Năng lượng sinh khối và cơ hội phát triển kinh tế xanh

Trong bối cảnh toàn cầu đang hướng tới một nền kinh tế xanh và bền vững, năng lượng sinh khối  đang nổi lên như một trong những nguồn năng lượng tái tạo quan trọng và giàu tiềm năng nhất. Vậy năng lượng sinh khối là gì, vì sao nguồn năng lượng này được xem là chìa khóa cho tương lai năng lượng sạch? DAT Group sẽ cùng bạn khám phá tiềm năng to lớn của nguồn năng lượng này, từ các khái niệm cơ bản đến những ứng dụng thực tiễn, mở ra cơ hội phát triển bền vững cho Việt Nam.

1. Năng lượng sinh khối là gì?

Để hiểu rõ tiềm năng của năng lượng sinh khối, trước hết cần nắm vững khái niệm và vai trò của nguồn năng lượng sinh khối trong bức tranh năng lượng toàn cầu.

1.1. Định nghĩa năng lượng sinh khối

Năng lượng sinh khối (biomass energy) là năng lượng được tạo ra từ các vật liệu sinh học, bao gồm thực vật, động vật và các chất thải hữu cơ. Nguồn gốc của năng lượng này là từ quá trình quang hợp, nơi cây xanh hấp thụ năng lượng mặt trời và chuyển hóa nó thành năng lượng hóa học tích trữ trong các hợp chất hữu cơ. Quá trình này giúp tạo ra một chu trình năng lượng bền vững, không làm cạn kiệt tài nguyên.

1.2. Vai trò trong năng lượng tái tạo

Năng lượng sinh khối được coi là một nguồn năng lượng tái tạo quan trọng bởi các nguyên liệu có thể được trồng hoặc tái sinh liên tục. Việc sử dụng năng lượng này giúp giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch, từ đó giảm phát thải khí nhà kính và góp phần bảo vệ môi trường. Nó đóng vai trò bổ sung cho các nguồn năng lượng tái tạo khác như thủy điện, điện gió và năng lượng mặt trời. Nhờ đó, năng lượng sinh khối tái tạo trở thành giải pháp quan trọng giúp cân bằng cung – cầu năng lượng và giảm áp lực lên tài nguyên không tái tạo.

2. Các dạng năng lượng sinh khối phổ biến

Trên thực tế, năng lượng sinh khối tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau như sinh khối rắn, lỏng, khí, nhiệt sinh học và khí từ chất thải, mỗi dạng có đặc điểm và ứng dụng riêng.

2.1. Sinh khối dạng rắn

Đây là dạng năng lượng sinh khối phổ biến nhất và lâu đời nhất. Nguyên liệu chính bao gồm gỗ, trấu, rơm rạ, bã mía và các loại phế phẩm nông nghiệp khác. Các vật liệu này có thể được xử lý qua hai phương pháp chính:

• Đốt trực tiếp: Nguyên liệu được đốt trong các lò hơi để sản xuất nhiệt hoặc làm quay tuabin phát điện.
• Ép viên nén (pellet): Chất thải sinh khối được nén thành viên nén có mật độ năng lượng cao hơn, giúp việc vận chuyển và lưu trữ trở nên hiệu quả hơn, đồng thời cải thiện hiệu suất đốt.

2.2. Sinh khối dạng lỏng

Sinh khối dạng lỏng bao gồm nhiên liệu sinh học như ethanol và biodiesel. Chúng được sản xuất thông qua quá trình lên men hoặc biến đổi hóa học các loại cây trồng giàu tinh bột, đường (như ngô, mía) hoặc dầu thực vật (như đậu nành, dầu cọ). 

Hai loại nhiên liệu này đóng vai trò quan trọng trong việc giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch, đặc biệt là trong lĩnh vực giao thông vận tải, góp phần giảm phát thải carbon và ô nhiễm không khí.

2.3. Sinh khối dạng khí

Sinh khối dạng khí chủ yếu là khí sinh học (biogas), được tạo ra từ quá trình phân hủy yếm khí của các chất thải hữu cơ như phân động vật, rác thải sinh hoạt và chất thải nông nghiệp. Biogas chứa thành phần chính là methane (CH4​), một loại khí có khả năng cháy, có thể được thu hồi để sử dụng trong nấu ăn, sưởi ấm hoặc sản xuất điện. 

2.4. Nhiệt sinh học 

Nhiệt sinh học (Bioheat) là năng lượng nhiệt được sản xuất bằng cách đốt sinh khối để cung cấp nhiệt trực tiếp cho các quy trình công nghiệp như sấy nông sản, sản xuất hơi nước hoặc sưởi ấm cho các tòa nhà.

