Tổng quan về nhiên liệu sinh học
-Nhu cầu năng lượng của loài người đã hiện diện cách nay hàng trăm ngàn năm, khi con
người biết dùng lửa trong hoạt động hàng ngày để nướng thịt, đuổi thú dữ, đốt rừng làm
rẫy. Kể từ đó, nguồn năng lượng từ vật rắn như gỗ cây ngày càng trở nên quan trọng, có
hơn hai tỉ người trên thế giới đang dùng chất rắn trong gia đình để nấu nướng và sưởi ấm
mùa đông. Năng lượng có vai trò quan trọng đối với sự phát triển kinh tế - xã hội. An
ninh quốc gia, an ninh kinh tế luôn gắn liền với an ninh năng lượng của một quốc gia. Vì
vậy trong chính sách phát triển kinh tế, xã hội bền vững, chính sách năng lượng nên được
đặt lên hàng đầu.

Vào thế kỷ 19, gỗ là nguồn năng lượng làm máy chạy bằng hơi nước phổ thông trong
ngành chuyên chở, giúp phát triển mạnh công nghiệp cơ giới. Sau đó, con người chế tạo
máy phát điện cung cấp nguồn điện năng mới có nhiều công dụng cho đời sống hàng
ngày và thay thế dần những máy chạy bằng hơi nước. Khi tìm thấy nguồn nhiên liệu trầm
tích như than đá, dầu hỏa và khí đốt, con người tăng tốc sử dụng loại năng lượng không
tái tạo này để chạy máy nổ, chủ yếu trong ngành vận tải, nhiệt và điện năng. Loại nhiên
liệu thể lỏng (xăng dầu) trở nên thông dụng hơn trong ngành chuyển vận vì có tỉ trọng
năng lượng cao, dễ sử dụng hơn loại nhiên liệu khí và rắn, và từ đó nguồn năng lượng rắn
được sử dụng giảm dần.

Theo tính toán của các chuyên gia kinh tế năng lượng, dầu mỏ và khí đốt hiện chiếm
khoảng 60-80% cán cân năng lượng thế giới. Với tốc độ tiêu thụ như hiện nay và trữ
lượng dầu mỏ hiện có, nguồn năng lượng này sẽ nhanh chóng bị cạn kiệt trong vòng 40-
50 năm nữa. Diễn biến phức tạp của giá xăng dầu gần đây là do nhu cầu dầu thô ngày
càng lớn và những bất ổn chính trị tại những nước sản xuất dầu mỏ. Để đối phó tình hình
đó, cần tìm ra các nguồn năng lương thay thế, ưu tiên hàng đầu cho các nguồn năng
lượng tái sinh và thân thiện với môi trường.

Trong số các nguồn năng lượng thay thế dầu mỏ đang sử dụng hiện nay (năng lượng gió,
năng lượng mặt trời, năng lượng hạt nhân,…), năng lượng sinh học đang là xu thế phát
triển tất yếu, nhất là ở các nước nông nghiệp và nhập khẩu nhiên liệu, do các lợi ích của

tạm chia làm mấy nhóm sau:

1. Nhiên liệu lỏng
1. Khái niệm
Diesel sinh học (BioDiesel): Diesel sinh học là một loại nhiên liệu có tính chất tương
đương với nhiên liệu dầu diesel nhưng không phải được sản xuất từ dầu mỏ mà được sản
xuất từ dầu thực vật hay mỡ động vật bằng phản ứng chuyển hóa este
(transesterification). Các chất dầu [còn gọi là fatty acid methyl (hay ethyl) ester
(FARME)] trộn với sodium hydroxide và methanol (hay ethanol) tạo ra dầu diesel sinh
học và glycerine bằng phản ứng chuyển hóa este.
Phản ứng tạo dầu điesel sinh học giữa axít béo và methanol:

2. Tính chất hóa lý của dầu điesel sinh học gốc B100 (TCVN 7717 : 2007)

Tiêu chuẩn Đơn vị Giới hạn Phương pháp đo
1 Hàm lượng este % khối lượng > 96,5 EN 14103
2 Khối lượng riêng tại 15oC

kg/m
3
860 - 900 TCVN 6594 (ASTM D 1298)
3 Điểm chớp cháy (cốc kín)

oC 130 TCVN 2693 (ASTM D 93)
4 Nước và cặn % thể tích < 0,050 TCVN 7757 (ASTM D 445)
5
Độ nhớt động học tại
40oC
mm
2

3. Quy trình sản xuất
4. Ứng dụng

Dầu điesel sinh học có thể được sử dụng dưới dạng nguyên chất (B100) hoặc pha với dầu
điesel có nguồn gốc dầu mỏ ở bất kì tỷ lệ nào để chạy động cơ điesel.

