ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Lý Do Chọn Đề Tài Những thách thức đối với nguồn năng lượng truyền thống: Bất cứ một cá thể nào, bất cứ hệ sinh thái môi trường nào, bất cứ một xã hội nào muốn tồn tại và phát triển đều cần năng lượng. Khác với các vật chất thông thường đi theo chu trình sinh - địa - hoá, năng lượng không chuyển hoá theo chu trình mà chỉ truyền theo dòng để rồi hao hụt dần khi qua các bậc và các đối tượng tiêu thụ năng lượng, mất đi dưới dạng tỏa nhiệt. Xã hội càng phát triển tiêu thụ năng lượng càng nhiều mặc dù hiệu suất của sự tiêu thụ có được nâng dần lên. Chính vì vậy mà tài nguyên năng lượng ngày một nhanh chóng cạn kiệt đi.
Trong quá trình sử dụng nhiên liệu hóa thạch, nhược điểm của loại nhiên liệu này là tạo ra các sản phẩm cháy như CO, CO2, HC, NOX, SOX…Gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe cho con người. Các nước trên thế giới đã quan tâm đầu tư, nghiên cứu tìm kiếm nguồn năng lượng mới nhằm thay thế nguồn năng lượng hóa thạch đang cạn dần hiện nay. Ở Việt Nam vấn đề nguồn năng thay thế mới cũng đang được quan tâm rất nhiều. Sự cần thiết triển khai nghiên cứu đề tài: - Năng lượng là vấn đề sống còn của toàn nhân loại.
Con người đang tận thu đến mức có thể các nguồn năng lượng hóa thạch (dầu mỏ, khí thiên nhiên, than đá…) để thỏa mãn nhu cầu trước mắt. Nhưng dự trữ của các nguồn nhiên liệu này ngày càng cạn kiệt với tốc độ phi mã. Theo các điều tra quốc tế, nếu không tìm kiếm thêm được các nguồn dự trữ mới thì với tốc độ khai thác như hiện nay, khoảng 85,9 triệu thùng mỗi ngày [4], thì dự kiến dầu mỏ sẽ cạn kiệt sau 43 năm nữa. Với lượng khai thác 19 BBOE (tương đương triệu thùng dầu mỏ) mỗi ngày thì khí thiên nhiên cũng 1 Đánh giá bức tranh toàn cảnh tình hình nghiên cứu ứng dụng nhiên liệu sinh học tại Việt Nam sẽ cạn kiệt sau 60 năm nữa [4].
Với lượng khai thác khoảng 29,85 BBOE mỗi ngày thì than đá nhiều nhất là 148 năm nữa cũng sẽ cạn kiệt [4]. - Trong thực tế, lượng tiêu thụ từ ba nguồn cung cấp này đã và đang tăng lên hàng năm, thậm chí là tăng rất nhanh. Vào một vài thời điểm, sản lượng khai thác các tài nguyên này trong một khu vực, một quốc gia hoặc trên thế giới sẽ đạt đến giá trị cực đại và sau đó sẽ giảm cho xuống đến điểm mà tại đó việc khai thác sẽ không còn đem lại lợi nhuận hoặc không thể khai thác được nữa. Trong hoàn cảnh như vậy hy vọng rất nhiều của con người là trông chờ vào các nguồn năng lượng mới: quang năng, phong năng, thủy năng, địa năng, năng lượng hạt nhân và năng lượng sinh học.
Tuy nhiên, các nguồn năng lượng: quang năng, phong năng, thủy năng, địa năng, năng lượng hạt nhân cần phải có vốn đầu tư ban đầu rất cao và chỉ có thể ứng dụng ở một vài địa phương thích hợp. Nên chỉ còn có năng lượng sinh học là phù hợp với nước ta và đang có những bước phát triển mang tính bứt phá trong những năm gần đây. Vì vậy, đề tài “Đánh giá bức tranh toàn cảnh tình hình nghiên cứu ứng dụng nhiên liệu sinh học tại Việt Nam” là đề tài thiết thực góp phần hạn chế sử dụng năng lượng hóa thạch, giảm ô nhiễm môi trường và có cơ sở để Việt Nam có những bước đi tương thích cho việc phát triển loại năng lượng này.2 Mục Tiêu Nghiên Cứu - Đánh giá khái quát tình hình các nguồn nhiên liệu sinh học phổ biến đã và đang được nghiên cứu, áp dụng ở Việt Nam. - Đánh giá bức tranh toàn cảnh tình hình nghiên cứu, ứng dụng nhiên liệu sinh học ở Việt Nam.
