Tin tức

Ô nhiễm môi trường, biến đổi khí hậu, hiệu ứng nhà kính,… là những hệ quả từ việc phát thải CO2 không kiểm soát khiến trái đất nóng dần lên. Đứng trước tình trạng môi trường đáng báo động này, mục tiêu “net zero carbon” toàn cầu đã được đặt ra nhằm hướng tới mô hình phát triển kinh tế xanh, kinh tế tuần hoàn. Biomass ra đời với nhiệm vụ trở thành một giải pháp mới, thay thế cho nguồn nhiên liệu hóa thạch truyền thống, mở ra một “tương lai bền vững” cho ngành công nghiệp năng lượng. Hãy cùng tìm hiểu về biomass trong bài viết dưới đây.

1. Sinh khối (biomass) là gì?

Sinh khối là một thuật ngữ có ý nghĩa bao hàm rất rộng dùng để mô tả các vật chất có nguồn gốc sinh học, bao gồm: cây cối tự nhiên, cây trồng công nghiệp, tảo và các loài thực vật khác, hoặc là bã nông nghiệp, phụ phẩm lâm nghiệp. Sinh khối cũng bao gồm cả những vật chất được xem như chất thải từ xã hội, chất thải từ quá trình sản xuất thức ăn nước uống, bùn/nước cống, phân bón, phụ phẩm hữu cơ công nghiệp và các thành phần hữu cơ của chất thải sinh hoạt.

Về bản chất khoa học, sinh khối là bất kỳ một chất hữu cơ nào (gỗ, cây trồng, rong biển, chất thải động vật,…) tồn tại trong hệ sinh thái hay được chứa trong các thành phần của hệ sinh thái có thể được sử dụng làm nguồn năng lượng, mà không phụ thuộc vào việc chúng được hình thành và tích lũy từ bao lâu.

Năng lượng sinh khối là năng lượng hóa học mà thực vật tích lũy được từ mặt trời trong giai đoạn phát triển của chúng thông qua quá trình quang hợp. Dưới tác động của ánh sáng mặt trời, các tế bào lá của thực vật chứa diệp lục (chlorophyll: chất phụ trợ quang hợp) để hấp thụ ánh sáng mặt trời, biến năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học. Trong quá trình quang hợp, thực vật sử dụng CO2 từ không khí và nước từ đất để sản sinh glucose (carbohydrate) và thải ra O2.

Glucose được sử dụng để tạo ra các sản phẩm khác như cellulose, lignin và các loại carbohydrate khác, chính là thành phần cấu trúc của thành thực vật. Điều này làm cho thực vật có thể sử dụng glucose để phát triển, duy trì và tạo ra sinh khối. Trong quá trình này, glucose cũng có thể được lưu trữ dưới dạng tinh bột để cung cấp năng lượng cho thực vật.

2. Thành phần hóa học của sinh khối

Sinh khối là một nguồn năng lượng tái tạo phong phú, được tạo ra từ các vật liệu hữu cơ như cây cỏ, gỗ, rơm, cành cọ, bã mía, bã cà phê, phân động vật và rác thải hữu cơ khác. Thành phần hóa học của sinh khối có thể thay đổi tùy thuộc vào nguồn gốc và loại cây cỏ hoặc cây gỗ được sử dụng. Tuy nhiên, một số thành phần phổ biến của sinh khối bao gồm:

• Lignin: chiếm khoảng 15-25% trọng lượng của sinh khối thô. Lignin là một loại polyme hữu cơ phức hợp có trong thành tế bào của cây gỗ. Về mặt hóa học, lignin là các polyme được tạo ra bởi các tiền chất phenol liên kết chéo và nó chủ yếu đóng vai trò làm chất kết dính trong cấu trúc trong các mô nâng đỡ của cây. Lignin đặc biệt quan trọng trong việc hình thành thành tế bào, nhất là trong gỗ và vỏ cây, vì chúng tạo độ cứng và không dễ mục nát.
• Cellulose: Cellulose là một loại đường đa (polysaccharide), chiếm khoảng 40-50% trọng lượng của sinh khối thô. Cellulose cũng là thành phần chính của thành tế bào thực vật và là nguồn chính cho việc tạo ra glucose trong quá trình chuyển hóa sinh học.
• Hemicellulose: Tương tự như cellulose, hemicellulose cũng là một loại đường đa (polysaccharide) có trong thành tế bào của cây. Chiếm khoảng 20-35% trọng lượng của sinh khối thô, nó thường chứa các đơn vị đường hóa học khác nhau và đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển hóa sinh học.
• Protein: Trong các nguồn sinh khối từ các thực phẩm như bã mía hoặc bã cà phê, protein có thể chiếm khoảng 2-10% trọng lượng của sinh khối thô.
• Lipid: Lipid tương đối ít phổ biến trong sinh khối, thường chỉ chiếm một phần nhỏ (<1%) của trọng lượng của sinh khối thô.
• Độ ẩm: Độ ẩm là một yếu tố quan trọng khác của sinh khối, nó có thể ảnh hưởng đến quá trình chuyển hóa và hiệu suất năng lượng. Độ ẩm trong sinh khối thô có thể thay đổi từ 5% đến hơn 50%, tùy thuộc vào quá trình thu hoạch và lưu trữ.

