LIỆU SINH HỌC
Phát triển ngành năng lượng là biện pháp hỗ trợ và thúc đẩy tăng trưởng kinh tế. Nhu cầu về năng lượng sẽ do tăng trưởng kinh tế, công nghiệp hóa, đô thị hóa và toàn cầu hóa thương mại quyết định. Mặc dù có những thay đổi lớn trong những năm gần đây nhưng Việt Nam vẫn là một trong những nước có mức sử dụng năng lượng thấp nhất châu Á. Nếu tăng trưởng GDP hàng năm trung bình là 7,5% từ 2001 trở đi thì mức tiêu thụ năng lượng hiện tại phải tăng với tốc độ trung bình là 9%. Nhu cầu điện tăng 4 lần, sản phẩm xăng dầu sẽ tăng 2,5 lần. Nhu cầu khí đốt tăng gần 10 lần và nhu cầu trong nước về than sẽ tăng gấp đôi.
Dự kiến năm 2020, tổng nhu cầu năng lượng kinh doanh của Việt Nam sẽ đạt mức 53 - 63,6 triệu TOE, trong đó 15%, 56% và 29% là dành cho than, dầu và khí, điện. Trong tiêu thụ năng lượng chung, ngành công nghiệp vẫn còn chiếm thị phần lớn nhất, chiếm tỷ lệ từ 38% năm 2001 lên 42% và 47% tương ứng 2010 và 2020. Ngành vận tải sẽ tiêu thụ mức chiếm 35% vào 2010 và 33% vào năm 2020. Năng lượng dành cho sinh hoạt sẽ giảm dần từ 23% năm 2001 xuống mức dự tính 19,4% và 17,6% tương ứng 2010 và 2020.
Hiện nay Việt Nam có tỷ lệ độc lập về năng lượng là 120. Tỷ lệ đó có nghĩa là cán cân ngoại thương về năng lượng rất thuận lợi, kim ngạch nhập khẩu 100 thì xuất khẩu 120, một tỷ lệ ít quốc gia trên thế giới có thể đạt được. Ưu điểm này là nhờ dầu và khí ở các mỏ dầu khí ngoài khơi.
Nhưng ưu điểm đó sẽ không tồn tại được lâu vì các vấn đề sau. Một là, trữ lượng những mỏ dầu khí của ta rất hạn chế. Hai là, phát triển kinh tế sẽ quy định phát triển của nhu cầu năng lượng. Với đà phát triển kinh tế của nước ta hiện nay thì
nhu cầu về năng lượng sẽ gia tăng rất mạnh. Ba là, nước ta đang cơ giới hóa nông nghiệp và phát triển những ngành kỹ nghệ tiêu thụ nhiều năng lượng như là xi măng, thép. Người ta cho rằng tiêu thụ năng lượng của nước ta đang gia tăng với tỷ lệ mạnh hơn tỷ lệ tăng trưởng kinh tế. Vì ba nguyên nhân đó, chỉ trong vài năm nữa chúng ta sẽ là một nước nhập siêu về nhiên liệu.
Cho tới nay Việt Nam vẫn chưa sử dụng triệt để các nguồn tài nguyên năng lượng cơ bản của mình. Việt Nam phải đầu tư khoảng từ 5,3 - 5,5% GDP (gấp đôi mức các nước láng giềng Đông Nam Á khác) vào cơ sở hạ tầng thiết yếu cho năng lượng. Hơn nữa, mức và cơ cấu giá năng lượng phải được thay đổi để giải tỏa bớt những sức ép tài chính ngắn hạn và đảm bảo hiệu quả lâu dài trong các quyết định đầu tư và sử dụng tài nguyên. Ngoài ra, để giảm suy thoái môi trường, cần có chính sách khuyến khích chuyển từ nguồn năng lượng truyền thống sang nguồn năng lượng mới và tăng cường cung ứng những loại nhiên liệu sạch hơn.
