Nghiên cứu chỉ số sử dụng nước và chất lượng nước trong quá trình phát triển năng lượng sinh học tại việt nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

NGUYỄN QUANG CHUNG

NGHIÊN CỨU CHỈ SỐ SỬ DỤNG NƢỚC VÀ CHẤT
LƢỢNG NƢỚC TRONG QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN
NĂNG LƢỢNG SINH HỌC TẠI VIỆT NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2018


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

NGUYỄN QUANG CHUNG

NGHIÊN CỨU CHỈ SỐ SỬ DỤNG NƢỚC VÀ CHẤT
LƢỢNG NƢỚC TRONG QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN
NĂNG LƢỢNG SINH HỌC TẠI VIỆT NAM

Chuyên ngành:

Khoa học Môi trƣờng

Mã số:

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS. Nguyễn Kiều Băng Tâm
2. TS. Lƣơng Hữu Thành

Hà Nội – Năm 2018


LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, tôi xin cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới PGS.TS. Nguyễn
Kiều Băng Tâm, T.S.LươngHữu Thành, người cô, người thầy mẫu mực đã tận tụy
hướng dẫn và truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài cũng
như luôn quan tâm, động viên và giúp đỡ tôi trong cuộc sống.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô trong Khoa Môi trường,
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã dành mọi tâm
huyết giảng dạy, trang bị kiến thức cho chúng tôi trong suốt khóa học này.
Tôi cũng xin lời cảm ơn đến tập thể các anh, chị, Bộ Môn Sinh học Môi
trường, Viện Môi trường Nông nghiệp đã nhiệt tình cộng tác và giúp đỡ tôi trong
suốt quá trình thực hiện đề tài này.
Cuối cùng, tôi xin được gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã luôn ở bên
động viên, và chia sẻ khó khăn giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận
văn này.
Hà Nội, ngày... tháng 11 năm
2017
Học viên

Nguyễn Quang Chung

LỜI CAM ĐOAN

Tôi là Nguyễn Quang Chung xin cam đoan rằng: Đề tài luận văn thạc sỹ
“Nghiên cứu chỉ số sử dụng nước và chất lượng nước trong quá trình phát triển
năng lượng sinh học tại Việt Nam” là do tôi thực hiện với sự hướng dẫn của
PGS.TS. Nguyễn Kiều Băng Tâm, T.S. Lương Hữu Thành, tài liệu nghiên cứu trong
luận văn là trung thực, các tài liệu được trích dẫn trong luận văn có nguồn gốc và
trích dẫn rõ ràng.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những nội dung mà tôi đã trình bày
trong luận văn này.
Hà Nội, ngày..... tháng 11 năm 2017

Học viên

Nguyễn Quang Chung


MụC LụC
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT.........................................................................8
MỞ ĐẦU.................................................................................................................. 1
Chƣơng 1: TỔNG QUAN.......................................................................................4
1.1. Tổng quan về hiện trạng khai thác và sử dụng năng lƣợng sinh học ở Việt
Nam và Thế giới.......................................................................................................4
1.2. Tổng quan về hiện trạng sản xuất và chế biến năng lƣợng sinh học từ cây
sắn và biogas ở Việt Nam...................................................................................... 11
1.2.1. Hiện trạng sản xuất và chế biến năng lượng sinh học từ cây sắn ở Việt Nam
............................................................................................................................. 11
1.2.2. Hiện trạng sản xuất và chế biến năng lượng sinh học từ biogas ở Việt Nam
............................................................................................................................. 13

Chƣơng 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU....................18
2.1. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu................................................................. 18
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu................................................................................ 18
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu................................................................................... 18
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu............................................................................... 18
2.2.1. Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp........................................................ 18
2.2.2. Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp.......................................................... 18
2.2.3. Phương pháp phân tích mẫu nước trong phòng thí nghiệm........................ 20
2.2.4. Phương pháp xử lý số liệu......................................................................... 20
2.3. Tổng quan về chỉ số sử dụng nƣớc và hiệu quả sử dụng nƣớc (Chỉ số 1)..21
2.3.1. Miêu tả chỉ số và đơn vị đo đường............................................................. 21
2.3.2. Cơ sở khoa học.......................................................................................... 21
2.3.3. Ý nghĩa...................................................................................................... 24
2.4. Tổng quan về chỉ số đánh giá chất lƣợng nƣớc (Chỉ số 2)..........................25
2.4.1. Miêu tả chỉ số và đơn vị đo lường............................................................. 26
2.4.2. Ý nghĩa...................................................................................................... 27


CHƢƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN..................................................... 29
3.1. Chỉ số sử dụng nƣớc và hiệu quả sử dụng nƣớc.......................................... 29
3.1.1. Kết quả đánh giá chỉ số sử dụng nước và hiệu quả sử dụng nước cho cây sắn
.....................................................................................................................................29

