Trường
đại học Bách khoa - ĐHQG TP HCM (Trường ĐHBK TP HCM) đang phối hợp với
Trường ĐH Tokyo (Nhật Bản) thực hiện Dự án “Kết hợp bền vững nền nông
nghiệp địa phương với công nghiệp chế biến biomass”. Dự án hướng đến
việc sản xuất xăng sinh học và biogas chất lượng cao từ rơm rạ và các
chất thải nông nghiệp khác và bước đầu đã đạt được những thành công nhất
định.
Để
hiểu thêm về dự án ý nghĩa này, chúng tôi đã có cuộc trao đổi với
PGS.TS Phan Đình Tuấn - Phó hiệu trưởng phụ trách Khoa học Công nghệ và
Quan hệ Đối ngoại Trường ĐHBK TP HCM, một trong những nhà nghiên cứu
trực tiếp tham gia vào dự án.
Giải pháp công nghệ
PV:
Xin tiến sĩ cho biết một số thông tin sơ lược về Dự án “Kết hợp bền
vững nền nông nghiệp địa phương với công nghiệp chế biến biomass”?
PGS.TS
Phan Đình Tuấn: Đây là một dự án do Chính phủ Nhật hỗ trợ cho Việt Nam
nhằm phục vụ cho những mục đích mang tính chất toàn cầu. Dự án bắt đầu
thực hiện từ năm 2009, gồm đối tác nghiên cứu phía Nhật Bản và đối tác
nghiên cứu phía Việt Nam. Phía Nhật do Trường ĐH Tokyo chủ trì, phía
Việt Nam do Trường ĐHBK TP HCM chủ trì, cùng sự tham gia hợp tác nghiên
cứu của nhiều đơn vị khác như: Sở Khoa học và Công nghệ TP HCM, Viện
Sinh học Nhiệt đới, Trung tâm Giáo dục và Phát triển Sắc ký (nay là Viện
Phát triển và Ứng dụng sản phẩm tự nhiên - Trường ĐHBK Hà Nội).
Nguồn
kinh phí của Nhật hỗ trợ cho dự án này khoảng 5 triệu USD, trong đó có 2
nguồn, nguồn từ Bộ Khoa học Công nghệ Nhật (JST) cấp trực tiếp cho
Trường ĐH Tokyo, nguồn từ Cơ quan Hợp tác quốc tế Nhật Bản (JICA) cấp
cho phía Việt Nam. Chính phủ Việt Nam cũng bố trí kinh phí đối ứng cho
dự án.
PV: Mục tiêu dự án này hướng đến là gì. Thưa tiến sĩ?
PGS.TS
Phan Đình Tuấn: Mục tiêu quan trọng của dự án là phát triển được một hệ
thống công nghệ phù hợp để làm ra sản phẩm nhiên liệu sinh học đảm bảo
chất lượng, đáp ứng yêu cầu bảo vệ môi trường và giá thành chấp nhận
được. Có 2 sản phẩm dự án đang hướng đến là bio-ethanol (xăng sinh học)
làm từ nguyên liệu có nguồn gốc xenlulo như rơm rạ và biogas sạch có
nhiệt trị cao.
PV: Tại sao dự án lại tập trung vào nguyên liệu là rơm rạ?
PGS.TS
Phan Đình Tuấn: Do dự án hướng đến phục vụ cho những mục đích mang tính
chất toàn cầu, đáp ứng yêu cầu về môi trường và an ninh lương thực thế
giới nên lựa chọn của dự án là sản xuất nhiên liệu sinh học từ các chất
thải nông nghiệp, trong đó chủ yếu là rơm rạ. Đồng thời, nước ta là một
nước nông nghiệp, diện tích trồng lúa khá lớn, sản lượng lúa của cả nước
đạt nhiều triệu tấn/năm, khối lượng rơm rạ còn lớn gấp đôi so với số
lượng lúa nên tiềm năng rất lớn. Ngoài một phần được tận dụng làm thức
ăn cho trâu bò và phân bón vi sinh thì phần lớn rơm rạ bị đốt bỏ ngay
trên cánh đồng, gây lãng phí và ô nhiễm môi trường. Do đó, trong dự án
này, ý định của chúng tôi là xử lý phần rơm rạ còn dư thừa để tạo thành
nhiên liệu sinh học. Ngay cả phần dư đó cũng còn rất lớn.
