Nhiên liệu sinh học (NLSH), tiếng anh là Bio - fuel, là loại nhiên liệu được hình thành từ các hợp chất có nguồn gốc động thực vật (sinh học). Ví dụ như nhiên liệu chế xuất từ chất béo của động thực vật (mỡ động vật, dầu dừa,...), ngũ cốc (lúa mỳ, ngô, đậu tương...), chất thải trong nông nghiệp (rơm rạ, phân,...), sản phẩm thải trong công nghiệp (mùn cưa, sản phẩm gỗ thải...)...
Tình hình giá dầu bất ổn đã buộc nhiều quốc gia có những đối sách mang tính đột phá trong việc tìm kiếm nguồn nhiên liệu thay thế xăng dầu truyền thống. Nguồn NLSH được xem là một lĩnh vực mới mẻ. Theo các chuyên gia năng lượng, nguồn nhiên liệu mới- còn có tên là “vàng xanh” - có thể chiết xuất từ bất cứ cây cỏ gì mọc trên hành tinh chúng ta. Tại 30 quốc gia đang trồng cây hàng loạt những loại cây nông nghiệp ngắn ngày có thể chế ra nhiên liệu hoàn toàn thay thế được nguồn xăng, dầu từ dầu thô. Theo đánh giá của các chuyên gia năng lượng, đây là nguồn nhiên liệu phong phú và vô tận, mà loài người không còn bị ám ảnh bởi khủng hoảng nhiên liệu.
Loại nhiên liệu này có nhiều ưu điểm nổi bật so với các loại nhiên liệu truyền thống (dầu khí, than đá...): tính chất thân thiện với môi trường, chúng sinh ra ít hàm lượng khí gây hiệu ứng nhà kính (một hiệu ứng vật lý khiến Trái đất nóng lên) và ít gây ô nhiễm môi trường hơn các loại nhiên liệu truyền thống; nguồn nhiên liệu tái sinh, các nhiên liệu này lấy từ hoạt động sản xuất nông nghiệp và có thể tái sinh. Chúng giúp giảm sự lệ thuộc vào nguồn tài nguyên nhiên liệu không tái sinh truyền thống. Tuy nhiên hiện nay vấn đề sử dụng NLSH vào đời sống còn nhiều hạn chế do chưa hạ được giá thành sản xuất xuống thấp hơn so với nhiên liệu truyền thống. Trong tương lai, khi nguồn nhiên liệu truyền thống cạn kiệt, NLSH có khả năng là ứng cử viên thay thế.
Có hai dạng NLSH phổ biến nhất là ethanol và diesel sinh học (Biodiesel). Ethanol là một loại cồn, tương tự như cồn trong bia và rượu. Nó được sản xuất bằng cách lên men bất kỳ loại biomass nào có hàm lượng carbohydrate cao (tinh bột, đường hoặc celluloses) thông qua một quá trình tương tự như lên men bia. Ethanol chủ yếu được sử dụng làm phụ gia nhiên liệu để giảm lượng carbon monoxide và các loại khí thải gây sương khói khác từ xe cộ. Hiện đã có các loại xe sử dụng nhiên liệu linh hoạt gồm xăng và 85% ethanol. Diesel sinh học được sản xuất bằng cách kết hợp cồn (thường là methanol) với dầu thực vật, mỡ động vật hoặc các loại mỡ nấu ăn được tái chế. Nó có thể được sử dụng làm chất phụ gia nhiên liệu để giảm lượng khí thải cho xe cộ (20%). Ở dạng thuần khiết, diesel sinh học được sử dụng làm nhiên liệu cho các động cơ diesel. Các loại NLSH khác bao gồm methanol và các thành phần biến tính khác của xăng. Methanol, thường được gọi là cồn gỗ, hiện được sản xuất từ khí tự nhiên. Tuy nhiên, cũng có thể sản xuất nó từ biomass. Có một số cách biến biomass thành methanol song biện pháp phổ thông nhất là khí hoá. Khí hoá liên quan tới việc làm bốc hơi biomass ở nhiệt độ cao, rồi loại bỏ các tạp chất từ khí nóng và cho nó đi qua một chất xúc tác. Chất xúc tác biến khí thành methanol. Phần lớn các thành phần biến tính của xăng được sản xuất từ biomass là những phụ gia nhiên liệu giảm ô nhiễm. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng tiến trình sản xuất NLSH cũng có thể được sử dụng để sản xuất chất chống đông, chất dẻo, keo, chất làm ngọt và gel cho thuốc đánh răng.