2.5. Khí từ chất thải

Ngoài biogas, khí thải từ các bãi rác hoặc nhà máy xử lý nước thải cũng có thể được thu hồi và sử dụng làm năng lượng. Công nghệ này giúp giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường và tạo ra nguồn năng lượng hữu ích.

Tóm lại, năng lượng sinh khối tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau như rắn, lỏng, khí, nhiệt sinh học và khí từ chất thải, mỗi dạng đều có ứng dụng riêng trong sản xuất và đời sống, góp phần đa dạng hóa nguồn năng lượng tái tạo. Từ những đặc tính phong phú đó, có thể thấy năng lượng sinh khối mang lại nhiều ưu điểm vượt trội, là nền tảng để hướng tới một tương lai năng lượng xanh và bền vững hơn.

3. Ưu điểm của năng lượng sinh khối

Việc sử dụng năng lượng sinh khối mang lại nhiều lợi ích vượt trội, không chỉ về mặt kinh tế mà còn về môi trường và xã hội.

• Tính bền vững: Nguyên liệu có thể được tái sinh liên tục, không cạn kiệt như nhiên liệu hóa thạch. Đây là yếu tố cốt lõi giúp năng lượng sinh khối trở thành một phần của chiến lược năng lượng bền vững.
• Giảm thiểu phát thải: Mặc dù quá trình đốt sinh khối giải phóng CO2​, nhưng lượng khí này tương đương với lượng cây trồng hấp thụ trong quá trình quang hợp, tạo nên một chu trình carbon trung tính.
• Giảm phụ thuộc nhiên liệu hóa thạch: Giúp đa dạng hóa nguồn năng lượng, tăng cường an ninh năng lượng quốc gia.
• Xử lý chất thải: Giúp xử lý hiệu quả các loại chất thải nông nghiệp, công nghiệp và rác thải đô thị, giảm ô nhiễm môi trường.

Nhờ những ưu điểm này, năng lượng sinh khối ngày càng được xem là trụ cột trong chiến lược phát triển năng lượng sạch và kinh tế tuần hoàn tại nhiều quốc gia.

4. Nhược điểm của năng lượng sinh khối

Bên cạnh những lợi ích về môi trường và tính tái tạo, năng lượng sinh khối cũng tồn tại một số hạn chế nhất định. Việc nhận diện rõ các nhược điểm này giúp doanh nghiệp và nhà hoạch định chính sách có chiến lược đầu tư và khai thác hiệu quả hơn.

• Hiệu suất chuyển đổi chưa cao: So với các nguồn năng lượng truyền thống như than đá hay khí tự nhiên, hiệu suất chuyển đổi của năng lượng sinh khối thường thấp hơn, đặc biệt với các công nghệ đốt trực tiếp quy mô nhỏ. Điều này đòi hỏi phải tối ưu công nghệ hoặc kết hợp đồng phát điện – nhiệt (CHP) để nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng.
• Chi phí đầu tư ban đầu lớn: Việc xây dựng nhà máy điện năng lượng sinh khối, hệ thống xử lý nguyên liệu và thiết bị kiểm soát khí thải yêu cầu nguồn vốn đầu tư đáng kể. Đây là rào cản đối với các doanh nghiệp nhỏ nếu không có chính sách hỗ trợ hoặc cơ chế tài chính phù hợp.
• Nguy cơ ảnh hưởng đến đất đai và an ninh lương thực: Trong một số trường hợp, việc trồng cây chuyên dụng phục vụ phát triển năng lượng sinh khối có thể cạnh tranh với đất sản xuất nông nghiệp. Tuy nhiên, nhược điểm này có thể được giảm thiểu thông qua việc ưu tiên sử dụng phế phẩm nông – lâm nghiệp và các loại cây sinh khối không cạnh tranh lương thực.
• Khó khăn trong vận chuyển và lưu trữ: Nguyên liệu sinh khối thường có khối lượng lớn, độ ẩm cao và phân tán theo vùng, khiến chi phí vận chuyển và lưu trữ năng lượng sinh khối cao hơn so với nhiên liệu hóa thạch. Do đó, các dự án sinh khối thường hiệu quả nhất khi được triển khai gần nguồn nguyên liệu.

5. Tiềm năng phát triển năng lượng sinh khối tại Việt Nam

Việt Nam có tiềm năng rất lớn để phát triển năng lượng sinh khối nhờ nguồn tài nguyên dồi dào từ nông nghiệp và lâm nghiệp.

