Thoạt nhìn, những cánh đồng miscanthus bao trùm hạt Sampson, N.C., có vẻ không mấy quan trọng. Cao hơn một quả bóng rổ 4 feet (1,21 mét), miscanthus là một loài cỏ khổng lồ, có gai nhọn, không thể ăn được - và một số người sẽ nói là cỏ vô dụng. Tuy nhiên, theo quan điểm của những người khác, một ngày nào đó những lưỡi dao quá khổ này có thể có giá trị như vàng, hoặc ít nhất là một thùng xăng. Một công ty có tên là Chemtex có kế hoạch xây dựng một nhà máy lọc dầu trị giá 170 triệu đô la ở hạt Sampson để chuyển đổi 20 triệu tấn miscanthus và các loại cỏ khác thành ethanol mỗi năm [nguồn:Ramsey].
Trong nhiều năm, các chính trị gia, nhà báo và nhà khoa học đã ủng hộ việc chuyển các nhà máy thành ethanol và dầu diesel sinh học để giảm mức tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch của thế giới, đặc biệt là dầu thô. Nhiên liệu sinh học đốt sạch hơn nhiên liệu hóa thạch, thải ít chất ô nhiễm và khí nhà kính, bao gồm cả carbon dioxide, vào bầu khí quyển.
Phần lớn nhiên liệu sinh học trên thế giới đến từ các loại cây lương thực như lúa mì, ngô, đậu nành và mía. Năng lượng do các nhà máy này sản xuất được gọi là nhiên liệu sinh học "thế hệ đầu tiên". Hóa ra, những người tiên phong về nhiên liệu sinh học này không giữ lời hứa mà họ đã từng làm. Có điều, một số cây nhiên liệu sinh học thế hệ đầu tiên, đặc biệt là ngô, cạnh tranh với cây lương thực về đất và nước. Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ nói rằng các nhà máy lọc dầu phát triển ethanol từ ngô tiêu thụ khoảng 40% sản lượng ngô mỗi năm [nguồn:Blas]. Năm 2009, 25% tổng số cây trồng ngô và ngũ cốc của Hoa Kỳ không phải để sản xuất lương thực mà để sản xuất nhiên liệu sinh học [nguồn:Vidal].
Việc tiêu thụ cây trồng như vậy có thể tạo ra nhiều vấn đề, bao gồm giá lương thực cao hơn và nạn phá rừng. Ngoài ra, chi phí chuyển đổi và sử dụng cây lương thực làm nguồn nhiên liệu có thể đắt đỏ. Đó là bởi vì các nhà máy lọc dầu chỉ có thể sử dụng các phần nhỏ của nhà máy để sản xuất nhiên liệu sinh học, chẳng hạn như hàm lượng dầu, đường và tinh bột. Sự kém hiệu quả như vậy làm cho nhiên liệu sinh học thế hệ đầu tiên kém thân thiện với môi trường hơn. Hơn nữa, các chuyên gia hiện tin rằng nhiên liệu sinh học sẽ không bao giờ thay thế hoàn toàn dầu thô như là nguồn năng lượng được lựa chọn. Nói tóm lại, sản xuất nhiên liệu sinh học không hiệu quả và về nhiều mặt, không có lợi cho môi trường và kinh tế [nguồn:Ngân hàng Thế giới; Science Daily].
Nhưng tương lai của nhiên liệu sinh học như một nguồn năng lượng thay thế có thể không ảm đạm như người ta từng nghĩ. Nhờ cỏ miscanthus và các cây nhiên liệu sinh học "thế hệ thứ hai" khác, tiềm năng giảm bớt sự phụ thuộc của thế giới vào dầu mỏ nước ngoài chưa bao giờ lớn hơn thế.
Mùa hè năm 2012 nóng và khô trên phần lớn nước Mỹ, đặc biệt là vùng Trung Tây, Mỹ. Điều kiện khô cằn làm khô héo ngô và các loại cây ngũ cốc khác, làm tăng giá và gây căng thẳng cho một nền kinh tế vốn đã yếu.