3.1.2. Kết quả đánh giá chỉ số sử dụng nước và hiệu quả sử dụng nước cho biogas
............................................................................................................................. 34
3.2. Chỉ số chất lƣợng nƣớc................................................................................. 40
3.2.1. Kết quả phân tích chỉ số chất lượng nước cho cây sắn............................... 40
3.2.2. Kết quả phân tích chỉ số chất lượng nước cho biogas................................ 42
3.3. Đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng nƣớc và giảm ô nhiễm

nguồn nƣớc trong sản xuất, chế biến nguyên liệu sinh học................................47
3.3.1. Đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng nước và giảm ô nhiễm
trong trồng trọt và chế biến sắn nguyên liệu phục vụ nhu cầu phát triển năng
lượng sinh học..................................................................................................... 48
3.3.2. Đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng nước và giảm ô nhiễm
trong sản xuất biogas phục vụ nhu cầu phát triển năng lượng sinh học...............49
KẾT LUẬN............................................................................................................ 51
1. Chỉ số “sử dụng nước và hiệu quả sử dụng nước”........................................... 51
2. Chỉ số “chất lượng nước”................................................................................ 51
TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................... 53
PHỤ LỤC............................................................................................................... 57


DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1. Sản lượng và năng suất sắn từ năm 2009- 2014...................................... 11
Bảng 1.2: Công suất sản xuất ethanol của 4 nhà máy lớn nhất Việt Nam................13
Bảng 1.3: Số lượng gia súc, gia cầm giai đoạn 2000 – 2016...................................13
Bảng 1.4 : Quy mô trang trại chăn nuôi gia súc, gia cầm tại Việt Nam (2009)........14
Biểu đồ 1: Lượng nước lấy ra theo mục đích sử dụng ở Việt Nam..........................29
Bảng 3.1: Lượng nước sử dụng cho sản xuất ethanol sinh học tại Việt Nam.........32
Bảng 3.4: Sử dụng nước trong sản xuất biogas ở Việt Nam....................................39
Bảng 3.5: Kết quả phân tích mẫu nước xung quanh các khu vực trồng sắn............41
Bảng 3.6: Kết quả phân tích 30 mẫu nước thải biogas thu thập tại tỉnh Phú Thọ....43
Bảng 3.7: Thông tin về chất lượng nước thải phát từ các công trình KSH..............44
Bảng 3.8. Nồng độ N, P, K trong hầm khí sinh học................................................. 46


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

BTNMT

Bộ Tài nguyên và Môi trường

BOD

Nhu cầu oxy sinh hoá (Biochemical oxygen Demand)

COD

Nhu cầu oxy hóa học(Chemical Oxygen Demand)

NN & PTNT Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn
DO

Oxy hoà tan (Dissolved Oxygen)

FAO

Tổ chức nông lương thế giới

Nts

Tổng nitơ

NLSH

Năng lượng sinh học

KSH

Khí sinh học

LVS

Lưu vực sông

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

Pts

Tổng phốt pho

TAWW

Tổng lượng nước lấy ra sử dụng hàng năm

TARWR

Tổng nguồn nước có thể tái tạo

TSS

Tổng chất rắn lơ lửng (Turbidity & Suspendid Solids)


MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề

Việt Nam nằm trong khu vực nhiệt đới ẩm gió mùa, có nguồn tài nguyên
nhiên liệu năng lượng phong phú và đa dạng như: than, dầu khívà các nguồn năng
lượng tái tạo như năng lượng: mặt trời, gió, mưa, thủy triều, sóng... trong đó, đáng
chú ý là tiềm năng năng lượng sinh học.
Trong những năm qua, ngành năng lượng Việt Nam đã phát triển mạnh trong
tất cả các khâu thăm dò, khai thác, sản xuất, phân phối và xuất nhập khẩu năng
lượng góp phần quan trọng trong quá trình kinh tế đất nước.
Hiện nay, ngành năng lượng Việt Nam vẫn dựa trên ba trụ cột chính là than
đá, dầu khí, và thủy điện với trữ lượng ước tính lần lượt là: than đá 6,14 tỷ tấn, dầu
khí 3,8-4,2 tỷ tấn, thủy điện 80 tỷ kWh. Tuy nhiên, hiệu quả khai thác và sử dụng
năng lượng các nguồn nhiên liệu hóa thạch còn thấp, chưa đảm bảo an ninh năng
lượng quốc gia. Hiện tượng thiếu điện vẫn thường xuyên xảy ra vào mùa nóng, trữ
lượng than đá đang bị khai thác không đảm bảo tính bền vững, dự trữ dầu quốc gia
chưa đủ khả năng bình ổn giá khi xảy ra khủng hoảng giá dầu mỏ trên thị trường thế
giới. Theo dự báo quá trình công nghiệp hóa nhanh chóng sẽ khiến Việt Nam sẽ
phải đối mặt với tình trạng thiếu hụt năng lượng trong tương lai không xa nếu giữ
nguyên tốc độ khai thác và tiêu thụ như hiện nay. Ngoài ra, việc khai thác và sử
dụng năng lượng hóa thạch đang gây suy thoái nghiêm trọng môi trường. Quá trình
khai thác và tiêu thụ than đá thải vào môi trường một lượng lớn khí CO 2, NOX,
SOX, thủy ngân và nhiều kim loại nặng như chì, cadmium, asen. Nước thải từ các
mỏ than chứa axit, các chất gây ô nhiễm đất, nguồn nước và tác động nghiêm trọng
tới hệ sinh thái và sức khỏe con người. Đối với việc khai thác dầu khí cũng đã tạo ra
nhiều vấn đề môi trường như ô nhiễm dầu với đất, không khí và nước, rò rỉ giếng
khoan, dầu loang, đắm tàu và các sự cố tràn dầu, nguy cơ lún đất khi khai thác thềm
lục địa.

