PGS.TS Nguyễn Khánh Diệu Hồng, PGS.TS Nguyễn Hồng Liên

Giảng viên Viện KT Hóa học (ĐHBKHN)

Năng lượng tái tạo là năng lượng từ những nguồn liên tục mà theo quan điểm hiện tại của con người là vô hạn như năng lượng mặt trời, sinh khối, gió, mưa, thủy triều, sóng và địa nhiệt. Nguyên tắc cơ bản của việc sử dụng năng lượng tái tạo là tách một phần năng lượng từ các quy trình diễn biến liên tục trong môi trường và đưa vào trong các sử dụng kỹ thuật. Năng lượng tái tạo thay thế các nguồn nhiên liệu truyền thống trong 4 lĩnh vực gồm: Phát điện, đun nóng, nhiên liệu động cơ, và hệ thống điện độc lập nông thôn.

Có khoảng 16% lượng tiêu thụ điện toàn cầu từ các nguồn năng lượng tái tạo, với 10% trong tất cả năng lượng từ sinh khối truyền thống, chủ yếu được dùng để cung cấp nhiệt, và 3,4% từ thủy điện.
Các nguồn năng lượng tái tạo tồn tại khắp nơi trên thế giới, thuộc nhiều vùng địa lý, và có ý nghĩa rất quan trọng trong an ninh năng lượng, giảm thiểu biến đổi khí hậu, và có lợi ích về kinh tế.
Nhiên liệu sinh học là một phần của năng lượng tái tạo; được chế tạo trực tiếp hoặc gián tiếp từ các vật liệu hữu cơ – sinh khối, bao gồm hai nguồn chính từ thực vật và chất thải động vật, không đi từ các nguồn hóa thạch như dầu mỏ, than đá... Theo nguyên tắc này, nhiên liệu sinh học cũng có thể được xem như một nguồn năng lượng tái tạo, do nguyên liệu của nó chính là một loại sinh khối. 
Tính tổng thể, năng lượng thu được từ nhiên liệu sinh học chiếm khoảng 10% nhu cầu tiêu thụ năng lượng trên thế giới năm 2005, và có xu hướng ngày càng tăng do. Đến thời điểm hiện tại, năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch chiếm khoảng 80%, trong đó 58% sử dụng cho giao thông vận tải, tức là nhiên liệu sinh học đã chiếm tới khoảng 20% tổng mức tiêu thụ năng lượng toàn cầu. Cá biệt có một số quốc gia, việc sử dụng nhiên liệu sinh học chiếm một tỷ lệ rất lớn, như Đức, Brazin, Ấn Độ… đây chính là những nước đi đầu trong việc chứng minh tính khả dụng và ưu việt của nhiên liệu sinh học. Do các nguồn dự trữ năng lượng hóa thạch đang giảm nhanh chóng, cũng như việc sử dụng chúng gây ra nhiều hậu quả cho môi trường sống, năng lượng sinh học là bước phát triển tất yếu cho tương lai.

                                   

Tầm quan trọng, vai trò, sự đóng góp của ngành với xã hội

Năng lượng tái tạo có tiềm năng thay thế các nguồn năng lượng hóa thạch và năng lượng nguyên tử. So sánh với các nguồn năng lượng khác, năng lượng tái tạo có nhiều ưu điểm hơn vì tránh được các hậu quả có hại đến môi trường. Ngoài ra, do có lượng cung ứng gần như vô hạn, nên sẽ tránh được tình trạng cạn kiệt dần sau một thời gian dài khai thác – vấn đề đối với các nguồn năng lượng hóa thạch ngày nay như dầu mỏ, than đá, khí tự nhiên.
Trong số các nguồn năng lượng tái tạo, nhiên liệu sinh học có nhiều đặc điểm ưu việt và là một trong những nguồn năng lượng tiềm năng trong tương lai gần có khả năng thay thế tốt năng lượng hóa thạch.
Nhiên liệu sinh học có nhiều ưu điểm vượt trội so với nhiên liệu hóa thạch, đó là: (a) Có thể chế tạo dễ dàng từ sinh khối; (b) phát triển bền vững nhờ khả năng tái tạo và phân hủy sinh học tốt; (c) không làm tăng lượng phát thải CO2 do nằm trong quy trình CO2 của trái đất; và (d) thân thiện với môi trường. Dự báo trong vài chục năm tới, nhiên liệu sinh học sẽ phát triển với tốc độ nhanh chóng, song hành cũng với sự phát triển của nông nghiệp – ngành tạo ra sản phẩm, phụ phẩm làm nguyên liệu để sản xuất nhiên liệu sinh học.

 

 
Nhiên liệu sinh học có thể tồn tại ở cả ba trạng thái rắn, lỏng, khí, đồng thời cũng được phân chia thành bốn thế hệ. Nhiên liệu sinh học thế hệ thứ nhất, còn gọi là nhiên liệu sinh học truyền thống, được chế tạo từ các sản phẩm dùng trong thực phẩm của thực vật sống trên đất trồng trọt, ví dụ đường, tinh bột, dầu ăn…; nhiên liệu sinh học thế hệ thứ hai được sản xuất từ nhiều loại sinh khối ligloxenlulozơ (sinh khối gỗ), phụ phẩm nông, lâm nghiệp; nhiên liệu sinh học thế hệ thứ ba lấy từ các nguồn vi tảo, chứa hàm lượng sinh khối và dầu lớn; và nhiên liệu sinh học thế hệ thứ tư được sản xuất mà không yêu cầu phá hủy sinh khối, ví dụ năng lượng điện, năng lượng mặt trời - quang sinh học… Mỗi thế hệ nhiên liệu đều có ưu điểm và nhược điểm riêng, ví dụ sản xuất nhiên liệu thế hệ thứ nhất phải đối diện với vấn đề an ninh lương thực và thiếu thốn đất trồng; chế tạo nhiên liệu thế hệ thứ hai không gặp phải bất lợi này nhưng quá trình chuyển hóa từ sinh khối thành sản phẩm khó khăn hơn; nhiên liệu thế hệ thứ ba và thứ tư khắc phục tất cả các nhược điểm trên, nhưng giá thành hiện đang ở mức cao, nên cần các phát triển mang tính đột phá để thương mại hóa thành công .