Theo Quyết định số 177/2007/QÐ- TTg ngày 20-11-2007 thuộc 'Ðề án phát triển NLSH đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025' của Chính phủ, giai đoạn từ năm 2007 - 2015, sản xuất NLSH được xếp vào danh mục, lĩnh vực đặc biệt ưu đãi đầu tư. Các doanh nghiệp đầu tư sản xuất NLSH được miễn, giảm thuế thu nhập đối với sản phẩm là NLSH, được hưởng các ưu đãi tối đa về thuê đất, sử dụng đất trong thời gian 20 năm. Nguyên liệu, linh kiện, máy móc, thiết bị phục vụ cho việc nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ sản xuất NLSH được miễn thuế nhập khẩu. Bên cạnh đó, do NLSH cũng thuộc ngành công nghiệp mũi nhọn nên được hưởng các chính sách ưu tiên theo Quyết định số 55/2007/QÐ- TTg và được Nhà nước hỗ trợ một phần chi phí đối với các dự án bảo vệ môi trường tại các cơ sở sản xuất. Thông tư số 2/2007/TT- BTM ngày 2-2-2007 của Bộ Công thương cũng cho phép các dự án đầu tư vào ngành năng lượng mới này sẽ được hưởng chính sách miễn thuế nhập khẩu cho nguyên liệu sản xuất, vật tư và linh kiện phục vụ cho sản xuất.
Bàn về tình hình phát triển nhiên liệu sinh học tại Việt Nan, theo một số báo cáo, sản lượng cồn của Việt Nam chỉ khoảng 50 triệu lít/năm, phân bố chủ yếu tại các vùng: Đông và Tây Bắc 1,83 triệu lít/ năm Đồng bằng Bắc bộ 10,2 lít/ năm Miền Trung và Tây nguyên 7,7 triệu lít/ năm, TP Hồ Chí Minh và Nam Bộ 19,5 triệu lít/ năm, Đồng Bằng Sông Cửu Long 12,63 triệu lít/ năm.
Nếu như ở Việt Nam, nhu cầu sử dụng thực tế cần 600 triệu lít ethanol để pha chế thay thế 5% lượng xăng dầu đang tiêu thụ hàng năm ở nước ta (10 triệu tấn) thì con số nói trên thật sự còn quá nhỏ (chưa đến 10% lượng cần thiết). Khi xem xét các thông số tương quan giữa diện tích đất trồng và sản lượng thu hoạch thực tế năm 2002 - 2003 của một số loại cây trồng (mía, ngô, sắn) có thể dùng làm nguyên liệu sinh khối sản xuất ethanol ở nước ta thì thấy với khoảng 591.950 tấn rỉ đường thu được từ các nhà máy đường toàn quốc (số liệu của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn năm 2003), số lượng ethanol có thể tăng gấp nhiều lần so với con số hơn 50 triệu lít nói trên và vấn đề đáp ứng đủ 600 triệu lít ethanol làm nhiên liệu pha xăng trong tương lai có thể hoàn toàn khả thi.
Nếu huy động cả nguồn nguyên liệu sắn, ngô dư thừa để sản xuất ethanol làm nhiên liệu thì tiềm năng thật sự của nó trong tương lai cũng không phải là nhỏ. Vấn đề ở đây là chính sách cân đối năng lượng và lương thực như thế nào. Quá trình phát triển khí sinh học ở Việt Nam cũng đang có nhiều tiến bộ và cơ hội phát triển.
Về quỹ đất canh tác, theo số liệu điều tra năm 2006 về đất nông nghiệp, đất trồng rừng, đất nuôi rồng thủy sản thì tổng diện tích đất nông nghiệp Việt Nam là 24,7 triệu ha, tăng 16% so với năm 2001. Diện tích đất canh tác chiếm 9,44 triệu ha, tăng 0,6 triệu ha do có sự khai khẩn từ đất bỏ hoang. Ðất bỏ hoang chủ yếu tập trung ở các vùng miền núi. Số liệu điều tra năm 2005 của Bộ Tài nguyên và Môi trường và Tổng cục Thống kê cho thấy, đất trống đồi trọc và đất núi chiếm 4,3 triệu ha. Trong tổng số
diện tích đất bỏ hoang thì khu vực Tây Bắc có tới 1,26 triệu ha, Ðông Bắc có 1,15 triệu ha, Bắc Trung Bộ có 0,54 triệu ha, Nam Trung Bộ 0,90 triệu ha và 0,49 triệu ha thuộc khu vực Tây Nguyên. Ngoài ra, có 314 nông trường thuộc chủ sở hữu nhà nước sản xuất không hiệu quả, chiếm tới 5,50 triệu ha. Như vậy, quỹ đất để quy hoạch vùng trồng cây nguyên liệu là có thể bảo đảm. Vấn đề còn lại là công tác quy hoạch, canh tác, nâng cao năng suất giống, cải tạo đất và quan trọng là lựa chọn cây nguyên liệu phù hợp nhất với điều kiện thực tế tại Việt Nam.