1


Việc cạn kiệt nhiên liệu hóa thạch và sức ép lên môi trường cũng như nhu

cầu năng lượng cũng mở ra cơ hội phát triển cho ngành năng lượng tái tạo ở Việt
Nam, trong đó, năng lượng sinh học có tiềm năng đặc biệt lớn và là loại hình năng
lượng thân thiện với môi trường. Việt Nam nằm trong khu vực khí hậu nhiệt đới ẩm
gió mùa, là một nước nông nghiệp với nền nông nghiệp đa dạng và phát triển với
nhiều sản phẩm nông nghiệp có sản lượng lớn như: lúa, sắn, ngô... đây là tiềm năng
để chúng ta xem xét sản xuất năng lượng sinh học từ các sản phẩm nông nghiệp
trên. Bên cạnh đó, nền nông nghiệp với phương phức trồng trọt và chăn nuôi tạo ra
lượng phế thải chăn nuôi, phân chuồng, chất thải hữu cơ dồi dào là nguồn nguyên
liệu đầu vào tiềm năng cho sản xuất năng lượng sinh học. Theo ước tính tiềm năng
và khả năng khai thác năng lượng sinh học rắn cho năng lượng và phát điện của Việt
Nam có thể đạt 170 triệu tấn và đạt mức sản lượng điện 2000 MW.
Mới đây, Ngày 06 tháng 06 năm2017 Văn phòng Chính phủ đã ra thông báo
kết luận số 255/TB-VPCP “Kết luận của Phó thủ tướng Chính Phủ Trịnh Đình Dũng
tại cuộc họp về việc thực hiện đề án phát triển nhiên liệu sinh học và lộ trình áp
dụng tỷ lệ phối trộn nhiên liệu sinh học với nhiên liệu truyền thống”. Theo đó, kể từ
ngày ngày 01 tháng 01 năm 2018, chỉ cho phép sản xuất kinh doanh xăng E5 RON
92 và xăng khoáng RON 95 nhằm góp phần bảo đảm mục tiêu an ninh năng lượng,
giảm dần sự lệ thuộc vào xăng khoáng, cải thiện môi trường, đồng thời thực hiện tốt
các cam kết của Chính phủ Việt Nam với quốc tế về giảm khí thải nhà kính, góp
phần tạo thu nhập bền vững cho khu vực nông nghiệp và thúc đẩy tái cơ cấu ngành
nông nghiệp.
Như vậy, có thể thấy vai trò vô cùng quan trọng của phát triển nhiên liệu sinh
học trong bối cảnh hiện nay. Tuy nhiên, để phát triển bền vững nguồn năng lượng
sinh học cần quan tâm đặc biệt đến vai trò của tài nguyên nước. Tài nguyên nước
đóng vai trò quan trọng tham gia vào hầu hết các quá trình sản xuất và chế biến
năng lượng sinh học như: tưới tiêu cho cây trồng nguyên liệu, nước dùng cho quá
trình chế biến sản xuất nguyên liệu, nước dùng cho chăn nuôi gia súc và nước rửa
chuồng trại... Trong bối cảnh trên, nghiên cứu về việc sử dụng nước và hiệu quả sử

2

dụng tài nguyên nước trong quá trình sản xuất và chế biến nguyên liệu phục vụ sản
xuất năng lượng sinh học là vô cùng cần thiết. Bên cạnh đó, cũng cần nghiên cứu về
chất lượng nước như là phương thức giám sát tác động của quá trình sản xuất và chế
biến nguyên liệu năng lượng sinh học đến tài nguyên nước. Nghiên cứu các chỉ sốsử
dụng nước và sử dụng nước hiệu quả, chỉ số về chất lượng nước là những cơ sở
quan trọng cho đánh giá quá trình phát triển cũng như tiềm năng phát triển năng
lượng sinh học bền vững tại Việt Nam.
Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó, tôi tiến hành nghiên cứu áp dụng đề tài:
“Nghiên cứu chỉ số sử dụng nước và chất lượng nước trong quá trình phát triển
năng lượng sinh học tại Việt Nam”.

