Tổng quan về Sinh khối
Sinh khối (Biomass) là chất hữu cơ có thể được sử dụng làm nhiên liệu. Nó bao gồm vật liệu thực vật, phân bón và bùn thải. Nhiên liệu sinh khối (Biomass Energy) có thể tái tạo và bổ sung trong thời gian ngắn, không giống như nhiên liệu hóa thạch như than hoặc dầu.
Sinh khối là nguồn năng lượng tái tạo có chứa năng lượng hóa học được lưu trữ từ mặt trời. Thực vật tạo ra sinh khối thông qua quá trình quang hợp và sinh khối này có thể tạo ra nhiệt hoặc sản xuất nhiên liệu lỏng và khí tái tạo.
Sinh khối có thể được đốt trực tiếp để lấy nhiệt hoặc điện hoặc chuyển đổi thành nhiên liệu sinh học lỏng, chẳng hạn như ethanol hoặc dầu diesel sinh học. Những nhiên liệu sinh học lỏng này có thể được sử dụng trong xe cộ và chúng cũng có thể tạo ra điện.
Sinh khối cũng có thể được chuyển đổi thành nhiên liệu khí, chẳng hạn như metan , để sưởi ấm hoặc phát điện.
Việc sử dụng sinh khối để sản xuất năng lượng giúp giảm phát thải khí nhà kính và giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch.
Vật liệu tạo nên nhiên liệu sinh khối
Vật liệu sinh khối bao gồm gỗ, chất thải gỗ, rơm rạ, phân bón và các vật liệu hữu cơ khác. Những vật liệu này có thể tạo ra nhiệt, sản xuất điện hoặc tạo ra nhiên liệu sinh học lỏng.
Gỗ là nhiên liệu sinh khối phổ biến nhất. Nó đã được sử dụng để sưởi ấm và nấu ăn trong hàng ngàn năm. Chất thải gỗ từ các xưởng cưa và nhà máy giấy cũng có thể được sử dụng làm nhiên liệu sinh khối.
Rơm là một loại vật liệu sinh khối phổ biến khác. Đó là thân cây khô của các loại ngũ cốc, chẳng hạn như lúa mì, lúa mạch và lúa mạch đen. Rơm rạ có thể đốt trực tiếp hoặc chuyển hóa thành nhiên liệu sinh học lỏng hoặc nhiên liệu khí.
Chất thải động vật (gia súc, gia cầm) là một nguồn nhiên liệu sinh khối khác. Phân có thể được sử dụng làm phân bón hoặc chuyển hóa thành khí metan để sưởi ấm hoặc phát điện.
Bùn thải là một nguồn nhiên liệu sinh khối khác. Đó là vật liệu rắn còn lại sau khi nước thải đã được xử lý. Bùn thải có thể được đốt trực tiếp hoặc chuyển đổi thành nhiên liệu sinh học lỏng.
Chuyển đổi sinh khối thành năng lượng
Có một số cách để chuyển đổi sinh khối thành năng lượng. Các phương pháp chuyển đổi phổ biến nhất là nhiệt, sinh hóa và hóa học.
Chuyển đổi nhiệt
Chuyển đổi nhiệt là quá trình chuyển đổi sinh khối thành nhiệt hoặc điện. Loại chuyển đổi nhiệt phổ biến nhất là đốt, đó là đốt sinh khối trong lò đốt hoặc nồi hơi của nhà máy điện.
Nhiệt phân
Sinh khối cũng có thể được chuyển hóa thành nhiệt thông qua quá trình nhiệt phân . Nhiệt phân là quá trình phân hủy sinh khối ở nhiệt độ cao trong điều kiện không có oxy.
Khí hóa
Một loại chuyển đổi nhiệt khác là khí hóa. Khí hóa là quá trình chuyển đổi sinh khối thành nhiên liệu khí, chẳng hạn như metan hoặc carbon monoxide.
Chuyển đổi sinh hóa
Chuyển đổi sinh hóa là quá trình chuyển đổi sinh khối thành nhiên liệu sinh học lỏng, chẳng hạn như ethanol hoặc dầu diesel sinh học.
