Biến những cây cọ chết khô trở thành điện năng: Tiềm năng mới cho công nghệ sinh khối

Ở những đất nước nhiệt đới, những cánh đồng cọ là nguồn sinh lời lớn cho người nông dân. Thế nhưng, sau khi hoàn tất vòng đời, những cây cọ chết bỗng trở nên vô tác dụng, đồng thời là gánh nặng môi trường vì lượng khí thải nhà kính phát ra từ chúng khá lớn. Để tái sử dụng số lượng lớn những cây cọ chết, các nhà nghiên cứu khí hậu đã biến chúng trở thành nguồn nhiên liệu bền vững để sản xuất ra năng lượng sạch. Có thể coi sáng kiến này là một cuộc cách mạng trong lĩnh vực sản xuất điện sinh khối hiện nay.

Biến những cây cọ chết trở thành điện sinh khối

Công nghệ biến cây cọ chết trở thành điện năng là dự án nghiên cứu của Trung tâm Nghiên cứu Khoa học Nông nghiệp Quốc tế Nhật Bản kết hợp với Đại học Sains Malaysia. Dự án ra đời từ năm 2018 với người đứng đầu là Tiến sĩ Akihiko Kosugi, người Nhật Bản. Sau khi được chính phủ Malaysia thông qua và hỗ trợ, dự án đã đi vào hoạt động tại một nhà máy nghiên cứu ở thị trấn Kluang, miền Nam Malaysia kể từ đó đến nay.

Thân cây cọ được nghiền nát ra thành mùn cưa để đem làm sinh khối.

Tiến sĩ Akihiko Kosugi cho biết, để biến cây cọ chết thành điện năng, quy trình sản xuất sẽ được thực hiện qua nhiều công đoạn. Trước tiên, thân cây cọ chết sẽ được đưa vào máy nghiền nhỏ như mùn cưa chỉ trong vài giây. Tiếp theo, mùn cưa sẽ loại bỏ tạp chất, rửa sạch, sấy khô và nén bột thành viên trước khi đưa vào công đoạn lò hơi sau đó.

Công đoạn quan trọng nhất của quy trình tái chế cây cọ là lọc bỏ tạp chất. Ông Sudesh Kumar, Giáo sư Công nghệ Sinh học tại Đại học Sains Malaysia cho biết, tạp chất từ cây cọ có thể làm hỏng nồi hơi hoặc gây ra hỏa hoạn. Vì thế, công đoạn lọc bỏ tạp chất luôn được chú trọng.

Sinh khối (biomass) là vật liệu sinh học có nguồn gốc chủ yếu từ phế phẩm nông nghiệp như trấu, rơm rạ, bã mía, mùn cưa… Sinh khối được coi là nguồn nhiên liệu tái tạo có thể sử dụng trực tiếp hoặc chuyển đổi thành các dạng năng lượng khác nhau như nhiên liệu sinh học, điện năng và nhiệt năng thông qua các phương pháp chính như đốt, hóa học hoặc sinh hóa.

Sinh khối đang là nguồn năng lượng tái tạo đầy triển vọng.

Lợi ích khi sản xuất điện sinh khối từ cây cọ

Tạo nên vòng kinh tế tuần hoàn bền vững

Dưới góc nhìn về giảm thiểu carbon, cây cọ có lợi thế rõ rệt so với các nguyên liệu sinh khối khác. Chúng chứa khoảng 70 - 80% hàm lượng nước nên thân mềm và dễ nghiền thành mùn hơn.

Những đồn điền cọ xanh mướt là cây công nghiệp kiếm bộn tiền ở Malaysia.

Ngoài ra, thân cây cọ còn chứa rất nhiều nhựa. Đây là nguồn nhiên liệu dồi dào mở ra lối đi mới cho lĩnh vực sản xuất nhiên liệu bền vững. Phần nào của cây cọ không sử dụng tới đều được tái sử dụng làm phân bón hữu cơ để hỗ trợ cho ngành nông nghiệp địa phương.

Thêm một ưu điểm nữa là gỗ từ thân cây cọ rất chắc chắn nên cũng có thể tận dụng làm đồ nội thất, đồ gỗ. Nhật Bản là quốc gia đã thành công trong việc sản xuất và bán các mặt hàng từ cây cọ kể từ năm 2022 đến nay. Thông qua sản phẩm gỗ từ thân cây cọ chết, các nhà sản xuất đồ nội thất cũng góp phần làm giảm tỷ lệ phá rừng đáng kể. Có thể thấy điện sinh khối không phải là ứng dụng duy nhất của cây cọ, loài cây có tiềm năng thương mại lớn này.

Làm giảm lượng khí nhà kính

Dầu cọ từ cây cọ là loại dầu thực vật được tiêu thụ nhiều nhất trên thế giới. Trong đó, hai quốc gia Indonesia và Malaysia chiếm tới 80% sản lượng toàn cầu. Theo ước tính, mỗi năm tại Malaysia có tới hàng chục triệu cây cọ bị đốn hạ và bỏ hoang. Trong khi đó, mỗi tấn thân cây cọ bị chặt cũng thải ra khoảng 1,3 tấn khí nhà kính. Thông thường, người nông dân vẫn cứ để cây cọ già và cây chết tự phân hủy mà không đốn hạ ngay vì nghĩ rằng chúng có tác dụng làm cho đất màu mỡ hơn.

Tuy nhiên, trái ngược với lầm tưởng này, Tiến sĩ Kosugi cho biết, cây cọ già và cọ chết chính là nơi sinh sản của mối, nấm và côn trùng khác. Ngoài ra, chúng còn phát thải ra khí metan và các loại khí nhà kính khác làm nóng bầu khí quyển của Trái đất. Vì thế, việc tái chế cây cọ chết không chỉ giúp tạo nên nguồn năng lượng tái tạo bền vững từ sinh khối mà còn giảm thiểu một lượng lớn khí nhà kính.

Thách thức còn gặp phải của công nghệ sinh khối từ cây cọ

Dầu cọ là ngành sản xuất mũi nhọn của Malaysia.

Với những điểm cộng không thể phủ nhận, dự án tái chế cây cọ đã mở ra một tươi lai bền vững cho công nghệ điện sinh khối. Tuy nhiên, để đưa dự án đi vào hiện thực với tính thương mại cao, chúng ta vẫn cần cân nhắc tới yếu tố vận chuyển và công nghệ hơn nữa.

Tái chế cây cọ đã chết trên lý thuyết là việc hoàn toàn hợp lý. Thế nhưng, công đoạn vận chuyển những thân cây nặng tới các nhà máy tái chế cũng tiêu tốn nhiều nhiên liệu và thải ra không ít khí nhà kính. Bài toán đặt ra ở đây là làm cách nào để bên tái chế có thể hợp tác được với chủ rừng cọ và đơn vị khai thác dầu cọ. Để kích thích hợp tác có lợi đôi bên, bên tái chế có thể đưa ra thỏa thuận xử lý chất thải để đổi lấy cây cọ chết.

Ngoài ra, xây dựng vòng kinh tế tuần hoàn cũng cần được thay đổi về công nghệ như điện khí hóa hay chế biến tinh giản để giảm thiểu số lượng chất thải và lượng điện năng tiêu thụ.

Cát Ân