2.
giai

Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu áp dụng chỉ số sử dụng nước và hiệu quả sử dụng nước cho 2

đoạn sản xuất và chế biến nhiên liệu sinh học ở Việt Nam
Nghiên cứu áp dụng chỉ số chất lượng nước do ảnh hưởng của 2 giai đoạn
sản xuất
và chế biến nhiên liệu sinh học ở tình Phú Thọ
Đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng nước và giảm ô nhiễm
nguồn
nước trong sản xuất, chế biến nguyên liệu phục vụ phát triển năng lượng sinh học ở
tỉnh Phú Thọ và Việt Nam
3.

Bố cục luận văn

Ngoài các phần mở đầu, kết luận, kiến nghị và phụ lục, bố cục luận văn gồm 3
chương:
Chương 1: TỔNG QUAN
Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN


3


Chƣơng 1: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về hiện trạng khai thác và sử dụng năng lƣợng sinh học ở
Việt Nam và Thế giới
Hiện nay trên quy mô toàn cầu, sinh khối là nguồn năng lượng lớn thứ tư,
chiếm tới 14-15% tổng năng lượng tiêu thụ của thế giới. Ở các nước đang phát triển,
sinh khối thường là nguồn năng lượng lớn nhất, trung bình đóng góp khoảng 35%
trong tổng cung cấp năng lượng, khoảng 50 nước ở khắp các châu lục khai thác và
sử dụng năng lượng sinh học ở các mức độ khác nhau. Năm 2006, toàn thế giới đã
sản xuất khoảng 50 tỷ lít ethanol (75% dùng làm nhiên liệu) so với năm 2003 là 38
tỷ lít, năm 2018 là khoảng 80 tỷ lít; năm 2005 sản xuất 4 triệu tấn diesel sinh học
(B100), năm 2020 sẽ tăng lên khoảng trên 20 triệu tấn.[9]
Sử dụng năng lượng sinh học ở Brasil
Brasil là quốc gia đầu tiên sử dụng ethanol sinh họclàm nhiên liệu ở quy mô
công nghiệp từ năm 1970. Tất cả các loại xăng ở quốc gia này đều pha khoảng 25%
ethanol (E25), mỗi năm tiết kiệm được trên 2 tỷ USD do không phải nhập dầu mỏ.
Hiện tại, ở nước này có 3 triệu ôtô sử dụng hoàn toàn ethanol và trên 17 triệu ôtô sử
dụng E25. Thành công này bắt nguồn từ chương trình Proalcool của Chính phủ
được thực thi từ năm 1975, chương trình này đã trở thành mẫu hình cho nhiều quốc
gia khác tham khảo.[9]

Sử dụng năng lượng sinh học ở Mỹ
Mỹ hiện là quốc gia sản xuất ethanol sinh học lớn nhất thế giới (năm 2006
đạt gần 19 tỷ lít, trong đó 15 tỷ lít dùng làm nhiên liệu – chiếm khoảng 3% thị
trường xăng). Năm 2012 sẽ cung cấp trên 28 tỷ lít ethanol và diesel sinh học, chiếm
3,5% lượng xăng dầu sử dụng. Để khuyến khích sử dụng nhiêu liệu sạch, Chính phủ
đã thực hiện việc giảm thuế 0,50 USD/gallon ethanol và 1 USD /gallon diesel sinh
học, hỗ trợ các doanh nghiệp nhỏ sản xuất năng lượng sinh học. Người đứng đầu
Nhà trắng đã tuyên bố sẽ đưa nước Mỹ thoát khỏi sự phụ thuộc dầu mỏ từ nước

4


ngoài, bằng cách đầu tư lớn cho nghiên cứu và phát triển để tạo công nghệ mới sản
xuất năng lượng sạch và năng lượng sinh học.[9]
Sử dụng năng lượng sinh học ở Đức
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 biogas và
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 (năm 2009), và dự kiến sẽ tăng lên 5400 nhà máy
năm 2018.[9]
Sử dụng năng lượng sinh học ở Nga
Công ty JSC PromSviaz Automatika của Nga sẽ hợp tác với chính quyền tỉnh
Nam Sulawesi (Inđônêxia) xây dựng một nhà máy điện sử dụng năng lượng sinh
học mới có công suất từ 20-100 MW nhằm giúp Nam Sulawesi khắc phục tình trạng
thiếu điện kéo dài.[9]
Báo Bưu điện Giacácta ngày 10/11 dẫn lời ông Vladimir Khusainov, Tổng
giám đốc JSC PromSviaz Automatika cho biết nhà máy điện trên sẽ sử dụng vỏ trấu
và rơm để làm nhiên liệu chạy máy phát điện. Khu vực Nam Sulawesi có thể cung
cấp đầy đủ số lượng vỏ trấu và rơm với chất lượng đảm bảo cho hệ thống máy phát

