Rượu Ethanol: Nguyên Liệu Thay Thế Dầu - Ethanol: A Petroleum Replacement

RFA - Tạp chí Khoa học & Môi trường

Từ hơn một năm qua, giá xăng dầu tiếp tục tăng dần trên thế giới và hiện tại vẫn chưa có chỉ dấu nào cho thấy sự sụt giảm trong tương lai gần đây. Có những nguyên do chính để giải thích hiện tượng nầy. Đó là tình hình chính trị chung trên thế giới đang bất ổn với cuộc chiến tranh Iraq, và cuộc chiến chống khủng bố. Nhưng nếu nhìn xa hơn nữa, thế giới đang lo ngại trữ lượng toàn cầu đang có nguy cơ bị cạn kiệt.

Hỏi 1: Trước hết xin TS MTT cho biết thêm về tình hình trữ lượng dầu trên thế giới?

Đáp 1: Kính chào Quý thính giả của Chương trình Tạp chí KH&MT. Thưa anh, trữ lượng dầu hỏa trên thế giới, qua nhiều thăm dó và nghiên cứu của những cơ quan khác nhau như: Bộ 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) hay 1,5 1011 m3. Cũng cần biết: 1 barrel = 42 Gallon = 159 lít = 0,16 m3.

Cũng theo ước tính của Cơ quan Địa chất HK (US GS) thì với trữ lượng nầy, nhân loại chỉ có triển vọng xử dụng trong vòng 50 năm tới mà thôi.

Hỏi 2: Như vậy, với tình trạng xử dụng xăng dầu ngày càng tăng theo nhu cầu và đà gia tăng dân số hiện nay, giới hạn tiêu thụ trên sẽ thấp hơn 50 năm, có phải vậy không thưa TS?

Đáp 2: Nếu căn cứ theo mức sản xuất của OPEC và các quốc gia sản xuất dầu độc lập thì đúng như vậy. Nhưng trên thế giới hiện tại, còn có nhiều quốc gia đang tiếp tục truy tìm và khai thác những 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, Liên bang Nga 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.

Hỏi 3: Trước khi đi đến những phương pháp nghiên cứu thay thế xăng dầu, xin TS cho biết OPEC là gì? và công việc sản xuất cũng như phân phối đầu thô trên thế giới như thế nào?

Đáp 3: 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 nầy, đó là: Algeria, Nigeria, Indonesia, Iran, Iraq, Kuwait, Qatar, Saudi Arabia, và Venezuela. Tổ chức nầy 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.

Do đó, tùy theo tình hình biến động mà 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 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.

Hỏi 4: Đứng trước những bất trắc có thể xảy ra bất cứ lúc nào để tạo nên cuộc khủng hoãng năng lượng xăng dầu trên thế giới, các nhà khoa học có những bước tiên liệu nào để ngăn chặn hay hạn chế các bất trắc có thể xảy ra cho thế giới hay không thưa TS?

Đáp 4: Dạ có thưa anh.Thế giới đã nhìn thấy hiểm họa của việc xử 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 thán 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 hoãng năng lượng xăng dầu, và giảm thiểu được lượng thán khí, tác nhân chính của sự tăng nhiệt độ của bầu khí quyển.

Hỏi 5: Với hai hướng giải quyết vừa nêu trên, thế giới đã đạt được tiến bộ nào không thưa TS?

Đáp 5: Trước hết chúng tôi 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 nầy 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 trí 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 xử dụng toàn lượng xăng dầu trong động cơ.

Hỏi 6: Về phương diện TS vừa nói, Hoa Kỳ đã cho thêm chất hóa học MTBE gọi là chất “trợ oxy” vào trong xăng trong vòng một thập niên qua để trợ giúp việc tiêu thụ hoàn toàn lượng xăng dầu bơm vào động cơ, nhưng sau đó chất nầy bị cấm. Xin TS vui lòng giải thích nguyên do việc đó?

Đáp 6: Thưa đúng như vậy. Vào năm 2002, chính chất trợ oxy nầy là nguyên nhân của một nguy cơ mới. Đó là mầm mống của một loại ung thư cho con người, và chất nầy đã được tìm thầy trong nguồn nước ở nhiều tiểu bang. Do đó, từ cuối năm 2003, chất MTBE hoàn toàn bị cấm xử dụng làm chất trợ oxy cho xăng dầu. Để thay thế, Cơ quan Bảo vệ Môi trướng 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. Các tiểu bang trồng bắp để sản xuất ra rươu ethanol ở Hoa Kỳ là Iowa, North và South Dakota, Nebraska, Wisconsin.

Hỏi 7: Lợi điểm của chất trợ oxy mới là rượu ethanol trong công nghệ xăng dầu như thế nào thưa TS?

Đáp 7: Đây 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 nầy, hiệu quả kinh tế của việc xử dụng phương tiện di chuyển bằng xăng dầu giảm từ 7 đến 10% tùy theo tỷ lệ lượng ethanol thêm vào. Lợi điểm sau cùng nầy 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.

Hỏi 8: Xin TS nói qua về phương pháp nầy?

Đáp 8: 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 nầy là : 1- Truy tìm loại vi khuẩn làm tăng tiến trình lên men nhanh hơn 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 nầy đã dược 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 đăng tải trong suốt thời gian nầy, Kang và các cộng sự mới vừa hoàn tất mô hình di truyền (genome) của vi khuẩn nầy 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, cho nên trong một Báo cáo của Ũy hội Quôc gia về Chính sách Năng lượng của HK, một tổ chức phi chính phủ (NGO) do William và Flora Hewlett tài trợ, trong đó quy tụ nhiều chính trị gia, khoa học gia, kỹ nghệ gia, giáo sư và đăc biệt có GS Molina, khôi nguyên giải Nobel. Trong báo cáo nầy, 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 dùng hiện tại năm 2004 do việc xử dụng ethanol trong các phương tiện di chuyển.

Kính chào Quý thính giả của Đài ACTD.