Năng Lượng Sinh Học Có Phải Là Một Chọn Lựa Thích Hợp?

Vào đầu tháng 3, 2008, tại Washington, tại một Hội nghị Quốc tế về Năng lượng Tái tạo ông Chris Flavin, Chủ tịch của Nhóm World Watch cho biết trên 100 tỷ Mỹ kim đã được đầu tư từ năm 2007 nhằm truy tìm các nguồn năng lượng có thể tái tạo. Mục tiêu của Liên hiệp Âu Châu cho đến năm 2020 là thực hiện 20% mức năng lượng tiêu dùng đến từ năng lượng tái tạo và giảm bớt mức năng lượng hoá thạch trong tương lai.

Đối với Hoa Kỳ, để đạt đến mục tiêu trên trong một tương lai gần, Hoa Kỳ đã thiết lập một chính sách năng lượng rất năng động và toả rộng ra về nhiều hướng khác nhau căn cứ vào giữa kỹ nghệ, chuyển vận, kinh tế, môi trường và nguồn cung cấp thực phẩm. Do đó, cần phải tính đến tương quan giữa thực phẩm và giá thành cùng hiệu năng của năng lượng cần có để tạo ra nguồn thực phẩm trên.

Những loại năng lượng tái tạo và các nguồn năng lượng ngoài năng lượng hoá thạch đã được Hoa Kỳ nhắm vào và đầu tư trong nghiên cứu nhiều nhất là: năng lượng mặt trời, năng lượng gió, nhiệt năng từ mặt trời, năng lượng từ sự kết nối lạnh giữa các nguyên tử (cold fusion), năng lượng thuỷ triều, năng lượng dùng than đá hoá lỏng trong công nghệ sạch, năng lượng hydrogen, năng lượng sinh học từ thực vật và chất thải gia súc.

Mục tiêu của bài viết lầy đặt trọng tâm vào năng lượng thực vật để phân tích những yếu tố tích cực và tiêu cực cùng hiệu năng của loại năng lượng lầy khi áp dụng vào việc phát triển quốc gia.

Mức giới hạn của năng lượng hoá thạch

Theo kết quả nghiên cứu của nhiều cơ quan trên thế giới, trữ lượng dầu thô trong đất trên toàn cầu đã được đồng ý như sau:  Cơ quan Năng lượng Hoa Kỳ (1997), Báo Washington Post (1996), Kỷ yếu Năng lượng quốc tế 1998 (International Energy Annual), Phòng Thống kê LHQ (1994). Hầu hết đều kết luận là trữ lượng dầu thô hiện chiếm vào khoảng 1.000 tỷ thùng (barrel). Cũng cần biết: 1 barrel = 42 Gallon = 159 lít.

Cũng theo ước tính của Cơ quan Địa chất HK  thì với trữ lượng lầy, nhân loại chỉ có triển vọng sử dụng trong vòng 50 năm tới mà thôi.

Nhưng trên thế giới hiện tại, còn có nhiều quốc gia đang tiếp tục truy tìm  và khai thác nhiều khu vực có triển vọng có mõ dầu ở trong đất liền cũng như ở trong trầm tích của thềm lục địa như ở Việt Nam, Alaska (Hoa Kỳ), Nam Dương, Venezuela, Nga Sô v.v... Do đó, trên thực tế, có thể cho phép chúng ta ước tính một cách lạc quan hơn con số 50 năm. Đó là chưa kể đến những phương pháp và nguyên liệu khác đang được nghiên cứu để thay thế xăng dầu.

Cơ quan OPEC là chữ viết tắt của “The Organization of Petroleum Exporting Countries” hay “Tổ chức các Quốc gia Sản xuất Dầu”. Có tất cả 9 quốc gia trong tổ chức lầy, đó là: Algeria, Nigeria, Ondonesia, Iran, Iraq, Kuwait,, Qatar, Saudi Arabia, và Venezuela. Tổ chức lầy định mức sản xuất dầu hàng năm cho các thành viên, từ đó gián tiếp quy định giá dầu cho các quốc gia khác trên thế giới.