điện. Ông Khusainov cho biết nhà máy điện sử dụng loại năng lượng sinh học mới
này có giá thành thấp hơn các nhà máy điện sử dụng than và dầu diesel, đồng thời
góp phần làm giảm bớt ô nhiễm môi trường. Mặt khác, than của vỏ trấu và rơm sau
khi bị đốt cháy trong các lò có thể được thu hồi và đem bán cho các nhà máy xi
măng hoặc các cơ sở công nghiệp chế biến dầu thô. Một triệu tấn vỏ trấu có thể sản
xuất ra 100 MW điện và 5 triệu tấn rơm có thể sản xuất được 400 MW. Trong khi
đó, ông Shyahrul, Chủ tịch tỉnh Nam Sulawesi cho biết tỉnh này hiện đang bị thiếu
hụt từ 50-80 MW điện. Ngoài việc sử dụng vỏ trấu và rơm để sản xuất điện, nhà
máy sử dụng năng lượng sinh học mới còn giúp khuyến khích bà con nông dân
trồng lúa và mang lại thu nhập thêm cho họ. Tờ báo cũng dẫn lời ông Vasily Tsarev,

5


Chủ tịch Tập đoàn Bantry Corporation của Nga nói tập đoàn này cũng đang xây
dựng một số nhà máy điện sử dụng năng lượng sinh học mới ở Đảo Java và ở Bắc
Sumatra.[9]
Sử dụng năng lượng sinh học ở Canada
Ở

Canada, trường đại học Lakehead hiện đang nghiên cứu chế tạo dầu sinh

học thông qua việc hoá lỏng các loại sinh khối, chất thải trong nông nghiệp như
phần thải từ cây lúa mì, ngô, v.v… Theo đó, qua một quá trình thuỷ phân dưới điều
kiện nhiệt độ và áp suất cao từ các loại sinh khối này sẽ thu được dầu sinh học (biocrude oil) có thể dùng để phát triển biodiesel sau này. Một hướng nghiên cứu khác
là thay thế ethanol bằng butanol sinh học bởi nó cung cấp nhiều năng lượng hơn khi
cùng một đơn vị thể tích. Một số trường đại học, viện nghiên cứu ở Mỹ và Hàn
Quốc đã nghiên cứu để chế tạo butanol sinh học từ các loại sinh khối.[9]
Sử dụng năng lượng sinh học ở Achentina
Achentina đã phê duyệt Luật Năng lượng sinh học (tháng 4.2006) quy định

năm 2010 các nhà máy lọc dầu pha 5% ethanol và 5% diesel sinh học trong xăng
dầu để bán trên thị trường. Costa Rica, Philipin… đều có lộ trình sử dụng diesel
sinh học từ dầu cọ, dầu dừa. Các quốc gia thuộc châu âu đều có chương trình Năng
lượng sinh học như: Đức, Anh, Pháp, Tây Ban Nha, Italia, Hà Lan, Thụy Điển, Bồ
Đào Nha, Thụy Sĩ, áo, Bungari, Ba Lan, Hungari, Ucraina, Belarus, Nga,
Slôvakia[9]
Sử dụng năng lượng sinh học ở Nhật Bản
Ở

Nhật Bản, Chính phủ đã ban hành Chiến lược năng lượng sinh học

(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,
mục tiêu đến 2020 sẽ đạt 300 thành phố/đô thị.[9]
Sử dụng năng lượng sinh học ở Hàn Quốc
Hàn Quốc đã xây dựng cho mình một Chiến lược tăng trưởng xanh, phát thải
ít cac-bon ( chiến lược tăng trưởng xanh và ít các-bon) trong vòng 60 năm tới với

6


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 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. Theo tính toán của

các nhà khoa học thì cứ 100kg COD bùn thải (từ hệ thống xử lý nước thải) khi đi
3

vào bể yếm khí sẽ cho ra 40-45m khí mê-tan, 5kg bùn và nước thải có chứa 1020kg COD[9]
Sử dụng năng lượng sinh học ở Trung Quốc
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 biogas 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 và sẽ tiếp tục tăng, với tỷ lệ nước
thải được xử lý là 28% (1999), 63% (2008) và 70% (dự kiến 2018).[9]
Sử dụng năng lượng sinh học ở Thái Lan
Từ năm 1985, Thái Lan đã huy động hàng chục cơ quan khoa học đầu ngành
để thực thi dự án Hoàng gia phát triển công nghệ hiệu quả sản xuất ethanol và diesel
sinh học từ dầu cọ. Năm 2001, nước này đã thành lập ủy ban ethanol nhiên liệu
quốc gia (NEC) do Bộ trưởng Công nghiệp phụ trách để điều hành chương trình
phát triển NLSK. Năm 2003, đã có hàng chục trạm phân phối xăng E10 ở Băngcốc
và vùng phụ cận. Chính phủ khẳng định E10 và B10 sẽ được sử dụng trong cả nước
vào đầu thập kỷ tới.[9]