Trận hạn hán lịch sử, tồi tệ nhất trong 50 năm, đã nêu bật những hạn chế của nguyên liệu nhiên liệu sinh học thế hệ đầu tiên. Khi giá lương thực tăng chóng mặt, nông dân, quan chức và các chính trị gia bắt đầu tranh luận về sự khôn ngoan của việc chuyển hướng cây lương thực sang sản xuất nhiên liệu sinh học. Đó là một cảnh diễn ra trong một thế giới ngày càng nóng, khô và đói. Vấn đề trở nên tồi tệ đến mức các nhóm viện trợ lương thực và Liên hợp quốc bắt đầu yêu cầu các chính phủ hủy bỏ nhiệm vụ sản xuất nhiên liệu sinh học để cho phép sản xuất nhiều lương thực hơn. Liên Hợp Quốc cho rằng khi thế giới đối mặt với tình trạng thiếu lương thực, các quốc gia nên suy nghĩ lại về chính sách nhiên liệu sinh học của mình [nguồn:Blas].
Ngoài việc góp phần gây ra khủng hoảng lương thực, việc sản xuất ethanol và diesel sinh học từ nguyên liệu thô không thân thiện với môi trường và kinh tế như bạn nghĩ. Nhiên liệu sinh học thế hệ thứ nhất được tạo ra từ đường và tinh bột dễ tiêu hóa bởi nấm men. Nếu các nhà máy lọc dầu biến mỗi bắp ngô thành ethanol, nó sẽ chỉ thay thế 12% lượng xăng cung cấp [nguồn:Brune].
Ngoài ra, nông dân sử dụng rất nhiều nhiên liệu hóa thạch, nước và phân bón để trồng và chế biến nguyên liệu thô thế hệ đầu tiên thành nhiên liệu sinh học. Chẳng hạn, quy trình trồng và sản xuất biến ngô thành ethanol chỉ tạo ra lượng khí nhà kính ít hơn 15% so với xăng [nguồn:Tilman and Hill].
May mắn thay, có một thế hệ mới đang chờ đợi để bước vào. Không giống như nhiên liệu sinh học làm từ ngô, đậu nành hoặc các nguyên liệu thô thế hệ thứ nhất khác, nhiên liệu sinh học thế hệ thứ hai được làm từ thực vật mà không ai muốn ăn. Mặc dù đây là một quá trình khó khăn để biến các chất thải từ thực vật, chẳng hạn như thân cây ngô, thân, lá, trấu và dăm gỗ thành nhiên liệu sinh học, nhưng lợi ích tiềm năng là rất lớn. Công nghệ thế hệ thứ hai có thể tạo ra nhiều nhiên liệu hơn so với nhiên liệu sinh học thế hệ đầu tiên, ảnh hưởng đến môi trường và nguồn cung cấp thực phẩm một cách tối thiểu.
Phát triển công việc xanhTheo Hiệp hội Công nghiệp Công nghệ Sinh học, ngành công nghiệp nhiên liệu sinh học sẽ tạo ra 190.000 việc làm tại Hoa Kỳ vào năm 2022. Ngoài ra, việc sản xuất nhiên liệu sinh học có thể làm giảm nhập khẩu xăng dầu của Hoa Kỳ khoảng 70 tỷ USD trong 12 năm [nguồn:Hiệp hội Công nghiệp Công nghệ Sinh học].
Miscanthus là một ví dụ tuyệt vời về cây trồng nhiên liệu sinh học thế hệ thứ hai. Cỏ mọc nhanh, chịu hạn và phát triển mạnh ở những vùng đất bạc màu không thể làm cây lương thực. Không giống như ngô và ngũ cốc, miscanthus là cây lâu năm. Người nông dân chỉ phải trồng một lần và nó sẽ quay trở lại năm này qua năm khác. Ngoài ra, miscanthus và các loại cây trồng thế hệ thứ hai khác cần ít phân bón và canh tác hơn so với cây trồng thế hệ thứ nhất, điều này giúp giảm thiểu suy thoái môi trường và sử dụng năng lượng.
