, ựất mặn, ựất kiềm.
+ Thời gian từ trồng ựến thu hoạch ngắn (4 - 5 tháng), trong khi mắa phải 8 - 24 tháng sau trồng mới cho thu hoạch, cho phép quay vòng ựất nhanh. Ở Ấn độ thời gian từ gieo ựến thu hoạch cao lương khoảng 4 tháng, nhu cầu nước trong một vụ 4.000 m3 (Soltani và Almodares, 1994) [46] ắt hơn 4 lần so với mắa (12 - 16 tháng và 36.000 m3/vụ). Chi phắ trồng cao lương/ha thấp hơn 3 lần so với trồng mắạ Năng suất hạt trung bình 1,5 Ờ 7,5 tấn/ha, ựộựường 13 - 24%, saccarozo 7,2 -15,5%, năng suất thân 24 - 120 tấn/ha, năng suất sinh vật học 36 - 140 tấn/ha (Almodares , 1997) [1].
+ Lượng hạt giống thấp 10 - 15 kg hạt/ha, với ngô là 40 kg/hạ
+ Cao lương giá trị năng lượng cao 4.125 kkcal/kg, thành phần lưu huỳnh và CO2 thấp gần như bằng 0.
So với cao lương lấy hạt, cao lương ngọt có chiều cao lớn hơn và hàm lượng ựường cao hơn trong nước ép. Cây lúa miến thường phát triển ựến ựộ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
cao khoảng 120 cm ựến 400 cm tùy thuộc vào sự ựa dạng và ựiều kiện phát triển và có thể là cây trồng hàng năm hoặc cây trồng lâu năm (Gnansounou và cs, 2005) [22]. Hạt giống ựược gieo sau khi mùa mưa và ngay sau khi nhiệt ựộ ựất vẫn còn ở trên 15-180C. Hạt giống nảy mầm trong vòng 24h trong ựất ấm áp và ẩm ướt.
Lược ựồ mô tả quá trình sử dụng cao lương ngọt
Lược ựồ trên mô tả qui trình sản xuất NLSH từ cây cao lương ngọt, cây ngô cũng tương tự. Tất cả các sản phẩm từ cây cao lương ựều ựược tận dụng tối ựạ Hạt cao lương chế biến thức ăn cho người và gia súc, sản xuất ethanol. Thân lá ép lấy nước lên men sản xuất nguyên liệu sinh học, phần bã còn lại
ựược sử dụng làm chất ựốt, nguyên liệu sản xuất giấỵ
Mỹ chủ yếu sử dụng ngô ựể sản xuất ethanol, cây cao lương chiếm vị trắ thứ haị Càng ngày người ta càng quan tâm ựến việc sử dụng rỉ mật cao lương ngọt ựể sản xuất ethanol. Theo số liệu thống kê năm 2009 thì 29% sản lượng cao lương phục vụ cho sản xuất ethanol. Ban ựầu ngô ựược coi là nguyên liệu
ựược lựa chọn cho sản xuất ethanol. Tuy nhiên, ngô ựược sử dụng rất nhiều trong lĩnh vực thực phẩm và chăn nuôi với số lượng lớn xuất khẩụ Nhu cầu về ngô ngày càng lớn làm giá ngô tăng lên nhanh chóng. Hiệp hội những người trồng ngô ở hoa kỳ cho rằng ngô ựược trồng ựể phục vụ nhu cầu của con người và gia súc không phải ựể sản xuất ethanol và ựổ lỗi rằng sản xuất ethanol ựã ựẩy giá ngô lên cao. Mặt khác, năng suất trung bình của ngô là 9 tấn/ha (ẩm ựộ 15%) sản xuất ựược 3.600 lắt ethanol trong khi ựó năng suất sinh vật học của cao lương là 80 tấn/ha (ở ựiều kiện thắ nghiệm) vượt xa so với ngô, là cây trồng rất có triển vọng ở Mỹ (Rooney va cs, 2007) [41].
Giá thành sản xuất loại nhiên liệu sinh học từ cây cao lương chỉ có 3.500 nhân dân tệ/tấn. Cứ 16 tấn cây cao lương có thể sản xuất ựược 1 tấn cồn,
ngọt Hạt Dịch ựường rỉ mật Bã sau khi ép Lá
Sự lên men Sự lên men Sự tạo ựiện
năng Thức ăn chăn nuôi Xăng sinh học Xăng sinh học Sản xuất ựiện Nhiệt Thức ăn chăn nuôi Mục ựắch sử dụng khác
Người ta chỉ chế biến nhiên liệu từ thân cây, phần hạt cao lương vẫn ựể
dùng làm thực phẩm.
Monti và Venturi (2002) ựã so sánh khả năng cung cấp năng lượng phục vụ sản xuất ethanol của cao lương ngọt, cao lương lấy thân và lúa mỳ ở
Bogogna, Italiạ Kết quả cho thấy cao lương ngọt có khả năng cung cấp năng lượng cao hơn cao lương cỏ 14%, lúa mỳ 38%. Venturi (2003) ựã tiến hành so sánh tắnh khả thi trong việc sử dụng lúa mỳ, lúa mạch, ngô, cao lương hạt, củ
cải ựường và cao lương ngọt làm nguyên liệu sản xuất chất ựốt ở châu Âụ Công trình này ựánh giá trên 34 quốc giạ Kết quả cho thấy cây cao lương ngọt là cây trồng có tiềm năng nhất do có hiệu suất quang hợp cao và khả
năng thắch nghi rộng. Tuy nhiên, cao lương ngọt chỉ thực sự khả thi nhất khi có bộ giống phù hợp với từng ựiều kiện khắ hậu, canh tác, thổ nhưỡng.