7


Ở Thái Lan, Chính phủ đề ra mục tiêu năng lượng tái tạo đạt 20% trên tổng
năng lượng tiêu thụ vào năm 2022. Thái Lan đã bãi bỏ việc sử dụng dầu diesel
100% từ 2008, thay vào đó là B2 và dự kiến đến năm 2011 sẽ chuyển sang B5.
Biodiesel chủ yếu được sản xuất từ dầu cọ (palm oil) với tổng khối lượng là 1,3
triệu tấn biodiesel/ngày (2008) và dự kiến đến 2022, số lượng này sẽ là 4,5 triệu

lít/ngày. Thái Lan cũng tích cực thức đẩy việc thu mua, tái chế các loại dầu ăn thải
bỏ sau sử dụng từ các cơ sở công nghiệp thực phẩm, từ các nhà hàng, khách sạn, các
hộ gia đình để sản xuất thức ăn gia súc và chế biến biodiesel.[9]
Sử dụng năng lượng sinh học ở Phillipine
Ở Phillipine, Luật nhiên liệu sinh học (Biofuel Act) được ban hành từ năm
2006 với mục tiêu giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hoá thạch. Hiện nay việc sản
xuất B2 và E5 là bắt buộc đối với các nhà sản xuất, phân phối nhiên liệu ở
Phillipine.[9]
Sử dụng năng lượng sinh học ở Malaysia và Indonesia
Malaysia và Indonesia là hai quốc gia sản xuất dầu cọ lớn nhất thế giới, riêng
sản lượng của Malaysia là 15,8 triệu tấn (2008) và việc sản xuất dầu biodiesel đã
được thực hiện từ 20 năm nay, mặc dù Luật công nghiệp nhiên liệu sinh học mới
được ban hành gần đây (2007). Indonesia, ngoài sản xuất biodiesel từ dầu cọ, hiện
cũng đang thúc đẩy thực hiện Dự án làng tự cung cấp về năng lượng theo đó khuyến
khích phát triển năng lượng từ sinh khối như chất thải vật nuôi, chất thải của sản
xuất cacao, v.v… Ngoài dầu cọ, Indonesia đang phát triển mạnh cây cọc rào
(jatropha) để sản xuất diesel sinh học.[9]
Sử dụng năng lượng sinh học ở Ấn Độ
Ấn Độ hiện tiêu thụ khoảng 2 triệu thùng dầu mỏ /ngày nhưng có tới 70%
phải nhập khẩu. Chính phủ đã có kế hoạch đầu tư 4 tỷ USD cho phát triển nhiên liệu
tái tạo, mỗi năm sản xuất khoảng 3 tỷ lít ethanol. Từ tháng 1.2003, 9 bang và 4 tiểu
vùng đã sử dụng xăng E5, thời gian tới sẽ sử dụng ở các bang còn lại, sau đó sử
dụng trong cả nước. Để phát triển diesel sinh học dùng cho giao thông công cộng,

8


Chính phủ có kế hoạch trồng các cây có dầu, đặc biệt là dự án trồng 13 triệu hécta
cây Jatropha curcas /physic nut (cây cọc rào, cây dầu mè) để năm 2010 thay thế
khoảng 10% diesel dầu mỏ. [9]

Sử dụng năng lượng sinh học ở Việt Nam
Để đảm bảo an ninh năng lượng, bảo vệ môi trường và thúc đẩy phát triển
kinh tế nông thôn tại các vùng sâu, vùng xa, ngày 20-11-2007, Thủ tướng Chính phủ
đã phê duyệt “Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn 2025”.
Đề án bao gồm hoạt động của các cơ quan chính phủ và doanh nghiệp nhằm xây
dựng lộ trình sử dụng nhiên liệu sinh học của Việt Nam, khung pháp lý, các chính
sách khuyến khích sản xuất, xây dựng mô hình thử nghiệm sản xuất và phân phối
nhiên liệu sinh học cũng như các dự án đầu tư của Chính phủ để phát triển nhiên
liệu sinh học đến năm 2025. Việt Nam sẽ đẩy mạnh phát triển nhiên liệu sinh học và
mục tiêu dự kiến đến năm 2025 sẽ sản xuất và đưa vào sử dụng xăng E5 (95% xăng
khoáng và 5% etanol) và dầu B5 (95% diezel khoáng và 5% diezen sinh học) trên
phạm vi cả nước, đáp ứng 5% nhu cầu xăng dầu cả nước[6].
Mới đây, ngày 06 tháng 06 năm2017 Văn phòng Chính phủ đã ra thông báo
kết luận số 255/TB-VPCP “Kết luận của Phó thủ tướng Chính Phủ Trịnh Đình Dũng
tại cuộc họp về việc thực hiện đề án phát triển nhiên liệu sinh học và lộ trình áp
dụng tỷ lệ phối trộn nhiên liệu sinh học với nhiên liệu truyền thống”. Theo đó, kể từ
ngày ngày 01 tháng 01 năm 2018, chỉ cho phép sản xuất kinh doanh xăng E5 RON
92 và xăng khoáng RON 95 nhằm góp phần bảo đảm mục tiêu an ninh năng lượng,
giảm dần sự lệ thuộc vào xăng khoáng, cải thiện môi trường, đồng thời thực hiện tốt
các cam kết của Chính phủ Việt Nam với quốc tế về giảm khí thải nhà kính, góp
phần tạo thu nhập bền vững cho khu vực nông nghiệp và thúc đẩy tái cơ cấu ngành
nông nghiệp [7].
Một số dự án liên quan đến nhiên liệu sinh học đã và đang triển khai trong
nước:
- Nghiên cứu và sản xuất nhiên liệu sạch đã được Petrolimex, Petro
VietNam...
triển khai và đã có những kết quả. Đại học Bách Khoa TP.HCM đã pha chế, thử
nghiệm để chứng minh ethanol có thể thay thế xăng dùng làm nhiên liệu cho động
cơ đốt trong.