- Đưa ra các kết luận và kiến nghị để phát triển nhiên liệu sinh học ở Việt Nam.3 Đối Tượng Nghiên Cứu Các nguồn tài liệu đã và đang được đề cập để nghiên cứu ứng dụng nhiên liệu sinh học trên động cơ đốt trong phổ biến ở Việt Nam. 2 Đánh giá bức tranh toàn cảnh tình hình nghiên cứu ứng dụng nhiên liệu sinh học tại Việt Nam 1.4 Điểm Mới Của Đề Tài - Đã tập hợp được một khối lượng lớn các nguồn tài liệu có liên quan đến tình hình nghiên cứu ứng dụng nhiên liệu sinh học ở Việt Nam. - Phân tích, đánh giá các vấn đề khai thác, nghiên cứu và ứng dụng nhiên liệu sinh học ở Việt Nam.5 Phương Pháp Nghiên Cứu - Tập hợp các nguồn tài liệu có liên quan đến tình hình nghiên cứu ứng dụng nhiên liệu sinh học ở Việt Nam. - Tham khảo, phân tích tài liệu mà người nghiên cứu đã thu nhập được.6 Phạm Vi Nghiên Cứu Các vấn đề cần nghiên cứu: - Đánh giá các nguồn nhiên liệu mới sử dụng trên động cơ, chủ yếu là nhiên liệu cồn, biodiesel, khí biogas mà Việt Nam có thế mạnh khai thác và sử dụng dùng cho ngành động lực.
- Đánh giá được bức tranh toàn cảnh tình hình nghiên cứu, ứng dụng nhiên liệu sinh học tại Việt Nam cho đến thời điểm hiện nay (2012). Các vấn đề còn hạn chế: - Chủ trương của nhà nước. - Các chính sách và luật pháp. - Kỹ thuật nuôi trồng, khai thác, chế biến và sử dụng.
3 Đánh giá bức tranh toàn cảnh tình hình nghiên cứu ứng dụng nhiên liệu sinh học tại Việt Nam Chương II TỔNG QUAN 2.1 Tình hình sử dụng nhiên liệu mới cho động cơ đốt trong hiện nay 2.1 Trên thế giới Trong tình hình giá dầu đang leo thang và tình trạng ô nhiễm môi trường không khí do nhiên liệu hóa thạch gây ra hiện nay, rất nhiều nước trên thế giới đang quay lại nghiên cứu nhiên liệu sinh học, nguồn nhiên liệu mới sử dụng cho động cơ đốt trong. Nhiên liệu sinh học (NLSH) là loại nhiên liệu có nguồn gốc từ các vật liệu sinh học như các loại thực vật cho tinh bột, đường, cellulose (lúa mỳ, ngô, đậu tương, sắn…), chất béo động thực vật (mỡ động vật, dầu mè, dầu dừa, dầu cọ, jatropha…), chất thải trong nông nghiệp (rơm rạ, trấu, chất thải vật nuôi…), sản phẩm thải trong công nghiệp (mùn cưa…). NLSH có thể chia làm các loại: - Cồn sinh học: được sản xuất từ quá trình lên men các sản phẩm hữu cơ như đường, tinh bột, cellulose … Sử dụng phổ biến nhất hiện nay là ethanol sinh học. Ethanol được pha thêm các chất biến tính để làm cho tính chất của nó khác với tính chất ban đầu nhưng phù hợp để sử dụng cho xe cơ giới.
- Dầu diesel sinh học: là loại nhiên liệu được sản xuất từ dầu, mỡ động thực vật, có tính chất tương tự với diesel truyền thống. Diesel sinh học có thể sử dụng dưới dạng nguyên chất (B100) hoặc pha với dầu diesel truyền thống để chạy động cơ diesel. - Khí sinh học: được tạo ra từ quá trình lên men các vật liệu hữu cơ, sản phẩm tạo thành ở dạng khí, có thể dùng làm nhiên liệu đốt cháy thay cho khí đốt từ sản phẩm dầu mỏ [24]. Tùy theo truyền thống canh tác và nguồn tài nguyên thiên nhiên mà mỗi nước có một ưu thế khác nhau.
