Từ bếp đốt củi ở Sudan đến các nhà máy nhiệt điện than ở Pittsburgh, hầu hết thế giới đều chạy bằng năng lượng sinh khối - năng lượng được sản xuất bằng cách sử dụng các vật liệu có nguồn gốc từ sinh vật. Hai loại nhiên liệu hóa thạch, than đá và dầu mỏ, cung cấp khoảng 80% năng lượng của thế giới. Ngược lại, nhiên liệu sinh học - nhiên liệu làm từ thực vật hoặc từ chất thải động vật - đóng góp ít hơn 2% của tất cả các loại nhiên liệu được sản xuất thương mại.
Việc chuyển tải lượng đó sang nhiên liệu sinh học đang ngày càng trở nên hấp dẫn vì nhiều lý do, bắt đầu từ những lo ngại về môi trường. Cả nhiên liệu sinh học và nhiên liệu hóa thạch đều giải phóng carbon (ở dạng carbon dioxide hoặc methane) khi chúng được đốt cháy để tạo ra năng lượng. Sự khác biệt là carbon trong nhiên liệu sinh học chỉ mới được loại bỏ khỏi bầu khí quyển bởi các nhà máy sử dụng để sản xuất nhiên liệu. (Thực vật, hãy nhớ, "hít vào" carbon dioxide và "thở ra" oxy.) Do đó, việc đưa lượng carbon đó trở lại bầu khí quyển không làm mất cân bằng quá nhiều.
Ngược lại, carbon trong nhiên liệu hóa thạch đã được lưu trữ ở đó hàng triệu năm. Giải phóng nó vào bầu khí quyển sẽ tạo ra một lượng dư thừa, góp phần hình thành sương mù và biến đổi khí hậu. Ngoài ra, nhiên liệu sinh học không thải ra độc tố, trái ngược với lưu huỳnh và thủy ngân được thải ra khi đốt than.
Quá trình cơ bản để tạo nhiên liệu sinh học từ sinh khối tương tự như cách cơ thể bạn biến thực phẩm thành nhiên liệu:Nhiệt, các enzym và vi khuẩn lên men phân hủy tinh bột phức tạp thành đường đơn giản. Đó là lý do tại sao các loại cây lương thực có hàm lượng tinh bột cao như ngô và mía cũng là nguồn cung cấp nhiên liệu sinh học chính - mặc dù có thể sử dụng bất kỳ loại cây trồng nào, thậm chí cả chất thải từ cây lương thực.
Những tiến bộ trong các phương pháp được sử dụng để sản xuất nhiên liệu sinh học đang làm tăng thêm sức hấp dẫn của nó. Các vi sinh vật được sản xuất đã được chứng minh là có thể tăng tốc độ lên men tinh bột để tạo ra etanol, làm cho quá trình này rẻ hơn và hiệu quả hơn. Và một phương pháp khí hóa thử nghiệm có thể chuyển đổi tất cả carbon hiện có thành carbon monoxide cần thiết cho nhiên liệu, không thải ra chất thải carbon dioxide có hại.
Trồng cây để tạo ra năng lượng hứa hẹn sẽ có thêm phần thưởng. Nó có thể vực dậy nền kinh tế nông nghiệp địa phương và giảm sự phụ thuộc vào các nguồn nước ngoài. Nó có thể mở ra thị trường mới cho các loại cây trồng hiện có bằng cách tận dụng các phụ phẩm và vật liệu phế thải hiện đang bị vứt bỏ. Và một số cây năng lượng sinh khối thu hút côn trùng có ích, giảm nhu cầu sử dụng thuốc trừ sâu.
Tuy nhiên, cũng như bất kỳ nguồn tài nguyên nào, sự thiển cận, thiếu hiểu biết và lòng tham quá mức có thể làm mất đi tiềm năng của nhiên liệu sinh học. Trên trang tiếp theo, chúng ta sẽ xem xét một số thách thức đối với nông nghiệp trồng cây năng lượng.