3. Các dạng tồn tại của sinh khối

Biomass tồn tại ở 3 dạng: rắn, lỏng, khí và thường được đốt để giải phóng năng lượng.

• Dạng rắn: Đây là dạng thể phổ biến nhất của sinh khối, tận dụng từ phế phẩm nông – lâm nghiệp như: vỏ trấu, bã mía, bã cà phê, lõi ngô, vỏ cọ dầu, rơm, vụn gỗ,…. Ngoài ra, chất thải rắn từ sản xuất công nghiệp và sinh hoạt như: thức ăn thừa, giấy, các vật liệu hữu cơ khác cũng được xem là một dạng nguyên liệu sinh khối.
  Một số loại nhiên liệu sinh khối dạng rắn phổ biến trên thị trường:
  - Viên nén trấu
  - Viên nén gỗ
  - Dăm gỗ, củi băm
  - Trấu nghiền
• Dạng lỏng: Biomass cũng có thể chuyển thành dạng nhiên liệu lỏng như metanol, etanol dùng trong các động cơ đốt trong.
• Dạng khí: Quá trình xử lý chất thải công nghiệp và nước thải trong các bể xử lý có thể tạo ra khí sinh học. Trong quá trình này, vi khuẩn phân hủy các chất hữu cơ để tạo ra khí sinh học, chủ yếu là methane (CH4) và carbon dioxide (CO2).. Khí methane tạo ra từ quá trình này có thể được thu gom và sử dụng như một nguồn năng lượng sinh khối.

4. Năng lượng sinh khối được lấy từ đâu?

Năng lượng sinh khối được lấy từ vật liệu sinh học, chất hữu cơ, có khả năng tái tạo cao, các nguồn sản sinh ra năng lượng sinh khối bao gồm:

• Phế phẩm nông nghiệp: Bao gồm các phụ phẩm dư thừa sau mỗi mùa vụ, các phần còn sót lại, không sử dụng của cây trồng, không ăn được của hoa màu sau khi thu hoạch, dư lượng của các loại cây phi lương thực, chuyên dụng cho năng lượng sinh học, được trồng để lấy tinh bột, đường, ép dầu, tinh chất.
• Phụ phẩm lâm nghiệp & ngành gỗ: Bao gồm thân cây, nhành cây, cành lá được cắt tỉa, hoặc mùn cưa, mạt gỗ thu được sau khi gia công sản phẩm từ gỗ. Nguồn sinh khối này thường được dùng làm nhiên liệu đốt trong các lò hơi công nghiệp.
• Chất thải chăn nuôi: Các loại phân gia súc và bùn thải từ chuồng trại thường được sử dụng để chuyển hóa thành gas, hoặc đốt trực tiếp tạo ra nhiệt, sản xuất năng lượng. Tuy nhiên, phân gia súc có hàm lượng metan cao, gây hại cho sức khỏe con người.
• Chất thải công nghiệp: Chất thải hữu cơ được tạo ra từ các quy trình sản xuất khác nhau, có thể ở dạng rắn hoặc lỏng. Phần lớn đến từ ngành chế biến thực phẩm và sản xuất giấy.
• Rác thải rắn: Là rác thải từ các hoạt động sinh hoạt, kinh doanh, sản xuất, chúng có chứa các vật chất hữu cơ từ thực vật, giấy, bìa cứng,… là một nguồn tài nguyên tái tạo lớn. Tuy nhiên, không phải tất cả rác thải rắn đều thích hợp làm nguồn sinh khối, đặc biệt là rác thải kim loại và nhựa.
• Chất thải: Chất thải con người và động vật từ các đô thị cung cấp nguồn năng lượng hóa học lớn. Chất thải động vật sau khi được xử lý sẽ tạo ra khí mê-tan và khí sinh học dễ cháy, được sử dụng để sưởi ấm và làm nhiên liệu đốt.

