Xăng sinh học Phần 3

Chia sẻ: Nguyen Phuonganh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:22

Thêm vào BST

Báo xấu

309
lượt xem 125
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

VIỆT NAM VÀ XĂNG-SINH-HỌC. Trong thời kỳ Đệ nhị thế chiến, xe hơi ở Việt Nam chạy ethanol chế biến từ gạo. Mặc dầu có nhiều mỏ dầu với trữ lượng rất khổng lồ (khoảng 600 triệu barrel ước tính năm 2006, 1 barrel » 159 lít), nhưng Việt Nam phải nhập cảng xăng và diesel cho xe cộ và kỹ nghệ còn phôi thai của mình.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Xăng sinh học Phần 3

Xăng sinh học Phần 3 VIỆT NAM VÀ XĂNG-SINH-HỌC. Trong thời kỳ Đệ nhị thế chiến, xe hơi ở Việt Nam chạy ethanol chế biến từ gạo. Mặc dầu có nhiều mỏ dầu với trữ lượng rất khổng lồ (khoảng 600 triệu barrel ước tính năm 2006, 1 barrel » 159 lít), nhưng Việt Nam phải nhập cảng xăng và diesel cho xe cộ và kỹ nghệ còn phôi thai của mình. Chẳng hạn năm 2005, Việt Nam khai thác được 32,4 triệu tấn than và 18,5 triệu tấn dầu thô, nhưng đã phải nhập 11,45 triệu
tấn xăng và diesel. Trước trào lưu sử dụng xăng-sinh-học của thế giới, Việt nam cũng đã bị lôi cuốn theo trào lưu này. Từ cả chục năm nay, báo chí trong nước cũng thường đề cập đến việc phát triển xăng-sinh-học trên thế giới, nhất là khi giá cả xăng dầu tăng vọt. Tháng 7/2006 tại Sài Gòn, và tháng 10/2007 tại Hà Nội, hàng trăm nhà khoa học và kinh doanh ở Việt Nam hội thảo chung quanh vấn đề xăng-sinh-học. Qua các cuộc hội thảo này và báo chí trong nước vào thời điểm này thì chính phủ Việt Nam chưa chuẩn bị gì cho chiến lược, ngoài một số cá nhân chuyên gia và nhà kinh doanh có tầm nhìn xa, chạy trước thời cuộc. Chẳng hạn, về nguyên liệu thì bàn về sử dụng lúa gạo, mía đường, để tạo ethanol; cây dầu- lai (miền Bắc gọi là cây dầu-mè – Jatropha curcas), mở cá ba-sa (khoảng 40,000 tấn/năm). Hội thảo cũng cho biết 3 lý do chính chưa
phát triển ngành xăng-sinh-học là: (i) số lượng nguyên liệu sản xuất xăng- sinh-học là tinh bột ngũ cốc, mật rỉ đường và mở cá ba-sa còn hạn chế; (ii) chưa có đầu tư thích đáng vì chưa có hổ trợ của chính phủ, (iii) chính phủ chưa có chính sách. Chung qui, các nhà khoa học và kinh doanh đang mong chờ chính phủ ban hành chính sách và luật lệ rõ ràng. Các công ty mía đường (như Lam Sơn ở Thanh Hoá), Sài Gòn Petro, Công ty Rượu Bình Tây, Công ty Chí Hùng, v.v. cũng đã có dự án sản xuất ethanol làm nhiên liệu, khi chánh phủ phất cờ cho phép. Tuy nhiên, hiện nay chưa có một nhà kinh doanh nào dám bỏ tiền vào nghiên cứu và đầu tư khi chính phủ chưa có chính sách quy định, chưa có phối hợp ăn khớp giữ các Bộ, thủ tục nhiêu khê: thủ tục đất đai canh tác thì quản lý bởi Bộ Nông nghiệp; quy định tiêu chuẩn sản xuất pha chế xăng-sinh-học thì quản lý bởi Bộ
Khoa học-Công nghệ; và sử dụng xăng dầu phải có ý kiếng của Bộ Giao thông- Vận tải, v.v. Theo báo “Khoa Học Phổ Thông” ngày 14/12/2006, thì “Bộ Công nghiệp VN đang xây dựng đề án “Phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn 2020”, theo đó “Giai đoạn 2011-2015, sẽ phát triển mạnh sản xuất và sử dụng nhiên liệu sinh học thay thế nhiên liệu truyền thống, mở rộng quy mô sản xuất và mạng lưới phân phối phục vụ cho giao thông và các ngành sản xuất công nghiệp khác. Đến năm 2020, công nghệ sản xuất sinh học ở VN sẽ đạt trình độ tiên tiến trên thế giới, với sản lượng đạt khoảng 5 tỷ lít xăng E10 và 500 triệu lít dầu biodiesel B10/năm” Ngày 20/11/2007, Thủ tướng chính phủ đã ký phê duyệt “Đề án phát triển nhiên-liệu- sinh-học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025” trong đó đặt mục tiêu đến năm 2015, sản lượng ethanol và dầu thực vật
