Tìm hiểu thực trạng sử dụng năng lượng sinh khối ở Việt Nam và thế giới

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
Khoa Vật Lý- lớp Lý 3A
  

Bài Tiểu Luận Cuối Khóa:

Môn : Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học
Đề Tài:

Giảng viên hướng dẫn: Thầy Lê Văn Hoàng
Sinh viên thực hiện: 1. Ngô Thị Thuỳ Dung
2. Nguyễn Ngọc Thanh Ngân
3. Nguyễn Lâm Hữu Phước
4. Trần Hồng Nghĩa

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 5 – 2009


Mục Lục

2


Mở đầu
Môi trường hiện nay đã và đang bị ô nhiễm với mức độ ngày càng tăng, đe doạ trực
tiếp đến sự sống của tất cả các loại sinh vật trong đó có con người. Nhiệt độ ngày càng
tăng lên, hàng loạt các thiên tai như động đất, sóng thần, lũ lụt… tàn phá các nước Nhật
Bản, Trung Quốc, Myanmar,…đó là cảnh báo đối với con người chúng ta về một thảm
cảnh không xa khi mà môi trường sống bị tàn phá tới mức không còn cứu chữa được nữa.
Vấn đề cấp thiết hiện nay là cần tìm cách khắc phục những nguyên nhân gây ra ô nhiễm
môi trường. Thủ phạm chính gây ô nhiễm môi trường đó là các khí nhà kính cacbon

điôxít, mêtan, nitơ oxít,…được thải ra chủ yếu trong các quá trình đốt nhiên liệu như
xăng dầu, than đá,… để thu năng lượng và năng lượng ấy gọi là năng lượng bẩn. Vậy làm
thế nào để có năng lượng để sử dụng mà không làm ô nhiễm môi trường? Một loạt các
loại năng lượng sạch đã được thế giới nghiên cứu và đưa vào sử dụng. Trong đó có năng
lượng sinh học. Năng lượng sinh học mới được nghiên cứu gần đây và thực sự là niềm hy
vọng mới cho con người về vấn đề bảo vệ môi trường và là một phương hướng giải quyết
cho vấn đề nhiên liệu hoá thạch hiện nay đang dần trở nên cạn kiệt.
Trong đề tài này, nhóm chúng tôi sẽ tìm hiểu về nguồn năng lượng sinh học này.
Năng lượng sinh học là nguồn năng lượng tái tạo gồm hai loại năng lượng đó là năng
lượng sinh khối và năng lượng nội nhân. Về bản chất hai loại năng lượng này giống nhau
đều được lấy từ sinh vật, tuy nhiên về mức độ ứng dụng thì rất khác nhau. Năng lượng
sinh khối chỉ mới được nghiên cứu và đối tượng nghiên cứu là khí mêtan và êtanol sinh
học. Khí mêtan – sản phẩm phân huỷ của vi sinh vật – và là một trong các khí nhà kính
có nguy cơ làm ô nhiễm môi trường còn etanol sinh học là một loại nhiên liệu nhân tạo
tương lai có thể dùng làm nhiên liệu thay cho xăng và than đá, do đó năng lượng sinh
khối hiện nay đang được đánh giá cao và là phương hướng áp dụng của nhiều quốc gia
trên thế giới. Trong khi đó năng lượng nội nhân đã được nghiên cứu từ rất lâu là năng
lượng điện được lấy trực tiếp từ bên trong cơ thể của con người, nguồn năng lượng này
chỉ được thể hiện ở một số ít người “có khả năng đặc biệt” và một số trường hợp đặc biệt
nên nó vẫn còn là bí ẩn đối với các nhà khoa học. Bên cạnh đó không ít người cho rằng
năng lượng nội nhân là không có thật, đó chẳng qua chỉ là sản phẩm của mê tín dị đoan.
Như vậy, nguồn năng lượng sinh khối có thật sự là một là một nguồn năng lượng hy
vọng cho con người nhằm đảm bảo vấn đề môi trường và thay thế cho nguồn năng lượng
hoá thạch đang cạn kiệt? Việt Nam ta có tiềm lực sử dụng năng lượng sinh khối hay
không và đã sử dụng được loại năng lượng này hay chưa? Nghiên cứu năng lượng nội
nhân liệu có phải là một sự nghiên cứu khoa học đúng đắn hay chỉ là sản phẩm của tưởng
tượng? Việc đi tìm câu trả lời cho những câu hỏi như trên thực sự có ý nghĩa quan trọng
và mang tính thực tiễn cao. Từ những vấn đề được nêu ra ở trên và do tính giới hạn về
3

mặt thời gian cũng như kiến thức của đề tài, chúng tôi đã định hướng và lựa chọn đề tài:
“Tìm hiểu về năng lượng sinh học”. Trong đó chúng tôi sẽ tìm hiểu về cả hai loại năng
lượng sinh học và nội nhân và tập trung tìm hiểu kỹ về vấn đề sử dụng của hai loại năng
lượng này ở Việt Nam cũng như trên thế giới.
Mục đích chính của đề tài là sử dụng thông tin và số liệu mà chúng tôi thu thập
được trên sách, báo và Internet để trả lời cho câu hỏi: “Năng lượng sinh học là gì và vấn
đề sử dụng năng lượng sinh học trong việc bảo vệ môi trường sinh học là như thế nào ?”
từ đó đưa ra nhận định đánh giá về việc sử dụng năng lượng sinh học ở Việt Nam và đề
xuất xuất phương hướng phát triển cho loại năng lượng này.
Để đạt được kết quả cuối cùng như mong muốn, nhóm chúng tôi thấy rằng cần phải
thực hiện được những nhiệm vụ cần thiết sau:
-

Tìm tài liệu liên quan.

-

Nghiên cứu về năng lượng một cách tổng quát.

-

Nghiên cứu nguyên tắc sử dụng năng lượng sinh khối để chuyển thành điện năng.

-

Tìm hiểu năng lượng sinh khối góp phần bảo vệ môi trường như thế nào.

-

Tìm hiểu thực trạng sử dụng năng lượng sinh khối ở Việt Nam và thế giới.

-

Tìm hiểu về năng lượng nội nhân.

Với các nhiệm vụ cụ thể nêu trên, chúng tôi đã từng bước tìm hiểu được các kiến
thức nền tảng về năng lượng sinh học, vấn đề sử dụng năng lượng sinh học nhằm bảo vệ
môi trường cũng như vần đề sử dụng năng lượng sinh học ở Việt Nam và thế giới. Kết
quả tìm hiểu cho thấy:
-

Năng lượng sinh khối quả thật là một nguồn năng lượng sạch, nó có tác dụng triệt
tiêu khí nhà kính mêtan trong bầu khí quyển của Trái Đất và trên thế giới hiện
đang sử dụng mêtan như là một chất đốt để thu điện năng. Còn êtanol sinh học
đang được dùng để thay thể cho xăng, dầu, than đá không chỉ bởi các nhiên liệu
hoá thạch này đang ngày càng cạn kiệt mà việc sử dụng êtanol sinh học thay xăng
cũng làm giảm lượng khí nhà kính đi nhiều lần.