Loại chuyển đổi sinh hóa phổ biến nhất là lên men . Lên men là quá trình phân hủy đường trong sinh khối bởi vi khuẩn hoặc nấm men.
Đường trong sinh khối được chuyển hóa thành rượu, chẳng hạn như ethanol. Ethanol có thể được sử dụng làm nhiên liệu vận chuyển hoặc pha trộn với xăng để tạo ra nhiên liệu gasohol.
Diesel sinh học là một loại nhiên liệu sinh học lỏng khác được sản xuất từ sinh khối. Diesel sinh học được làm từ dầu thực vật hoặc mỡ động vật. Nó có thể được sử dụng làm nhiên liệu trong động cơ diesel.
Sinh khối và môi trường
Sử dụng sinh khối để sản xuất năng lượng có thể có tác động tích cực hoặc tiêu cực đến môi trường, tùy thuộc vào quá trình sản xuất và sử dụng.
Đốt sinh khối sẽ giải phóng carbon dioxide, một loại khí nhà kính. Tuy nhiên, nếu sinh khối đến từ một nguồn bền vững, chẳng hạn như rừng được quản lý, thì lượng khí carbon dioxide thải ra có thể được bù đắp bằng sự phát triển của cây mới.
Sinh khối cũng có thể giúp giảm lượng chất thải rắn được đưa đến các bãi chôn lấp.
Con người và sinh khối
Sinh khối là một phần quan trọng của nền kinh tế ở nhiều nước. Tại Hoa Kỳ, ngành lâm nghiệp và sản phẩm gỗ là những ngành sử dụng sinh khối chính.
Ở châu Âu, sinh khối được sử dụng rộng rãi để sưởi ấm và sản xuất điện. Nhiều nước ở châu Âu có nhà máy điện sinh khối.
Trong khi ở Hoa Kỳ, việc sử dụng sinh khối chủ yếu là trong công nghiệp thì ở châu Âu, nó được sử dụng nhiều hơn để sưởi ấm các ngôi nhà và tạo ra điện cho người tiêu dùng.
Những thách thức về sinh khối
Bên cạnh nhiều lợi ích của sinh khối, cũng có những thách thức cần được giải quyết. Một trong những thách thức lớn nhất là cân bằng việc sử dụng sinh khối với các nhu cầu khác về đất đai, chẳng hạn như sản xuất và bảo tồn lương thực.
Một thách thức khác liên quan đến việc tìm kiếm nguồn nguyên liệu sinh khối bền vững. Vật liệu sinh khối, chẳng hạn như gỗ, chỉ có thể được sử dụng để sản xuất năng lượng nếu chúng đến từ nguồn tái tạo.
Thách thức thứ ba là việc chuyển đổi hiệu quả sinh khối thành năng lượng. Hiện nay, hiệu quả chuyển hóa sinh khối thành năng lượng còn thấp. Điều này đòi hỏi rất nhiều sinh khối để tạo ra một lượng nhỏ năng lượng.
Cải thiện hiệu quả chuyển đổi sinh khối là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng.
Tổng kết
Sinh khối là nguồn năng lượng tái tạo có thể sản xuất nhiệt, điện và nhiên liệu vận chuyển.
Mặc dù có những thách thức liên quan đến việc sử dụng nó nhưng sinh khối có tiềm năng đóng một vai trò quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu năng lượng trong tương lai của chúng ta.
Nhưng để biến sinh khối thành nguồn năng lượng bền vững, chúng ta cần tìm cách sử dụng nó hiệu quả và bền vững hơn.
Nghiên cứu đang được tiến hành để nâng cao hiệu quả chuyển đổi sinh khối và phát triển các ứng dụng mới cho vật liệu sinh khối.
Cuối cùng, sự thành công của sinh khối như một nguồn năng lượng sẽ phụ thuộc vào khả năng giải quyết những thách thức này của chúng ta.
(*) Theo CarbonCollective