đạt 250 nghìn tấn, đáp ứng 20% nhu cầu xăng dầu của cả nước bằng xăng E5 (pha 5% cồn) và dầu B5 (Diesel pha 5% dầu sinh học), và đến năm 2025, đạt 1.8 triệu tấn, đáp ứng 100% nhu cầu của cả nước bằng xăng dầu pha nhiên liệu sinh học trên. Và khoảng thời gian từ nay đến 2010 là nghiên cứu và ban hành luật lệ liên quan đến sản xuất và sử dụng xăng-sinh-học. Việt Nam với đất hẹp (diện tích canh tác khoảng 9.3 triệu ha), dân đông (85 triệu năm 2007, trung bình mỗi đầu người 0.11 ha), lại nghèo (GDP trung bình toàn dân là US$726/đầu người năm 2006, của nông dân chỉ khoảng 1/2), 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 cảng. Vì vậy Việt Nam phải tìm nguồn nguyên
liệu thực vật nào để sản xuất xăng-sinh- học mà: (i) không tranh giành đất đai với 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, tổng cộng khoảng 10 triệu ha, gồm đất đồi trọc ở Miền Bắc (4.77 triệu ha), Bắc Trung Việt (1.9 triệu ha), phía Nam Trung Việt (1.63 triệu ha), và Tây nguyên (1.05 triệu ha), (iv) có hiệu quả kinh tế cao, và (v) tăng lợi tức, giúp xoá đói giảm nghèo cho nông dân. Sau đây, tác giả gợi ý một vài nguyên liệu. 1. Sản xuất diesel-sinh-học từ 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 %). Hột cao su chín rụng rộ vào khoảng tháng 7 và 8 dương lịch, rất thuân tiện cho các em học sinh nghỉ hè kiếm lợi tức trong việc thu lượm hột. Các cơ sở đồn điền cao su đều đã có sẵn máy móc và phương tiện ép dầu. 2. Canh tác sorgho-đường (Sweet sorghum) trong mùa hạn trên vùng ruộng sạ ở đồng bằng Cửu Long. Trước 1960, sau khi gặt lúa sạ, 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 (grain sorghum, lúa miến) 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
đã cài vào bộ máy di truyền sorgho-đường gen 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 dòng
men NCIM 3319 hữu hiệu nhất, biến 90% đường thành rượu trong 48-72 giờ. Cây dầu-lai (Jatropha curcas L.). 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 Mỷ, 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 vủ lượng 200 mm/năm cho tới nơi có vủ 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
độ dự trù canh tác 14 triệu ha để sản xuất diesel-sinh-học. Lục bình (Eichornia crassipes). Lục bình xưa nay coi như cỏ dại, sống bềnh bồng trên sông, rạch, ao, hồ, cản trở 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 hồ (không phân bón), cho 300 tấn nếu canh tác trong nước sa thải của thành phố, từ chưồng trại gia súc. Canh tác tại Ấn độ cho năng suất khoảng 150 tấn chất tươi/ha/năm. Lục bình không sống được ở nước mặn chứa quá 5 g muối/l. Lục bình sản xuất chất khô (dry matter) khoảng 60-80 tấn/ha/năm ở miền nam Hoa Kỳ (không phân bón), như vậy cao hơn cỏ voi (57 tấn), mía (55 tấn), sorghum (37 tấn), cây rừng Eucalyptus (15 tấn), thông (9 tấn), hướng dương (6 tấn) canh tác với phân bón. Năng lượng chứa trong 1 tấn chất khô lục bình tương đương với 2.4 barrels dầu hoả (= 381 lít). Cứ mỗi kg chất khô lục bình
sản xuất 370 lít khí-sinh-học cho năng lượng 22,000 KJ/m3 (580 Btu/ft3), còn methane ròng 100 % cho 895 Btu/ft3. NAS của Hoa kỳ ước lượng rằng 1 ha lục bình ở miền nam Hoa Kỳ sản xuất 70,000 m3 khí-sinh-học (gồm 70% methane, 30% CO2). Nước phế thải từ lên men sản xuất khí-sinh-học dùng làm phân hữu cơ. Tại Ấn độ, 1 tấn lục bình phơi khô (không phải chất khô) cho khoảng 50 lít ethanol và 200 kg chất phế thải dùng làm phân bón. Lên men yếm khí 1 tấn lục bình khô cho 750 m3 khí-sinh-học (600 Btu), trong đó chứa 51.6% methane, 25.4% hydrogen, 22.1% CO2, và 1.2% oxygen. Với kỹ thuật hoá-khí (gasification) ở nhiệt độ cao (800°C) với hơi nước, 1 tấn chất khô lục bình sản xuất 1,100 m3 khí-đốt-tổng-hợp (syngas) chứa 16.6% H2, 4.8% methane, 21.7% CO, 4.1% CO2, và 52.8% N. Hiện nay, trên sông Tiền Giang, Hậu Giang và một số sông rạch lớn, một số ít