5. Ưu điểm và hạn chế của sinh khối

5.1 Ưu điểm của sinh khối

Sinh khối được sử dụng từ cách đây rất lâu, phục vụ cho đời sống và sản xuất. Dưới đây là những ưu điểm của sinh khối:

• Bảo vệ môi trường: Sinh khối là nguồn nhiên liệu thân thiện với môi trường, không làm tăng thêm CO2 vào khí quyển. Việc sử dụng sinh khối có thể bảo vệ môi trường và đem lại hiệu quả kinh tế.
• Giảm biến đổi khí hậu: Tình trạng biến đổi khí hậu là hệ quả của việc quá lạm dụng các loại nhiên liệu hóa thạch, lượng khí thải khi đốt những loại nhiên liệu này tồn tại trong không khí gây ra các hiện tượng khí hậu xấu như hiệu ứng nhà kính, trái đất nóng lên. Sử dụng Biomass trong việc sản xuất năng lượng tương đương với việc hạn chế sử dụng nhiên liệu hóa thạch mang đến nhiều lợi ích với môi trường.
• Tận dụng phế phẩm nông - lâm nghiệp: Với sự phát triển của ngành nông - lâm nghiệp, nguồn chất thải được sinh ra ngày càng nhiều, đây cũng chính là nguồn nguyên liệu Biomass dồi dào, giúp giải quyết bài toán chất thải đồng thời tạo ra 1 nguồn tài nguyên to lớn, giá rẻ và đặc biệt rất thân thiện với môi trường.
• Năng lượng bền vững: Sinh khối là nguyên/vật liệu sinh học có khả năng tái tạo cao và là điểm sáng cho tương lai của ngành công nghiệp năng lượng và môi trường. Thực vật có thể trồng lại và phát triển trong khoảng thời gian ngắn, không cần đợi hàng triệu năm như trong trường hợp của dầu mỏ hoặc than đá. Điều này giúp duy trì nguồn cung cấp Biomass liên tục mà không làm suy giảm nguồn lực tự nhiên.

Tìm hiểu thêm về các lợi ích khi sử dụng năng lượng sinh khối

5.2 Hạn chế của sinh khối

Tuy sinh khối mang lại lợi ích trong việc giảm phát thải khí nhà kính và giảm thiểu sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch, nhưng các doanh nghiệp cần có sự chuẩn bị để đối diện với những thách thức trong quá trình chuyển đổi nhiên liệu. 

• Nhiệt lượng thấp: So với nhiên liệu hóa thạch, sinh khối thường có hàm lượng năng lượng thấp hơn, điều này có thể gây ảnh hưởng tới hiệu suất cung cấp năng lượng.
• Phụ thuộc vào địa lý: Khả năng cung cấp sinh khối phụ thuộc vào vùng địa lý cụ thể vì sự khác biệt trong tài nguyên cây trồng và khí hậu. Do đó, nguồn cung cấp sinh khối có thể biến động lớn tùy thuộc vào vùng địa lý.
• Yêu cầu hệ thống chuyên nghiệp: Việc sử dụng sinh khối yêu cầu hệ thống đốt chuyên biệt. Điều này đòi hỏi việc thiết kế lò hơi và công nghệ đốt hiện đại để đảm bảo hiệu suất tối đa và giảm thiểu khả năng gây ô nhiễm môi trường.

6. Thuận Hải tiên phong sản xuất và cung ứng nhiên liệu biomass

Nắm bắt được xu thế của thị trường về việc phát triển các nguồn năng lượng sạch, Thuận Hải đã đầu tư xây dựng chuỗi 10 nhà máy sản xuất - cung ứng nhiên liệu biomass ra thị trường với sản lượng 1 triệu tấn/năm.

Các nhà máy biomass của Thuận Hải nằm tại các tỉnh: Đồng Tháp, Cần Thơ, Vĩnh Long, Long An, Bình Phước, Quảng Nam, Thái Nguyên, Hưng Yên, Tây Ninh, Đồng Nai, được đầu tư đầy đủ trang thiết bị, máy móc cần thiết để phục vụ cho hoạt động sản xuất cường độ cao, vận hành ổn định, hiệu quả, đảm bảo nguồn cung liên tục cho khách hàng cả nước.

Nguồn thu mua nguyên liệu sản xuất biomass của Thuận Hải chủ yếu ở các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long: An Giang, Đồng Tháp, Cần Thơ – là những khu vực có thế mạnh về lúa gạo, tận dụng nguồn phế phẩm nông nghiệp, giúp người nông dân có thêm thu nhập và tham gia vào quá trình tạo ra giá trị bền vững cho môi trường.