-

Năng lượng nội nhân đó là năng lượng điện có được từ sự phóng điện chỉ xảy ra ở
số ít người có sự sắp xếp tế bào ở một cầu trúc đặc biệt nào đó. Tuy nhiên con
người có thể đạt được sự sắp xếp cấu trúc ấy bằng sự tập luyện mỗi ngày các môn
như yoga, khí công, dưỡng sinh… Mặc dù vẫn có nhiều dư luận cho rằng đây là
một điều phản khoa học nhưng việc nghiên cứu về năng lượng nội nhân là một vấn
đề nghiên cứu khoa học nghiêm túc, cần được phát triển.

4

-

Việc ứng dụng năng lượng sinh học này trên thế giới phát triển rất mạnh. Ở Việt
Nam, năng lượng sinh học còn quá mới mẻ. Việt Nam có tiềm lực rất lớn cho việc
phát triển năng lượng sinh khối và đã có nhiều dự án sử dụng năng lượng sinh học
sẽ được hoàn tất trong thời gian không xa. Năng lượng nội nhân ở Việt Nam cũng
có rất nhiều nhân chứng cho các trường hợp về nhân điện, tuy nhiên vẫn chưa có
một ngiên cứu nào về loại năng lượng này ở Việt Nam.

Kết quả, nhóm chúng tôi đã thực hiện được mục tiêu đưa ra của đề tài này. Tuy
nhiên do thời gian là không nhiều nên những gì mà chúng tôi thực hiện còn mang tính
tổng quát mà chưa đi sấu vào cụ thể. Chúng tôi nghĩ đây là một đề tài hấp dẫn, có ý nghĩa
với thực tiễn và có khả năng mở rộng. Với mức độ nghiên cứu sâu hơn, chúng tôi sẽ chia
đề tài này làm hai đề tài riêng biệt hoàn toàn: “Năng lượng sinh khối” và “Năng lượng
nội nhân” để từng vấn đề nghiên cứu được sâu hơn, cụ thể hơn và có giá trị hơn.
Đề tài này được chia là 2 phần chính:
-

Đại cương về năng lượng: sẽ được trình bày ở chương 1. Trong chương này, chúng tôi sẽ
trình bày những kiến thức tổng quát nhất về năng lượng, năng lượng hoá thạch và các
loại năng lượng sạch.

-

Năng lượng sinh học: sẽ được trình bày ở chương 2. Chương này sẽ trình bày về nguồn
gốc, nguyên tắc sử dụng, tình hình sử dụng ở Việt Nam, thế giới của năng lượng sinh
khối và những nghiên cứu mà khoa học đã đạt được về năng lượng nội nhân.

5

Chương 1: Đại cương về năng lượng
1

Năng lượng – vai trò của năng lượng đối với cuộc sống con người

“Năng lượng là đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng sinh công của một vật”
[14]. Chúng ta biết rằng năng lượng được bảo toàn nhưng có thể chuyển hóa từ dạng này
sang dạng khác. Trong thực tiễn năng lượng được khai thác từ nhiều nguồn khác nhau:
gỗ, khí đốt, dầu mỏ, than,.. thường ở các dạng năng lượng như cơ năng, nhiệt năng, hóa
năng,.. và được chuyển hóa chủ yếu dưới dạng điện năng, để đưa vào sử dụng trong đời
sống sinh hoạt hằng ngày. Cuộc cách mạng công nghiệp Anh vào thế kỷ XVIII, với thành
tựu đầu tiên là chiếc máy hơi nước và tiếp theo là cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật với
phát minh động cơ đốt trong và động cơ điện đã giúp con người phát triển với trình độ
ngày càng cao hơn, năng suất lao động ngày càng tăng, đời sống con người ngày càng cải
thiện.Vai trò của năng lượng trong cuộc sống ngày càng được khẳng định, năng lượng đã
trở thành nhu cầu không thể thiếu trong xã hội ngày nay, nó quyết định đến sự phát triển
của cả xã hội loài người. Chúng ta thấy rằng, vấn đề khủng hoảng năng lượng ảnh hưởng
đến kinh tế, xã hội của tất cả các nước trên thế giới và việc giải quyết bài toán năng lượng
là một trong những vấn mang tính chất cấp thiết đối với mỗi quốc gia và thế giới. “Năng
lượng trở thành vấn đề sống còn đối với mỗi quốc gia” [13]

2 Năng lượng hóa thạch
Nguồn năng lượng hóa thạch: than, dầu mỏ, khí tự nhiên,.. được hình thành cách
đây vài trăm triệu năm do thực vật và vi sinh vật sinh trưởng từ xa xưa, trải qua những
biến động của vỏ trái đất ở những điều kiện áp suất, nhiệt độ và một số yếu tố khác thích
hợp. Con người đã biết đến chúng từ xa xưa: “người Ai Cập dùng dầu để bảo quản xác
ướp, người Trung Quốc dùng dầu để đóng gạch và sưởi ấm nhà,..”[16]. Việc sử dụng
nguồn nhiên liệu hóa thạch trở nên cần thiết và thành nhu cầu không thể thiếu của con

người kể từ khi động cơ hơi nước ra đời. Từ đây con người bắt đầu khai thác và sử dụng
triệt để các nguồn nhiên liệu hóa thạch để phuc vụ: nấu ăn, sưởi ấm, phục vụ cho sản
xuất,.. các nguồn nhiên liệu này có được do sự khai thác các quặng, mỏ có trong tự nhiên.
Mức tiêu thụ năng lượng của con người ngày càng tăng lên rất nhanh, “chỉ trong hơn một
thế kỷ, chúng ta đã tiêu thụ một lượng lớn trữ lượng nhiên liệu hóa thạch mà tự nhiên đã
6


kiên trì hàng trăm triệu năm để sản xuất ra. Sẽ cần phải hàng trăm triệu năm nữa mới có
thể tái tạo được trữ lượng này” [16], “mức tiêu thụ năng lượng trên thế giới đã tăng lên
rất nhanh trong thế kỷ XX, từ năm 1900 đến năm 2000, năng lượng tiêu thụ đã tăng lên
10 lần, trong khi dân số toàn cầu tăng 4 lần, từ 1,6 tỷ lên đến 6,1 tỷ người” [15] trong khi
các nguồn năng lượng này không phải là vô hạn.
Khu vực
Than
Dầu
Khí
Bắc Mỹ
130,1
7,5
6,6
Châu Âu
61,0
4,0
5,3
Châu Phi
34,2
12,7
10,9
Trung Đông