Về
nguyên tắc, có nhiều loại nguyên liệu như: rơm rạ, mùn cưa, gỗ vụn, bã
mía, cỏ cây… có thể chuyển hóa được thành năng lượng. Ở nước ta, rơm rạ
có khối lượng lớn, tập trung, thuận lợi cho việc thu gom nên có tiềm
năng hơn cả.
PV:
Sản xuất xăng sinh học từ rơm rạ có gì khác so với sản xuất từ các
nguyên liệu như: sắn, khoai, mật mía… mà nước ta cũng như nhiều quốc gia
trên thế giới đang thực hiện?
PGS.TS
Phan Đình Tuấn: Về mặt công nghệ, sản xuất xăng sinh học từ tinh bột
như: ngô, khoai, sắn thì dễ dàng hơn và thậm chí đã có tính chất truyền
thống, khâu tinh chế về sau cũng đơn giản hơn. Thách thức lớn nhất trong
công nghệ sản xuất xăng sinh học từ rơm rạ là phân hủy xenlulo. Do
xenlulo có cấu trúc rất bền chặt, khó phá vỡ, nên phần năng lượng dùng
phá vỡ cấu trúc của xenlulo để tạo thành đường cũng rất lớn. Đồng thời,
thành phần nguyên liệu này cũng phức tạp nên trong quá trình phá vỡ cấu
trúc xenlulo, ngoài đường còn tạo ra nhiều chất khác, trong đó một số
cấu tử có ích cần phải nghiên cứu thu hồi để sử dụng, những chất thải
độc hại khác phải nghiên cứu loại bỏ để đạt được các tiêu chuẩn và thân
thiện với môi trường.
Nguồn rơm rạ lớn ở nước ta có thể tận dụng để tạo ra các loại nhiên liệu sinh học.
PV: Theo tiến sĩ, bằng cách nào các nhà khoa học giải quyết những yêu cầu đặt ra như trên?
PGS.TS
Phan Đình Tuấn: Nếu đi bằng con đường hóa chất thì việc phân hủy
xenlulo cũng đơn giản nhưng việc này sẽ tạo ra một chất thải khác và
nước thải gây ô nhiễm. Đồng thời, nếu dùng hóa chất thì đường tạo ra từ
việc phân hủy xenlulo sẽ chứa một hàm lượng hóa chất, không thuận lợi
cho việc lên men cồn. Do đó, dự án này hướng đến mục tiêu không dùng hóa
chất để phân hủy xenlulo. Có thể nói đây là một phương pháp mới. Hiện
tại, trong phòng thí nghiệm chúng tôi sử dụng các biện pháp vật lý,
trước hết xử lý bằng hơi nước ở nhiệt độ và áp suất cao, sau đó sử dụng
một số chế phẩm enzym để phân hủy xenlulo. Sau khi phân hủy được xenlulo
thành đường thì quá trình sản xuất xăng sinh học cũng giống như làm cồn
từ sắn hay gạo, tức là lên men thành rượu rồi chưng cất lên thành cồn,
tinh chế, làm khô cồn để sản xuất xăng sinh học.
Giá cao hơn xăng thường 10% đã là thành công!
PV: Được biết, nhóm nghiên cứu đã thành công trong việc chế tạo ra xăng sinh học từ rơm rạ trong phòng thí nghiệm?
PGS.TS
Phan Đình Tuấn: Hiện nay, có thể nói phương pháp sản xuất xăng sinh học
của dự án này đã thành công ở chỗ đã tạo ra được công nghệ. Tuy nhiên,
công nghệ đó còn chưa tối ưu, vì giá thành sản phẩm làm ra vẫn còn cao.