Một vấn đề nghiêm trọng đối với canh tác bằng nhiên liệu sinh học ngày nay là nó cạnh tranh với sản xuất lương thực cho đất đai và các nguồn tài nguyên khác. Năm 2007, một phần ba sản lượng ngô của Hoa Kỳ được sử dụng để sản xuất ethanol. Sự thiếu hụt dẫn đến được coi là nguyên nhân khiến giá các sản phẩm ngô tăng vọt, vốn là mặt hàng chủ lực ở nhiều quốc gia. Khi dân số thế giới và nhu cầu calo tăng lên, sự siết chặt sẽ chỉ ngày càng thắt chặt hơn.
Trồng cây năng lượng có thể làm đảo lộn hệ sinh thái. Ví dụ như ở Malaysia, các khu rừng đang bị nhổ bỏ để trồng cây cọ lấy dầu. Và một số loại cây trồng có triển vọng có thể trở thành loài xâm lấn. Ví dụ, một cây sậy khổng lồ có vẻ lý tưởng phù hợp với khí hậu nhiệt đới của Florida cũng có thể lấn át các loài thực vật Everglade bản địa và làm tắc nghẽn các tuyến đường thủy.
Ngoài ra, tác động môi trường của việc sản xuất một số nhiên liệu sinh học làm cho chúng kém thân thiện với môi trường. Trồng ngô lấy ethanol sử dụng một lượng lớn nước và phân đạm. Và sản xuất etanol quy mô lớn đồng nghĩa với việc đặt các đường ống mới để vận chuyển nhiên liệu - nếu nó được dẫn qua các đường xăng hiện có, nó sẽ ăn mòn chúng và tạo ra các chất gây ô nhiễm.
Việc xác định những vấn đề tiềm ẩn này đã cho phép các nhà khoa học đề xuất các giải pháp tiềm năng. Thay vì sử dụng các nguồn thực phẩm tiềm năng để làm nhiên liệu sinh học, nông dân có thể trồng các loại cây nhiên liệu sinh học chuyên dụng thực sự có lợi cho môi trường. Ví dụ, switchgrass là một loại cây tiết kiệm nước có nguồn gốc từ Great Plains, là loại cây sống lâu năm, nó không cần phải trồng lại hàng năm. Thêm vào đó, nó thực sự phục hồi chất dinh dưỡng cho đất, thúc đẩy sự phát triển của mùa tiếp theo.
Để giảm bớt căng thẳng về đất đai, nhiên liệu sinh học có thể được chiết xuất từ các loài thực vật phát triển mạnh trong điều kiện trồng cây lương thực cho cá bơn. Ví dụ, cây dương có thể phát triển trong đất độc hại do khả năng loại bỏ và phá hủy các chất gây ô nhiễm, chẳng hạn như dầu mỏ. Một giải pháp khả thi khác cho các vấn đề của nhiên liệu sinh học là lai tạo các giống cây nhiên liệu và cây lương thực mới có khả năng chịu hạn và mặn hơn.
Sử dụng các kỹ thuật này và các kỹ thuật khác để khu vực hóa thị trường nhiên liệu có thể giảm bớt gánh nặng về môi trường khi vận chuyển nhiên liệu. Ô tô ở Trung Tây có thể chạy bằng hỗn hợp ethanol làm từ ngô Illinois; ở miền Nam, với mía đường Louisiana.
Các chuyên gia nói rằng chúng ta còn 5 đến 10 năm nữa mới thấy nhiên liệu sinh học được sử dụng như một nguồn năng lượng hàng ngày. Các trường đại học, công ty tư nhân và chính phủ cũng đang đầu tư vào nghiên cứu để đẩy nhanh quá trình này. Học cách cân bằng giữa việc sử dụng và sử dụng quá mức, đối với từng loại cây trồng và từng vùng, có thể gặt hái được một nguồn năng lượng bền vững lành mạnh cho các thế hệ sau.
Các bộ phận của Đua xe số có thể làm gì cho chiếc Porsche của bạn
Hệ thống xả hiệu suất có thể làm gì cho ô tô của bạn
Những điều cần tìm khi mua xe đã qua sử dụng
Nhiên liệu Diesel màu đỏ là gì và tại sao bạn có thể bị phạt khi sử dụng nó?