90,8
51,5
Liên Xô (cũ)
114
6,9
50,8
Viễn Đông và Châu Úc 159
5,1
11,6
Mỹ Latinh
10,5
13
6,5
Toàn thế giới
508,8
128,0
143,2
“Trữ lượng các nguồn năng lượng cổ điển của thế giới tính đến ngày 01/ 01/ 2003 (tính
theo đơn vị là tỷ tấn dầu tương đương” [14]
Việc khai thác quá mức các nguồn nhiên liệu này đã để lại những hậu quả nặng nề mà
con người phải gánh chịu: ô nhiễm môi trường, mưa axít, phá hủy tầng ôzôn, giảm chất
lượng nguồn nước, biến đổi khí hậu,.. “trong suốt quá trình tiến hóa của nhân loại, có lẽ
loài người chưa bao giờ đứng trước một thách thức nghiêm trọng và phức tạp như hiện
nay đó là hiện tượng biến đổi khí hậu và những hệ lụy của nó. Những hệ lụy đó đã và
đang sẽ làm đảo lộn cuộc sống của nhân loại làm tiêu tán bao nhiêu công phu mà con
người đã bỏ ra để xây dựng thế giới giàu đẹp trên các mặt vật chất và tinh thần”[15].
Để giải quyết bài toán năng lượng hóa thạch ngày càng cạn kiệt và những hậu quả
của nó thì chúng ta cần phải sử dụng tiết kiệm, hợp lý và cần tìm ra nguồn năng lượng
mới để đảm bảo nhu cầu của con người và đồng thời ít tác động đến môi trường. “Vấn đề
đi tìm những nguồn năng lượng mới thay thế các nguồn năng lượng cổ điển đang cạn dần

là một vấn đề có tầm quan trọng rất lớn nhằm bảo đảm lâu dài nguồn năng lượng cho con
người”[14]

3 Năng lượng tái tạo
Ngày nay con người đang tìm cách thay thế các nguồn năng lượng hóa thạch đang
dần cạn kiệt và bộc lộ những mặt hạn chế. Năng lượng tái tạo là ứng cử viên sáng giá cho
7


việc hạn chế các loại khí thải gây ô nhiễm và mỗi quốc gia có khả năng chủ động trong
việc tự cung cấp năng lượng cho mình. Dưới những tác động của khoa học kỹ thuật thì
năng lượng tái tạo thu được chủ yếu từ những nguồn sau:
Năng lượng mặt trời: bức xạ phát ra từ mặt trời đến Trái Đất dưới dạng những tia
sáng và chúng ta có thể thu lại và chuyển thành các dạng năng lượng khác (nhiệt năng,
điện năng,..).
Năng lượng gió: do sự chênh lệch của áp suất khí quyển của các vùng trên Trái
Đất và sinh ra gió. Chúng ta có thể thi lấy nguồn năng lượng này bằng các tua-bin gió. Từ
xa xưa, con người đã biết sử dụng nguồn năng lượng này: thuyền buồm, cối xoay gió,..
Năng lượng đia nhiệt: nhiệt độ cao trong các địa tầng do các phản ứng hạt nhân
gây ra trong lòng đất và được con người khai thác và chuyển hóa thành nhiệt năng và
điện năng.
Thủy năng: dưới sự vận động của các dòng nước và những điều kiện tự nhiên thì
chúng ta có thể tạo ra điện năng từ chúng. Thủy năng bao gồm: năng lượng nước của
sông, và năn lượng nước ngoài đại dương. Đối với năng lượng nước của sông thì chúng
ta dựa vào thế năng để tạo làm quay tua-bin và tạo ra dòng điện, đối với năng lượng nước
ngoài đại dương thì chúng ta dựa vào động năng của sóng biển, thủy triều,.. thông qua
các hệ thống thu và chuyển hóa năng lượng thì ta có được điện năng.
Năng lượng sinh học: lấy từ các sinh vật trong tự nhiên và các chất thải trong nông
nghiệp, sinh hoạt,... các nguồn này có thể đốt trực tiếp hoặc chuyển sang dưới dạng các
chất mang năng lượng ở thể khí, lỏng, rắn.

+ Nguồn sinh khối cổ điển: củi, cành cây, gỗ, rơm rạ,.. việc sử dụng nguồn sinh
khối này đã có từ khi loài ngoài biết đến lửa, sản phẩm thu được là nhiệt năng.
+ Nguồn sinh khối hiện đại: do sự tác động của con người vào các nguồn sinh khối
cổ điển nhưng với trình độ kỹ thuật cao, tạo ra nhiều sản phẩm năng lượng đa dạng
như: nhiên liệu dưới dạng lỏng, khí,.., có tính thân thiện với môi trường. Nguồn sinh
khối hiện đại đã trải phát triển qua ba giai đoạn:
- Giai đoạn 1: nguồn sinh khối được sử dụng chủ yếu là ngô, khoai, mía, củ cải
đường, dầu thực vật, mỡ động vật,.. nhược điểm của nguồn nhiên liệu này là việc
khai thác chúng ảnh hưởng trực đến vấn đề an ninh lương thực. “Xe tải chỉ đổ
một lần đầy bình nhiên liệu bioethanol 100% (tức loại E – 100) là đã lấy đi số
lượng ngũ cốc nuôi sống một người trong một năm”[17].

8


Giai đoạn 2: nguồn sinh khối sử dụng chủ yếu là các phụ phẩm hoặc phế phẩm
trong sinh hoạt và trong sản xuất như: rơm, vỏ trấu, bã mía, thân ngô,.. chúng có
ưu điểm là tận dụng được các phế phẩm, phụ phẩm, hông ảnh hưởng đến an ninh
lương thực nhưng nguồn cung ứng chưa đáp ứng được nhu cầu và việc chuyển
hoá năng lượng không đạt hiệu suất cao.
- Giai đoạn 3: nguồn nguyên liệu được khai thác từ các loại tảo, cỏ (cỏ Jatropha
cuurcas, cỏ switchgrass,..) chúng có ưu điểm tuyệt đối là không gây ảnh hưởng
đến an ninh năng lượng cũng như về nguồn cung ứng.
+ Năng lượng nội nhân: là nguồn năng lượng tồn tại một cách tiềm ẩn bên trong
con người tạo ra những khả năng đặc biệt cho một số người. Đây vẫn còn là một vấn
đề bí ẩn cần các nhà khoa học nghiên cứu.
-

