Tin tức

NHỮNG ỨNG DỤNG NỔI BẬT CỦA SINH KHỐI

Năng lượng sinh khối đã và đang được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực sản xuất của đời sống, mang lại lợi ích thiết thực cho môi trường, kinh tế và xã hội.

1. Sản xuất điện năng (Biomass power)

Điện năng là nguồn năng lượng thứ cấp quan trọng nhất trên thế giới, các nhà máy nhiệt điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch để sản xuất điện, gây ra những hệ lụy nghiêm trọng cho môi trường. Để giảm phát thải CO2, các nguồn điện sạch đã được ứng dụng, trong đó có điện sinh khối.

biomass-power.webp

Điện sinh khối là điện được tạo ra từ nguyên liệu sinh khối như chất thải nông nghiệp, rừng trồng, chất thải của nhà máy gỗ và phụ phẩm rừng nguyên sinh. Sinh khối có thể được chuyển đổi thành năng lượng điện thông qua nhiều phương pháp, các phương pháp khác nhau sử dụng các loại sinh khối khác nhau. Hiện nay trên thế giới có sáu hệ thống điện sinh khối lớn, bao gồm: đốt biomass trực tiếp, đồng đốt cháy, khí hóa, tiêu hóa kỵ khí, nhiệt phân và hệ thống điện sinh học nhỏ, module.

san-xuat-dien-sinh-khoi.webp

2. Chất đốt lò hơi (Biomass fuel)

Lò hơi là thiết bị quan trọng để cung cấp năng lượng cho trong nhiều lĩnh vực. Nguyên tắc hoạt động cơ bản của lò hơi là đốt cháy nhiên liệu sinh ra hơi – nhiệt, phục vụ cho quá trình sản xuất. Chất đốt lò hơi truyền thống thường sử dụng các loại nhiên liệu hóa thạch (dầu mỏ, than đá, khí đốt), dẫn đến việc phát thải nhiều CO2 và khí độc hại cho môi trường. Để hạn chế điều này, công nghệ lò hơi đốt sinh khối đã ra đời.

biomass-in-industry.webp

Chất đốt sử dụng cho lò hơi sinh khối được lấy từ các nguồn thực vật như cây cối, rơm rạ, cỏ, củi, bã mía, bã đậu nành, bã lúa mì, bã đậu phụng và các chất thải sinh học khác. Các loại chất đốt lò hơi sinh khối có tính chất khác nhau tùy thuộc vào nguồn thực vật mà chúng được sản xuất. Tuy nhiên, một số tính chất chung của bao gồm độ ẩm, nhiệt lượng, độ tinh khiết và hàm lượng tro.

mo-ta-lo-hoi-sinh-khoi.webp

Việc sử dụng sinh khối làm chất đốt lò hơi giúp giảm sự phụ thuộc vào các loại nhiên liệu hoá thạch và giảm khí thải nhà kính. Sinh khối cũng có giá thành thấp hơn so với các loại nhiên liệu khác nên đem lại lợi ích về chi phí. Ngoài ra, một số loại tro xỉ từ lò hơi đốt sinh khối có thể được tận dụng làm phân bón, sản xuất vật liệu xây dựng.

3. Sản xuất nhiên liệu sinh học (Biofuels)

Với tình trạng nguồn cung cấp các loại nhiên liệu hoá thạch ngày càng hạn chế, nguy cơ cạn kiệt nguồn năng lượng đang trở thành vấn đề đáng lo ngại với nhiều quốc gia, an toàn năng lượng trở nên cấp bách đối với tất cả các nước trên thế giới. Chính phủ nhiều quốc gia đã và đang nỗ lực trong việc tìm kiếm các nguồn năng lượng thay thế, ưu tiên hàng đầu sẽ là các nguồn năng lượng tái sinh và thân thiện với môi trường, một trong số đó là nhiên liệu sinh học.

Nhiên liệu sinh học có thể được phân loại thành các nhóm chính như sau:

- Nhiên liệu rắn: Các loại than sinh học, viên nén sinh khối, sinh khối cháy trực tiếp. Loại nhiên liệu này thường được sử dụng trong các hệ thống lò hơi, lò nung, lò nấu và lò sưởi để sản xuất nhiệt hoặc điện.

lo-hoi-biomass-da-nhien-lieu.webp

- Nhiên liệu lỏng (Liquid biofuel): Bao gồm biodiesel, bioethanol và dầu sinh học. Loại nhiên liệu này thường được sử dụng trong phương tiện giao thông vận tải cũng như trong các ứng dụng công nghiệp khác.

