NGHIÊN CỨU CHUYỂN HÓA SINH KHỐI THÀNH NHIÊN LIỆU, VẬT LIỆU
MỚI ĐỂ ỨNG DỤNG TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
Nguyễn Thị Mai Hương
1
, Nguyễn Thị Thu Thảo
1
, Huỳnh Thành Công
1
, Trương Thanh Ngọc
1
,
Hồ Sơn Long
1
, Trần Thị Bội Châu
2
, Đào Phạm Duy Quang
1
, Nguyễn Thụy Đoan Trang
1
,
Nguyễn Văn Dũng
1
, Nguyễn Thị Lê
3
, Hồ Sơn Lâm
1,

2
(1)-Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng, Viện KH&CN Vietnam
(2)Trường Đại học Tôn Đức Thắng
(3) Golden Lotus Consultant Design Construction Company.

Nhằm giúp Việt Nam ứng phó với biến đổi khí hậu, UNDP sẽ cung cấp nhiều
thông tin cần thiết để các nhà hoạch định chính sách của Việt Nam đưa ra những chiến
lược thích ứng và giảm thiểu tác hại của biến đổi khí hậu vào chiến lược tổng thể phát
triển kinh tế xã hội của quốc gia.[1].
Có thể nói rằng, Chính phủ Việt nam đang cố gắng làm hết sức mình để phòng
tránh, khắc phục thiên tai, ứng phó và giảm nhẹ tác động do biến đổi khí hậu gây ra.
Ngày nay, sự biến đổi khí hậu không còn là những khái niệm chung chung nữa, mà mỗi
người dân, từ thành thị đến nông thôn đều cảm nhận được qua thực tế hàng ngày. Nhiệt
độ không khí trung bình của cả Việt nam đã tăng lên một đến hai độ. Nước mặn đã đi sâu
vào đất liền, mưa nắng thất thường…khi thì úng lụt, khi thì khô hạn kéo dài.
Sự tổn thất của loài người trong các cơn bão, sóng thần hay lũ lụt trên thế giới cho
thấy rằng các biện pháp phòng tránh nhân tạo, dù trình độ khoa học kỷ thuật hiện đại và
nguồn tài chính khổng lồ đến mấy, cuối cùng cũng không ngăn được thiên tai.
Sự thay đổi khí hậu, có thể do con người, có thể do biến đổi chung của hệ mặt trời,
cũng có thể do sự chuyển động của vũ trụ- những điều mà cho đến nay, sự hiểu biết của
loài người còn rất ít. Tuy nhiên, có một điều mà chúng ta biết rất rõ, là trái đất đã tồn tại
hàng triệu năm, đã hứng chịu nhiều thảm họa của vũ trụ, có thể đã gần như diệt vong,
nhưng rồi vẫn tái sinh, vẫn tiến hóa và phát triển.
Rõ ràng, tự nhiên biết cách thích ứng, biết cách chống đỡ, biết cách phát triển phù
hợp với qui luật chung của vũ trụ. Dựa vào tự nhiên để phòng tránh, khắc phục các biến
cố của tự nhiên là phương pháp tối ưu nhất mà con người nên làm. Những bãi biển đẹp
của Nhật bản, Thái lan hay Indonesia, được xây dựng hoành tráng và nhiều tiền nhưng
cũng trở thành bình địa khi sóng thần tràn vào bờ.Trong khi đó, một làng nhỏ của Ắn độ,
dù nằm trong tâm của sóng thần, nhưng thiệt hại hầu như không đáng kể, vì họ có một
khu rừng ngập mặn che chở.
Cho nên, dự án trồng các rừng ngập mặn và rừng chống cát [2] là cách tốt nhất cho
phòng chống biến đổi khí hậu trên nhiều khía cạnh, mà hai trong số nhiều lợi ích đó là
năng lượng và vật liệu mới từ sinh khối.
II. NĂNG LƯỢNG VÀ VẬT LIỆU MỚI TỪ NGUỒN SINH KHỐI:
II.1. Năng lượng tái tạo nói chung và năng lượng sinh khối nói riêng:

Vật liệu từ sinh khối đã được sử dụng hàng ngàn năm nay như gỗ, tre, nứa, lá, mây
làm nhà, những vật dụng trong đời sống con người từ thủa còn mông muội đến lụa, vải,
đồ thủ công mỹ nghệ ngày nay.
Cấu tạo chính của sinh khối là cenllulose, hemicenllulose, lignin. Các chất này
chiếm tỷ lệ trên 70% và là nguồn nguyên liệu chính cho ngành công nghiệp vật liệu
không dầu mỏ. Ngày nay, các loại vật liệu thân thiện môi trường được quan tâm dưới tên
gọi “composit xanh” đã và đang được nghiên cứu, sản xuất để phục vụ cho việc tạo ra
nhiều loại vật liệu chất lượng cao trong nền kinh tế cacbon thấp.[4-9]
II.3.Nguồn sinh khối:
Một vài số liệu đã được công bố sau đây có thể giúp chúng ta có cái nhìn đúng đắn
hơn với nguồn tài nguyên sinh khối của nước nhà[10]:
Bảng 1: Nguồn sinh khối từ gỗ
Nguồn sinh khối Tiềm năng (triệu
tấn)
Dầu tương đương
(triệu tấn)
Tỷ lệ (%)
Rừng tự nhiên 6,842 2,390 27,2
Rừng trồng 3,718 1,300 14,8
Đất không rừng 3,850 1,350 15,4
Cây trồng phân tán 6,050 2,120 24,1
Cây công nghiệp &
ăn quả
2,400 0,840 9,6
Phế liệu gỗ 1,649 0,580 6,6
TỔNG 25,090 8,780 100,0
Bảng 2: Nguồn sinh khối từ nông nghiệp
Nguồn sinh khối Tiềm năng (triệu
tấn)
Dầu tương đương

vai trò hết sức quan trọng cho điều hòa sinh trưởng vùng đầm lầy, ngập mặn, ngăn cản
hiện tượng xói lở đất, giữ phù sa, cát bay, bảo vệ xóm làng. Khai thác nguồn sinh khối
này không có nghĩa là chặt phá mà phải biết nuôi dưỡng, cắt tỉa, chăm sóc để chúng có
điều kiện phát triển. Trong bối cảnh biến đổi khí hậu, khi đồng bằng sông Hồng hay sông
Cữu long có thể bị ngập đến 40%, thì không một loài thực vật nào sống được, ngoại trừ
nhóm sinh khối này.
II.4. Tình hình nghiên cứu chuyển hóa sinh khối ở trong và ngoài nước:
Nghiên cứu chuyển hóa sinh khối đã có từ rất lâu.Tinh dầu, cây thuốc, nhựa cây,
gỗ, tre, nứa, song mây…đã được con người sử dụng từ khi còn mông muội.
Với sự phát triển của KHCN, những sản phẩm mới ra đời, trong đó có giấy, tơ
tằm, thuốc nhuộm, vải sợi cho đến những sản phẩm cao cấp hơn như đồ thủ công mỹ
nghệ, bàn ghế tủ giường hiện đại…
II.4.1: Trên thế giới:
a/ Trong lĩnh vực nhiên liệu:
Sản xuất etanol từ tinh bột đã được công nghiệp hóa. Việc lên men xenlulozo
thành đường cũng đã được nghiên cứu và sản xuất công nghiệp. Biodiesel từ một số loại
hạt cho dầu như cọ, cải dầu, hướng dương, dừa…cũng đã được ứng dụng để pha chế với
diesel dầu mỏ. Tổng công suất sản xuất biodiesel của Châu Âu đã vượt ngưỡng 2 triệu
tấn/năm.
Trong những năm trước 2004, người ta thống kê được khoảng 50 nước và vùng
lãnh thổ đã bắt đầu sử dụng biodiesel, thì từ đó đến nay, theo báo cáo thống kê của
IFQC’s “Global Biofuels Center” [11], số nước và vùng lãnh thổ đang sử dụng, đang có
các chương trình đã chiếm gần hết bản đồ thế giới. Riêng Nga, một số nước trung đông,
châu phi là chưa có thông tin. Điều đó chứng tỏ rằng Biodiesel đang từ từ xâm nhập vào
đời sống xã hội loài người và sẽ là một trong những những dạng nhiên liệu quan trọng
trong thế kỷ 21.
Vấn đề này cũng thể hiện rõ ở số lượng các patent được cấp giấy chứng nhận [12].
Thống kê số lượng patent trong các năm từ 2002 đến 2007 cho thấy có sự tăng đều trong
từng năm và đến hết năm 2007 đã có khoảng 2796 patent, trong đó, năm 2007 đã gấp 7
lần năm 2002.