Các nguồn năng lượng tái tạo có thể chia thành 3 nhóm sau:
Nhóm I

Năng lượng tái tạo
Nhóm II

Nhóm III

Năng lượng gió

Năng lượng địa nhiệt

Năng lượng sinh khối

Năng lượng sông

Năng lượng địa mặt trời

Năng lượng chất thải

Năng lượng đại dương: sóng, thủy triều
Năng lượng quang điện và năng lượng
quang điện hóa học trên cơ sở ánh nắng
mặt trời
Bảng “Phân loại các nguồn năng lượng tái tạo” [17]
Dựa vào sự phân nhóm chúng ta thấy rằng:
Nhóm I: các nguồn năng lượng này có đặc điểm là chúng ta không thể chứa
hay tích trữ nhưng trữ lượng của chúng là vô hạn. Chúng ta thu được điện năng
khi khai thác nguồn năng lượng này.
Nhóm II: về mặt trữ lượng thì nguồn năng lượng này là vô hạn, không thể
tích trữ nhưng bên cạnh việc thu được điện năng chúng ta còn có nhiệt năng.
Nhóm III: chúng ta có thể tồn trữ được nguồn năng lượng này, bằng cách

đốt trực tiếp thì ta có thể thu được nhiệt và điện hoặc thông qua các quá trình
chuyển hóa ta thu được năng lượng dưới dạng nhiên liệu sinh học và được sử dụng
trong nhiều mục đích.
9


Với những ưu điểm về trữ lượng, tính ốn định, không ảnh hưởng đến môi trường,
biến đổi khí hậu thì việc sử dụng năng lượng tái tạo trong đời sống ngày càng phổ biến,
năng lượng tái tạo đã dần thay thế vị trí của năng lượng hóa thạch.

Sản lượng (Exajoule)
Tăng trưởng
1 Exajoule = 1018 Joule
2001
2004
2005
%/ năm
Năng lượng sinh khối hiện đại
8,32
9,01
9,18
2,5
Năng lượng địa nhiệt
0,6
1,09
1,18
18,37
Thủy điện nhỏ
0,79
1,92

2,08
27,47
Điện gió
0,73
1,50
1,86
26,56
Năng lượng mặt trời
0,73
2,5
2,96
41,83
Nhiệt mặt trời nhiệt độ thấp
0,68
2,37
2,78
41,92
Điện mặt trời (nhiệt)
0,01
0,01
0.01
0,46
Quang điện
0,06
0,1
55
Năng lượng biển
0,01
0,01
0.01

0,46
Tổng cộng năng lượng tái tạo
11,16
16,02
17,26
11,51
Tổng cộng năng lượng sơ cấp(*)
418,85
469
477,10
1,6
Phần trăm năng lượng tái tạo
2,7
3,4
3,6
Bảng “Năng lượng tái tạo, sản xuất và tăng trưởng” [15]
(*) Năng lượng sơ cấp là năng lượng chứa trong tài nguyên thiên nhiên, thông qua
việc chuyển hóa năng lượng chúng ta thu được các chất mang năng lượng để sử dụng phù
hợp với mục đích và yêu cầu. Ví dụ từ dầu mỏ thông qua việc chưng cất ta thu được
xăng, dầu hỏa, dầu diesel, nhựa đường,.. như vậy dầu mỏ là một trong những nguồn năng
lượng sơ cấp.
Như vậy: Các nguồn năng lượng này ngày càng khẳng định vị trí và vai trò của
mình trong cuộc phát triển kinh tế, công nghiệp như vũ bão hiện nay với những ưu điểm:
gần như vô tận và hạn chế gây ô nhiễm môi trường. “Khai thác và sử dụng nguồn năng
lượng tái tạo chính là giải pháp cứu cánh cho thách thách khủng hoảng năng lượng và
biến đổi khí hậu. Vì vậy nguồn năng lượng tái tạo ngày nay còn được gọi nhiều tên khác
nhau như: nguồn năng lượng mới (của loài người), nguồn năng lượng lựa chọn (cho thế
kỷ), nguồn năng lượng thay thế (cho nguồn năng lượng truyền thống) hay nguồn năng
lượng xanh (của hành tinh)”[17].

Nguồn

10


11


Chương 2: Năng lượng sinh học
Trong các nguồn năng lượng sạch đã được con người phát hiện và sử dụng, thì
nguồn năng lượng sinh học là khá mới mẻ, chỉ được sử dụng gần đây và triển vọng tương
lai là rất hứa hẹn. Nguồn năng lượng sinh học này bao gồm hai loại:
-

Năng lượng sinh khối: là loại năng lượng được lấy các nguồn động vật và thực vật.
Năng lượng nội nhân: còn gọi là nhân điện, là nguồn năng lượng điện tồn tại bên trong cơ
thể con người.
Năng lượng sinh học tuy đã được đưa vào sử dụng nhưng vẫn còn có rất nhiều tiềm
ẩn và cần được nghiên cứu. Cụ thể là nguồn năng lượng sinh khối đã được đưa vào sử
dụng trên thế giới nhưng năng lượng nội nhân vẫn đang là một bí ẩn cần được các nhà
khoa học nghiên cứu.

1 Năng lượng sinh khối

3.1 Thành phần và nguồn gốc của sinh khối
Sinh khối được lấy từ xác bả thực vật và động vật là những cơ thể có tổ chức sống,
thành phần chủ yếu gồm có carbon, hydro, oxi, nitơ, các oxít bazơ. Trong thực tế sinh
khối chủ yếu được tìm thấy trong các nguồn như: xác động vật, gỗ, hoá chất thải, khí
thải.
-

-

Nguồn sinh khối gỗ được lấy từ các loại cây nông nghiệp như: cây gai dầu, cây dương,
cây mía, cây ngô, cây liễu, cây lúa miến … và các cây công nghiệp như cây bạch đàn và
cây cọ dầu.
Các nguồn sinh khối khác như xác chết hay phân thối rữa của động vật, các chất thải sinh
hoạt của con người khi bị vi sinh vật phân hủy sẽ tạo ra mêtan và nhiều chất khí khác gọi
là chất khí thải sinh học (biogas)
Thành phần hoá học của biogas rất khác nhau tuỳ thuộc vào quá trình phân huỷ. Các
biogas sản sinh ra trong quá trình phân hủy gồm có mêtan (CH 4) chiếm khoảng 50 –
70%, khí cacbonic (CO2) chiếm khoảng 20 – 50%, Nitơ (N 2) chiếm khoảng 0 – 10%,
Hydro (H2) chiếm khoảng 0 – 1%, Hydro Sunfít (H2S) chiếm khoảng 0 – 3% và còn lại là
Oxi (O2). “Với kỷ thuật phân hủy tiên tiến thì lượng methane sinh ra có thể lên đến
12


khoảng 55 – 75% hoặc từ 80 – 90%” [8]. Trong quá trình phân hủy còn kèm theo một
lượng nhỏ hơi nước có tác dụng giữ nhiệt cho biogas. Trong một vài trường hợp, biogas
còn chứa siloxane. Siloxane là một hợp chất hoá học có công thức là R 2SiO với R là
nguyên từ Hydro hay gốc hydro cacbon. Siloxane này thường xuất hiện trong sự phân
hủy các chất như xà phòng và thuốc tẩy trong chất thải sinh hoạt. Khi bị đốt cháy,
silloxane giải phóng ra silic (Si), Si sẽ kết hợp với Oxi trong không khí để tạo thành SiO 2
hoặc silicat.