  • Bioethanol (Cồn sinh học): Một loại nhiên liệu lỏng dạng cồn được sản xuất thông qua quá trình lên men và chưng cất các loại cây trồng chứa đường. Ethanol được xem là một chất phụ gia cho xăng, pha vào xăng tạo ra hỗn hợp gọi là E10 hoặc E85, tùy thuộc vào tỷ lệ pha trộn, sử dụng làm nhiên liệu cho các phương tiện giao thông, sản xuất dung môi hóa học và các hóa chất khác.
  • Biodiesel (Diesel sinh học): Một loại nhiên liệu sinh học dễ cháy, được sản xuất từ các loại dầu thực vật như: dầu cọ, dầu hạt cải, hoặc dầu đậu nành, thông qua quá trình transesterification. Biodiesel được xem như là nguồn thay thế thân thiện với môi trường, có thể được sử dụng trong hầu hết các động cơ đốt diesel mà không cần thay đổi đáng kể.
  • Bio/Pyrolysis Oil (Dầu sinh học): Một loại dầu lỏng được tạo ra từ quá trình nhiệt phân của sinh khối trong môi trường thiếu oxy. Nó có thể được sử dụng như một nguồn nhiên liệu thay thế cho dầu nhiên liệu hoặc dầu diesel, hoặc được chuyển hóa thành các sản phẩm hóa chất khác.

nhien-lieu-sinh-hoc-dang-long.webp

- Nhiên liệu khí (Biogas fuel): Bao gồm sinh khối khí, sinh khối gas hóa (syngas) và các loại khí sinh học khác. Loại nhiên liệu này thường được sử dụng trong các quá trình sản xuất nhiệt hoặc điện, cũng như trong các ứng dụng năng lượng sinh học như nấu nướng và sưởi ấm.

  • Biogas (Khí sinh học): Sinh khối khí là một loại khí sinh học được tạo ra từ quá trình phân hủy sinh học của vật liệu hữu cơ bằng vi khuẩn, thành phần bao gồm khí metan, carbon dioxide và các loại khí khác như: hydro, hydro sunfua, hơi nước, nitơ, oxy, amoniac. Biogas được sử dụng để nấu nướng, sưởi ấm và sản xuất điện.
  • Syngas (Khí gas sinh học): Syngas là một hỗn hợp khí tổng hợp, bao gồm hydro, carbon monoxide và một số khí khác. Nó được tạo ra thông qua quá trình gas hóa, trong đó các chất hữu cơ được chuyển hóa thành khí dưới điều kiện nhiệt độ và áp suất cao mà không có sự hiện diện của oxy. Syngas được dùng để tạo nhiệt cho các ứng dụng công nghiệp, hộ gia đình và sản xuất các hóa chất tổng hợp.
  • Biohydrogen (Sinh khối hydrogen): Biohydrogen là khí hydrogen được sản xuất từ quá trình sinh học, thường thông qua quá trình lên men sinh học hoặc phân hủy sinh học của vật liệu hữu cơ. Hydrogen có tiềm năng lớn là một loại nhiên liệu sạch và có tái tạo cao, sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp, nghiên cứu năng lượng và tiềm năng làm nhiên liệu cho các phương tiện giao thông.

biogas.webp

4. Chăn nuôi & trồng trọt

- Chế biến thức ăn cho động vật: Một số loại bã nông nghiệp giàu dinh dưỡng như bã cám, bã mía, bã hạt, bã cỏ có thể được xử lý và sử dụng làm nguyên liệu chế biến thức ăn cho động vật, gia súc, gia cầm.

animal-food.webp

- Đệm lót chuồng sinh học: là hình thức nuôi nhốt gia súc, gia cầm trên một nền đệm lót làm từ các nguyên liệu sinh khối có độ trơ cao, ít bị nước làm nhũn nát như trấu, mùn cưa, rơm, rạ… đem trộn với vi sinh vật để phân huỷ phân. Đệm lót sinh học gồm 2 lớp chính là chất độn chuồng (trấu, mùn cưa, gỗ, vỏ lạc, lõi ngô hay bã mía…) và chế phẩm sinh học, bột ngũ cốc như ngô và cám. Một số sinh vật có lợi trong lớp độn lót có khả năng tiêu huỷ các chất thải chăn nuôi, khi vật nuôi thải phân và nước tiểu vào lớp độn lót, vi sinh vật sẽ bám quanh, tiết enzyme ngoại bào để phân giải chúng bằng phản ứng oxy hoá và lên men kỵ khí, một phần đồng hoá chất hữu cơ từ chất thải vật nuôi, tạo thành protein của chính vi sinh vật, nguồn protein này cũng được vật nuôi sử dụng.

bedded-pack-barn.webp

Ngoài ra, một số sản phẩm phụ của quá trình lên men có tác dụng khử mùi như axit hữu cơ giúp trung hoà và cố định NH3, rượu sẽ giúp trung hoà mùi lạ, nhờ vậy mùi hôi ở trong chuồng được giảm thiểu rất nhiều. Hệ sinh vật ở trong chuồng nuôi luôn giúp duy trì và cân bằng hệ sinh thái theo hướng có lợi cho vật nuôi, đảm bảo đủ số lượng một mặt phân giải chất thải, mặt khác là ức chế vi sinh vật gây bệnh hoặc gây hại cho vật nuôi.