xí tự hoại cho vùng ngập lũ những năm 2000 đã được Viện khoa học vật liệu ứng dụng
đưa vào triển khai với kết quả tốt.
Những năm gần đây, nhiều đề tài cấp nhà nước về sử dụng sợi thiên nhiên để tạo
ra vật liệu composit xanh cũng được tiến hành.
Trong lĩnh vực nhiên liệu đi từ sinh khối, một số nghiên cứu thăm dò nhiệt phân
sinh khối thành khí CO2,Metan, Hydro cũng được triển khai với kết quả khả quan.
Nghiên cứu và sản xuất bioetanol từ tinh bột, biodiesel từ dầu thực vật Việt nam hay
chuyển hóa rơm rạ thành etanol cũng được đặc biệt quan tâm và có nhiều kết quả ghi
nhận.
Trong xu thế chung của thời đại, năng lượng càng ngày càng trở thành điểm tựa
quan trọng nhất trong phát triển kinh tế, xã hội. Dù ở giai đoạn nào thì con người cũng
cần năng lượng và giải quyết năng lượng là bài toán khó nhất với con người, đặc biệt
năng lượng sạch.
III. MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM:
III.1. Nghiên cứu sử dụng hạt của các loại cây ăn quả làm nguyên liệu sản xuất
biodiesel.
Sử dụng công nghệ chiết liên tục với hai loại dung môi khác nhau, có thể nhận
được dầu béo trong một số loại hạt của cây ăn quả như Chôm chôm, Nhãn, Chè. Kết quả
cho thấy trong hạt chôm chôm có thể thu được 22,36% dầu béo, trong hạt nhãn có thể thu
được 23% và trong hạt chè có thể thu được đến 52,4% dầu béo.Tính chất vật lý và thành
phần hóa học của các loại dầu này tương tự như các loại dầu béo khác và có thể làm
nguyên liệu cho sản xuất biodiesel.
Sau khi thu hồi dung môi, dầu béo của cả hai lần chiết được kết hợp lại với nhau
để tiến hành phân tích thành phần hóa học và các chỉ số hóa lý của dầu thu được. Kết quả
cuối cùng của quá trình chiết dầu được thể hiện trong bảng 3:
Bảng 3: Tổng hợp kết quả thu hồi dầu béo từ hạt cây ăn quả:
Hạt Chè 300 80 75 165,4 157,26 52,42
Tổng 900 210 190 580,8 294,76
Kết quả thực nghiệm trong bảng 3 cho thấy:
- Hàm lượng dầu béo trong một số hạt nêu trên khá cao và có khả năng sử dụng

H
18
(3,07%)
+ 2,6-dimethyl heptane, C
9
H
20
(10,1%)
+ 2,6-dimethyl heptene, C
9
H
18
(4,21%)
+ 2,6-dimethyl, 2-heptene, C
9
H
18
(11,32%)
+ 2,6-dimethyl, 1,5-heptadiene, C
9
H
16
(14,09%)
Các hydrocarbon trên đây là xăng không cần phải trải qua giai đoạn reforming như
trong chế biến hóa dầu.
+ Xúc tác Hydroxy-Raney-Nikel:
Trong tổng số 74,54 % nguyên liệu đã chuyển hóa, hình thành:
+ 58,22% hydrocarbon vòng không chứa oxy: chiếm 81,62% tổng sản phẩm,
trong đó, Cymene chiếm 50%.
+ 12,56 % hydrocacbon vòng có chứa oxy.

0
C-190
0
C.
A-Sản phẩm Khí:
Bảng 5: sản phẩm khí trong quá trình nhiệt phân trong O2
STT Tên sản phẩm CuO/C PbO/C Zn/C
1 Propiolic axit
HC≡C-COOH
8,89 7,34 7.98
2 Nitrous Oxide N
2
O 35.8 36,5 38,30
3 Carbon dioxide CO
2
40,35 42,15 39,48
4 Formic acid etylester 2,5 1,25 1,95
87,54 87,24 87,71
Sản phẩm khí chiếm 80%
B-Sản phẩm lỏng:
Bảng 6:Sản phẩm lỏng trong quá trình nhiệt phân trong O2
STT Tên sản phẩm CuO/C PbO/C Zn/C
1 Propiolic axit
HC≡C-COOH
1.18 1,35 1,21
2 Acid axetic 3,10 3,33 3,13
3 Etylic alcohol 63,09 60,87 62,40
4 Formic acid 32,63 34,45 33,26
5 CMC 0 0 0
100 100 100

- 5.23
3
1,3,8-p-Menthatriene C
10
H
14

.{MS: 77 91 119 134}
-
7.46
4
Cyclohexanol, 2-methylene-5-1methylethenyl-
C
10
H
16
O .{MS: 41 84 91 108 119 137}
4.89 2.24
5 p-Isopropenyl toluen C
10
H
12

{MS: 41 69 91 105 119 143 157 225}
- 3.97
6
Podocarp-7-en-3-one,13.beta methyl-13-vinyl-
C
20
H

H
32
O
2
{MS:
- 1.87
11
2-[4-methyl-6-(2,6,6-trimethylcyclohex-1-
enyl)hexa-1,3,5-trienyl]cyclohex-1-en-
1carboxaldehyde, C
23
H
32
O
{MS: 43 69 93 119 137 289 304}
- 1.81
12
5.alpha Androstan-17.beta ol, 2.alpha.,
3.alpha.,3.alpha epoxy-3-methyl-, C
20
H
32
O
2
{MS: 43 69 93 119 137 289 304}
0.26 1.55
13
13alpha-delta(8)-dihydroabietic acid, C
20
H

