Ý nghĩa của việc phát triển quy mô lớn năng lượng sinh khối đối với tính trung hòa cacbon

Là năng lượng tái tạo tiềm năng nhất, năng lượng sinh khối đã trở thành nguồn năng lượng lớn thứ tư ở Trung Quốc sau than đá, dầu mỏ và khí đốt tự nhiên. Thúc đẩy việc sử dụng tài nguyên vật liệu sinh khối với trữ lượng dồi dào và bảo vệ môi trường xanh là một cách kỹ thuật hiệu quả để đạt được “carbon kép”, đồng thời đây cũng là một nhiệm vụ quan trọng của việc tiết kiệm năng lượng, giảm phát thải và bảo vệ môi trường ở Trung Quốc, đáp ứng nhu cầu hiện nay bảo vệ môi trường, tiết kiệm năng lượng và nền kinh tế các-bon thấp.

Vật liệu sinh khối có thể tái chế chủ yếu bao gồm thực vật sử dụng trực tiếp quá trình quang hợp để tổng hợp chất hữu cơ, chẳng hạn như rơm rạ, trấu, lõi ngô, gỗ phế thải và rác thải đô thị, v.v.; cũng bao gồm các chất hữu cơ được hình thành do sử dụng gián tiếp các sản phẩm quang hợp, chẳng hạn như vật nuôi. Phân gia cầm, vỏ cua, tôm nhỏ và vỏ sò, v.v., cũng như tảo nhân sơ tự dưỡng.

Hiện nay, các lĩnh vực sử dụng sinh khối hiệu quả và toàn diện được phân bố trong năng lượng, nông nghiệp sinh thái, phục hồi môi trường, vật liệu xây dựng, ... Lấy ứng dụng trong lĩnh vực năng lượng làm ví dụ, bao gồm sinh khối để sản xuất ethanol và điện sinh khối. Trước đây là cách truyền thống nhất để sử dụng sinh khối hiệu quả và toàn diện. Năm 2018, sản lượng ethanol nhiên liệu sinh khối của Trung Quốc là khoảng 3,4 triệu tấn và nó đã dần trở thành một phần quan trọng của nhiên liệu lỏng. Sản lượng điện sinh khối đạt 111,1 tỷ kWh vào năm 2019.

Về lưu trữ năng lượng sinh khối, vật liệu sinh khối được sử dụng để điều chế vật liệu carbon, được sử dụng thay thế cho than chì trong pin để cải thiện hiệu suất lưu trữ năng lượng của pin lithium-ion.

Tuy nhiên, vẫn còn một số vấn đề trong việc ứng dụng toàn diện vật liệu sinh khối. Phát triển các loại nguyên liệu sinh khối nào, cách thu thập các nguyên liệu sinh khối này, cách sử dụng nguyên liệu sinh khối trên quy mô lớn và theo nhiều cách, và cách tìm ra các phương pháp mới để điều chế nguyên liệu sinh khối đều là những vấn đề cấp thiết cần giải quyết tại hiện nay.

Có nhiều loại nguyên liệu thô mà từ đó nguyên liệu sinh khối có thể được chuẩn bị và nhiều yếu tố như trữ lượng, chi phí, hiệu suất và quy trình cần được xem xét khi sàng lọc. Hiện nay, sinh khối được sử dụng rộng rãi bao gồm rơm, rạ, mùn cưa, gỗ phế thải, phân chuồng, phế thải nhà bếp, thùng carton đóng gói phế thải ... Hầu hết các nguyên liệu thô này có đặc điểm là trữ lượng dồi dào, hàm lượng cacbon cao, quy trình sơ chế đơn giản.

Mặc dù nguyên liệu sinh khối của Trung Quốc đến từ nhiều nguồn khác nhau, nhưng đất canh tác tương đối phân tán và mức độ cơ giới hóa nông nghiệp thấp. Lấy rơm rạ phát triển trên quy mô lớn làm ví dụ, sản lượng rơm rạ phân bố không đồng đều trên cả nước, việc thu gom rơm rạ đòi hỏi nhiều nhân lực và vật lực. Chi phí hậu cần là một yếu tố quan trọng cần được xem xét trong việc sử dụng rơm rạ. Do đó, việc khuyến khích tận dụng rơm rạ gần đó là một xu hướng tất yếu hướng tới việc áp dụng trên quy mô lớn.

Việc phát triển và sử dụng vật liệu sinh khối có thể đạt được mục tiêu quản lý môi trường, đồng thời cung cấp năng lượng sạch và ứng phó với biến đổi khí hậu, đồng thời mang lại nhiều lợi ích cho môi trường và xã hội. Những lợi thế của tái sinh mở ra một sự phát triển rộng rãi hơn. Phát triển các phương pháp chuẩn bị sạch hơn, tối ưu hóa các quy trình chuẩn bị hiện có, nâng cao năng suất của vật liệu composite và hiện thực hóa sản xuất quy mô lớn được công nghiệp hóa là những vấn đề cần được giải quyết tiếp tục trong nghiên cứu và phát triển vật liệu sinh khối trong tương lai.