Theo như nhận xét của các chuyên gia thuộc Tổ chức Năng lượng Quốc tế (IEA), công nghệ sản xuất NLSH thay thế xăng dầu có những bước tiến bộ. Năm 2005 là năm đánh dấu sự khởi đầu cuộc cách mạng nhiên liệu xanh. Trong tháng 7/2005, Tạp chí Science đã thông báo về một phương pháp công nghệ mới cho phép sản xuất 2,2 đơn vị năng lượng từ một đơn vị nguyên liệu thực vật. Đây là bước tiến có ý nghĩa so với 8 tháng trước đây, khi từ một đơn vị nguyên liệu thực vật chỉ cho 1,4 đơn vị năng lượng. Gần đây, Tổ hợp dầu khí Shell cũng đã đầu tư để phát triển công nghệ sản xuất 3.325 lít dầu sunfuel từ 1 hecta cải dầu, so với công nghệ trước đây chỉ cho 1.300 lít dầu. Ngoài ra, Shell còn hợp tác với Công ty Logen của Canada để phát triển công nghệ sản xuất ethanol từ nguồn rơm, rạ sau thu hoạch. Dự kiến trong năm 2008 ngành chế biến theo công nghệ mới này sẽ xuất xưởng 200 nghìn tấn “xăng từ rơm” cung cấp cho nhu cầu chạy ô tô, xe máy.
Trung Quốc với tham vọng thay thế dầu mỏ bằng NLSH
Trung Quốc có kế hoạch đến năm 2020 sẽ sử dụng NLSH để thay thế 10 triệu tấn chế phẩm dầu mỏ nhằm giảm bớt sức ép về năng lượng trong nước. Phát biểu tại Diễn đàn các giải pháp năng lượng bền vững phi tập trung hoá được tổ chức tháng 5/2006, Phó Giám đốc Viện Nghiên cứu Năng lượng của Uỷ ban Phát triển và Cải cách Quốc gia Trung Quốc (NDRC), Han Wenke, cho biết Trung Quốc phấn đấu đến năm 2020 nguồn năng lượng sạch này sẽ chiếm 10% lượng năng lượng hàng năm. Sản lượng nhiên liệu lỏng sinh học như ethanol hay diesel sinh học sẽ lên tới 12 triệu tấn và có thể thay thế khoảng 12 triệu tấn các chế phẩm từ dầu mỏ. Theo dự tính của các chuyên gia, đến năm 2010, Trung Quốc sẽ sản xuất khoảng 6 triệu tấn NLSH, trong đó có 5 triệu tấn Ethyl alcohol và 1 triệu tấn dầu diesel sinh học.
Chương trình thử nghiệm trộn ethanol vào xăng ở một số tỉnh của Trung Quốc đã cho kết quả ban đầu khả quan và trong thời gian tới nước này sẽ triển khai sang các tỉnh khác. Trung Quốc đã đưa vào vận hành nhà máy sản xuất NLSH lớn nhất thế giới. Trung Quốc đã cho bán xăng pha ethanol tại vành đai trồng ngô ở vùng Đông Bắc và ở các tỉnh nhiều lúa mì. Ngô, khoai tây, lúa mỳ và mía là những nguồn nguyên liệu chính để sản xuất ethanol ở Trung Quốc. Ước tính 3,3 tấn ngô có thể sản xuất 1 tấn ethanol cùng nhiều sản phẩm phụ khác chẳng hạn như dầu ăn và phụ gia thực phẩm.