- Màng Vinapol
®
FfS- Dùng làm bầu ươm cây tự phân hủy.
- Màng Vinapol
®
FfF- Dùng để bọc trái cây khi vận chuyển hay xuất khẩu mà
không cần tẩm hóa chất bên ngoài.
IV. MÔ HÌNH DỰ KIẾN:
Cùng với công ty Golden Lotus Consultant Design Construction Company, Viện
KHVLUD đang xúc tiến tư vấn công nghệ cho dự án trồng nhiều ha dừa nước tại Trà
vinh do Công ty Fist-Flower đề xuất. Các nghiên cứu về thực vật học cho thấy cây dừa
nước có thể chịu được nước mặn và góp phần giữ phù sa cho vùng duyên hải rất tốt.
Trong bối cảnh biến đổi khí hậu và mực nước biển dâng lên thì các loại cây như dừa
nước có vai trò rất lớn trong việc giữ đất và cải tạo khí hậu.
Công dụng của dừa nước đã được biết đến khá lâu và khá đầy đủ. Đây là nguồn tài
nguyên thực vật khá phong phú nhưng chưa được khai thác sử dụng một cách hiệu quả.
Nếu có một chương trình bảo vệ, trồng mới và qui hoạch khai thác có hiệu quả, sẽ mang
lại lợi ích cho người dân.
Sản phẩm chủ yếu của dự án là nhiên liệu sinh học, đây là một dự án phù hợp với
chủ trương phát triển nhiên liệu sinh học của Chính phủ. Công nghệ của Công ty
FirstFlower là công nghệ đã thương mại hoá, có thể tin cậy được.
Các sản phẩm khác như xăng, vật liệu lợp composit, sợi tự nhiên từ phế thải của
cây dừa nước sẽ được Viện KHVLUD nghiên cứu triển khai tại đây để hình thành một
cụm công nghệ chế biến cây dừa nước, làm cơ sở cho các dự án tiếp theo.
V. KẾT LUẬN:
1. Biến đổi khí hậu sẽ làm thay đổi đáng kể cuộc sống của con người ở những vùng
bị ảnh hưởng, cho nên, các giải pháp thích ứng cho việc giải quyết các vấn đề về
biến đổi khí hậu là rất quan trọng và cấp bách.
2. Các giải pháp cần được tiến hành đồng bộ để không gây ảnh hưởng đến đời sống
nhân dân.

[8]. Tran Vinh Dieu, Bui Chuong et al. Review: Research and Application of Bamboo
and Jute Finers Reinforced Polymer Composites in Vietnam. Tap chi Hoa hoc, vol. 47
(2), 2009, trang 236-246.
[9]. Brett C. Suddell, William J. Evans, “Natural Fibre Composites in Automotive
Applications”, Chapter 7, pp 231-260, from “Natural Fibres, Biopolymers and
Biocomposites”, Amar K. Mohanty, Manjusri Misra and Lawrence T. Drzal, Eds., CRS
Press 2005.
[10] Nguyển Quang Khải. Trung tâm năng lượng & Môi trường Hà nội.(5/2010)
[11]. Global Biofuels Center
[12]. www.bakerdaniels.com
[13]. BIODIESEL 2020: Global Market Survey, Feedstock Trends and Forecasts
www.bakerdaniels.com
[14].Elliott, D. C., and E. G. Baker.1986. Catalytic Hydrotreating of Biomass
Liquefaction Products to Produce Hydrocarbon Fuels: Interim Report. PNL-5844,
Pacific Northwest Laboratory, Richland, WA.
[15].Gevert, S. B.1987.Upgrading of Directly Liquefied Biomass to Transportation
Fuels.Chalmers University of Technology, Göteborg, Sweden.
[16].
Douglas C. Elliott and Gary F.
LIQUID HYDROCARBON FUELS FROM
BIOMASS Amer. Chem. Soc., Div. Fuel Chem. Preprints 34(4) 1989 pp 1160-1166
[17]. N. Brás, N. M. F. S. A. Cerqueira, P. A. Fernandes, M. J. Ramos, "Carbohydrate
Binding Modules from family 11: Understanding the binding mode of polysaccharides",
International Journal of Quantum Chemistry, Volume 108 Issue 11 (2008), pages 2030 –
2040
[18]. Cooking cellulose in hot and compressed water Shigeru Deguchi, Kaoru Tsujii and
Koki Horikoshi Chem. Commun., 2006, 3293 – 3295
[19].Holt-Gimenez, Eric 2007. Biofuels: Myths of the Agrofuels Transition.
Backgrounder. Institute for Food and Development Policy, Oakland, CA. 13:2
[20]. Hồ Sơn Lâm, “Những kết quả nghiên cứu thực nghiệm công nghệ không bả thải