Những điều cần biết về nguồn năng lượng sinh khối

Vì có nhiều lợi ích thiết thực nên trong tương lai năng lượng sinh khối sẽ được phát triển mạnh để thay thế năng lượng hóa thạch.

Sinh khối (biomass) là từ dùng để chỉ tất cả các chất hữu cơ từ động vật và thực vật. Các loại cây cỏ biến năng lượng mặt trời thành năng lượng hóa học (chemical energy) qua quá trình quang hợp (photosynthesis).

Năng lượng sinh khối là năng lượng phát sinh ra từ sinh khối. Trong bài này tôi nói về những nguồn năng lượng sinh khối, các loại năng lượng sinh khối và những ưu và khuyết điểm của năng lượng này.

Vì cây cỏ có thể trồng để sinh ra thêm nên năng lượng sinh khối là một loại năng lượng có thể tái tạo cũng giống như năng lượng mặt trời và năng lượng gió. Tuy nhiên năng lượng sinh khối không được coi là năng lượng sạch vì năng lượng sinh khối có thể sinh ra nhiều chất thải xấu.

Các nguồn nhiên liệu chính của năng lượng sinh khối

– Gỗ là nguồn năng lượng sinh khối lớn nhất. Khi chặt cây lấy gỗ, những cành lá còn lại cũng có thể dùng làm năng lượng sinh khối.

-Thu hoạch nông nghiệp và các chất dư thừa. Mía và bắp là hai loại nguồn cung cấp khí sinh vật (biogas) chính. Có nhiều loại cỏ cũng có thể được dùng làm nhiên liệu cho năng lượng sinh khối.

– Thực phẩm bỏ trong rác và các loại rác: Thí dụ như dầu ăn đã dùng rồi có thể được dùng để làm ra nhiên liệu sinh vật (biofuel).

– Chất thải và chất liệu dư thừa trong kỹ nghệ: Phân gia súc từ những trại chăn nuôi có thể biến thành khí sinh vật và phân bón.

– Rong biển (algae): Chữ rong biển ở đây nói chung nhiều loại như cỏ mọc trong nước biển. Rong biển tạo ra một chất dầu. Các nhà khoa học đang nghiên cứu để trồng rong biển để lấy dầu và dùng trong dầu cặn sinh vật (biodiesel). Bộ Năng Lượng Hoa Kỳ có lập một chương trình gọi là The Bioenergy Technologies Office’s Advanced Algal Systems Program để nghiên cứu về vấn đề dùng rong biển làm nhiên liệu sinh vật. Một ưu điểm của rong biển là rong biển hút chất khí xấu carbon dioxide trong không khí.

Các loại năng lượng sinh khối

– Ethanol: Những chất thải từ cây cỏ hay động vật có thể cho vào nhà máy và biến thành chất đốt. Một chất đốt thông dụng là ethanol.

Ethanol được làm từ những cây cỏ có nhiều chất đường như mía hay bắp. Những loại này được nghiền nhỏ, trộn với men và hâm nóng. Chất đường trong đó sẽ biến thành cồn, đó chính là ethanol. Quá trình này cũng giống như làm cơm rượu còn gọi là rượu nếp. Gạo nếp trộn với men rồi ủ nóng sẽ sinh ra cơm rượu. Ethanol cũng có thể làm từ những chất khác như thân cây bắp, rơm hay một vài loại cỏ.

Ethanol thường được trộn với dầu xăng để làm giảm bớt sự dùng nhiên liệu hóa thạch (fossil fuel). Ở Hoa Kỳ xăng bán ngoài thị trường đều có trộn ethanol, khoảng 10%. Theo cơ quan Energy Information Administration thì trong năm 2016 Hoa Kỳ tiêu thụ khoảng 143.3 tỷ ga-lon xăng trong đó có khoảng 14 tỷ ethanol. Ethanol không phải là năng lượng sạch vì có chất thải là carbon dioxide.

-Dầu cặn sinh vật (biodiesel): Đây là một loại chất đốt rút từ dầu thảo mộc hay mỡ động vật. Một nhiên liệu được dùng rất nhiều cho dầu cặn sinh vật là dầu ăn đã dùng và được thải ra từ những tiệm ăn. Bạn có thể đến những tiệm ăn gần nhà để xin dầu ăn thải ra và đem về chế tạo lấy dầu cặn sinh vật. Dầu cặn sinh vật được trộn với dầu cặn (diesel) để dùng trong những máy móc hay xe hơi chạy dầu cặn. Tỷ số dầu cặn sinh vật trộn là khoảng từ 5% tới 20%.

