Sản xuất dầu sinh học từ… rơm rạ

PV: Là nhà khoa học trực tiếp tham gia vào quá trình nghiên cứu sản xuất dầu sinh học (Bio-oil) từ rơm rạ bằng công nghệ nhiệt phân, Bà cho biết cơ sở khoa học của phương pháp này?

PGS.TS Đặng Tuyết Phương: Hiện nay, trên thế giới, nguồn cung cấp năng lượng chủ yếu vẫn là từ nhiên liệu hoá thạch. Tuy nhiên, trữ lượng của loại nhiên liệu này ngày càng cạn kiệt. Hơn nữa, việc khai thác, sử dụng dầu mỏ và than đá đã thải ra khí CO2, SO2 và NOx gây hiệu ứng nhà kính, ô nhiễm môi trường, làm thay đổi nghiêm trọng đến khí hậu toàn cầu. Nhiều năm qua, các nhà khoa học trên thế giới đã có những công trình nghiên cứu, tìm ra nguồn năng lượng mới có thể thay thế và giảm bớt sự phụ thuộc vào dầu mỏ, lại có khả năng tái tạo và thân thiện với môi trường. Đó là năng lượng tái tạo gồm: Năng lượng mặt trời, năng lượng hydro, địa nhiệt, sức gió và năng lượng sinh học… Trong đó, năng lượng sinh học được tạo ra từ sinh khối (biomass) chiếm khoảng 63% tổng năng lượng tái tạo. Nguồn năng lượng này cung cấp 14% nhu cầu năng lượng của thế giới, còn ở các nước đang phát triển, con số đó là 35%.

Nguyên liệu biomass bao gồm: Gỗ, chất thải gỗ (mạt cưa, phoi bào), phân động vật, nông sản và phế thải từ nông nghiệp như rơm rạ, trấu, thân và lõi ngô... Hiện nay, nhiều nước đã sản xuất nhiên liệu sinh học từ sản phẩm nông nghiệp như từ ngô (Mỹ), từ mía đường (Brazil), củ cải đường (các nước châu Âu)… Tuy nhiên, nguồn nguyên liệu này khá đắt và không ổn định. Đó là chưa kể đến việc có thể gây ra khủng hoảng lương thực. Do vậy, nghiên cứu sản xuất dầu sinh học từ rơm, rạ đã mở ra khả năng tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có rẻ tiền từ phế thải nông nghiệp.

Mặt khác, Việt Nam là nước xuất khẩu lúa gạo đứng thứ hai trên thế giới. Từ năm 2002 đến nay, trung bình nước ta sản xuất trên 34 triệu tấn gạo/năm, tạo ra khoảng 40 triệu tấn rơm rạ. Số rơm rạ này một phần được dùng làm thức ăn gia súc, một phần được chế biến làm phân bón, còn chủ yếu bị đốt bỏ ngay trên đồng ruộng gây lãng phí và ô nhiễm môi trường. Vì vậy, nếu tận dụng được nguồn rơm rạ này để chuyển hóa thành bio-oil với hiệu suất 25% thì hàng năm có thể thu được 10 triệu tấn dầu vi sinh.

PV: Ưu, nhược điểm của phương pháp này là gì, thưa bà?

PGS.TS Đặng Tuyết Phương: Rơm rạ là phế thải nông nghiệp chứa hợp chất lignoxenlulo. Trong đó, thành phần chủ yếu của rơm rạ là cacbon chiếm hơn 53%. Nhiệt phân rơm rạ thực chất là quá trình bẻ gãy mạch cacbon bằng nhiệt (cracking nhiệt) của hợp chất lignoxenlulo. Ưu điểm của phương pháp nhiệt phân là có khả năng bẻ gãy liên kết hóa học của cả xenlulo, hemixenlulo và lignin, do đó làm tăng hiệu quả sử dụng biomass. Sau phản ứng nhiệt phân sẽ thu được sản phẩm ở ba dạng, khí, lỏng và rắn. Sản phẩm lỏng chiếm phần lớn, chứa dầu sinh học (bio-oil), có thể sử dụng vào nhiều lĩnh vực như sản xuất hóa chất, dược phẩm, thực phẩm hoặc làm nhiên liệu. Tuy nhiên, trong thành phần bio-oil thu được sau quá trình nhiệt phân có các hợp chất chứa oxy. Đây là nhược điểm chung của các bio-oil tạo ra từ nhiệt phân biomass vì các hợp chất chứa oxy sẽ làm cho dầu không bền về mặt hóa học, gây ăn mòn máy móc, động cơ, đồng thời làm giảm nhiệt trị của dầu.

PV: Bà đánh giá như thế nào về tầm quan trọng của phương pháp này đối với lĩnh vực năng lượng?

PGS.TS Đặng Tuyết Phương: Theo dự báo của Tổ chức Năng lượng thế giới (International Energy Organzation) từ năm 1999 đến 2020 nhu cầu tiêu thụ năng lượng của thế giới sẽ tăng 60%. Trong vòng một thế kỷ qua, năng lượng tiêu thụ trên thế giới tăng khoảng 20 lần. Theo Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến 2025 đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt, đến năm 2010, nước ta sản xuất 100.000 tấn/năm nhiên liệu sinh học E-5 và 50.000 tấn/năm nhiên liệu diesel sinh học B-5, đảm bảo cung cấp 0,4% nhu cầu nhiên liệu trong cả nước. Đến năm 2015, sản lượng nhiên liệu bio-diesel dự kiến sẽ tăng lên 250.000 tấn/năm với mục tiêu sản xuất 5 triệu tấn/năm E-5 và B-5, đáp ứng được 1% nhu cầu xăng của cả nước. Đối với lĩnh vực năng lượng, bio-oil có thể sử dụng làm nhiên liệu trong nhà máy điện (gia nhiệt nồi hơi, lò…) hoặc thay thế diezel dầu mỏ để chạy động cơ (trong trường hợp này bio-oil cần phải được tinh chế, nâng cấp bằng các quá trình xử lý tiếp theo).

PV: Theo Bà, cần phải làm gì để có thể áp dụng phương pháp này trong thực tế sản xuất?

PGS.TS Đặng Tuyết Phương: Đây là một hướng nghiên cứu còn rất mới, chưa được phổ biến rộng rãi ở Việt Nam và cũng là vấn đề thời sự trên thế giới. Trong thời gian tới, chúng tôi tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện hệ thống thiết bị nhiệt phân, cải thiện xúc tác nhằm nâng cao hiệu suất và chất lượng sản phẩm. Trên cơ sở đó sẽ xây dựng quy trình công nghệ để có thể áp dụng vào sản xuất công nghiệp.

PV: Xin cảm ơn bà!