Vì vậy, tuỳ theo tình hình biến động mà giá giá dầu có thể tăng bất ngờ do tình trạng “tạm ngưng” sản xuất của OPEC làm cho khủng hoảng năng lượng trên thế giới. Đó là cuộc khủng hoảng vào năm 1973. Hiện nay, chúng ta đang sống trong một giai đoạn của một hình thức khủng hoảng mới vì giá dầu đã tăng gần gấp đôi so với năm ngoái. Tuy nhiên cuộc khủng hoảng thực sự chưa xảy ra vì giá dầu hiện tại vẫn còn thấp so với giá của năm 1973 cộng thêm mức lạm phát hàng năm.

Đứng trước những bất trắc có thể xảy ra bất cứ lúc nào để tạo nên cuộc khủng hoảng năng lượng xăng dầu trên thế giới, các nhà khoa học đã có những bước tiến liệu để ngăn chặn hay hạn chế các bất trắc có thể xảy ra cho thế giới.  Thế giới đã nhìn thấy hiểm hoạ của việc sử dụng dầu thô làm nguồn nguyên liệu chính cho công nghệ phát triển và di chuyển. Vì đó là:

1- Nguồn nguyên liệu có trữ lượng giới hạn và đã báo hiệu trước thời gian bị cạn    kiệt không xa;

2- Mức ô nhiễm môi trường đặc biệt là sự hâm nóng toàn cầu là một nguy cơ thật sự mà thế giới cần phải giải quyết;

3- Sau cùng, phương hướng tập trung để giải quyết hai vấn nạn trên là: truy tìm nguyên liệu để thay thế xăng dầu và biện pháp giải quyết mới để giảm thiểu việc phóng thích khí monoxide carbon (CO) và thám khí (CO2) vào không khí.

Hai hướng giải quyết trên là hai định hướng tối ưu trong hiện tại để tiến đến việc ngăn ngừa khủng hoảng năng lượng xăng dầu, và giảm thiểu được lượng thánh khí, tác nhân chính của sự tăng nhiệt độ của bầu khí quyển.

Với hai hướng giải quyết vừa nêu trên, trước hết, xin nhắc lại quá trình khai thác công nghệ dầu khí. Cho đến thập niên 80, phẩm chất xăng dầu không được tốt vì công nghệ lầy chưa khử được dư lượng chì (Pb) trong xăng, và phóng thích nhiều khí CO và CO2 vì động cơ của các phương tiện giao thông  không đốt hết lượng xăng dầu trong máy. Chì là tác nhân làm cho não của trẻ em sơ sinh chậm phát triển. Và CO, CO2 là động lực chính cho sự ô nhiễm không khí và sự hâm nóng toàn cầu.

Qua nghiên cứu, vào dầu thập niên 90, các nhà khoa học đã tìm ra công nghệ chưng cất (cracking) dầu khí tinh vi hơn và đã giải quyết được sự hiện diện của chì trong xăng. Hiện nay vấn đề tồn đọng còn lại là làm thế nào để hoàn chỉnh việc sử dụng toàn lượng xăng dầu trong động cơ.

Trong vòng một thập niên qua để trợ giúp việc tiêu thụ hoàn toàn lượng xăng dầu bơm vào động cơ, Hoa Kỳ đã cho phép trộn thêm vào trong xăng hoá chất “trợ oxy” là MTBE. Nhưng vào năm 2002, chính chất trợ oxy lầy là nguyên nhân của một nguy cơ mới. Đó là mầm mống của một loại ung thư cho con người, và chất lầy đã được tìm thầy trong nguồn nước ở nhiều tiểu bang. Do đó, từ cuối năm 2003, chất MTBE hoàn toàn bị cấm sử dụng làm chất trợ oxy cho xăng dầu.

Để thay thế, Cơ quan Bảo vệ Môi trường HK (US EPA) cho phép áp dụng rượu cồn hay ethanol để trộn vào xăng dầu chạy xe. Có thể pha trộn đến tỷ lệ 70% rượu trong xăng. Vì vậy mà mức sản xuất rượu cồn ở Hoa Kỳ trong năm 2004 là 12,5 tỷ lít, 17% cao hơn so  với năm 2003.