Xăng sinh học (Gasohol): Bao gồm Bio-metanol, Bio-ethanol, Bio-butanol… Trong số
các dạng xăng sinh học này, Bio-ethanol là loại nhiên liệu sinh học thông dụng nhất hiện
nay trên thế giới vì có khả năng sản xuất ở quy mô công nghiệp từ nguyên liệu chứa
đường như mía, củ cải đường và nguyên liệu chứa tinh bột như ngũ cốc, khoai tây, sắn…

Xăng chứa ethanol có trị số octane cao hơn xăng thường nên động cơ mau nóng hơn, máy
cũng mau hao mòn hơn, nhất là các vòng đệm cao su. Bất lợi của Ethanol là hút ẩm nên
xăng-ethanol có chứa nhiều nước, làm máy khó “đề”, làm rỉ sét kim loại, hư mòn chất
nhựa (plastic), nên đòi hỏi phải thay đổi vật liệu làm động cơ, phải bảo trì xe thường
xuyên. Bồn chứa ethanol cũng phải làm từ kim loại đặc biệt, việc chuyên chở cũng khó
khăn hơn xăng thường.

Phản ứng thủy phân tinh bột:
(C
6
H
10
O
5
)n + n H
2

qua dung môi
mg/100 Ml < 5,0 TCVN 6593 (ASTM D 381)
4 Hàm lượng nước % thể tích <1,0 (1) ASTM E 203 hoặc ASTM E 1064

5
Hàm lượng chất biến
tính (xăng, naphta)
% thể tích
5.1

% thể tích > 1,96
5.2

% thể tích < 5,0
6 Hàm lượng clorua vô cơ

mg/L (ppm khối
lượng)
< 32 (40) ASTM D 512-81
7 Hàm lượng đồng mg/kg <0,1 ASTM D 1688
8
Độ axit (như axit axêtic
CH
3
COOH)
% khối lượng
(mg/L)
< 0,007 (56)
(3)
ASTM D 1613

2. Khí sinh học (Biogas):

Biogas hay khí sinh học là hỗn hợp khí methane (CH4) và một số khí khác phát sinh từ
sự phân huỷ các vật chất hữu cơ trong môi trường yếm khí. Thành phần chính của Biogas
là CH4 (50-60%) và CO2 (>30%) còn lại là các chất khác như hơi nước N2, O2, H2S,
CO … được thuỷ phân trong môi trường yếm khí, xúc tác nhờ nhiệt độ từ 20-40ºC, nhiệt
trị thấp của CH4 là 37,71.103 KJ/m3, do đó có thể sử dụng biogas làm nhiên liệu cho
động cơ đốt trong. Để sử dụng biogas làm nhiên liệu thì phải xử lý biogas trước khi sử
dụng tạo nên hỗn hợp nổ với không khí. Khí H2S có thể ăn mòn các chi tiết trong động
cơ, sản phẩm của nó là SOx cũng là một khí rất độc. Hơi nước có hàm lượng nhỏ nhưng
ảnh hưởng đáng kể đến nhiệt độ ngọn lửa, giới hạn cháy, nhiệt trị thấp và tỷ lệ không
khí/nhiên liệu của Biogas.

3. Nhiên liệu sinh học rắn:

Một số loại nhiên liệu sinh học rắn mà các nước đang phát triển sử dụng hàng ngày trong
công việc nấu nướng hay sưởi ấm là gỗ, than và các loại phân thú khô.