Theo tính toán chủ quan hiện nay của chúng tôi, giá xăng sinh học làm ra
từ phương pháp này đắt gấp đôi so với xăng sinh học từ nguyên liệu
truyền thống như sắn. Do đó, chúng tôi vẫn còn phải tiếp tục những
nghiên cứu để hạ giá thành. Trong dự án này, chúng tôi cố gắng giảm giá
thành đến mức chấp nhận được để có thể đưa vào sản xuất. Hy vọng, giá
thành của nó sẽ bằng giá sản xuất nhiên liệu sinh học từ các nguyên liệu
khác hoặc cao hơn không quá nhiều.
PV: Nguyên nhân nào làm cho giá thành của xăng sinh học từ rơm rạ đắt như vậy?
PGS.TS
Phan Đình Tuấn: Đó là do chi phí về enzym, chi phí năng lượng trong quá
trình phân hủy xenlulo cũng như các khâu khác. Với sản xuất xăng sinh
học từ sắn thì không phải thực hiện những khâu đó vì bản thân nó là tinh
bột rồi nên mình chỉ cần nấu lên và có loại nấm men nó sẽ chuyển hóa
thành đường và sau đó thành cồn luôn.
PV:
Có nhiều dự án chỉ dừng lại ở phòng thí nghiệm, không thể thành thương
phẩm vì giá không cạnh tranh, với dự án này, theo ông, việc giảm giá
thành sản phẩm có khả thi không?
PGS.TS
Phan Đình Tuấn: Những dự án như thế rất nhiều nhưng không vì vậy chúng
ta không tiếp tục nghiên cứu. Hiện nay, thế giới chưa đến mức khủng
hoảng năng lượng nhưng bức tranh người ta có thể nhìn thấy là các loại
nhiên liệu hóa thạch: dầu mỏ, than đá dần cạn kiệt và phải mất hàng
triệu năm mới có thể khôi phục được. Đến lúc đó, chúng ta phải sử dụng
nhiên liệu sinh học, nguồn năng lượng tái tạo. Do đó, việc phát triển
các nguồn năng lượng này có vai trò rất quan trọng. Để làm được điều đó
cần rất nhiều cố gắng về mặt công nghệ và chúng ta phải bắt tay vào.
Giảm giá thành sản phẩm là nhiệm vụ của các nhà khoa học, khó khăn của
dự án này cũng là khó khăn chung thế giới gặp phải chứ không phải riêng
ai. Chúng tôi sẽ cố gắng hết sức để có thể hạ giá thành sản phẩm này.
Hiện nay, đối với các nguồn năng lượng tái tạo, các quốc gia đều phải có
chính sách hỗ trợ, bù giá... Với các nhà khoa học hiện nay, việc sản
xuất ra xăng sinh học có giá cao hơn xăng thường 10% đã là thành công
lắm rồi. Nói chung, vấn đề sản xuất, tiêu thụ nhiên liệu sinh học vẫn
còn nhiều tồn tại, nhưng tôi tin rằng các vấn đề này sẽ lần lượt được
giải quyết tốt vì sử dụng nhiên liệu sinh học là một xu hướng tất yếu
trong tương lai.
Mô hình “thị trấn sinh khối”
PV: Còn sản phẩm thứ hai mà dự án hướng đến là sản xuất biogas chất lượng cao thì sao?
PGS.TS
Phan Đình Tuấn: Việc sản xuất biogas ở vùng nông thôn không phải là
chuyện mới. Ở các hộ gia đình, trang trại họ vẫn đang tự làm biogas
nhưng việc này làm phát sinh các chất thải độc hại như khí sunfurơ
(H2S), đồng thời trong loại biogas này còn chứa 50% là hơi ẩm và CO2 là
những chất không cháy được, nếu dùng làm nhiên liệu đun nấu trong gia
đình thì không sao nhưng để hướng đến các ứng dụng công nghiệp thì năng
lượng nhiệt đó là thấp, không đáp ứng được. Trong dự án này, chúng tôi
hướng đến việc nghiên cứu quy trình tách hết các tạp chất có hại và
những chất không cháy được, chỉ còn lại khí cháy methan. Có như vậy,
năng lượng đó mới lớn, có thể ứng dụng trong công nghiệp. Hiện nay, nhà
trường đang xây một xưởng nghiên cứu sản xuất biogas ở huyện Củ Chi.