9


- Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam, Viện Khoa học Vật liệu ứng dụng –
Viện KH&CNVN đã triển khai sản xuất điêzen sinh học từ dầu, mỡ động thực vật
(biodiesel thế hệ 1)
- Viện Nghiên cứu rượu bia NGK cũng đã nghiên cứu và đưa ra các kết quả
về
sử dụng ethnol làm nhiên liệu thay thế cho một số loại động cơ.
- Công ty Phụ gia dầu mỏ APP đã pha chế, thử nghiệm sản xuất mỡ bôi trơn
từ
mỡ thực vật hoá học.
- Viện Công nghệ thực phẩm đã và đang nghiên cứu sản xuất ethanol từ phế
thải nông nghiệp... Nhiều đơn vị trong đó có APP, Sài Gòn Petro, Công ty Mía
đường Lam Sơn... đã lên kế hoạch pha chế thử nghiệm và tiến tới sản xuất ở quy mô
phù hợp và đưa vào sử dụng.
-

Công ty Cổ phần Cồn sinh học Việt Nam đã đầu tư xây dựng nhà máy sản

xuất cồn công nghiệp với công suất 66.000 m3/năm tại Đắc Lắc. Để đảm bảo
nguyên liệu, công ty đã lên kế hoạch trồng 4.000 ha cây tinh bột Tiboca.
-

Bên cạnh đó là các dự án hợp tác đầu tư liên doanh liên kết giữa Công ty

đường Biên Hoà với Công ty của Singapore ký kết hợp tác tháng 8/2007 đầu tư nhà
máy sản xuất cồn sinh học công suất 50.000 tấn/năm; dự án hợp tác Công ty
Petrosetco Việt Nam và Itochu Nhật Bản đầu tư khoảng 100 triệu USD để xây nhà

máy etanol công suất 100 triệu lít/năm từ nguyên liệu sắn lát tại Khu công nghiệp
Phước Hiệp - TP.HCM. Dự kiến, khoảng 99,8% sản phẩm etanol sẽ được cung ứng
cho thị trường phục vụ sản xuất xăng sinh học.
- Mới đây, nhiều đề tài nghiên cứu ứng dụng sản phẩm phế thải nông, lâm
nghiệp như rơm rạ thành etanol sinh học đã được triển khai ở Viện Công nghệ Sinh
học-Viện KH&CNVN, Đại học Bách khoa Hà Nội…Tuy nhiên kết quả đạt được
còn khiêm tốn, chưa thể áp dụng triển khai sản xuất lớn và thương mại hóa.
-

Viện Hóa học- Viện KH&CNVN đã tiến hành nghiên cứu nhiệt phân rơm rạ

có xúc tác và không xúc tác thành nhiên liệu lỏng - dầu sinh học (bio-oil). [10]


10


1.2. Tổng quan về hiện trạng sản xuất và chế biến năng lƣợng sinh học từ
cây sắn và biogas ở Việt Nam
1.2.1. Hiện trạng sản xuất và chế biến năng lượng sinh học từ cây sắn ở Việt Nam
Cây sắn là cây lấy củ được du nhập vào nước ta từ đầu thế kỷ 19; cùng với
lúa và ngô, sắn là cây lương thực và cây cứu đói. Hiện nay, cây sắn đã chuyển đổi
vai trò từ cây lương thực sang cây trồng xuất khẩu và mang tính hàng hóa cao. Quan
niệm đối với cây sắn gần đây đã có những thay đổi vì lợi ích và giá trị mà nó mang
lại cho các ngành công nghiệp chế biến như: sản xuất tinh bột, thức ăn gia súc,
đường, bột ngọt, nhiên liệu sinh học… Sắn cùng với lúa, ngô là ba cây trồng được
ưu tiên phát triển trong tầm nhìn chiến lược đến năm 2020 của Bộ Nông nghiệp&
PTNT. Năm 2014, diện tích trồng sắn toàn quốc đạt 551,30 ngàn ha, năng suất củ
tươi bình quân 18,55 tấn/ha, sản lượng 10,2 triệu tấn (Tổng cục Thống kê Việt Nam,
2014). So với năm 2000, sản lượng sắn Việt Nam đã tăng hơn 3,93 lần, năng suất