Nguyên Liệu Để Sản Xuất Nhiên Liệu Sinh Học

Nguyên liệu để sản xuất Nhiên liệu sinh học rất đa dạng, phong phú, bao gồm:
 Nông sản: sắn, ngô, mía, củ cải đường…
 Cây có dầu: lạc, đậu tương, cây hướng dương, dừa, cọ dầu, jatropha…
 Chất thải dư thừa: sinh khối phế thải, rơm rạ, thân cây bắp, gỗ, bã mía, vỏ trấu…
 Mỡ cá
 Tảo
Tùy theo lợi thế về nguồn nguyên liệu của mỗi quốc gia, người ta lại chọn những loại
nguyên liệu phù hợp để sản xuất NLSH. Ví dụ như Brasil sản xuất ethanol chủ yếu từ
mía, ở Mỹ là từ ngô.
Công Nghệ Sản Xuất Nhiên Liệu Sinh Học:

và các thiết bị năng lượng, triển vọng của loại nhiên liệu này là sáng sủa, đây là loại
nhiên liệu bền vững thay cho các nguồn năng lượng hóa thạch đắt đỏ đang bị cạn kiệt.

Loại nhiên liệu này có thể xuất hiện trong một phạm vi nhất định, nhưng vẫn không khắc
phục được tình trạng “đói nhiên liệu” đang gia tăng hiện nay trên thế giới.
 NLSH có thể giải quyết các vấn đề biến đổi khí hậu:
Các cây trồng nông nghiệp và các nguyên liệu sinh khối khác được coi là các nguyên liệu
góp phần làm trung hòa cácbon bởi chu kỳ sống thực tế của nó, thực vật thu cácbon
điôxit thông qua quá trình quang hợp.Tuy nhiên, các nguyên liệu đầu vào sử dụng trong
quá trình sản xuất NLSH được coi là nguyên liệu tái tạo và có khả năng làm giảm phát
thải khí nhà kính (GHG).

Tuy nhiên, cho dù các nhiên liệu đầu vào tự chúng có khả năng trung hòa cácbon, thì quá
trình chuyển đổi các vật liệu thô thành NLSH có thể gây phát thải cácbon vào khí quyển.
Vì vậy, NLSH phải góp phần vào giảm phát thải các bon, chúng phải được chứng minh
giảm thải thực sự GHG trong tất cả chu trình sản xuất và sử dụng NLSH.
 NLSH có thể tăng cường an ninh năng lượng quốc gia:
Sự phụ thuộc vào dầu nhập khẩu có thể không những làm suy kiệt dự trữ ngoại tệ của
quốc gia, mà còn tạo ra sự mất ổn định về an ninh năng lượng của quốc gia đó. Từ khi
NLSH được sản xuất từ các nguồn nguyên liệu bản địa của nhiều nước châu Á, loại nhiên
liệu này có vai trò là nhiên liệu thay thế cho các nhiên liệu hóa thạch có thể giảm sự phụ
thuộc nhập khẩu dầu và tăng cường an ninh năng lượng quốc gia.

Tuy nhiên, điều quan tâm là một số nước đang bị lôi cuốn bởi nhiều hứa hẹn về an ninh
năng lượng hơn và họ tiếp tục bỏ chi phí để đảm bảo an ninh của các nhu cầu khác nữa
như an ninh lương thực, an ninh về nguồn cung cấp nước và không quan tâm tới việc bảo
vệ các nguồn tài nguyên thiên nhiên như rừng tự nhiên và sự đa dạng sinh học của chúng.
 NLSH có thể hình thành sự tham gia của các xí nghiệp nhỏ và vừa(SMEs):
Khác với nhiên liệu dầu và khí, thậm chí là than cần phải xây dựng cơ sở hạ tầng lớn để
khai thác và xử lý, với sự tham gia của các tập đoàn lớn và các công ty đa quốc gia, việc

Hơn nữa, lợi ích kinh tế mà các cộng đồng được hưởng có thể lan tỏa và tạo ra các lợi ích
xã hội khác nữa, như các dịch vụ chăm sóc sức khỏe, giáo dục, phúc lợi xã hội và các
dịch vụ công cộng….

Bằng việc quản lý phù hợp, an toàn và linh hoạt trong các điều kiện văn hóa, nhân khẩu
học và nhân chủng học tại địa phương, sản xuất NLSH có khả năng tạo ra phát triển kinh
tế-xã hội tốt hơn đối với cộng đồng và đặc biệt là đóng góp vào công cuộc giảm đói
nghèo.