Chương 3: NHIÊN LIỆU SINH HỌC
3.4. Thị trường nhiên liệu sinh học
Nhiên liệu sinh học hiện nay chiếm 2,7% tổng lượng nhiên liệu dùng cho giao thông trên toàn cầu. Đáp ứng lại sự tăng giá dầu lượng ethanol sinh học đã tăng 17%
trong năm 2010, trong đó hai nước Hoa Kì và Brazil chiếm 88% tổng lượng ethanol toàn cầu. Sau nhiều năm, Hoa Kì đã vượt qua Brazil và trở thành quốc gia sản xuất ethanol lớn nhất thế giới, EU đi đầu về biodiesel. Thị trường này thu hút nhiều công ty trẻ, phát triển nhanh, các công ty hàng không và các công ti dầu mỏ truyền thống.
3.4.1. Ethanol sinh học (Bio-Ethanol)
Brazil Là nước đi đầu trên thế giới trong việc sản xuất Bio-Ethanol nhiên liệu từ mật rỉ trong năm 2004 và đến cuối năm 2007, Brazil đã sản xuất được 20,5 tỉ lít, chiếm 34% sản lượng Bio-Ethanol toàn thế giới. Nhóm các nước nhập khẩu Bio-Ethanol nhiên liệu từ Brazil là Hoa Kì, Ấn Độ, Hàn Quốc , Nhật Bản, Thụy Điển và Hà Lan.
Năm 2006, Hoa Kì đã vượt qua Brazil trở thành quốc gia lớn nhất thế giới về sản xuất Bio-Ethanol nhiên liệu, chiếm 37% sản lượng toàn thế giới. Theo chương trình phát triển năng lượng quốc gia, Hoa Kì sẽ sản xuất 25,7 tỉ lít Bio-Ethanol vào năm 2010.
Nguồn nguyên liệu chính để sản xuất Bio-Ethanol nhiên liệu tại Hoa Kì là ngô.
Năm 2006, sản lượng Bio-Ethanol của EU là 341.250.000 lít, trong đó Pháp là quốc gia sản xuất Bio-Ethanol nhiên liệu lớn nhất châu Âu (114 triệu lít, chiếm 33%), Tây Ban Nha 47,8 triệu lít (chiếm 14%) và Đức 44,4 triệu lít (chiếm 13%).
Trung Quốc là nước sản xuất Bio-Ethanol lớn nhất khu vực Châu Á. Năm 2005, tổng sản lượng Bio-Ethanol của quốc gia này xấp xỉ 3,8 tỉ lít (trong đó 1,3 tỉ lít là Bio- Ethanol nhiên liệu), chiếm gần 8% sản lượng toàn thế giới.
Các quốc gia khác đã có những thành tựu đáng kể trong việc sản xuất Bio-Ethanol đó là Ấn Độ, Thái Lan và một số quốc gia khác.
Ấn Độ đây là quốc gia đứng thứ 2 ở châu Á về sản xuất Bio-Ethanol sau Trung Quốc. Năm 2005 sản lượng Bio-Ethanol của Ấn Độ là 1,7 tỉ lít, trong đó 200 triệu lít là Bio-Ethanol nhiên liệu.
Thái Lan là quốc gia Đông Nam Á đi tiên phong trong việc sản xuất Bio-Ethanol nhiên liệu. Năm 2007, Thái Lan có 9 nhà máy sản xuất Bio-Ethanol nhiên liệu với tổng
công suất gần 400 triệu lít/năm, trong khi đó chỉ có duy nhất nhà máy Thai Nguan sản xuất Bio-Ethanol từ sắn lát. Đến năm 2011, Thái Lan sản xuất khoảng 1 tỉ lít Bio-Ethanol nhiên liệu.
Năm 2006, sản lượng Bio-Ethanol được sử dụng trên thế giới là 50 tỉ lít, trong đó Bio-Ethanol nhiên liệu là 38,5 tỉ lít (chiếm 77%), Bio-Ethanol công nghiệp là 4 tỉ lít (chiếm 8%) và Bio-Ethanol cho đồ uống là 7,5 tỉ lít (chiếm 15%).
Sản lượng biodiesel toàn cầu tăng 7,5% trong 2010 với 19 tỉ lít. Việc sản xuất biodiesel ít tập trung như ethanol và 10 nước dẫn đầu chiếm 75% sản lượng biosiesel toàn cầu. Châu Âu giữ vị trí trung tâm thế giới về sản xuất biodiesel với hơn 10 tỉ lít, chiếm 53% sản lượng toàn cầu năm 2010. Châu Âu tiêu thụ nhiều nhất nhưng tỉ lệ tăng trưởng lại chậm, chỉ có 2% trong năm 2010. Sự tăng trưởng chậm là do có nhiều nguồn sản xuất rẻ hơn bên ngoài châu Âu làm cho các nước đó giảm sản xuất trong nước, tăng nhập khẩu. Đức là nước dẫn đầu với 2,9 tỉ lít biodiesel trong năm 2010, theo sau là Brazil, Argentina, Pháp và Hoa Kì.
Các nước tăng nhanh nhất là Brazil với 2,3 tỉ lít (tăng 46% so với năm 2009), Argentina với 2,1 tỉ lít (tăng 57% so với năm 2009).