Tại Việt Nam hiện nay, vùng sản xuất nông nghiệp chính là đồng bằng Cửu Long và Sông Hồng đã quá tải. Đất canh tác hiện nay phải tiếp tục sản xuất nông phẩm thiết yếu cho đời sống người dân (chánh yếu là lúa, hoa màu phụ, cây kỹ nghệ) để tự túc và xuất khẩu. Vì vậy Việt Nam phải tìm nguồn nguyên liệu thực vật nào để sản xuất nhiên liệu sinh học đáp ứng các yêu cầu:
(i) Không làm giảm đất đai canh tác hoa màu, chăn nuôi gia súc, nuôi cá tôm hiện tại (ii) Không được phá thêm rừng
(iii) Thích hợp trên diện tích đất bỏ hoang cằn cổi, sa mạc hoá (iv) Có hiệu quả kinh tế cao
(v) Tăng lợi tức, giúp xoá đói giảm nghèo cho nông dân.
Một số nguyên liệu đề xuất cho sản xuất nhiên liệu sinh học tại Việt Nam như sau:
Hình 2 Nguyên liệu hạt cao su
Việt nam hiện nay đã có 250.000 ha cao su trưởng thành, và diện tích sẽ gia tăng nhiều trong tương lai (có thể tới 1 triệu ha). Nếu thu góp được tất cả hạt của 250.000 ha này, ngay từ bây giờ Việt Nam có thể sản xuất được 54.250 tấn dầu cao su, tương ứng với 1 triệu tấn diesel sinh học B5. Dầu hột cao su chứa 18,9% saturated acid (palmitic acid và stearic acid), và 80% unsaturated acid (oleic acid, 24,6 %; linoleic acid, 39,6 %; và linolenic acid, 16,3 %). Các cơ sở đồn điền cao su đều đã có sẵn máy móc và phương tiện ép dầu. Kết quả nghiên cứu chuyển hóa dầu hạt cao su thành biodiesel trên xúc tác Na2SiO3/MgO của Đại học Bách khoa Hà Nội và Viện Dầu khí Việt Nam đã xác định được các điều kiện tối ưu cho phản ứng. Kết quả kiểm định các chỉ tiêu chất lượng của biodiesel thu được đều đạt tiêu chuẩn theo ASTM.
Hình 3 Nguyên liệu Sorgho-đường
Trước 1960, sau khi gặt lúa, tại An Giang Châu Đốc đất bỏ hoang từ tháng 1 đến tháng 5 dương lịch là lúc mùa khô, thiếu nước canh tác. Bắt đầu khoảng sau 1965, nông dân trồng sorgho-hạt trong các tháng này trên đất thiếu nước bơm để làm thực phẩm gia súc và cá, và lúa thần nông trên một số ruộng đất dọc sông rạch có khả năng bơm nước. Hiện nay, đa số đất còn bỏ hoang trong mùa nắng vì thiếu nước, hay không lợi khi canh tác lúa (vì giá xăng, phân, thuốc quá cao).