3.2 Sự chuyển hoá sinh khối sang năng lượng hữu ích.
Sinh khối có thể được cải tạo để trở thành các dạng năng lượng hữu ích phục vụ cho
đời sống thực tế. Ví dụ như: “etanol sinh học có thể thay xăng làm nhiên liệu cho động cơ
đốt trong mà không gây ô nhiễm môi trường, hay methane sinh học có thể tự đáp ứng đủ
nhu cầu chất đốt cho điện khí hóa ở các vùng nông thôn”[18] làm giảm sự phụ thuộc vào

nguồn nhiên liệu hoá thạch đang làm ô nhiễm môi trường và ngày càng cạn kiệt.
Có nhiều cách để chuyển hoá năng lượng từ sinh khối sang các dạng năng lượng sử
dụng khác như: nhiệt năng, điện năng, hoặc các nguồn nhiên liệu sạch mới như nhiên liệu
sinh học hay khí đốt sinh học. Trong đó việc sử dụng năng lượng sinh khối để chuyển
hoá sang điện năng đang là một vấn đề nóng được nhiều nước trên thế giới quan tâm bởi
hiện nay điện năng là nguồn năng lượng chính cần thiết nhất cho sinh hoạt trong khi các
nguồn cung cấp năng lượng từ hoá thạch gây ô nhiễm quá nhiều và hiện đang có nguy cơ
cạn kiệt.
Trong mục này chúng tôi chỉ đề cập đến sự chuyển hoá năng lượng từ biogas sang
điện năng và dùng biogas để làm nhiên liệu động cơ đốt trong.
a) Chuyển hoá điện năng.
•

Nguyên tắc sản xuất điện năng từ biogas
Việc sản xuất điện năng từ sinh khối chủ yếu nhờ vào sự biến đổi khí sinh học
(biogas). Trong đó chủ yếu là khí methane (CH4). Trong quá trình phân huỷ các chất thải,
methane bị lẫn với các chất khí khác như H 2S, CO2… Do đó, trước khi được đưa vào
sản xuất điện năng, methane phải được làm sạch.
Quá trình làm sạch methane có tên gọi là quá trình nâng cấp biogas (Biogas
Upgraders). Theo đó, các biogas tự nhiên được đưa qua một lò làm sạch, lò làm sạch này
13


có tác dụng khử CO2, H2S, H2O và các chất bẩn khác bằng phương pháp gọi là xử lý amin
(Amine Gas treating). Quá trình xử lý amin được thực thực hiện theo sơ đồ sau:

Sơ đồ 1. Sơ đồ xử làm sạch Mêtan
Hệ thống làm sạch gồm hai bộ phận là lò hấp thụ và lò tái tạo. Khí biogas cần được
làm sạch được dẫn vào ngăn dưới của lò hấp thụ. Chất làm sạch amin đậm đặc và nước
được dẫn vào ngăn trên của lò hấp thụ. Bên trong lò hấp thụ, sẽ xảy ra các phản ứng giữa

H2S, CO2 với dung dịch amin tạo thành dung dịch muối amin.
RNH2 + H2S = RNH3HS
RNH2 + CO2 +H2O = RNH3HCO3
Khí methane không phản ứng được dẫn ra ngoài theo ngăn trên của lò hấp thụ.
Dung dịch muối amin được dẫn ra từ ngăn dưới của lò đến ngăn trên của lò tái tạo, Tại
đây chúng được làm đông đặc lại và tách ra trở lại thành H 2S, CO2 và dung dịch amin.
H2S và CO2 được dẫn ra ngoài, còn dung dịch amin được bơm trở lại vào ngăn trên, đi
xuống ngăn dưới của lò. Từ ngăn dưới, dung dịch amin được đưa qua lò đun để làm hoá
hơi nước trở thành amin đậm đặc như ban đầu.

14


Sau khi được làm sạch thì khí methane lúc này được gọi là methane sinh học
(biomethane) hay còn gọi là methane sạch. Từ đây, methane sạch sẽ được dẫn vào một hệ
thống khác để tạo ra điện năng. Quá trình tạo ra điện năng được thực hiện theo sơ đồ sau:

Sơ đồ 2. Sơ đồ sản xuất điện năng từ biogas
Mêtan sinh học được bơm lên cho vào 3 lò nung để đốt cháy. Đồng thời, nước từ bộ
trích nhiệt cũng được dẫn vào bên trong lò để làm tăng thêm lượng hơi nước. Trong lò sẽ
xảy ra phản ứng đốt cháy methane tạo CO2 và hơi nước cùng một nhiệt lượng cực lớn.
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O + Q

với Q = 891kJ/mol CH4

Nhiệt lượng toả ra sẽ làm các phân tử hơi nước chuyển động mạnh gọi là hơi siêu
nóng. Hơi siêu nóng sẽ được dẫn qua bộ phận máy phát điện. Tại đó, hơi này sẽ làm quay
tua bin máy phát điện với tốc độ khoảng 7500 vòng/phút, tua bin quay sẽ sản sinh ra một
hiệu điện thế vào khoảng 20 000 Vôn. Sau khi làm quay tua bin, hơi nước lúc này không
còn nóng nữa sẽ được dẫn qua bộ phận làm lạnh để làm ngưng tụ hơi nước thành nước để

rồi từ đây, lại cung cấp nước cho bộ phận trích nhiệt đưa nước vào lò.
•

Lợi ích sử dụng biogas sản xuất điện năng
Với việc chuyển hoá sang điện năng từ khí methane, vấn đề về thiếu thốn năng
lượng và ô nhiễm môi trường được cải thiện đáng kế. Vấn đề ô nhiễm môi trường phải kể
đến hiệu ứng nhà kính và sự nóng lên toàn cầu và khi đề cập đến vấn đề này, người ta lại
nghĩ ngay đến khí CO2 như là thủ phạm hàng đầu. Tuy nhiên, tầm ảnh hưởng của mêtan
CH4 vượt xa CO2. “Mêtan ảnh hưởng gấp 25 lần so với Cacbon điôxít trong khoảng thời
gian 100 năm”[1]. Nói như thế có nghĩa là với cùng một khối lượng là như nhau thì
15


methane phá huỷ tầng Ozon và làm tăng nhiệt độ Trái Đất nhiều hơn cacbon điôxít là gầp
25 lần trong khoảng thời gian là 100 năm.