Lợi điểm của chất trợ oxy mới là rượu ethanol trong công nghệ lầy là một trợ thủ đắc lực cho xăng dầu. Nó làm tiêu đốt hết lượng xăng dầu đã được bơm vào động cơ xe. Do đó, không còn phát sinh ra khí CO nữa. Lợi điểm thứ hai là do sự đốt cháy hoàn toàn lầy, hiệu quả kinh tế của việc xử dụng phương tiện di chuyển bằng xăng dầu giảm từ 7 đến 10% tuỳ theo tỷ lệ lượng ethanol thêm vào. Lợi điểm sau cùng càng làm cho các nhà khoa học cố gắng thêm trong việc truy tìm những phương pháp hữu hiệu để hầu tăng năng suất điều chế rượu cồn từ ngũ cốc, đặc biệt từ bắp.

Rượu ethanol đã được điều chế từ gạo, nếp, bắp...từ hàng ngàn năm trước qua sự lên men rượu do vi khuẩn. Hiện nay, với nhu cầu giải quyết nạn khan hiếm năng lượng xăng dầu và giảm thiểu ô nhiễm môi trường, ethanol quả thật là một nhu cầu cấp bách cho thế giới.. Do đó, tiêu chuẩn đặt ra cho công nghệ lên men lầy là: 1- Truy tìm loại vi khuẩn làm tăng nhanh tiến trình lên men và cho hiệu suất cao; 2- Và giảm thiểu tối đa các phó phẩm khác không cần thiết trong quy trình.

Công cuộc nghiên cứu lầy đã được khắp thế giới thực hiện từ những năm 1970. Kết quả là qua hơn 1.400 báo cáo khoa học về vi khuẩn Zymomonas mobolis đang tải trong suốt thời gian lầy, Kang và các cộng sự mới vừa hoàn tất mô hình di truyền (genome) của vi khuẩn vào cuối năm 2004. Và từ mốc thời gian trên, công nghệ chuyển bắp thành ethanol đã tiến một bước dài góp phần vào công cuộc làm giảm ô nhiễm môi trường và giải quyết phần nào nạn khan hiếm năng lượng xăng dầu trong tương lai.

Hoa Kỳ đã đánh giá cao chương trình nầy, và trong một Báo cáo của Uỷ hội Quốc gia về Chính sách Năng lượng của HK, một tổ chức phi chính phủ (NGO) do William và Frora Hewlett tài trợ, trong đó quy tụ nhiều chính trị gia, khoa học gia, kỹ nghệ gia, giáo sư và đặc biệt có GS Molina, khôi nguyên giải Nobel. Trong báo cáo lầy, chỉ riêng chương trình dùng năng lượng thay thế, trong đó việc sản xuất ethanol là quan trọng nhất. Và theo như đã dự trù, trong năm 2025, HK sẽ giảm lượng tiêu thụ xăng dầu từ 10 đến 15% so với mức tiêu dùng năm 2004.

Lợi và hại của năng lượng sinh học từ thực vật

Năng lượng thực vật nói chung là nguồn năng lượng đặt trọng tâm vào việc chế biến các loại cây trồng thành rượu, thành phần chính trong việc thay thế dầu hoả. Những nguồn thực vật có thể biến thành rượu qua việc lên men như bắp, lúa, mía, củ cải đường. Ngoài ra còn những loại cây cho nhiều sợi cellulose và một số cây thuộc họ palm…

Một trong những cây trồng Hoa Kỳ chú trọng đến là bắp để từ đó biến chế ra rượu ethanol (rượu ethylic). Muốn tăng lượng sản xuất loại năng lượng nầy, người nông dân phải tăng diện tích đất trồng, tăng lượng phân bón, thuốc trừ sâu rầy, diệt cỏ dại. Ngoài ra còn phải kể đến mức chuyên chở, biến chế bắp thành rượu, và nhiều công đoạn khác nữa để có thành phẩm là rượu.

Tất cả đòi hỏi một lượng năng lượng lớn trong quá trình sản xuất trên. Theo nghiên cứu của Đại học Cornell, khoảng 70% chi phí phân bón tương đương với chi phí biến khí thiên nhiên thành ammonia. Và 30% chi phí cho thực phẩm nằm trong giá thành là phân bón.