Các vùng ấm hay nóng ở miền Nam Hoa Kỳ đã canh tác sorgho-đường từ hàng trăm năm nay để sản xuất xi-rô (sirup). Các giống Hoa Kỳ này cho năng suất hột thấp nhưng thân có nhiều đường. Viện Nghiên Cứu Quốc Tế Nông Nghiệp Vùng Khô Hạn (ICRISAT) dùng các giống này để lai tạo thành các “giống lai” vừa cho năng suất hột cao, năng suất thân cao và độ đường cao ở cả hột và thân. Thân sorgho- đường chứa 15 đến 23% đường, thân mía chứa 12-15% đường. Chẳng hạn giống lai “Madhura” được lai tạo để có thân chứa nhiều đường (sweet-stem sorghum hybrid) dùng để chế biến ethanol, sirup và đường kẹo. Giống lai Madhura ngắn hạn (120 ngày), trồng 2 vụ/năm cho năng suất hột tổng cộng từ 2 đến 4 tấn/ha, 5-7 tấn lá khô (cho trâu bò ăn), 15-20 tấn bả (thân sau khi ép lấy đường, làm thức ăn trâu bò), 3-6 tấn đường kẹo hay
5-9 tấn sirup (75% đường), hay 3000 - 4000 lít ethanol 95%. Giống SSH-104 có chu kỳ sinh trưởng 100 – 115 ngày, thân chứa 23% đường, một vụ trồng (4 tháng) cho năng suất thân cây 95-125 tấn/ha, so với mía khoảng 65-90 tấn/ha với vụ trồng dài 10- 12 tháng. Tại vùng Imperial Valley của California, 1 ha trồng sorgho-đường trong 1 vụ 4 tháng sản xuất: 5,600 lít ethanol + 20 tấn xác bả khô (có thể biến thành 10 Megawatt-giờ điện).
Sorghum chịu hạn hán, chịu được đất phèn, đất mặn, đất kiềm, chịu được nước ngập, ít sâu bọ bệnh tật, ít đòi hỏi phân bón, ít tốn nước tưới (chỉ bằng 1/4 nhu cầu nước của mía). Mới đây, các khoa học gia biến đổi gen tăng khả năng chịu đựng đất phèn nặng vì nhôm. Vùng đất phèn Tứ Giác Long Xuyên nên chọn các giống chịu phèn này. Sorgho-đường, cũng như sorgho hạt, chịu được khô hạn, nhu cầu nước tối thiểu là 175 m3 /ha/vụ, chỉ bằng 1/4 nhu cầu nước để canh tác mía (700 m3 /ha/vụ), trong lúc lúa nước cần từ 9.000 đến 15.000 m3 /ha/vụ . Lá sorgho có một lớp sáp ngăn chận thoát hơi nước, nên sorgho sử dụng nước hiệu quả hơn các ngũ cốc khác. Chồi và hoa được sinh sản và phát triển trong một thời gian dài, nên khi gặp khô nóng ngắn hạn không bị ảnh hưởng vào thụ phấn. Nếu khô hạn kéo dài, phát hoa ít và nhỏ hơn, trong lúc thân cây chứa nhiều đường hơn. Sorgho cần 310 lít nước để sản xuất 1 kg chất khô, trong khi bắp cần 370 lít nước. Chỉ cần 4000 m3 nước để canh tác, sorgho- đường sản xuất được 1000 lít ethanol, trong lúc mía phải cần tới 36,000 m3 nước để cho kết quả tương đương. Tổng hợp hết mọi chi phí tại Hoa Kỳ kể từ canh tác cho tới chế biến xong xuôi, sản xuất 1000 l ethanol từ sorgho-đường tốn 81,6 USD, từ bắp tốn 89,2 USD, và từ mía tốn 111,5 USD. Năng suất toàn cây trung bình 90- 120 tấn/ha/vụ (4 tháng). Năng suất đường, cũng như năng suất toàn cây cao nhất khi nhiệt độ không khí trung bình 26-27°C, nhiệt độ đất 18-20°C. Lục hoá tối đa ở nhiệt độ ban ngày 32°C. Trong một mùa canh tác (4 tháng), 1 ha sorgho hấp thụ 40 tấn C từ không khí qua lục hoá.
Năng lượng cần thiết để biến nước ép từ thân sorgho-đường (chính là đường) ra ethanol chỉ bằng 50% năng lượng cần thiết để biến hạt bắp (chính là tinh bột) ra ethanol.