Hình 1 [19]

Khí
Công thức
Hàm lượng trong khí quyển
Hơi Nước
H2O
36 – 72 %
Cacbon Điôxít
CO2
9 – 26 %
Methane
CH4
4–9%

Ozon
O3
3–7%
Bảng 1: Hàm lượng một số khí trong khí quyển [4]
Qua các biểu đồ và bảng trên chúng tôi thấy rằng, hàm lượng mêtan trong không
khí không phải là nhỏ, hầu hết methane tập trung trên bán cầu Bắc của Trái Đất. Đó cũng
là lý do dễ hiểu bởi vì bán cầu Bắc là nơi tập trung sinh hầu hết dân số trên thế giới, tập
16


trung vô số nhà máy công nghiệp với lượng lớn chất thải sinh hoạt lẫn chăn nuôi trồng
trọt mỗi ngày tạo ra hàm lượng methane cực kỳ lớn. Hơn nữa những lớp trầm tích nằm
sâu bên dưới lớp băng ở địa cực bắc khi phân huỷ cũng tạo ra một lượng lớn methane. Vì
vậy, nếu không có cách gì triệt tiêu lượng methane này thì chỉ trong một thời gian ngắn
thôi, tầng Ozon sẽ bị phá họai nghiêm trọng. Và lúc đó, bức xạ nhiệt, bức xạ tử ngoại từ
mặt trời sẽ không còn rào cản mà đi đến thẳng bề mặt Trái Đất, làm Trái Đất ngày càng
nóng dần lên, kéo theo một loạt các thiên tai huỷ diệt con người. Và hiện nay, sự tăng
nhiệt độ không chỉ ở Việt Nam mà hầu hết các nước khác, một loạt các thiên tai như động
đất, sóng thần, ngập lụt…ở một loạt các nước như Nhật Bản, Trung Quốc, Thái Lan,
Myanmar… đó chính là điểm báo cho một kết cục không xa mà thủ phạm là các khí nhà
kính đặc biệt là methane.
Với việc chuyển hoá sang điện năng từ khí methane, vấn đề về thiếu thốn năng
lượng và ô nhiễm môi trường được cải thiện đáng kể. Vì nhiều lý do mà con người nên
lấy methane làm nhiên liệu thay cho nhiên liệu hoá thạch:
+ Nguyên liệu hoá thạch không phải là vô tận, chúng đang ngày càng cạn kiệt
trong khi methane là nguồn nguyên liệu tái chế, là vô tận không bao giờ cạn kiệt.
+ Mặc dù trong quá trình xử lý biogas cũng như chuyển hoá sinh khối thành điện
năng cũng có sinh ra lượng khí nhà kính là CO 2, tuy nhiên chỉ sinh khí CO2 mà thôi trong
khi việc đốt cháy nhiên liệu hoá thạch ngoài việc sinh ra CO 2 còn sinh ra nhiều chất cực
độc khác như SO2, CO, H2S, SO3…

+ Đốt cháy methane sản sinh ra lượng CO 2 ít hơn là đốt cháy nhiên liệu hoá thạch
trên một cùng một nhiệt lượng giải phóng.
Vd: Cứ 1kg than đá khi đốt cháy sẽ sản sinh ra 1.83 kg CO 2 và một nhiệt lượng là
2kWh = 7.2 x 103 kJ. Tức là ứng với 1.83kg CO2 sẽ có 7.2 x 103 kJ  với 0.23 kg CO2 sẽ
có 891 kJ. Trong khi đó, theo như ở trên ta có nhiệt lượng 891 kJ sẽ ứng với 1 mol CO 2,
tức là 44g = 0.044 kg CO2. Như vậy với cùng một nhiệt lượng thì đốt than đá, lượng CO 2
sinh ra sẽ nhiều hơn khi đốt methane là khoảng 5.23 lần.
+ Bản thân methane là một chất gây ô nhiễm, nên việc xử lý methane là bức thiết
hơn.
•

Vấn đề sử dụng biogas để sản xuất điện năng ở Việt Nam và thế giới
17


Tuy được biết methane là chất khí nhà kính gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự
thay đổi khí hậu trên Trái Đất và cũng tìm ra được những cách để xử lý methane một
cách có ích, nhưng cho đến ngày nay, việc dùng methane để sản xuất điện vẫn cón khá
mới mẻ. Cần có một thời gian đủ dài để các nước trên thế giới phổ cập và tiến hành thay
thế nhiên liệu hoá thạch bằng nhiên liệu từ sinh khối. Thêm nữa là nguồn năng lượng từ
sinh khối này vẫn chưa được biết đến nhiều, khi mọi người nhắc đến năng lượng sạch ai
cũng nghĩ tới năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng thuỷ triều. Đó là những
phát minh rất quan trọng về các loại năng lượng sạch, tuy nhiên chúng cũng có các nhược
điểm như: năng lượng mặt trời thì giá thành quá mắc, năng lượng thuỷ triều và gió thì
phụ thuộc quá nhiều vào điều kiện tự nhiên. Năng lượng sinh khối tuy mới mẻ nhưng
đang là mối quan tâm của rất nhiều quốc gia trên thế giới trong đó có Việt Nam ta. Tuỳ
trình độ phát triển và điều kiện kinh tế của các nước trên thế giới mà nguồn năng lượng
sinh khối được đưa vào những dự án năng lượng với quy mô lớn hay nhỏ.

18

Hình 2 [9]
Năng lượng sinh khối lấy methane là chủ yếu. Dựa vào biểu đồ trên, ta thấy rằng
phần lớn methane được lấy từ sản phẩm nông nghiệp, từ quá trình thu hồi nhiên liệu hoá
thạch và từ việc xử lý chất thải sinh hoạt. Với cơ cấu methane như trên, rõ ràng ngay cả
những nước kém và đang phát triển vẫn có thể tận dụng nguồn năng lượng sinh khối này
không kém những nước phát triển. Đặc biệt là đối với nước nông nghiệp như Việt Nam ta
thì tiềm năng cho năng lượng sinh khối là rất lớn. Cho đến nay, ở nước ta cũng đã có
nhiều dự án tận dụng nguồn năng lượng sinh khối này. Tuy nhiên, các dự án về năng
lượng sinh khối ở nước ta là không lớn và còn được xây dựng lẻ tẻ, mang tính tự phát.

