Kể từ khi thuật ngữ "nhiên liệu sinh học" lần đầu tiên đi vào từ vựng năng lượng của người tiêu dùng bình thường, đã có một loạt tiến bộ ổn định đối với công nghệ này. Mặc dù nhận thức của công chúng về nhiên liệu sinh học có thể đã thay đổi qua nhiều năm nhưng vẫn còn khá nhiều mối quan tâm về ưu và nhược điểm của nguồn nhiên liệu này. Điều quan trọng là tất cả người tiêu dùng phải xem xét nghiêm túc cả khía cạnh tích cực và tiêu cực của công nghệ mới nổi này.
Ưu điểm của nhiên liệu sinh học
Những người ủng hộ nhiên liệu sinh học thường xuyên chỉ ra những ưu điểm của các loại nhiên liệu làm từ thực vật và động vật này. Không có nguồn nhiên liệu nào là hoàn toàn tích cực hoặc hoàn toàn tiêu cực. Người tiêu dùng cần cân nhắc ưu và nhược điểm của nhiên liệu sinh học để xác định xem họ có cảm thấy thoải mái với nguồn tài nguyên này như một sự thay thế cho nhiên liệu truyền thống hay không.
Chi phí nhiên liệu sinh học thấp
Giá nhiên liệu sinh học đang giảm và có khả năng rẻ hơn đáng kể so với xăng và các nhiên liệu hóa thạch khác. Trên thực tế, ethanol đã rẻ hơn dầu diesel và xăng. Điều này đặc biệt đúng khi nhu cầu dầu trên toàn thế giới tăng lên, nguồn cung dầu giảm dần và ngày càng có nhiều nguồn nhiên liệu sinh học.
Theo RFA (Hiệp hội nhiên liệu tái tạo) báo cáo Triển vọng ngành Ethanol tháng 2 năm 2019, năm 2018 là năm phá kỷ lục về sản xuất ethanol, đạt 16,1 tỷ gallon ethanol tái tạo. Báo cáo này nêu rõ: "Ethanol vẫn là nhiên liệu động cơ có chỉ số octan cao nhất, chi phí thấp nhất trên hành tinh." Ngoài ra, vào năm 2019, Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE) đã phân bổ 73 triệu USD cho 35 dự án nghiên cứu và phát triển năng lượng sinh học (R&D). Mục tiêu của dự án là:
- Để giảm chi phí nhiên liệu sinh học giảm bớt
- Để "tạo ra các sản phẩm có giá trị cao từ sinh khối hoặc tài nguyên chất thải"
- Để giảm chi phí sản xuất năng lượng sinh học
Cựu Bộ trưởng Rick Perry cho biết mục tiêu R&D tổng thể là "sản xuất nhiên liệu sinh học giá cả phải chăng, tương thích với cơ sở hạ tầng cung cấp nhiên liệu hiện có và các phương tiện giao thông trên nhiều phương thức vận tải, bao gồm nhiên liệu xăng tái tạo, nhiên liệu diesel và nhiên liệu máy bay phản lực." Ngay cả việc Hoa Kỳ sản xuất 1 tỷ tấn (tấn khô) sinh khối phi lương thực cũng sẽ không gây ra vấn đề gì trên thị trường thực phẩm và nông sản.
Tài liệu nguồn
Theo RFA, các dự án R&D do DOE tài trợ bao gồm các quy trình thâm canh nuôi trồng tảo làm nhiên liệu sinh học, nghiên cứu hệ thống về công nghệ nhiên liệu sinh học hydrocarbon tiên tiến và năng lượng tái tạo từ chất thải đô thị và ngoại ô - khí mêtan thải ướt. Trong khi dầu là nguồn tài nguyên hạn chế đến từ các nguyên liệu cụ thể thì nhiên liệu sinh học có thể được sản xuất từ nhiều loại nguyên liệu bao gồm chất thải cây trồng, phân bón, các sản phẩm phụ khác và tảo. Điều này làm cho nó trở thành một bước tái chế hiệu quả.
An ninh
Nhiên liệu sinh học có thể được sản xuất tại địa phương, giúp giảm sự phụ thuộc của quốc gia vào năng lượng nước ngoài. Bằng cách giảm sự phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu nước ngoài, các quốc gia có thể bảo vệ tính toàn vẹn của nguồn năng lượng của mình và đảm bảo chúng an toàn trước những ảnh hưởng từ bên ngoài. Ngoài ra, nhiên liệu sinh học có thể chuyển sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch ở mức độ lớn vì hầu hết nhiên liệu
Kích thích kinh tế
Vì nhiên liệu sinh học được sản xuất tại địa phương nên các nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học có thể tuyển dụng hàng trăm hoặc hàng nghìn công nhân, tạo ra việc làm mới ở các vùng nông thôn. Sản xuất nhiên liệu sinh học làm tăng nhu cầu về cây trồng nhiên liệu sinh học phù hợp, mang lại sự kích thích kinh tế cho ngành nông nghiệp. Cung cấp nhiên liệu cho gia đình, doanh nghiệp và phương tiện bằng nhiên liệu sinh học ít tốn kém hơn nhiên liệu hóa thạch.