• Nguồn phế phẩm nông nghiệp: Trấu, rơm rạ, bã mía, vỏ cà phê… là những nguồn nguyên liệu dồi dào, sẵn có và phân bố rộng khắp.
• Lâm nghiệp: Rừng trồng và gỗ thải cũng là nguồn sinh khối quan trọng, có thể được tận dụng để sản xuất năng lượng.
• Chất thải: Rác thải đô thị, chất thải từ chăn nuôi… có thể được tận dụng để sản xuất biogas hoặc điện, góp phần giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường.

Việc phát triển năng lượng sinh khối không chỉ giúp giải quyết vấn đề môi trường mà còn tạo ra việc làm, tăng thu nhập cho người dân ở nông thôn, thúc đẩy quá trình phát triển kinh tế xanh.

6. Ứng dụng năng lượng sinh khối trong thực tiễn

Không chỉ dừng lại ở lý thuyết, năng lượng sinh khối đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực thực tế, từ sản xuất điện, cung cấp nhiệt cho công nghiệp đến nhiên liệu sinh học thay thế xăng dầu. Đây được xem là một trong những giải pháp năng lượng tái tạo phù hợp với các quốc gia có thế mạnh nông nghiệp như Việt Nam.

6.1. Sản xuất điện năng từ sinh khối

Sản xuất điện là một trong những ứng dụng phổ biến và hiệu quả nhất của năng lượng sinh khối hiện nay. Các nhà máy điện sinh khối sử dụng nguyên liệu như trấu, rơm rạ, bã mía, mùn cưa hoặc phế phẩm gỗ để đốt trong lò hơi, tạo ra hơi nước áp suất cao.

Hơi nước này làm quay tuabin và máy phát điện, từ đó tạo ra điện năng phục vụ cho sản xuất và sinh hoạt. Mô hình điện năng lượng sinh khối đặc biệt phù hợp tại các khu vực nông thôn, vùng chuyên canh nông nghiệp hoặc gần nhà máy chế biến nông sản – nơi nguồn nguyên liệu sẵn có, ổn định và chi phí thấp.

6.2. Sản xuất nhiệt phục vụ công nghiệp và sinh hoạt

Bên cạnh phát điện, năng lượng sinh khối còn được ứng dụng rộng rãi trong việc sản xuất nhiệt (bioheat). Nhiệt năng từ quá trình đốt sinh khối được sử dụng trực tiếp hoặc gián tiếp cho nhiều mục đích khác nhau.

• Trong công nghiệp: cung cấp nhiệt cho sấy nông sản, chế biến thực phẩm, sản xuất vật liệu xây dựng hoặc tạo hơi nước cho dây chuyền sản xuất.

• Trong sinh hoạt: nhiệt sinh học được sử dụng để sưởi ấm tòa nhà, đặc biệt hiệu quả tại các khu vực có khí hậu lạnh.

Ứng dụng này giúp doanh nghiệp giảm chi phí năng lượng, đồng thời tận dụng tối đa nguồn phế phẩm sinh khối sẵn có tại địa phương.

6.3. Nhiên liệu sinh học thay thế xăng dầu

Nhiên liệu sinh học là một hướng ứng dụng quan trọng khác của năng lượng sinh khối, đặc biệt trong lĩnh vực giao thông vận tải. Các loại nhiên liệu như ethanol và biodiesel được sản xuất từ cây trồng giàu tinh bột, đường hoặc dầu thực vật, cũng như từ chất béo động vật.

Sau khi sản xuất, nhiên liệu sinh học được pha trộn với xăng và dầu diesel truyền thống, giúp:

• Giảm phát thải khí độc hại ra môi trường

• Giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch

• Tăng cường an ninh năng lượng quốc gia

Đây được xem là giải pháp trung gian hiệu quả trong quá trình chuyển đổi sang hệ thống năng lượng sạch.

Chính nhờ khả năng ứng dụng linh hoạt trong sản xuất điện, nhiệt và nhiên liệu sinh học, năng lượng sinh khối không chỉ là một khái niệm kỹ thuật mà còn là giải pháp chiến lược cho phát triển năng lượng bền vững. Với lợi thế lớn về nguồn nguyên liệu từ nông nghiệp và lâm nghiệp, Việt Nam có tiềm năng to lớn để khai thác hiệu quả nguồn năng lượng này.

DAT Group tin rằng, việc khai thác hiệu quả năng lượng sinh khối sẽ là động lực quan trọng cho sự phát triển bền vững của đất nước. Để được tư vấn chuyên sâu hơn về các giải pháp năng lượng tái tạo, hãy liên hệ với chúng tôi qua site https://datsolar.com/ ngay hôm nay!