Từ đầu những năm 90, Trung Quốc đã bắt đầu nghiên cứu phát triển nguồn nhiên liệu và công nghệ chuyển đổi NLSH, dùng kỹ thuật truyền thống để sản xuất các sản phẩm dạng dầu và cồn từ cây lương thực và cây có dầu, nhưng các sản phẩm này lúc đó chỉ phục vụ trong ngành thực phẩm và công nghiệp nhẹ. Năm 2001, Trung Quốc thực hiện quyết định pha thêm cồn (Ethyl ancohol) vào trong xăng, đồng thời Cục giám định chất lượng kỹ thuật nhà nước đã ban hành tiêu chuẩn quốc gia đối với "Sự thay đổi nhiên liệu cồn " và " Xăng xe có pha cồn ". Nhà nước Trung Quốc đã đầu tư hơn 5 tỷ NDT để xây dựng 4 doanh nghiệp chuyên sử dụng nhiên liệu cồn trên toàn quốc, tổng năng suất trên 1 triệu tấn. Giá của mỗi tấn lương thực để sản xuất nhiên liệu là 3.000NDT, sau khi gia công, giá của mỗi tấn nhiên liệu cồn là trên 4.000NDT. Giá thành sản xuất loại nhiên liệu này từ cây cao lương chỉ có 3.500NTD/tấn. Cứ 16 tấn cây cao lương có thể sản xuất được 1 tấn cồn, phần bã còn lại còn có thể chiết xuất được 500kg dầu diesel sinh học. Người ta chỉ chế biến nhiên liệu từ thân cây, phần hạt cao lương vẫn để dùng làm thực phẩm. Đây là loại cây có tính thích ứng cao, có thể chịu hạn, chịu muối, kiềm và ít sâu bệnh hơn các giống cây khác.
Tiềm năng NLSH của Trung Quốc là rất lớn. Nguồn nguyên liệu cho NLSH của Trung Quốc chủ yếu phụ thuộc vào diện tích trồng trọt. Theo thống kê, tài nguyên đất có thể dùng cho ngành năng lượng nông nghiệp khoảng 7,6 triệu hecta, nếu tính theo cây cao lương thì có thể sản xuất được 28,5 triệu tấn cồn và 14,25 triệu tấn dầu diesel sinh học, diện tích này không hề ảnh hưởng đến quy hoạch đất dùng trong nông nghiệp. Diện tích đất tài nguyên dùng cho ngành năng lượng nông nghiệp khoảng 67,5 triệu hecta, nếu tính theo cây hoàng liên và cây đay thì có thể sản xuất được 200 triệu tấn dầu diesel sinh học, diện tích này chỉ ảnh hưởng rất ít đến diện tích quy hoạch dùng trong ngành lâm nghiệp. Ngoài ra, Trung Quốc còn nghiên cứu phát triển khai thác một loại nguyên liệu mới là tảo. Khi nghiên cứu loại dầu sinh học từ tảo thành công và được đưa vào sản xuất, quy mô sản xuất loại dầu này có thể đạt tới hàng chục triệu tấn. Mỹ vận dụng công nghệ sinh học hiện đại như nghiên cứu gen đã thực hiện tại Phòng thí nghiệm năng lượng tái sinh quốc gia tạo được một giống tảo mới có hàm lượng dầu trên 60%, một mẫu có thể sản xuất được trên 2 tấn dầu diesel sinh học. Trung Quốc cũng đã có kinh nghiệm phát triển nguồn nguyên liệu tảo nước ngọt và tảo nước mặn. Nếu có thể kết hợp công nghệ sinh học hiện đại và kỹ thuật nuôi trồng truyền thống thì sẽ có thể nuôi trồng giống tảo lấy dầu sản lượng cao trên quy mô lớn.