Lượng khí thải Carbon thấp hơn
Khi nhiên liệu sinh học bị đốt cháy, chúng tạo ra lượng carbon thải ra ít hơn đáng kể và ít độc tố hơn so với nhiên liệu carbon. Lượng khí thải carbon thấp hơn khiến chúng trở thành giải pháp thay thế an toàn hơn để bảo vệ chất lượng khí quyển và giảm ô nhiễm không khí.
Khả năng tái tạo là một lợi thế
Phải mất một thời gian rất dài để sản xuất nhiên liệu hóa thạch. Tuy nhiên, nhiên liệu sinh học dễ sản xuất hơn và có thể tái tạo khi cây trồng mới được trồng và chất thải được thu gom. Nhiều chất thải của cây lương thực có thể được sử dụng để tạo ra nhiên liệu sinh học. Phế phẩm từ quá trình sản xuất trái cây và ngũ cốc trong nông nghiệp bao gồm rơm rạ và bã mía (sợi mía) có thể dễ dàng tiếp cận để tạo ra sinh khối.
Nhiên liệu sinh học thế hệ đầu tiên
EPA tuyên bố một số tài nguyên thế hệ đầu tiên được sử dụng để tạo ra nhiên liệu sinh học, chẳng hạn như mía và củ cải đường được gọi là cây đường. Một loại nhiên liệu sinh học khác được tạo ra từ đậu nành và cải dầu, được gọi là cây hạt có dầu. Cây có tinh bột là ngô và lúa miến. Mỡ và dầu động vật được xử lý để sản xuất dầu diesel sinh học. Rượu sinh học mà cây trồng này tạo ra bao gồm ethanol, propanol và butanol.
Nhiên liệu sinh học thế hệ thứ hai
Bách khoa toàn thư Britannica thảo luận về nhiên liệu sinh học thế hệ thứ hai có tác động nhỏ hơn đến môi trường vì không giống như nhiên liệu sinh học thế hệ thứ nhất, nguyên liệu thô là từ các loại thực vật không ăn được, một số loại thực vật mà con người không ăn, bao gồm tre, cỏ, các loại gỗ khác nhau (mùn cưa) và thực vật. Tuy nhiên, nhiên liệu sinh học cellulose hiện có tỷ lệ chuyển đổi trong sản xuất thấp hơn nên thích hợp làm phụ gia nhiên liệu thay vì thay thế xăng.
Nhiên liệu sinh học thế hệ thứ ba
Nhiên liệu sinh học làm từ tảo được gọi là nhiên liệu sinh học thế hệ thứ ba. Tảo rất có triển vọng làm nhiên liệu sinh học vì nó tạo ra nhiên liệu chất lượng và đa dạng. Tảo tạo ra một loại dầu dễ tinh chế thành nhiên liệu diesel, tuy nhiên độ ổn định của tảo kém hơn các loại nhiên liệu sinh học khác. Dầu không bão hòa cao dễ bay hơi ở nhiệt độ cao.
Ví dụ vận hành thành phố bằng nhiên liệu sinh học
National Geographic có Kristianstad, một thành phố của Thụy Điển chạy bằng khí sinh học. Thành phố tạo ra nhu cầu điện và sưởi ấm từ việc sản xuất khí sinh học. Ô tô được cung cấp nhiên liệu cùng với xe buýt thành phố và xe chở rác. Hai nhà máy lọc dầu của thành phố sản xuất đủ nhiên liệu sinh học để thay thế nhu cầu xăng hàng năm là 1,1 triệu gallon.
Nhược điểm của nhiên liệu sinh học
Mặc dù có nhiều đặc điểm tích cực nhưng nguồn năng lượng này cũng có nhiều nhược điểm. Đây có thể được coi là những lập luận phản đối việc thay thế nhiên liệu sinh học bằng nhiên liệu hóa thạch.
Năng lượng đầu ra
Nhiên liệu sinh học có sản lượng năng lượng thấp hơn nhiên liệu truyền thống và do đó cần tiêu thụ số lượng lớn hơn để tạo ra cùng mức năng lượng. Điều này khiến một số nhà phân tích năng lượng nổi tiếng tin rằng nhiên liệu sinh học không đáng để chuyển đổi chúng thành ethanol thay vì điện.