19


Điển hình nhất là việc xây hầm biogas.
“Tại ĐBSCL, việc xây hầm biogas đã được thực hiện từ khá lâu ở một số vùng. Tuy
nhiên, trừ việc thay thế chất đốt đun nấu, chỉ số ít trang trại chăn nuôi khai thác khá hiệu
quả khí biogas thay thế các loại năng lượng khác (điện, xăng - dầu...). Nhìn chung, "công
năng" từ biogas vẫn chưa được khai thác hết; việc nhân rộng mô hình xây hầm biogas
vẫn chưa được chú ý đúng mức...”[12]
Với việc xây dựng hệ thống hầm biogas này, không chỉ xử lý được vấn đề ô nhiễm
môi trường bởi các chất khí biogas mà người dân còn nhận thấy được hệ thống hầm
biogas còn mang lại lợi nhuận cho họ, giúp họ tiết kiệm được từ 4 tới 5 triệu đồng /
tháng: “Trang trại của kỹ sư Cao Huỳnh Lâm ở huyện Mang Thít (Vĩnh Long) nuôi 120
heo nái. Cách đây khoảng 4 năm, ông Lâm xây 5 hầm biogas (20m3/hầm) với mục đích
giải quyết chuyện môi trường. Thế nhưng ngay sau đó, ngoài việc sử dụng khí từ biogas
thay chất đốt đun nấu cho trên 10 công nhân, ông Lâm còn sử dụng khí biogas vào nhiều
"công đoạn" khác của trang trại: Chạy môtơ máy phát điện, máy nghiền thức ăn cho các
hầm nuôi cá tra; sưởi ấm cho heo con bằng thiết bị chuyên dùng... Ông Lâm cho biết:

Việc sử dụng khí từ biogas thay điện để vận hành các thiết bị liên quan tới hoạt động nuôi
cá, nuôi heo giúp trang trại của ông tiết kiệm bình quân 4 - 5 triệu đồng tiền điện mỗi
tháng. Ấy là kỹ sư Lâm mới sử dụng khí của 2 trong số 5 hầm biogas đã xây dựng. Chi
phí đầu tư xây dựng 1 hầm biogas (20m 3) thời điểm ông Lâm thực hiện (năm 2004)
khoảng trên 6 triệu đồng (hiện khoảng 15 triệu đồng - theo ông Lâm). Ngoài hiệu quả từ
mục đính chính (bảo vệ môi trường), lợi ích mà biogas mang lại từ việc tiết kiệm năng
lượng (cho xã hội), tiết kiệm chi phí sử dụng năng lượng (cho gia đình) là rất rõ; nhất là
trong tình hình khó khăn về năng lượng như hiện nay - kỹ sư Lâm khẳng định. Hiện ông
Lâm sẵn sàng cho bà con sống chung quanh khu vực trang trại của mình sử dụng miễn
phí nguồn khí biogas còn thừa, chỉ với điều kiện: Bà con phải sử dụng các loại ống dẫn
khí chất lượng tốt để đảm bảo an toàn. Vì - ông Lâm nhấn mạnh - khí gas rò rỉ có thể gây
cháy nổ, ngộ độc.”[12]
Tuy nhiên với những hiểu biết như thế, với những lợi nhuận như vậy, việc sử dụng
hầm biogas vẫn còn quá mới mẻ so với người dân. Họ chưa tận dụng được hết triệt để
nguồn năng lượng mà biogas đã mang lại cho họ:

20


“Từ sự hỗ trợ về kỹ thuật của Trường Đại học Cần Thơ, cách đây trên 11 năm, tại
làng nghề "làm bột nuôi heo" ở Tân Phú Đông (thị xã Sa Đéc, Đồng Tháp), bà con đã xây
400 hầm biogas (từ 4 - 18m3/hầm). Ông Trần Văn Dũng (cán bộ UBND xã Tân Phú
Đông) cho biết: Trừ một số hầm không sử dụng do gia đình không còn nuôi heo, các hầm
biogas đều vẫn đang hoạt động tốt; chỉ xảy ra hư hỏng nhỏ. Một hộ nuôi 5 con heo thì
lượng phân thải ra dư cung ứng cho hầm biogas sử dụng cho gia đình có 10 nhân khẩu.
Nếu gia đình đó sử dụng gas bình, thì sử dụng khí từ biogas thay thế có thể tiết kiệm 4 - 5
trăm ngàn đồng/tháng. Tuy nhiên, hầu hết hộ xây hầm biogas ở Tân Phú Đông chỉ sử
dụng khí biogas thay chất đốt (gas bình, củi, than, điện) đun nấu. Cái lợi đã rõ, song rõ
ràng vẫn chưa khai thác hết "công năng" mà khí từ biogas có thể mang lại.
Kỹ sư Cao Huỳnh Lâm thì cho biết: khí biogas còn có thể sử dụng chạy máy nước

nóng, tủ lạnh, thắp sáng, các loại máy sử dụng nhiên liệu là xăng, dầu... Tuy nhiên, trừ
việc sử dụng khí thay chất đốt khá đơn giản, sử dụng khí biogas vận hành các loại thiết bị
khác thường phải có chút ít cải tiến. Ví dụ một số loại máy chạy bằng xăng, dầu; nay
muốn thay bằng khí biogas phải cải tiến bình xăng con, hệ thống lọc... Có lẽ đây chính là
nguyên nhân khiến nhiều hộ dân xây hầm biogas, nhưng chỉ mới sử dụng khí thay chất
đốt đun nấu.”[12]
Đó là những gì mà Việt Nam ta đã đạt được trong vấn để tận dụng sinh khối để làm
năng lượng. Tuy là với quy mô nhỏ nhưng chúng tôi hy vọng chỉ trong một thời gian
ngắn thôi, sinh khối sẽ được biết đến và sử dụng rộng rãi khắp cả nước. Điều này sẽ góp
phần cứu chữa tầng ozon, cứu chữa môi trường cho Việt Nam và cho toàn thế giới.
Là nước phát triển, không phải là nước nông nghiệp, tiềm năng của những nước
phát triển là không hơn được Việt Nam ta, tuy nhiên, họ đã có những dự án rất lớn trong
vấn đề sử dụng năng lượng sinh khối.
“Hàn Quốc đã xây dựng cho mình một Chiến lược tăng trưởng xanh, thải ra ít
CO2trong vòng 60 năm tới với các công cụ chính là công nghệ, chính sách và thay đổi lối
sống. Đối với lãnh đạo đất nước này, tăng trưởng xanh không phải là một sự lựa chọn mà
là sự lựa chọn duy nhất. Một trong những mục tiêu mà Chiến lược đề ra là đến 2050, Hàn
Quốc sẽ hoàn toàn không bị phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và giải pháp chính là
tăng cường năng lượng hạt nhân, phát triển năng lượng tái tạo. Năng lượng sinh học đang
được tích cực nghiên cứu, phát triển ở đất nước này với mục tiêu đến năm 2030 năng
21


lượng tái tạo sẽ đạt 11%, trong đó năng lượng từ sinh khối sẽ đạt 7,12%. Ngoài các công
nghệ chế tạo biogas thông thường như từ sinh khối, từ chất thải chăn nuôi, Hàn Quốc
đang tích cực phát triển bioga từ bùn thải.”[20]
“Ở Nhật Bản, Chính phủ đã ban hành Chiến lược năng lượng sinh khối (Nippon
Biomas Strategy) từ năm 2003 và hiện nay đang tích cực thực hiện Dự án phát triển các
đô thị sinh khối (biomass town) và đã có 208 đô thị đạt danh hiệu này”[10]
“Ở Đức, Luật Năng lượng tái tạo có hiệu lực từ năm 2000, đã đưa ra cơ chế khuyến