nông dân đóng cọc dọc bờ sông trồng lục bình để lấy sợi dùng đan lác thủ công xuất cảng (như mủ, giỏ xách, ..). Các dề lục bình này cũng bảo vệ được bờ sông tránh xói lở do sóng ghe tàu gây nên, trong khi giữa dòng sông trống trải để ghe tàu lưu thông. Cần phát triển trồng lục bình dọc sông rạch bên trong các cọc, như nông dân canh tác hiện nay. Đặc biệt, lục bình có năng suất rất cao ở những ao hồ thanh lọc nước thải ở các nhà máy biến chế hải sản, chăn nuôi gia súc, nơi thải nước cống thành phố. Tảo (Algae): là nguồn thực vật đầy hứa hẹn để sản xuất diesel-sinh-học. Cũng cần biết rằng dầu hoả bắt nguồn từ huỷ hoại tảo, chất hữu cơ trầm tích, phiêu sinh, vi sinh vật ở thời cổ đại. Tảo là thực vật có khả năng lục hoá, lấy năng lượng mặt trời biến CO2 thành đường, từ đó tạo protids và lipids. Tảo mọc trong nước ngọt hay nước
mặn, từ trong vủng nước nhỏ, ao hồ hay biển. Tuỳ theo loại, tảo giàu protein (như Spirulina maxima chứa 60- 70%;Chlorella vulgaris chứa 51-58% protein trọng lượng chất khô), chất bột (carbohydrates) (như Botryococcus braunii chứa 86%, Spirogyra sp. chứa 33- 64%; Porphyridium cruentum chứa 40- 57% trọng lượng chất khô), và lipids (như Scenedesmus dimorphus, chứa 16- 40%; Prymnesium parvumchứa 22-40%). Các vi sinh gồm tảo, diatoms, và cyanobasteria được gọi chung là “vi-tảo” (microalgae) chứa nhiều dầu và chất béo (trên 30%) là nguyên liệu chế diesel-sinh- học. Tảo có thể canh tác trong thùng (tank), trong ao, hồ, biển. Quan trọng là phải đầy đủ ánh sáng (mặt trời hay đèn), đầy đủ CO2 hoà tan trong nước (bằng cách bơm không khí vào nước như nuôi cá, hay bơm khí CO2), chất dinh dưởng như phân bón
hoá học, chất hữu cơ như nước thải từ cống rảnh. Nếu canh tác tảo ngoài biển, cần phải bón thêm phân chứa sắt (iron). Loại tảo xanh Chlorophyceae (green algae) cho nhiều carbohydrates hơn lipids, tăng trưởng mạnh ở 30°C, cần nhiều ánh sáng và nước có độ dẩn điện 55 mmho/cm. Tảo cho tỷ lệ dầu cao khi canh tác trong môi trường thiếu chất dinh dưởng, nhưng năng suất tảo kém nên năng suất dầu cũng kém ở môi trường canh tác này. Nghiên cứu mới đây cho biết An Giang có 137 loài tảo nước ngọt, đa số là tảo lụcChlorophyta. Ở vùng nước nhiễm mặn phải chọn giống thích ứng nước mặn, để canh tác. Cần phải nghiên cứu để khám phá khả năng chứa dầu trong các loài tảo này. Để lấy dầu, giản dị nhất là ép để lấy khoảng 75% dầu chứa trong tảo, phần xác còn pha với dung môi cyclo-hexane để trích lấy dầu còn lại. Xác tảo sau khi ép
chứa nhiều chất bột, nên cho lên men để sản xuất ethanol, hay làm thức ăn gia súc. năng suất dầu/ha từ tảo canh tác trong điều kiện lý tưởng cho 200 lần nhiều hơn dầu từ hoa màu, và trong điều kiện canh tác thông thường cho năng suất dầu cao 30 lần hay tệ lắm cũng 15 lần nhiều hơn canh tác dầu- cải, dừa dầu, đậu nành hay cây dầu-lai (jatropha). năng suất tại Hoa Kỳ hiện tại với vi tảo canh tác là 17,300 lít dầu/ha/năm (gấp 3 lần dừa-dầu của Mã Lai), trong các tank phòng thí nghiệm với điều kiện lý tưởng cho 46,000 đến 140,000 lít/ha/năm. Phòng Nghiên Cứu Năng Lượng của Hoa Kỳ ước tính rằng chỉ với diện tích 5 triệu ha trồng tảo, tức khoảng 1% đất nông nghiệp của Hoa kỳ hiện nay (khoảng 500 triệu ha), thì đủ cung cấp diesel-sinh-học cho Hoa Kỳ, thay thế hoàn toàn diesel từ dầu hoả. Ngày 11/12/2007, Công Ty Shell tuyên bố thiết lập cơ sở canh tác tảo để biến chế dầu