Hàn Quốc khuyến khích sử dụng nhiên liệu sinh học để giảm nhu cầu về dầu
Bộ Năng lượng Hàn Quốc cho biết, Hàn Quốc là nước tiêu thụ dầu lớn thứ 4 châu Á, đã lập kế hoạch khuyến khích nhập khẩu, sản xuất và bán nhiên liệu sinh học và những nhiên liệu thay thế khác nhằm hạn chế nhu cầu sử dụng dầu. Hàn Quốc thiếu năng lượng nên phải nhập khẩu tất cả các loại dầu thô với hơn 70% lượng dầu được nhập từ Trung Đông. Từ năm 2006, Hàn Quốc đã có thể nhập khẩu, sản xuất và bán những nhiên liệu thay thế, gồm than hóa lỏng, orimulsion và nhiên liệu sinh học.
Các nhà lãnh đạo của Bộ Năng lượng cho biết: “Luật dầu mỏ không kiểm soát được những nhiên liệu thay thế này, vì vậy các nhà cung cấp buộc phải bán ra thị trường vì sợ phải chịu các khoản tiền phạt. Những nhà tiêu thụ buộc phải mua những nhiên liệu này trong khi họ chưa biết được tình trạng hợp pháp của chúng”. Bộ Năng lượng nước này cho rằng, than hóa lỏng cũng có thể được dùng làm nhiên liệu ô tô và hy vọng rằng, với biện pháp này có thể giúp khuyến khích tiêu thụ các nhiên liệu thay thế nhằm giảm nhu cầu sử dụng những sản phẩm dầu lửa. Kể từ năm 2006, những nhiên liệu thay thế sẽ được tính thuế nhập khẩu mỗi lít là 14won. Hiện nay, Hàn Quốc phải chịu giá tương đương với giá dầu thô nhập khẩu và các sản phẩm dầu lửa.
Bộ Thương mại Hàn Quốc đã tuyên bố sẽ đưa ra các biện pháp khuyến khích doanh nghiệp và người dân giảm tiêu thụ xăng dầu, tăng tiêu thụ các nhiên liệu thay thế bằng cách giảm thuế nhập khẩu các nhiên liệu thay thế. Hàn Quốc sẽ bán dầu diesel sinh học cho các phương tiện tư nhân từ tháng 7/2006. Kế hoạch này phù hợp với một thoả thuận giữa các công ty lọc dầu ở nước này trong việc cung cấp thêm nhiên liệu thân thiện với môi trường. Hiện nay, chi phí để sản xuất biodiesel ở Hàn Quốc cao hơn chi phí lọc dầu thô, nhưng việc tiêu thụ biodiesel sẽ giúp giảm nhập khẩu dầu thô đồng thời giảm lượng khí thải CO2. Hiện Hàn Quốc không bắt buộc phải giảm lượng khí nhà kính theo nghị định thư Kyoto về giảm khí thải gây hiệu ứng nhà kính.
Malaixia sẽ đưa nhiên liệu sinh học ra thị trường
Một quan chức của ngành công nghiệp cho biết: Malaixia, nước sản xuất dầu cọ hàng đầu thế giới, sẽ bán loại “nhiên liệu xanh” được sản xuất từ sản phẩm có sẵn trong các gia đình và xuất khẩu loại nhiên liệu này vào cuối năm 2006.
Theo Yusof Basiron, Tổng giám đốc Ban điều hành dầu cọ thuộc Chính phủ Malaixia, nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học đầu tiên của nước này sẽ được xây dựng xong trong 12 tháng tới và sẽ sản xuất nhiên liệu sinh học gồm có 5% dầu cọ và 95% diezen. Nhà máy có giá trị đầu tư 40 triệu ringgít (11 triệu USD) này mỗi năm sẽ chế biến 60.000 tấn olein được tinh chế từ cây cọ thành nhiên liệu sinh học.
Theo ước tính, hàng năm Malaixia nhập khẩu 10 triệu tấn diezen. Bằng việc bổ sung 5% olein, Malaixia sẽ không phải nhập khẩu khoảng 500.000 tấn dầu/năm. Một số công ty của Malaixia như Công ty IOI và Công ty Dầu & Ngũ cốc Kouk đã khởi công xây dựng các nhà máy tinh lọc ở châu Âu để sản xuất thêm dầu cọ đáp ứng nhu cầu nhiên liệu sinh học của thị trường này. Công ty Kulim Bhd. của Malaixia đã hợp tác với CremerOleo GmbH & Co. của Đức để xây dựng 2 nhà máy nhiên liệu sinh học ở Malaixia và Singapo.