sắn đã tăng lên gấp hai lần. Tuy nhiên năng suất sắn của Việt Nam còn thấp hơn so
với một số nước Đông Nam Á như Lào (25,17 tấn/ha), Indonesia (22,86 tấn/ha),
Thái Lan (21,82 tấn/ha).[3]
Bảng 1.1. Sản lƣợng và năng suất sắn từ năm 2009- 2014
Năm
Diện tích
Năng suất
Sản lượng
(Nguồn: FAOSTAT).
Các vùng trồng sắn chính của Việt Nam là Bắc Trung bộ, Duyên hải miền
Trung, Tây Nguyên, Đông Nam bộ và Trung du miền núi phía Bắc. Diện tích sắn
của 5 vùng sinh thái này chiếm khoảng 97% diện tích sắn cả nước. Trong các vùng
trồng sắn chính của Việt Nam thì chỉ có vùng Đông Nam bộ và một ít diện tích của
vùng Bắc Trung bộ, Duyên hải miền Trung là sắn được trồng trên đất bằng; còn lại
sắn được trồng chủ yếu trên đất dốc, đất nghèo dinh dưỡng đã và đang bị xói mòn


11


và thoái hóa rất nghiêm trọng. Do vậy, năng suất sắn của Việt Nam hiện nay còn
thấp (18,55 tấn/ ha) chỉ tương đương với năng suất sắn trung bình của thế giới. Mặt
khác, nông dân thường quan niệm rằng cây sắn là cây dễ trồng nên đầu tư thâm
canh thấp, ít đầu tư về phân bón, chưa chú trọng các biện pháp bảo vệ và duy trì
dinh dưỡng đất. Do vậy, đất trồng sắn đã nghèo lại càng cạn kiệt dinh dưỡng hơn.
Kinh nghiệm sản xuất sắn ở Việt Nam cho thấy: sắn là cây dễ trồng, đầu tư
thấp và không kén đất lại cho năng suất trên một đơn vị diện tích cao (có thể trồng
được trên các loại đất xấu, đất khô hạn, nghèo dinh dưỡng mà các cây trồng khác
không thể sống nổi; ví dụ: đất cát khô hạn ở ven biển Duyên hải miền Trung). Ở các
tỉnh phía Nam sắn được trồng vào đầu mùa mưa và thu hoạch vào mùa nắng nên

không bị động về nhân công và có thể cơ khí hóa toàn bộ từ khâu trồng đến chăm
sóc và thu hoạch; do vậy, có thể tăng năng suất và hạ giá thành sản xuất. Thực tế
trồng sắn của nông dân cho thấy: nếu trồng sắn đúng kỹ thuật, có đầu tư thâm canh
thì hoàn toàn có thể duy trì được năng suất sắn cao ổn định và bảo vệ được dinh
dưỡng đất trồng sắn. Một thí dụ điển hình là tỉnh Tây Ninh có năng suất sắn bình
quân đạt 30 tấn/ ha; cá biệt có những hộ nông dân đạt từ 60 đến 100 tấn/ ha ở các
chân đất đã trồng sắn nhiều năm liên tục (20- 30 năm).
Hiện nay, các vùng đất cát ven biển Duyên hải miền Trung của nước ta có
quỹ đất tự nhiên còn để hoang hóa rất lớn; có thể tận dụng trồng sắn, tạo công ăn
việc làm và thu nhập cho các hộ nghèo vùng sâu- vùng xa. Cây sắn còn là cây cho
lượng hydrat cacbon cao và cũng là cây có tỷ lệ thu hồi ethanol cao nhất. Việc sử
dụng nhiên liệu sạch trong các đô thị hiện đại đang trở thành nhu cầu tất yếu; hiện
nay và sắp tới chưa có cây trồng nào có thể thay thế cây sắn trong lĩnh vực chế biến
nhiên liệu sinh học (kể cả cây cao lương và cây mía).
Như vậy, sắn vẫn sẽ tiếp tục là một loại cây chiến lược quan trọng ở Việt
Nam đến năm 2020. Theo Quyết định của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn
ban hành năm 2012 về phát triển đến năm 2020 với tầm nhìn đến năm 2030: đến
năm 2020 diện tích sắn sẽ ổn định ở mức 450.000 ha, thâm canh với năng suất 11
triệu tấn rễ tươi cho thức ăn gia súc và nhiên liệu sinh học. Hiện nay, nhiều ngành
công nghiệp chế biến đang sử dụng sắn làm nguyên liệu chính cho sản xuất tinh bột,

12


thức ăn gia súc và nhiên liệu sinh học [3]. Bên cạnh đó, từ năm 2007 nhiều nhà máy
sản xuất ethanol quy mô lớn đã được xây dựng.
Bảng 1.2: Công suất sản xuất ethanol của 4 nhà máy lớn nhất Việt Nam
Số
1
2

3
4
( Nguồn: [10])
1.2.2. Hiện trạng sản xuất và chế biến năng lượng sinh học từ biogas ở Việt Nam
Bảng 1.3: Số lƣợng gia súc, gia cầm giai đoạn 2000 – 2016
Năm
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
Sơ bộ 2016
(Nguồn: Tổng cục thống kê [8])

13