Brazil thiên về cây mía, Mỹ mạnh về ngô, Đức phát 4 Đánh giá bức tranh toàn cảnh tình hình nghiên cứu ứng dụng nhiên liệu sinh học tại Việt Nam triển về cây cải dầu, Malaysia dồi dào về cọ, Trung Quốc mạnh về lạc, Philippinnes mạnh về cọ và dầu… [16]. Hiện nay, có khoảng 50 nước ở khắp các châu lục khai thác và sử dụng NLSH 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, dự kiến năm 2012 là khoảng 80 tỷ lít; năm 2005 sản xuất 4 triệu tấn diesel sinh học (B100), năm 2010 sẽ tăng lên khoảng trên 20 triệu tấn [3]. Năng lượng sinh học sẽ góp phần đa dạng hóa nguồn năng lượng, thúc đẩy tăng trưởng kinh tế, giảm thiểu ô nhiễm nhà kính.
Vì vậy nhiều quốc gia, trước hết là Mỹ có kế hoạch đầu tư lớn vào lĩnh vực này. Ngày 8-1-2010 Chính phủ Mỹ phê chuẩn 2,3 tỷ USD để hỗ trợ cho việc phát triển các nguồn năng lượng xanh. Ngày 3-2-2010 Chính quyền Obama và Cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ (EPA) đã cùng công bố Tiêu chuẩn nhiên liệu tái tạo (RFS) để thúc đẩy việc phát triển nhiên liệu sinh học. Theo kế hoạch thì đến năm 2022 nhiên liệu tái tạo phục vụ giao thông ở Mỹ mỗi năm phải đạt tới 36 tỷ gallon (1 gallon=3,785 lít) [4].
Tháng 11-2010, EPA xác định cuối năm 2011 phần nhiên liệu sinh học từ chất xơ (cellulose) phải đạt tới 6,6 triệu gallon (nên lưu ý là từ chất xơ chứ không phải từ tinh bột sắn như dự án ở nước ta), phần diesel sinh học phải đạt 800 triệu gallon, phần nhiên liệu sinh học tiên tiến (advanced biofuel) phải đạt 1,35 tỷ gallon, phần nhiên liệu có thể tái sinh phải đạt 13,95 tỷ gallon [4]. Hiện nay xăng E15 (15% ethanol) được coi là sử dụng an toàn cho ô tô ở Mỹ. Các nguồn nhiên liệu mới được khuyến khích cụ thể bằng chính sách miễn giảm thuế. Nhờ sự hỗ trợ 80 triệu USD từ Bộ Nông nghiệp Mỹ mà Công ty nhiên liệu Range sẽ nâng sản lượng hàng năm của ethanol (cồn) từ cellulose (chất xơ) lên đến 20 triệu gallon [4].
Ngày 2-6-2010 Bộ năng lượng Mỹ (DOE) đã hỗ trợ 5 triệu USD để phát triển nguồn năng lượng sinh học phi lương thực. Chính phủ và Bộ Hải quân Mỹ (DON) rất quan tâm đến các nhiên liệu sinh học tiên tiến và hệ thống các nhiên liệu tái sinh khác [4]. Dự kiến đến năm 2020 toàn bộ thiết bị quân sự trên bờ và dưới biển của Mỹ đều được thay thế 50% năng lượng tiêu dùng bằng các nguồn năng lượng thay thế. Đến năm 2020 hải quân Mỹ sẽ được cung cấp khoảng 330 triệu gallon nhiên liệu 5 Đánh giá bức tranh toàn cảnh tình hình nghiên cứu ứng dụng nhiên liệu sinh học tại Việt Nam sinh học [4].
Dự toán của Bộ năng lượng Mỹ cho năm 2011 là 28,4 tỷ USD, trong đó dành cho các nghiên cứu về năng lượng sinh học là 220 triệu USD (về năng lượng mặt trời là 302 triệu USD, năng lượng gió là 123 triệu USD, kỹ thuật địa nhiệt là 55 triệu USD) [4].