Malaixia, nước chủ yếu phải nhập khẩu dầu khí, cũng là một trong những quốc gia được nhà nước trợ giá cho nhiên liệu nhiều nhất để đảm bảo cho người dân nước này chỉ phải chi phí cho việc bơm xăng và diezen thấp nhất châu Á. Thế nhưng, vì giá dầu thô tăng kỷ lục, nên Chính phủ nước này đã buộc phải cắt giảm khoản tiền trợ giá đang làm thâm hụt ngân sách quốc gia. Diezen sản xuất từ cọ chính là lời giải cho vấn đề này. Malaixia đã cho sử dụng thí điểm biodiesel cho các phương tiện vận tải và xe tải quân đội và ngành đồn điền kể từ đầu năm 2006… Từ năm 2007, nước này sẽ sử dụng biodiessel trên diện rộng. Theo Bộ Công nghiệp Đồn điền và Hàng hóa Malaixia, kể từ tháng 1/1/2006, các phương tiện vận tải và xe tải quân đội hiện chạy bằng dầu diesel và ngành đồn điền ở Malaixia đã dùng thí điểm biodiesel. "Nhiên liệu xanh" được dùng sẽ là loại biodiesel B5, tức là 5% dầu cọ và còn lại là dầu diesel. Động thái này là phép đo thử nghiệm của Chính phủ trước khi “dầu xanh” được thương mại hóa hoàn toàn và sẵn sàng cho sử dụng trên diện rộng từ ngày 01/01/2007. Chính phủ Malaixia đã có kế hoạch thay thế dầu diesel bằng nhiên liệu sinh học vào năm 2008, thời điểm mà giá loại nhiên liệu này được hy vọng không chỉ tốt hơn về chất lượng mà còn rẻ hơn hiện nay.
Chính phủ Ấn Độ và Thái Lan cũng có kế hoạch sản xuất nguồn nhiên liệu sinh học để thay thế 10% nhu cầu về xăng, dầu. Các đồn điền cọ của Inđônêxia tăng gấp đôi diện tích từ 6 năm qua và Bộ Nông nghiệp nước này đang xem xét liệu dầu diesel sinh học có thể giải quyết khoản dư thừa sản lượng hay không. Ấn Độ hiện đã quy hoạch 39,2 triệu ha trồng cây tragiopha để có thể sản xuất nhiên liệu thay thế 20% nhu cầu dầu diesel trong vòng 5 năm tới. Inđônêxia và Phillipin đã thu hút hơn 20 triệu USD vốn đầu tư nước ngoài để trồng các loại cây cung cấp nhiên liệu sinh học. Trong khi đó, Thái Lan khẳng định, sử dụng hoàn toàn nhiên liệu sinh học là mục tiêu của nước này trong vài thập kỷ tới. Hưởng ứng lời kêu gọi mới đây của nhà vua về việc tìm kiếm nguồn năng lượng thay thế, Bộ Năng lượng Thái Lan tuyên bố sẽ tăng tốc hoạt động sản xuất và sử dụng dầu diesel sinh học. Theo đó, tỷ lệ biodiesel sẽ chiếm 10% tổng lượng nhiên liệu tiêu thụ tại quốc gia này trước năm 2011. Thủ tướng Thái Lan Thaksin Shinawatra cũng cho biết Chính phủ dự định đưa ra các ưu đãi thuế nhằm khuyến khích sử dụng loại nhiên liệu xanh này. Đến nay, nông dân ở miền Bắc và miền Đông Bắc Thái Lan đã thử nghiệm dùng biodiesel chạy máy kéo loại lớn và kết quả rất khả quan.
Nguồn: Courrier International, 5/2006