Chính sách của Hoa Kỳ trong vòng 20 năm tới là tăng cường sản xuất năng lượng sinh học qua sự phát triển việc trồng bắp và sản xuất ethanol để giảm thiểu việc sử dụng dầu khí và cân bằng cán cân ngân sách thiếu hụt qua việc nhập cảng dầu. 

Nhưng nhiều nghi vấn cũng như nhiều phản biện trong chính sách chọn cây bắp trên vì những lý do liệt kê sau đây:

 Cây bắp không phải là một loại thực vật tối ưu trong việc sản xuất rư ợu;

 Quá trình chế biến bắp thành rượu đòi hỏi một lượng nước rất lớn;

 Sử dụng một diện tích đất lớn để chuyên trồng bắp  sẽ làm đất cằn đi vì không thể chuyên canh được;

 Trồng bắp với diện tích lớn sẽ giảm thiểu việc trồng trọt các loại cây lương thực khác; điều nầy làm đảo lộn hệ thống dây chuyền trong việc trồng trọt và có thể làm tăng mức nhập cảng lương thực khác;

 Việc tăng lượng bắp để làm rượu sẽ làm cho giá thực phẩm chăn nuôi gia súc tăng và theo ước tính mỗi đầu người phải chịu mức chi phí tăng hàng năm là $50:00.

Hiện tại, Hoa Kỳ có 137 nhà máy đang hoạt động và hàng năm sản xuất 7,6 tỷ gallons rượu. Và hiện có 62 nhà máy đang được xây cất nhằm tăng mức sản xuất rượu phù hợp với việc giảm chỉ tiêu nhập cảng dầu 50% vào năm 2030.

Với chính sách dự trù trên, dự kiến trong khoảng thời gian từ 2008 đến 2022, sẽ có thêm 1,1 triệu công việc cho kỹ nghệ biến chế nầy và hạn chế được 800 tỷ Mỹ kim trong cán cân mậu dịch thiếu hụt của Hoa Kỳ .

Qua những luận điểm trên, chúng ta thấy rằng chính sách sử dụng bắp còn vướng mắc nhiều nan đề của thế giới như vấn để khan hiếm nước, mức ô nhiễm môi trường qua việc tăng cường phân bón và thuốc sát trùng, nạn khan hiếm lương thực hiện đang xảy ra cho toàn thế giới.

Ngoài ra, theo nhận định của một số khoa học gia, chính sách nầy có thể xem như là một chính sách đoãn kỳ, vì cây bắp không phải là một lựa chọn tối ưu cho việc sản xuất ra rượu ethanol. Căn cứ theo tài liệu của Cty Bio Gas Co. ở New Zealand, năng suất rượu của cây hemp (một loại cỏ cho nhiều chất sợi cellulose) cao gấp 20 lần so với cây bắp. Và năng suất của dầu cọ (palm) cao gấp 25 lần hơn.

Đứng về phương diện năng lượng cần thiết để sản xuất ra 1 MJ năng lượng từ bắp là 0,04 MJ, trong lúc đó phải cần đến 1,1 MJ cho dầu hỏa. Và mức khí thải của 1MJ rượu là 77 Kg CO2 và của dầu hoả là 99 Kg. Nhưng nếu sản xuất rượu từ các cây cho sợi cellulose, mức năng lượng cần thiết sẽ là 0,08 MJ, nhưng chỉ phát thải 11 Kg CO2 mà thôi.

Đứng về phương diện sản xuất, 5 tỷ gallon rượu đã tiêu tốn đền 20% tổng sản lượng bắp trồng tại Hoa Kỳ, trong lúc đó với sớ lượng ethanol trên chỉ thay hế được 1% lượng dầu hoả tiêu xài. Nếu Hoa Kỳ chuyển đổi tất cả bắp trồng thành rượu thì chỉ đáp ứng được 7% nhu cầu thay thế dầu hoả thôi.

Qua các yếu tố trên, quả thật cây bắp không đáp ứng được nhu cầu thay thế các loại năng lượng hoá dầu trong hiện tại.