khích ưu tiên phát lên lưới điện quốc gia những nguồn điện từ năng lượng tái tạo (mặt
trời, gió, thuỷ điện, sinh khối và địa nhiệt). Sản xuất điện từ bioga từ sinh khối hiện nay
đang rất phát triển với số lượng nhà máy đã đạt tới 4600 nhà máy với tổng công suất
1700MW năm 2009, và dự kiến sẽ tăng lên 5400 nhà máy năm 2015.”[10]
“Trung Quốc đã có Luật năng lượng tái tạo và hiện nay đã có hơn 80 nhà máy điện
sản xuất từ sinh khối với công suất đến 50MW/nhà máy. Tiềm năng là có thể đạt được
30GW điện từ loại hình năng lượng này và Chính phủ hiện đang thúc đẩy hợp tác, mời
gọi đầu tư. Việc nghiên cứu phát triển bioga để chạy máy phát điện từ bùn thải từ các
trạm xử lý nước thải cũng đang được thực hiện. Đây là một hoạt động rất có tiềm năng vì
hiện nay trên toàn Trung Quốc đã có đến 1521 nhà máy xử lý nước thải được xây dựng
tính đến năm 2008”[10]
Nhà máy Iwakuni
Điạ điểm: Nhật Bản
Xây dựng năm: 2006
Nhiên liệu: Gỗ
Thông tin: Đây là nhà máy đầu tiên của
Nhật bản dùng năng lượng sinh khối. Công
suất của nhà máy vào khoảng 10 MW.
Nguồn nhiên liệu gỗ được lấy từ Iimori
Mokuzai

22


Nhà máy Kina
Điạ điểm: Malaysia
Xây dựng năm: 2009
Nhiên liệu: sinh khối

Nhà máy Laja

Điạ điểm: Chilê
Xây dựng năm: 1995
Nhiên liệu: gỗ

Nhà máy Miyazaki
Điạ điểm: Nhật Bản
Xây dựng năm: 2005
Nhiên liệu: phân chuồng gia cầm

Nhà máy Piratini
Điạ điểm: Brazil
Xây dựng năm: 2001
Nhiên liệu: gỗ, chất thải nông nghiệp
Thông tin: Đây là dự án năng lượng sinh
khối đầu tiên tại Brazil, được phát triển bời
Companhia Geral de Distribuicao Electrica
và Koblitz Ltda.

23


Nhà máy Planta Cabrero
Điạ điểm: Chilê
Xây dựng năm: 2009
Nhiên liệu: gỗ

Bảng 2: Một số nhà máy năng lượng sinh khối trên thế giới
b) Nhiên liệu động cơ đốt trong

Sinh khối ngoài việc dùng để sản suất điện năng còn được dùng để làm nhiên liệu

cho động cơ đốt trong thay cho các nhiên liệu thông thường hiện nay là xăng. Nhiên liệu
sinh học dùng cho động cơ đốt trong mà chúng tôi muốn đề cập đến ở đây là ethanol sinh
học (C2H5-OH) hay còn gọi là bioethanol. Ethanol có thể được sản xuất từ khí than hoặc
sinh khối, thuật ngữ ethanol sinh học ở đây chúng tôi muốn đề cập đến ethanol được sản
xuất từ sinh khối.
Ethanol sinh học (Bioethanol) là nguồn nhiên liệu có thể tái chế được và là nguồn
nhiên liệu sạch so với xăng dầu. Bioethanol được điều chế từ sự phân huỷ glucôzơ hoặc
xenlulô lấy từ các nguồn thực vật và hoa màu trong nông nghiệp như: mía, củ cải đường,
bắp, sắn, khoai tây,.... “Tuy nhiên, việc lấy xenlulô từ hoa màu để sản xuất ethanol hiện
nay vẫn đang bị tranh luận về việc sử dụng ethanol tốt hơn xăng dầu được bao nhiêu
trong khi việc lấy xenlulô từ hoa màu quả thật không kinh tế khi mà lượng hoa màu bỏ ra
là quá lớn có thể sẽ dẫn đến việc không đủ cung cấp lương thực và cần nhiều diện tích đất
trồng hoa màu hơn”[10]. “Mặt khác, bất lợi chính của các nhiên liệu ethano sinh học là
dù chúng được sản xuất từ sinh khối hay khí than đi nữa...thì 30-40% năng lượng trong
nhiên liệu ban đầu đã bị mất đi cho quá trình chuyển hóa ethanol. Các tính toán cho thấy,
việc sản xuất ethanol từ hoa màu tiêu tốn nhiều năng lượng cho quá trình trồng trọt, thu
hoạch...Vì vậy, nhiên liệu alcohol sản xuất từ hoa màu không kinh tế.”[18] Do đó, người
ta đã chuyển hướng áp dụng quá trình sản xuất ethanol sử dụng phần xenlulô trong các
sinh khối như cây bông, cây hoa hướng dương, rơm khô, cỏ và các phế thải nông nghiệp.

24


•

Nguyên tắc sản xuất và sử dụng ethanol
Quá trình sản xuất ethanol gồm có 3 bước cơ bản: Phân huỷ xenlulô thành đường
đơn, lên men đường đơn để thu ethanol, chưng cất và đề hydrat hoá ethanol.
Đầu tiên, để tao ra được ethanol, người ta cần phải phân huỷ xenlulô thành các phân
tử đường đơn C6H12O6. Đối với các cây hoa màu thì đường đơn được tạo thành trong quá

trình quang hợp: 6CO2 + 6H2O + ánh sáng mặt trời → C6H12O6 + 6 O2. Đối với các sinh
khối thì đường đơn được tạo bằng cách thuỷ phân xenlulô: (C6H12O6)n + toC→ n C6H12O6
Sau đó, người ta tiến hành lên men đường đơn để tạo thành ethanol theo phản ứng:
C6H12O6 → 2 C2H5OH+ 2 CO2 + Q với nhiệt lượng Q vào khoảng 227 kCal [21]. Đây là
quá trình lên men được gây bởi vi khuẩn lên men. Loại vi khuẩn lên men này chỉ tương
tác và làm lên men tinh thể đường đơn.
Cuối cùng là công đoạn chưng cất và đề hydrat hoá ethanol. Ethanol muốn được sử
dụng để làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong thì nước phải được loại bỏ hoàn toàn. Quá
trình chưng cất chẳng qua chỉ quá trình đun nóng hỗn hợp dung dịch ethanol hoà tan.
Ethanol bay hơi nhanh hơn nước nên sẽ bốc hơi ở nhiệt độ từ 80 – 90 độ C. Hơi ethanol
được dẫn qua bộ phận làm lạnh để hoá lỏng ethanol thu được ethanol tinh khiết.

25