Khoảng 12% biodiesel sản xuất tại châu Á, chủ yếu là dầu cọ ở Indonesia và Thái Lan, giá bán nhiên liệu biodiesel là vào khoảng 40 - 80 cents một lít.
3.4.2. Nhiên liệu cho máy bay phản lực
Có lẻ hướng áp dụng cho máy bay phản lực là ứng dụng cao cấp nhất của nhiên liệu sinh học vì nó đòi hỏi các thông số nghiêm ngặt. Cuối tháng 3 đầu tháng 4 năm 2011, cơ quan NASA đã thử nghiệm nhiên liệu phản lực làm từ mỡ gà và mỡ bò trên động cơ của máy bay DC - 8. Kết quả thử nghiệm cho thấy khả năng ứng dụng của nhiên liệu sinh học vào động cơ phản lực là rất khả quan. Lượng bụi carbon phát thải giảm 90% khi động cơ ở trạng thái nghỉ và giảm 60% khi cất cánh. Các chất thải khác như lưu huỳnh, NOx, các chất hữu cơ độc hại cũng ít hơn nhiên liệu truyền thống.
Sau khi thử nghiệm, tháng 7 năm 2011, Hiệp hội Vật liệu và thử nghiệm Hoa Kì (American Societi for Testing and Materials) đã chấp thuận cho việc dùng nhiên liệu sinh học trộn với nhiên liệu truyền thống trong máy bay thương mại. Đây là quyết định có tính đột phá mở ra một hướng ứng dụng lớn cho nhiên liệu sinh học. Hiện nay ngành hàng không tiêu thụ khoảng 10% nhiên liệu dùng cho ngành giao thông toàn cầu và phát thải khoảng 2% lượng phát thải toàn cầu. Mặc dù chiếm tỉ lệ không lớn nhưng đứng trước nguy cơ nhiên liệu hóa thạch sắp cạn kiệt trong vòng 50 năm nữa, các chuyên gia đang đẩy mạnh nghiên cứu trong lĩnh vực này. Thị trường nhiên liệu phản lực trị giá khoảng 140 tỉ đô la với 200 triệu tấn mỗi năm, cung cấp cho khoảng 1600 sân bay trên khắp thế giới.
Tháng 11 năm 2009, công ti KML thuộc hãng hàng không Hoàng Gia Hà Lan đã cho bay thử nghiệm nhiên liệu sinh học từ cây cải dầu trộn với nhiên liệu phản lực theo tỉ lệ 50:50 cho một trong bốn động cơ của máy bay Boeing 747. Tháng năm 2011, chiếc Gulfstream 450 lần đầu tiên bay vượt đại dương bằng nhiên liệu nói trên. Những sự kiện này khẳng định vị trí của nhiên liệu sinh học trên thị trường nhiên liệu quốc tế.
Mặc dù giá nhiên liệu sinh học phản lực còn cao, gấp 3 lần giá nhiên liệu thông thường nhưng liên minh châu Âu sẽ cho phép các công ti hàng không được bán các tín dụng phát thải carbon để bù đắp chi phí.
Khác với các nguồn năng lượng xanh khác, nguồn năng lượng từ sinh khối có nguyên liệu đa dạng và sản phẩm cũng rất phong phú. Từ những cây cao to như cây dương đến những tế bào nhỏ li ti, từ những gốc rơm rạ cho đến thực phẩm như ngô, sắn, từ phế nhà máy giết mổ gia súc cho đến rác thải sinh hoạt. Công nghệ sinh học và hóa
học ứng dụng trong lĩnh vực này cũng rất đa dạng để cho ra các sản phẩm khác nhau như ethanol sinh học, diesel sinh học, nhiên liệu sinh học cho động cơ phản lực, cho đến các chất quan trọng trong thực phẩm và mĩ phẩm. Một ưu điểm của nhiên liệu sinh học là có thể sử dụng trên những động cơ đang dùng nhiên liệu hóa thạch với một tỉ lệ trộn ngày càng tăng, tương lai các động cơ sẽ vận hành hoàn toàn bằng nhiên liệu sinh học, nguồn năng lượng này có ở khắp mọi nơi và người ta có thể từ vận dụng chất thải cho đến trồng những vùng cây chuyên canh cho nhiên liệu sinh học.
Trong số các nguyên liệu cho năng lượng sinh khối, vi tảo có một tương lai rất hứa hẹn, đó là do thời gian sinh khối rất nhanh, chỉ cần vài giờ cho đến vài ngày là có thể tăng gấp hai lượng sinh khối và sử dụng nước ít hơn cây nông nghiệp 99%, sản lượng trên một đơn vị diện tích lớn nên chiếm đất ít hơn, sản phẩm tạo ra phong phú hơn và dùng cho nhiều mục đích khác nhau, sử dụng CO2 phát thải từ các nhà máy khác như nhiệt điện.
Trong tương lai không xa, khi những khó khăn kĩ thuật được giải quyết, nguồn năng lượng sinh khối từ vi tảo sẽ là một trong những ngành quan trọng nhất.
Hình 3.1: Chuyến bay đầu tiên dùng nhiên liệu sinh học từ cây cải dầu (camelina), sản xuất tại Hoa Kì