Thay lời kết

Như vậy tương lai của loại năng lượng thực vật đi về đâu"

Để trả lời câu hỏi trên, chúng ta lần lược duyệt qua một số chính sách năng lượng của Hoa Kỳ để từ đó hình dung được hướng phát triển về các loại năng lượng tái tạo và năng lượng thay thế trong tương lai. Theo Hội Năng lượng Mặt trời Hoa Ký (ASES) thì trong vòng 20 năm tới, năng lượng tái tạo như gió chiếm 35%, năng lượng nhiệt địa (geothermal), 18%, sinh khối, 12%, năng lượng mặt trời (photovoltaic), 12%, và năng lượng sinh học ,11%. Mức đầu tư cho nghiên cứu và phát triển các loại năng lượng tương lai cũng được xếp theo thứ tự sau đây: Năng lượng mặt trời, năng lượng gío, và năng lượng nhiệt địa chiếm cao hơn cả.

Trở lại vấn đề năng lượng sinh học, đứng về phương diện môi trường và ảnh hưởng lên sự hâm nóng toàn cầu, trong những cuộc thăm dò mới đây nhất của R&D Magazine thì 21% người được phỏng vấn trả lời rằng năng lượng sinh học làm tăng khí thải nhà kính, 29% trả lời làm giảm khí thải, và 40% nói không thay đổi.

Được hỏi về ảnh hưởng lên mức cung cấp lương thực của năng lượng sinh học, câu trả nới là: 76% cho rằng mức tăng trưởng loại năng lượng lầy sẽ là giảm mức cung cấp lương thực của thế giới, và đó cũng là một trong những nguyên nhân làm cho giá lương tức trên thế giới tăng 140% kể từ năm 200 đến nay dựa theo báo cáo của Ngân hàng Thế giới.

Về nguồn nước cung cấp cho lượng cây trồng tăng thêm dùng để sản xuất năng lượng, báo cáo “Những vấn đề trong việc sử dụng nguồn nước dùng để sản xuất năng lượng sinh học ở Hoa Kỳ” của Viện Hàn Lâm Quốc gia Khoa học (NAC) cho thấy rằng việc tăng trường nguồn năng lượng sinh học sẽ tạo ra nhiều vấn nạn trong vùng trồng tỉa, nguồn nước có thể bị cạn kiệt hoặc khiếm khuyết trong những vùng được khai khẩn cũng như có thể ảnh hưởng tiêu cực đến một số sinh hoạt phát triển khác. Trong quá trình sản xuất rượu ethanol, phải cần 3,5 gallon mới có được 1 gallon rượu, chưa kể đến lượng nước cần thiết trong việc trồng trọt cây bắp.

Qua những cản ngại nêu trên, chúng ta thấy việc dùng cây bắp để tạo ra nguồn năng lượng sinh học thay thế các loại năng lượng hoá thạch cần phải được duyệt xét lại vì nhiều yếu tố đan cử ở phần trên.

Năng lượng thay thế tương lai phải là một loại năng lượng “sạch”, ít dùng nước, một nguồn tài nguyên đang trên đà cạn kiệt trên thế giới, ít dùng đất vì diện tích đất trồng không còn thừa thãi để cung ứng cho mức gia tăng dân số, ít dùng hoá chất vì thế giới đang bị ô nhiễm trầm trọng.

Rốt ráo lại, đứng trước vấn nạn khan hiếm năng lượng toàn cầu, việc làm khẩn thiết của mỗi người dân trên thế giới là PHẢI hạn chế tối đa mức phí phạm năng lượng nhất là đối với những cư dân ở các quốc gia phát triển như Hoa Kỳ.

Mai Thanh Truyết

West Covina 8/2008

• 2 Dân Biểu Mỹ Từ Thủ Đô Iraq Tố Tt Bush Hiếu Chiến
• Nhật Bản: Đầu Tư, Đón Du Khách Hồi Giáo
• ‘thợ Dạy’ Ở Đại Học
• Khu Nghỉ Mát & Casino Pechanga Mời Dự Ca Vũ Nhạc Giấc Mơ Tôi