– Khí sinh vật (biogas): Những chất hữu cơ như thức ăn thừa để ở một chổ không có không khí lâu ngày sẽ bị thối rữa và phân hóa thành hai thành phần. Một là chất khí gọi là khí sinh vật và hai là phần bã còn lại. Khí sinh vật phần lớn là khí mê tan (methane), sau đó là khí carbon dioxide và một ít các khí khác. Phần bã còn lại được dùng làm phân bón. Quá trình phân hóa này được gọi là sự phân hóa kỵ khí (anaerobic digestion) do vi khuẩn gây ra.

Người ta cũng có thể tạo ra khí sinh vật từ sinh khối qua một quá trình gọi là sự khí hóa (gasification).

Có một dụng cụ gọi là dụng cụ tiêu hóa sinh vật (biodigester). Dụng cụ này thường là một hố sâu hay bể chứa lớn và được dùng để làm phân hóa sinh khối và thu thập khí sinh vật. Phân súc vật được cho vào một thùng lớn và được trộn đều cho thành sền sệt. Sau đó được đổ vào dụng cụ tiêu hóa sinh vật cho thối rữa. Khi quá trình thối rữa hoàn tất thì phần xác còn lại trong bể chứa được dùng làm phân bón. Còn chất khí sinh ra được dùng làm khí nấu bếp, cũng có thể dùng để sinh ra điện.

Khí sinh vật đã được phát triển mạnh ở Việt Nam vì có nhiều trại nuôi gia súc. Có một chương trình gọi là Vietnam Biogas Programme được bắt đầu từ năm 2003 dưới sự tài trợ của Sở Ngoại Vụ Hòa Lan. Theo mạng www.snv.org thì từ khi bắt đầu đến Tháng Ba, 2017, chương trình này đã giúp xây được 158,500 dụng cụ tiêu hóa sinh vật và làm cho 790,000 người có được năng lượng sạch và tái tạo được.

– Sản xuất điện: Có nhiều cách để làm ra điện từ năng lượng sinh khối. Cách đơn giản và trực tiếp nhất là đốt sinh khối như gỗ vụn để đun nước và sinh ra hơi nước. Hơi nước dưới một áp suất cao sẽ làm quay tua-bin và sinh ra điện. Một cách khác là làm ra khí sinh vật và dùng khí sinh vật làm quay động cơ nổ để sinh ra điện.

Ưu điểm của năng lượng sinh khối

– Có thể tái tạo: Năng lượng sinh khối là một loại năng lượng có thể tái tạo vì có thể trồng cây mới để thay thế cây cỏ đã dùng.

– Phong phú: Cây cỏ và những chất thải hữu cơ đâu đâu cũng có và có rất nhiều.

– Carbon trung tính (carbon neutral): Carbon trong không khí được cây cỏ hấp thụ. Khi cây cỏ bị đốt hay phân hóa thì lại nhả carbon lại ra không khí. Đó là chu kỳ carbon. Năng lượng sinh khối thải lượng carbon ra không khí bằng lượng carbonsinh khối hấp thu vào nên năng lượng sinh khối được coi là carbon trung tính.

– Giảm bớt chất thải: Phần lớn rác là chất hữu cơ và có thể dùng làm năng lượng sinh khối và như vậy sẽ giảm bớt số lượng rác. Những chất thải từ nông trại nuôi súc vật được dùng làm khí sinh vật vừa làm bớt rất nhiều vấn đề xử lý chất thải vừa sinh ra năng lượng sạch và không tốn tiền.

Khuyết điểm của năng lượng sinh khối

– Không hẳn là sạch: Khí mê-tan là một khí có hiệu ứng nhà kính rất tệ, nên khi sản xuất khí sinh vật phải rất cẩn thận để tránh khí mê-tan thoát ra không khí. Ethanol khi đốt có chất thải carbon dioxide không tốt cho môi trường.

– Tốn kém: Ở phạm vi nhỏ, tiểu công nghệ thì dễ, nhưng khi muốn dùng năng lượng sinh khối ở tầm cỡ kỹ nghệ thì phải bỏ tiền đầu tư xây nhà máy và phải chuyên chở vật liệu như chất thải từ những chổ khác tới.

Vì có nhiều điều lợi hơn điều hại nên trong tương lai năng lượng sinh khối sẽ được phát triển mạnh để thay thế năng lượng hóa thạch.

Theo NGƯỜI VIỆT

 

Tags: Năng lượng