Tại hạt Sampson, Chemtex hy vọng nông dân địa phương sẽ trồng miscanthus vào mùa xuân năm 2013 để công ty sẽ có đủ cỏ để cung cấp cho nhà máy lọc dầu khi khai trương một năm sau đó. Chemtex đã ký một thỏa thuận với Gulf Oil để mua tất cả ethanol mà nhà máy lọc dầu sản xuất. Công ty sẽ xây dựng cơ sở của mình trên diện tích 166 mẫu Anh. Nó sẽ có 300 nhân viên [nguồn:Ramsey].
Những cánh đồng sai trĩu quả sẽ không bị tranh giành đất mà nông dân trồng ngô và đậu tương sử dụng. Các quan chức tiểu bang đã xác định được 100.000 mẫu đất ở một khu vực ba hạt, bao gồm cả hạt Sampson, mà nông dân có thể sử dụng làm đất trồng trọt sinh học. Tốt nhất là một số diện tích là đất cận biên. Một số đất là cát và có thể dễ dàng trồng cây miscanthus và các cây nhiên liệu sinh học thế hệ thứ hai khác. Nông dân chăn nuôi lợn đã sử dụng một số mẫu đất đó làm ruộng phun chất thải cho lợn [nguồn:Ramsey].
Trong khi việc sản xuất nhiên liệu sinh học thế hệ thứ hai dường như là câu trả lời cho những thảm họa về năng lượng và môi trường của chúng ta, tình hình còn phức tạp hơn nhiều. Hiện tại, quá trình chuyển đổi cây trồng thế hệ thứ hai thành nhiên liệu sinh học đắt hơn so với sản xuất nhiên liệu sinh học thế hệ thứ nhất. Đó là bởi vì cần nhiều năng lượng hơn để sản xuất nhiên liệu sinh học từ cây nhiên liệu sinh học thế hệ thứ hai so với sản xuất từ nguyên liệu thô thế hệ thứ nhất. Do đó, các nhà khoa học đang ráo riết tìm kiếm những cách mới hơn và ít tốn kém hơn để chuyển đổi biocrops thế hệ thứ hai thành nhiên liệu sinh học.
Hiệu quả và năng lực sản xuất là hai vấn đề khác mà các nhà khoa học phải vượt qua. Một nghiên cứu gần đây cho thấy rằng chỉ một trong số chín loại nhiên liệu sinh học thế hệ thứ hai thải ra không khí ít khí nhà kính hơn so với nhiên liệu hóa thạch. Hơn nữa, nhiều chuyên gia không chắc liệu nhiên liệu sinh học thế hệ thứ hai có thể cung cấp đủ nhiên liệu để cung cấp năng lượng cho ô tô trên thế giới hay không [nguồn:Birdlife International].
Mặc dù còn tồn tại những vấn đề khác, nhưng các nhà khoa học và kỹ sư tự tin rằng họ có thể làm cho nhiên liệu sinh học thế hệ thứ hai hoạt động. Chúng không được kỳ vọng sẽ trở nên khả thi về mặt thương mại trong vài năm nữa, nhưng các chuyên gia dự đoán thế hệ mới là câu trả lời tốt nhất để giải quyết các vấn đề về năng lượng và môi trường của thế giới chúng ta.
Tôi đã viết nhiều bài báo về các nguồn năng lượng tái tạo, bao gồm cả nhiên liệu sinh học. Trong suốt thời gian đó, tôi đã tin chắc rằng không có một nguồn năng lượng nào có thể giải tỏa cơn khát nhiên liệu hóa thạch của chúng ta. Thay vào đó, sự kết hợp của nhiều nguồn, từ năng lượng mặt trời đến năng lượng gió, đến nhiên liệu sản xuất từ thực vật, cung cấp giải pháp thay thế tốt nhất để cứu thế giới khỏi biến đổi khí hậu mà con người chúng ta đã gây ra. Sẽ mất một thời gian để giảm chi phí sản xuất nhiên liệu năng lượng tái tạo để nó có thể trở nên hợp lý để sử dụng. Tôi rất vui khi các nhà khoa học trên toàn cầu đang nghiên cứu vấn đề này.
Car Wraps hoạt động như thế nào?
Chống gỉ hoạt động như thế nào?
Túi khí hoạt động như thế nào?
Cách ô tô hoạt động