Các công nghệ chuyển đổi năng
lượng sinh khối - Phần 1
1. Giới thiệu
Việc chuyển đổi sinh khối thành năng lượng (hay còn gọi là năng lượng sinh
khối) bao gồm nhiều phương pháp khác nhau phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu, công
nghệ chuyển đổi, các hình thức ứng dụng của năng lượng sinh khối và điều kiện kinh
tế của mỗi địa phương, mỗi quốc gia.
Nguồn nguyên liệu sinh khối có thể được sản xuất từ các loại cây trồng năng
lượng chuyên dụng, cây trồng làm chất đốt ngắn ngày, các sản phẩm từ rừng và dư
lượng nông nghiệp như: thân cây, củi, rơm rạ … hay từ các nguồn chất thải công
nghiệp, chất thải hữu cơ hoặc phân động vật. Trong mỗi trường hợp các nguyên liệu
sinh khối phải được thu thập, vận chuyển và lưu trữ trước khi được chế biến thành
dạng nguyên liệu thích hợp cho quá trình xử lý. Theo đó, năng lượng sinh khối là một
dạng của năng lượng tái tạo khi sử dụng sẽ giúp giảm tác động có hại của việc khai
thác và sử dụng nhiên liệu hoá thạch như hiện nay. Tuy nhiên, cũng như với bất kỳ
nguồn năng lượng nào khác, năng lượng sinh khối cũng có những hạn chế nhất định
và nó phải cạnh tranh không chỉ với nhiên liệu hóa thạch mà còn với các nguồn năng
lượng tái tạo khác từ gió, năng lượng mặt trời và thủy triều.
Trong bài trước đã trình bày tổng quan về các nguồn và các loại sinh khối cũng
như đặc điểm của chúng. Trong phần này tác giả sẽ trình bày đánh giá ngắn gọn về
quá trình chuyển đổi năng lượng sinh khối, với việc nhấn mạnh vào việc sản xuất
nhiên liệu dạng khí phù hợp cho động cơ đốt trong. Mục đích của việc sản xuất này là
bổ sung nguồn cung cấp khí giàu mê-tan sản xuất bởi quá trình kỵ khí các chất thải
hữu cơ trong xử lý chất thải và các dư lượng. Hiện nay tại các nước phát triển, khí sản
xuất từ quá trình phân huỷ chất hữu cơ được sử dụng rộng rãi làm nhiên liệu cho các
nhà máy phát điện. Điện sản xuất dưới hình thức này coi như là một nguồn năng
lượng tái tạo thân thiện môi trường với giá thành cạnh tranh. Việc sử dụng khí từ quá
trình phân rải chất hữu cơ còn tạo cơ hội sử dụng chất thải để sản xuất năng lượng
sinh khối, qua đó giúp thúc đẩy xử lý chất thải của bãi chôn lấp như một hình thức bền
vững của quản lý chất thải.


Nó có thể để đốt bất kỳ loại nhiên liệu sinh khối nào nhưng trong thực tế quá trình
cháy chỉ xảy ra với loại sinh khối có độ ẩm nhỏ hơn 50%, còn các loại sinh khối chứa
độ ẩm cao thì phù hợp hơn với các quá trình chuyển đổi sinh học.
Quy mô của việc sử dụng sinh khối đốt từ rất nhỏ như để sưởi ấm dân dụng đến
các nhà máy công nghiệp với công suất từ 100-3000 MW. Việc kết hợp đốt sinh khối
với đốt than trong các nhà máy sản xuất điện là một lựa chọn đặc biệt hấp dẫn vì hiệu
suất chuyển đổi năng lượng cao. Trong khi đó hiệu suất chuyển đổi năng lượng sinh
khối của các nhà máy điện chỉ đốt sinh khối chỉ đạt từ 20% đến 40%. Tuy nhiên việc
đốt sinh khối sẽ không được xem xét kỹ trong bài, vì hình thức này sẽ không chuyển
đổi sinh khối thành nhiên liệu thích hợp cho sử dụng trong động đốt trong hay tuabin
khí .

3.2. Khí hoá
Khí hóa là việc chuyển đổi sinh khối thành một hỗn hợp khí dễ cháy bởi quá
trình oxy hóa một phần sinh khối ở nhiệt độ cao, thường trong khoảng 800-900 ° C.
Loại khí này có thể được đốt cháy trực tiếp hoặc được sử dụng như một loại nhiên liệu
cho các động đốt trong và tua bin khí. Hoặc các sản phẩm khí có thể được sử dụng
như một nguyên liệu (khí tổng hợp) trong sản xuất hóa chất như methanol.
Chu trình khí hóa tổng hợp hoặc kết hợp sinh khối (BIG / CC), nơi tua bin khí
chuyển đổi nhiên liệu khí thành điện năng với hiệu suất chuyển đổi cao hơn. Một ưu
điểm khác của hệ thống BIG / CC là khí được làm sạch trước khi được đốt, cho phép
ít phải sử dụng các thiết bị làm sạch khí đắt tiền cũng như khối lượng khí phải làm
sạch sẽ giảm. Việc tích hợp khí hóa và tận dụng lượng nhiệt đốt sẽ đảm bảo một hiệu
suất chuyển đổi cao từ 40-50% cho một nhà máy có công suất 30-60 MW. Tuy nhiên,
hiện nay, công nghệ BIG / CC mới chỉ dừng lại ở giai đoạn thử nghiệm. Ngoài ra,
việc sản xuất khí tổng hợp từ sinh khối cho phép sản xuất methanol và hydro, trong
tương lai chúng đều có thể trở thành nhiên liệu dùng cho giao thông vận tải.

3.3. Nhiệt phân
Nhiệt phân là việc chuyển đổi sinh khối thành chất lỏng, chất rắn hoặc khí bằng

Hình 4. Quá trình hoá lỏng.