Ần Độ cũng nghiên cứu tuyển chọn dòng men hữu hiệu để lên men nước ép từ thân sorgho-đường thành rượu, cho biết dòngmen NCIM 3319 hữu hiệu nhất, biến 90% đường thành rượu trong 48-72 giờ.
Cây dầu lai (Jatropha curcas L.)
Hình 4 Nguyên liệu dầu lai
Cũng còn gọi là cây dầu mè hay cây hàng rào, cùng họ với khoai mì, cao su (Euphorbiaceae). Trên thế giới có khoảng 175 loài, Việt Nam có 5 loài, trong số đó có cây dầu lai (Jatropha curcas L.). Cây dầu lai gốc Trung Hoa Kỳ, trồng ở Việt Nam từ lâu đời để lấy dầu từ hạt, hạt chứa khoảng 40% dầu. Cây cao 1-5 m, trồng được nơi khô hạn với vũ lượng 200 mm/năm cho tới nơi có vũ lượng 1200 mm/năm, lý tưởng là 600 – 1000 mm/năm. Khô hạn liên tục 3 năm chỉ làm lá rụng nhưng cây không chết. Vùng duyên hải khô cằn Ninh Thuận Bình Thuận với vũ lượng trung bình 600 mm/năm, hiện bỏ hoang, là nơi thích hợp canh tác cây dầu lai. Cũng canh tác được
trên các đồi trọc (vừa bảo vệ chống xoi mòn, vừa cho dầu), đất đang sa mạc hoá, đất kiềm vùng duyên hải Trung Việt. Cây không chịu được úng nước, hay đất dốc quá 30 độ, và đất acid (pH <7), pH thích hợp 8-9, thích hợp vùng đất cà giang duyên hải Trung Việt. Không có sâu bọ hay bệnh tật, ngoại trừ đốm lá do Cercospora. Cây trồng bằng hột hay bằng nhánh giâm dễ dàng. Nhánh giâm cho trái sau một năm, trồng bằng hạt sau 2 năm. Khoảng cách trồng 2m x 2 m, khoảng 2500 cây/ha. Cho năng suất hạt cao kể từ năm thứ 4, và thọ khoảng 50 năm. Một cây đơn độc cho 2 kg trái/cây, trung bình năng suất hột từ 3 đến 6 tấn hột/ha/năm, tuỳ đất tốt hay xấu. Trên đất xấu, cho trung bình 0,9 tấn dầu/ha/năm, đất trung bình 1.6 – 2 tấn dầu/ha/năm. Trung bình 4 kg hột ép được 1 lít dầu. Cây dầu lai có thể trồng xen kẽ với cà phê, cây ăn trái và rau hoa. Dầu có chất độc (không ăn được), trước đây dùng làm đèn cầy, xà phòng, ngày nay làm diesel sinh học.
Lục bình (Eichornia crassipes)
Hình 5 Nguyên liệu lục bình
ghe tàu lưu thông, ngăn cản dòng nước chảy, v.v. Tuy nhiên, nghiên cứu gần đây cho biết lục bình là một nguyên liệu hữu hiệu để sản xuất khí đốt sinh học và xăng sinh học. Lục bình cũng dùng để lọc nước phế thải từ nhà máy biến chế thực phẩm, trại chăn nuôi, nước cống rảnh thành phố. Rể lục bình hấp thụ các kim loại độc trong nước phế thải như chì, thuỷ ngân, strontium, v.v. và chứa các chất này trong rể với nồng độ gấp 10.000 lần nồng độ kim loại chứa trong nước. Phần cây tươi chứa 95,5% nước, 0,04% N, 0,06% P2O5, 0,2% K2O, 1% chất tro, và 3,5% chất hữu cơ. Lục bình được dùng làm thức ăn cho trâu bò (lên men dưa lục bình với 2% muối, hay ăn tươi), phơi khô đun bếp, tro làm phân, cọng lục bình phơi khô dùng đan giỏ, thủ công, v.v.
Lục bình tăng trưởng rất nhanh, mỗi năm có thể thâu hoạch 4 lần, tổng năng suất chất tươi/ha/năm biến thiên giữa 20 và 200 tấn ở Florida canh tác từ trong nước sông