Phát thải carbon trong sản xuất
Một số nghiên cứu đã được tiến hành để phân tích lượng khí thải carbon của nhiên liệu sinh học và mặc dù chúng sạch hơn khi đốt nhưng có những dấu hiệu rõ ràng rằng quy trình sản xuất nhiên liệu - bao gồm cả máy móc cần thiết để trồng trọt và thực vật để sản xuất nhiên liệu - có lượng khí thải carbon khổng lồ. Ngoài ra, việc chặt phá rừng để trồng cây làm nhiên liệu sinh học cũng làm tăng lượng khí thải carbon.
Chi phí cao
Để tinh chế nhiên liệu sinh học để tạo ra năng lượng hiệu quả hơn và xây dựng các nhà máy sản xuất cần thiết để tăng số lượng nhiên liệu sinh học, thường cần một khoản đầu tư ban đầu cao, khiến cho việc sản xuất nhiên liệu này hiện đắt hơn so với các cách khác để cung cấp nhiên liệu cho ô tô, mặc dù điều này có thể thay đổi trong tương lai.
Giá thực phẩm
Khi nhu cầu về cây lương thực, chẳng hạn như ngô phát triển để sản xuất nhiên liệu sinh học, nó sẽ làm tăng giá các loại cây lương thực thiết yếu. Theo Đại học Michigan, việc tăng nguyên liệu nhiên liệu sinh học đồng nghĩa với việc nhu cầu về ngô cao hơn, khiến giá tăng từ 20% đến 50%. Với việc chuyển đổi đất sang trồng cây sinh học, ít cây trồng phục vụ nhu cầu tiêu dùng của con người đồng nghĩa với việc giá cả cao hơn và trong một số trường hợp có thể gây ra tình trạng thiếu lương thực
Thiếu lương thực
Có lo ngại rằng việc sử dụng đất trồng trọt có giá trị để trồng cây nhiên liệu có thể tác động đến giá lương thực và có thể dẫn đến tình trạng thiếu lương thực. cây trồng sinh học có thể làm tăng chi phí sản xuất thông qua việc tăng cường sử dụng đất và nhu cầu nước để tưới cho cây trồng. Một số chuyên gia chỉ ra cuộc khủng hoảng lương thực thế giới năm 2008 về lúa gạo như một ví dụ về những gì có thể xảy ra do sự gia tăng cây trồng sinh học, mặc dù cuộc khủng hoảng lúa gạo không liên quan gì đến nhiên liệu sinh học và gây ra bởi các hạn chế thương mại và mua sắm hoảng loạn. Tuy nhiên, sự thiếu hụt vẫn được lấy làm ví dụ về những gì có thể xảy ra khi không sản xuất đủ lương thực và hiện nay, cây trồng sinh học cạnh tranh với cây lương thực.
Sử dụng nước
Cần một lượng nước khổng lồ để tưới tiêu thích hợp cho cây trồng nhiên liệu sinh học cũng như để sản xuất nhiên liệu, điều này có thể gây căng thẳng cho tài nguyên nước của địa phương và khu vực. Một đánh giá năm 2018 về tác động của nhiên liệu sinh học đến nước đối với nước của Hoa Kỳ cũng xem xét tác động của việc thay thế cây trồng năng lượng bằng cây năng lượng để làm nhiên liệu sinh học và nhu cầu tưới tiêu. Người ta phát hiện ra rằng cây năng lượng có kích thước lớn hơn cây trồng theo hàng, cần thời gian sinh trưởng dài hơn và dòng chảy của nước giảm. Sự thoát hơi nước (chuyển động của nước trong thực vật và bốc hơi) tăng 15% đến 30% và trong một số trường hợp, tốc độ tiêu thụ nước này tăng tới 60% đến 80%.
Tương lai của nhiên liệu sinh học
Nhiên liệu sinh học không phải là viên đạn bạc cho các vấn đề năng lượng của thế giới. Để giải quyết vấn đề trữ lượng nhiên liệu hóa thạch đang cạn kiệt, cần phải sử dụng tối đa mọi phương tiện khai thác năng lượng khả thi. Tuy nhiên, thực tế nhiên liệu sinh học vẫn là nguồn năng lượng thay thế đáng tin cậy. Với sự phát triển và nghiên cứu nhiều hơn, có thể khắc phục được những nhược điểm của nhiên liệu sinh học và làm cho chúng phù hợp để sử dụng rộng rãi cho người tiêu dùng. Khi có công nghệ, nhiều nhược điểm sẽ được giảm thiểu và thị trường rất có tiềm năng. Phần lớn điều này có thể dựa vào khả năng của các nhà sản xuất năng lượng trong việc khám phá ra những loại cây trồng tốt hơn để trồng làm nhiên liệu sử dụng ít nước, ít đất và phát triển nhanh chóng.