Phía Nhật đang chuẩn bị lắp đặt các trang thiết bị nghiên cứu để khoảng
tháng 1-2013, chúng tôi có thể chính thức khánh thành xưởng thực nghiệm
này.
Bên
cạnh đó, một vấn đề rất khó khăn nhưng cũng rất thú vị mà dự án hướng
đến là nghiên cứu chế tạo ra một loại bình, có thể to hơn bình xăng một
chút nhưng chứa được lượng biogas tương đối lớn để dùng làm bình nhiên
liệu cho xe chạy. Biogas chủ yếu là khí methan nên không nén được thành
chất lỏng. Nếu muốn nén thành chất lỏng, áp suất phải lên đến khoảng
200atm, khi đó bình chứa giống như một quả bom, không thể sử dụng được.
Vì vậy, chúng tôi đang hướng đến nghiên cứu chế tạo ra một bình tương
đối nhỏ, áp suất không quá cao nhưng chứa được khá nhiều nhiên liệu, có
thể đủ dùng cho động cơ trong một thời gian khá lâu.
PV:
Để đảm bảo cho sản xuất nông nghiệp bền vững như tên của dự án thì
những nhiên liệu sinh học làm ra sẽ ưu tiên dùng cho sản xuất nông
nghiệp?
PGS.TS
Phan Đình Tuấn: Ý tưởng cuối cùng của dự án là xây dựng mô hình “Thị
trấn sinh khối” ở các xã, huyện, khu vực sản xuất nông nghiệp, trồng
lúa. Khi đó, rơm rạ từ sản xuất lúa sẽ được dùng cho chăn nuôi, sử dụng
cho sản xuất xăng sinh học, rơm rạ và các chất thải nông nghiệp khác
dùng làm biogas, chế tạo phân bón… Bà con nông dân sẽ sử dụng nguồn
nhiên liệu sinh học này để làm chất đốt, nhiên liệu chạy máy cày, máy
kéo, xe buýt, phát điện… Nếu làm được như vậy, hoạt động nông nghiệp sẽ
được khép kín theo cách, sản xuất xong thì chất thải nông nghiệp lại
biến thành năng lượng và năng lượng này lại quay trở lại phục vụ đời
sống, phục vụ sản xuất.
PV:
Được biết dự án kéo dài đến năm 2014, một thời gian không quá dài, với
rất nhiều mục tiêu đặt ra như vậy, liệu dự án có quá tham vọng?
PGS.TS
Phan Đình Tuấn: Phải cố gắng thôi! Hiện tại nhà trường đang tiếp tục
huy động thêm những cán bộ khoa học có chuyên môn, có trình độ vào tham
gia thực hiện dự án này. Đồng thời, chúng tôi hợp tác với nhiều đơn vị
chuyên ngành để nghiên cứu giải quyết những khó khăn phát sinh khi thực
hiện dự án như: hợp tác với Viện Sinh học Nhiệt đới để nghiên cứu sản
xuất loại emzym mới hoặc đưa ra các chủng nấm men mới, lên men cồn có
hiệu quả hơn nhằm giảm giá thành sản phẩm xăng sinh học làm ra, hợp tác
với Trường ĐHBK Hà Nội để khảo sát khu vực triển khai dự án... Ngay
trong Trường ĐHBK TP HCM cũng có rất nhiều khoa, bộ môn tham gia như:
Khoa Kỹ thuật Hóa học, Khoa Kỹ thuật Môi trường, Khoa Kỹ thuật Giao
thông… Bên Nhật cũng không chỉ có Trường ĐH Tokyo thực hiện mà còn có
nhiều trường đại học khác cùng tham gia. Trong phạm vi của dự án này,
Trường ĐHBK TP HCM, Trường ĐH Tokyo và các đối tác sẽ cố gắng hết sức để
hoàn thành tốt nhất các mục tiêu đã đề ra.
PV: Xin cảm ơn tiến sĩ và chúc dự án thành công!
Theo Petrotimes
