Xăng sinh học là gì? Vì sao Liên Hiệp Quốc vừa kiến nghị tạm dừng sản xuất xăng sinh học trong 5 năm tới?
Theo tác giả Trần Đăng Hồng , thì nhiên-liệu-sinh-học là loại chất đốt tái tạo sản xuất từ nguyên liệu động thực vật gọi là sinh khối. Xăng-sinh-học gồm xăng-ethanol (E) và diesel-sinh-học (B), tương ứng với xăng chế biến từ dầu mỏ (gasoline) và diesel. Người ta chú ý đến hướng nghiên cứu này vì xăng dầu ngày càng đắt và khoảng năm 2100 sẽ cạn kiệt. Xăng-ethanol (E) thông dụng nhất hiện nay trên thế giới vì dễ dàng biến chế từ đường (của mía, củ cải đường, cao lương) và tinh bột (của ngũ cốc, khoai tây, sắn). Ethanol 99,9% có thể chạy động cơ xe hơi chạy bằng xăng.
Tuy nhiên, ethanol chứa 33% năng lượng ít hơn xăng, nên cần nhiều ethanol hơn để xe chạy cùng một đoạn đường. Vì vậy, xe phải có bình chứa nhiên liệu lớn hơn. Thông thường, máy xe hơi chạy hiệu nghiệm với E15 (xăng pha 15% ethanol). Xăng chứa ethanol chứa nhiều octane hơn xăng thường nên động cơ mau nóng hơn, máy cũng mau hao mòn hơn, nhất là các vòng đệm cao su.
Bất lợi của ethanol là hút ẩm nên xăng ethanol có chứa nhiều nước, làm máy khó “đề”, làm rỉ sét kim loại, hư mòn chất nhựa, nên đòi hỏi phải thay đổi vật liệu làm động cơ, phải bảo trì xe thường xuyên. Bồn chứa ethanol cũng phải làm từ kim loại đặc biệt, việc chuyên chở cũng khó khăn hơn xăng thường (dùng bồn đặc chủng) nên cuối cùng tổn phí cao hơn.
Ngày nay mọi hiệu xe hơi đều có thể chạy xăng ethanol E10 (xăng thường pha 10% ethanol), tuy nhiên để bảo đảm máy móc, khuyến cáo nên dùng xăng ethanol E5 (xăng pha 5% ethanol). Một vài loại động cơ xe hơi cải biến sử dụng xăng ethanol E85 như ở Brazil. Xăng pha với ethanol thải ít khí nhà kính hơn xăng thường. Trên nguyên tắc, bất cứ chất vật liệu sinh học nào chứa nhiều carbon, hoặc dưới dạng đường, tinh bột, cellulose đều có thể chế biến thành ethanol, hoặc chứa nhiều acid béo thì chế biến diesel-sinh-học được. Với kỹ thuật hiện nay (cổ điển), có 2 phương thức hữu hiệu:
– Cho lên men chất đường hay tinh bột hoặc cellulose (chất xơ) đã chuyển hóa thành đường để tạo ra rượu ethanol, propanol và butanol.
– Tách chiết dầu từ thực vật giàu chất dầu, hay mỡ từ động vật (ép với áp suất cao và nhiệt, hay bằng dung môi, hay phối hợp cả hai).
Về phương diện kỹ thuật (và kinh tế), chia làm 3 loại nguyên liệu:
Công nghệ xăng-sinh-học thế hệ 1: chế biến từ đường (mía, củ cải đường, cao lương ngọt) và tinh bột của nông phẩm (từ hạt ngô, lúa mì, lúa hay từ củ như khoai tây, sắn, v.v.) để tạo ethanol; hay từ dầu (của hạt dừa-dầu, đậu tương, lạc, v.v.) để biến chế diesel-sinh-học. Kỹ thuật này đơn giản và kinh tế nhất. Công nghệ xăng-sinh học thế hệ 2: từ cellulose-chất xơ của thực vật (rơm, rạ, thân ngô, gỗ, mùn cưa, bã mía, v.v.), hay thực vật hoang dã (cỏ voi, cỏ vetiver, bèo lục bình). Chẳng hạn, một ha mía cho khoảng 25 tấn bã mía, và mỗi tấn bã mía sản xuất 285 lít ethanol. Kỹ thuật hiện nay chưa hoàn hảo, hiệu năng còn kém, chưa hữu hiệu và giá thành đắt. Công nghệ xăng-sinh học thế hệ 3: đi từ tảo, chủ yếu là tảo biển, kỹ thuật đang phát triển và còn nhiều khó khăn.
Mới đây, Chính phủ Brazil ra chỉ tiêu sản xuất 2% diesel-sinh học cho 2008, và 5% cho năm 2013. Diện tích trồng mía ở Brazil là 10,3 triệu ha, một nửa sản lượng mía dùng sản xuất xăng-ethanol, nửa kia dùng để sản xuất đường. Hoa kỳ sản xuất ethanol từ hạt ngô, hạt cao lương, thân cây cao lương, và củ cải đường. Khoảng 17% sản lượng ngô sản xuất hàng năm ở Hoa Kỳ dùng để sản xuất ethanol.
Hiện tại nông dân Hoa Kỳ chuyển hướng sản xuất lúa mì và ngô cho xăng-sinh-học, vì vậy số lượng xuất cảng hạt ngũ cốc giảm từ nhiều năm nay, làm giá nông phẩm thế giới gia tăng. Cộng đồng Âu châu (EU) ra biểu quyết là mỗi quốc gia phải sản xuất cung cấp 5,75% xăng-sinh học vào năm 2010, và 10% năm 2020 cho nước mình. Năm 2005, Trung Quốc sản xuất 920.000 tấn ethanol và khoảng 200.000 tấn diesel-sinh-học. Chỉ tiêu sản xuất 4 triệu tấn ethanol và 2 triệu tấn diesel-sinh học vào năm 2010, và 300 triệu tấn ethanol vào 2020.
Hiện nay do khủng hoảng lương thực khiến trên 100 triệu người trên thế giới đang thiếu lương thực để sinh tồn, vì vậy Liên Hiệp Quốc kiến nghị các nước dừng sản xuất xăng sinh học trong 5 năm để khắc phục đợt khủng hoảng lương thực hiện nay. Việc nghiên cứu xăng sinh học từ cellulose (chất xơ) hoặc từ tảo biển tuy khó khăn nhưng lại là hướng nghiên cứu đáng cổ vũ nhất và hứa hẹn nhiều triển vọng nhất.