- Sử dụng làm phân bón hữu cơ: Sinh khối từ bã cỏ và bã cây trồng có thể được chế biến thành phân bón, cung cấp các chất dinh dưỡng cho đất và giúp cải thiện cấu trúc đất. Phân bón từ sinh khối không chỉ là nguồn dinh dưỡng giàu chất hữu cơ mà còn làm tăng cường sự phong phú của vi sinh vật có ích trong đất.

biochar-fertilizer.webp

5. Sản xuất hóa chất

- Sản xuất methacrylate: Các hợp chất gốc carbon trong sinh khối như lignin, cellulose và hemicellulose được sử dụng như nguyên liệu trong quá trình oxi-hóa, tạo ra các hợp chất chứa nhóm chức methacrylate. Các phản ứng hóa học phụ trợ như ester hóa được sử dụng để chuyển hóa các sản phẩm phụ thành methacrylate. Methacrylat sau khi tinh chế được sử dụng làm nguyên liệu chính trong quá trình sản xuất nhựa acrylic và polymer acrylic.

- Chuyển hóa thành axit axetic: Axit axetic là một hợp chất quan trọng được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp như hóa chất, dược phẩm, sản xuất sơn và keo dán, và cả trong thực phẩm và đồ uống. Sinh khối có thể được chuyển hóa thành axit axetic thông qua quá trình lên men, chưng cất hoặc xử lý nhiệt..

- Chuyển hóa thành acetone: Acetone là một dung môi mạnh và được sử dụng rộng rãi trong trong sản xuất nhựa, sơn, keo dán và nhiều ứng dụng khác. Sinh khối được chuyển hóa thành acetone thông qua phương pháp nhiệt phân (phân hủy sinh khối bằng nhiệt diễn ra trong điều kiện thiếu oxy).

- Sản xuất glycerol: Trong quá trình sản xuất biodiesel từ sinh khối, glycerol cũng được tạo ra. Glycerol có thể được tinh chế và sử dụng làm dung môi trong nhiều ứng dụng công nghiệp.

organic-chemical.webp

6. Dân dụng

- Tạo nhiệt:

  • Sưởi ấm là một ứng dụng quan trọng trong việc tận dụng nguồn năng lượng nhiệt từ sinh khối. Từ thời cổ xưa, con người đã dùng cành khô, củi, lá cây để nhóm lửa sưởi ấm. Ngày nay các lò nhiệt sinh khối là hệ thống sử dụng sinh khối như gỗ, bã mía, cành cây, hoặc viên nén sinh khối để tạo ra nhiệt sưởi ấm không gian, từ quy mô nhà ở đến văn phòng, công xưởng, trường học, bệnh viện.
  • Sinh khối được ứng dụng để cấp nhiệt trong các hệ thống hồ bơi nước nóng bằng cách đốt cháy, sản xuất điện năng lượng. Một số hệ thống có thể kết hợp sử dụng sinh khối với các nguồn năng lượng tái tạo khác như năng lượng mặt trời và năng lượng gió để cung cấp nhiệt cho hồ bơi.

biomass-pellet.webp

- Bếp biogas:

  • Bếp biogas sử dụng khí methane và carbon dioxide từ quá trình phân hủy sinh học của chất hữu cơ. Bếp biogas được sản xuất phổ biến, phù hợp với hộ gia đình. Đây giải pháp tiện lợi, tiết kiệm năng lượng cho việc nấu nướng, đặc biệt là ở các khu vực nông thôn nơi có nguồn chất thải hữu cơ dồi dào.
  • Các bếp nấu ăn trong các gia đình, nhà hàng, canteen trường học, bếp công nghiệp được thiết kế để sử dụng sinh khối như cỏ khô, cành cây, hoặc viên nén sinh khối làm nhiên liệu đốt lửa. Các hệ thống lò đốt sinh khối tự động sử dụng trong các nhà máy thực phẩm để cung cấp nhiệt và năng lượng cho các quy trình sản xuất.

biogas-cooking.webp

Kết luận

Mức tiêu thụ năng lượng sinh khối trên thế giới vẫn đang tăng lên, đó là một tín hiệu tích cực cho tiến trình “chuyển xanh” năng lượng toàn cầu. Tuy nhiên, sử dụng năng lượng sinh khối vẫn còn tồn tại nhiều vấn đề trong quy mô quản lý, công nghệ kỹ thuật. Năng lượng sinh khối hiện đại không bao gồm việc sử dụng sinh khối truyền thống ở các nước đang phát triển và các nền kinh tế mới để nấu ăn và sưởi ấm bằng cách đốt đơn giản, điều này gây tiềm tàng nhiều nguy cơ xấu, ảnh hưởng đến sức khỏe và môi trường. Vì vậy, việc sử dụng sinh khối truyền thống cần được thay thế bằng những giải pháp hiệu quả hơn vào năm 2030 trong Kịch bản Net Zero, hướng đến sự phát triển bền vững của Liên Hợp Quốc về nguồn năng lượng sạch và chi phí tối ưu.

biomass-net-zero.webp

Theo dõi Thuận Hải

0395 69 79 89