Nhiên liệu sinh học là gì? Những ưu điểm và nhược điểm của nhiên liệu sinh học trong đời sống hiện nay

Nhiên liệu sinh học ngày càng được chú ý như một giải pháp thay thế bền vững cho nhiên liệu hóa thạch trong bối cảnh tài nguyên thiên nhiên dần cạn kiệt. Được sản xuất từ nguồn nguyên liệu tái tạo như mía, ngô, dầu cọ hay tảo biển, nhiên liệu sinh học giúp giảm phát thải khí nhà kính và góp phần bảo vệ môi trường. Vậy kết luận nhiên liệu sinh học là gì? Có những loại nhiên liệu sinh học nào? Ưu và nhược điểm của chúng. Hãy cùng Green In tìm hiểu chi tiết về ưu, nhược điểm của nó trong bài viết dưới đây.

1. Nhiên liệu sinh học là gì?

Nhiên liệu sinh học (biofuel) là loại nhiên liệu được sản xuất từ các nguyên liệu có nguồn gốc sinh học như thực vật, tảo, chất thải nông nghiệp hoặc động vật. Đây là nguồn năng lượng tái tạo, có thể thay thế một phần hoặc hoàn toàn nhiên liệu hóa thạch như xăng, dầu diesel và khí đốt tự nhiên.

2. Có mấy loại nhiên liệu sinh học?

Các loại nhiên liệu sinh học phổ biến hiện nay:

• Dầu diesel sinh học (Biodiesel): Đây là dạng nhiên liệu lỏng có thể thay thế dầu diesel truyền thống. Biodiesel được sản xuất từ các nguồn dầu mỡ có nguồn gốc sinh học như dầu thực vật hoặc mỡ động vật. Quá trình điều chế chủ yếu thông qua phản ứng transester hóa, trong đó dầu được xử lý với rượu (thường là methanol) để tạo ra nhiên liệu.
• Xăng sinh học: Loại nhiên liệu này chứa ethanol – một hợp chất hữu cơ có thể được pha trộn với xăng để giảm sự phụ thuộc vào phụ gia chì. Ethanol được tạo ra bằng cách lên men các nguyên liệu giàu tinh bột, cellulose hoặc lignocellulose. Khi được pha với xăng theo tỷ lệ phù hợp, nhiên liệu này có thể thay thế hoàn toàn xăng thông thường mà vẫn đảm bảo hiệu suất động cơ.
• Khí sinh học (Biogas): Đây là một loại khí giàu methane. Loại khí này được tạo ra từ quá trình phân hủy sinh học các phế phẩm hữu cơ như rác thải nông nghiệp và chất thải chăn nuôi. Quá trình ủ yếm khí giúp chuyển hóa cellulose và các hợp chất hữu cơ khác thành khí đốt. Khí đốt này có thể sử dụng thay thế khí hóa lỏng từ dầu mỏ trong sinh hoạt và công nghiệp.

3. Những ưu điểm và nhược điểm của nhiên liệu sinh học

3.1. Những ưu điểm của nhiên liệu sinh học

• Không giống với nhiên liệu hóa thạch, nhiên liệu sinh học được sản xuất từ các nguồn tái tạo, đảm bảo tính bền vững lâu dài.
• Lượng khí thải độc hại từ nhiên liệu sinh học thấp hơn đáng kể. Ethanol góp phần giảm thải carbon monoxide nhờ quá trình đốt cháy triệt để.
• So với dầu diesel hoặc khí đốt truyền thống, nhiên liệu sinh học có tác động nhỏ hơn đến biến đổi khí hậu do khả năng hấp thụ CO₂ của nguyên liệu sinh học trong quá trình phát triển.
• Chi phí sản xuất và sử dụng nhiên liệu sinh học có thể cạnh tranh hơn so với nhiên liệu hóa thạch.
• Với mật độ năng lượng cao, nhiên liệu sinh học là lựa chọn thay thế phù hợp cho ngành vận tải.
• Việc tận dụng phế phẩm từ nông nghiệp và công nghiệp giúp giảm thiểu lượng chất thải, góp phần bảo vệ môi trường.
• Đóng góp tích cực cho nền kinh tế bằng cách tạo ra nhiều cơ hội việc làm mới.

3.2. Những nhược điểm của nhiên liệu sinh học

Mặc dù nhiên liệu sinh học mang lại nhiều lợi ích môi trường, quá trình sản xuất và sử dụng chúng vẫn tồn tại một số bất cập.

• Lợi ích về khí thải có thể bị suy giảm do nhiên liệu hóa thạch được sử dụng trong quá trình sản xuất nhiên liệu sinh học, từ việc canh tác đến chế biến. Ngoài ra, lượng khí thải từ phân bón trong nông nghiệp cũng góp phần làm giảm hiệu quả môi trường. Một số chuyên gia cho rằng sinh khối từ xenlulo có tiềm năng tốt hơn trong việc hạn chế phát thải.
• Hơn nữa, việc sử dụng đất nông nghiệp cho nhiên liệu thay vì lương thực cũng đặt ra những vấn đề đạo đức.
• Các yếu tố khác như khí thải từ máy móc nông nghiệp, vận chuyển nguyên liệu đến nhà máy sản xuất, và quy trình chưng cất ethanol cũng làm tăng tổng lượng khí carbon. Đặc biệt, ethanol từ ngô có hiệu suất năng lượng thấp hơn so với biodiesel từ tảo hoặc ethanol từ xenlulo.
• Hầu hết các nguồn nguyên liệu sinh học hiện nay như ngô, đậu nành, dầu cọ đều có tính đa dạng thấp. Việc tận dụng đất nông nghiệp bị thoái hóa để trồng những loại cây này không chỉ tăng cường đa dạng sinh học mà còn giúp hấp thụ CO₂ và giảm hiện tượng xói mòn đất.

4. Ứng dụng nhiên liệu sinh học vào thực tế

Sau đây là một số ứng dụng của nhiên liệu sinh học:

• Vận tải đường bộ trong nước, thương mại và công cộng
• Động cơ trong ngành khai khoáng, nông nghiệp, lâm nghiệp và xây dựng.
• Pin nhiên liệu sinh học có tiềm năng lớn trong việc cung cấp năng lượng cho các thiết bị y tế cấy ghép như cảm biến sinh học glucose.
• “Nhiệt sinh học” để sưởi ấm các tòa nhà

5. Tình hình công nghệ nhiên liệu sinh học ở Việt Nam

Là một quốc gia có nền kinh tế nông nghiệp, Việt Nam sở hữu nguồn nguyên liệu dồi dào để phát triển nhiên liệu sinh học. Ngành này đã được các nhà khoa học trong nước quan tâm từ cuối thế kỷ 20, với nhiều nghiên cứu được triển khai cho đến nay.
Một số tổ chức và doanh nghiệp đã tiến hành thử nghiệm sản xuất nhiên liệu sinh học từ nhiều nguồn khác nhau. Chẳng hạn như điều chế biodiesel thông qua quá trình este hóa từ dầu đậu tương, dầu dừa, dầu ăn đã qua sử dụng và một số loại hạt có dầu. Ngoài ra, các nghiên cứu cũng tập trung vào việc sản xuất dầu diesel từ mỡ cá basa, cá tra và thử nghiệm sản xuất nhiên liệu sinh học ở quy mô nhỏ.
Trong lĩnh vực xăng sinh học, Việt Nam đã có các dự án sản xuất thử nghiệm xăng E5 dành cho ô tô, tuy nhiên việc ứng dụng thực tế vẫn còn hạn chế.

6. Xu hướng phát triển công nghệ nhiên liệu sinh học

Nhìn vào các số liệu thống kê, có thể thấy nhiên liệu sinh học đang thu hút sự quan tâm lớn từ các quốc gia trên thế giới, đặc biệt trong bối cảnh nguồn năng lượng hóa thạch dần cạn kiệt.
Từ năm 2006 đến nay, số lượng bằng sáng chế liên quan đến công nghệ nhiên liệu sinh học có xu hướng gia tăng đáng kể. Đặc biệt, năm 2018 ghi nhận con số cao nhất với 12.067 bằng sáng chế, tiếp theo là năm 2017 với 10.782 bằng và năm 2016 với 9.046 bằng sáng chế được đăng ký.
Lĩnh vực này tập trung nghiên cứu vào nhiều khía cạnh kỹ thuật quan trọng. Các ngành như xử lý sinh khối, ứng dụng công nghệ sinh học, cải tiến công nghệ môi trường, nghiên cứu hóa học hữu cơ, hóa học thực phẩm và cả lĩnh vực dược phẩm đang rất được Nhà Nước quan tâm.

7. Tạm kết

Bài viết trên đã giải đáp những thắc mắc của bạn về nhiên liệu sinh học là gì? Có mấy loại nhiên liệu sinh học? Nhiên liệu sinh học đang trở thành một giải pháp tiềm năng trong bối cảnh nguồn năng lượng hóa thạch ngày càng cạn kiệt và những thách thức về môi trường ngày càng gia tăng. Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích, việc phát triển và ứng dụng nhiên liệu sinh học vẫn còn đối mặt với nhiều thách thức như chi phí sản xuất, tác động đến nguồn lương thực và hiệu suất năng lượng. Hãy theo dõi ngay Green In để biết thêm về các loại nhiên liệu khác nữa!