Than sinh học là gì?

Than sinh học là vật liệu giàu carbon, được sản xuất bằng cách nung nóng chất hữu cơ (như chất thải nông nghiệp, lâm nghiệp) trong môi trường ít oxy thông qua quá trình gọi là nhiệt phân. Than sinh học thường có biệt danh là “than xanh”, do các đặc tính thân thiện với môi trường.

Không giống như than củi thông thường, chủ yếu sử dụng làm nguồn nhiên liệu, than sinh học được tạo ra mang lại lợi ích cho môi trường và nông nghiệp. Cấu trúc độc đáo của than sinh học cho phép nó giữ lại chất dinh dưỡng, cải thiện đất, cô lập carbon, khiến nó trở nên có giá trị trong canh tác bền vững và giảm thiểu biến đổi khí hậu.

Tính linh hoạt của than sinh học không chỉ giới hạn trong nông nghiệp. Cấu trúc xốp giúp nó hữu ích trong các hệ thống lọc nước, trong khi hàm lượng carbon thích hợp cho các ứng dụng trong năng lượng tái tạo và xây dựng. Khi thách thức từ biến đổi khí hậu ngày càng tăng và cạn kiệt tài nguyên, than sinh học có thể là giải pháp bền vững để tái chế chất thải hữu cơ, mang lại lợi ích cho môi trường.

Than sinh học được tạo ra như thế nào?

Than sinh học được tạo ra thông qua quá trình gọi là nhiệt phân, bằng cách nung nóng vật liệu hữu cơ trong môi trường thiếu oxy. Việc thiếu oxy sẽ ngăn vật liệu cháy, thay vào đó phân hủy chúng thành carbon rắn (than sinh học), khí và chất lỏng. Quá trình này không chỉ khóa carbon ở dạng ổn định mà còn tạo ra các sản phẩm phụ như khí tổng hợp, dầu sinh học, có thể khai thác làm nguồn năng lượng tái tạo.

Nguyên liệu thô (nguyên liệu đầu vào) dùng để sản xuất than sinh học, thường là sản phẩm thải từ nông nghiệp, lâm nghiệp hoặc thực phẩm. Bằng cách chuyển đổi các vật liệu như tàn dư cây trồng, dăm gỗ,… thành than sinh học, chất thải vốn sẽ bị phân hủy trong bãi chôn lấp, giải phóng khí methane (một loại khí nhà kính) trong quá trình này, có thể trở lại chu trình sức sống mới.

Tính bền vững của sản xuất than sinh học phần lớn phụ thuộc nguyên liệu đầu vào và năng lượng sử dụng ở đầu vào. Khi được quản lý một cách có trách nhiệm, vật liệu thải được tái sử dụng và năng lượng tạo ra trong quá trình nhiệt phân sẽ cung cấp năng lượng cho chính quá trình sản xuất. Đây là ví dụ hiếm hoi về một công nghệ giải quyết nhiều vấn đề môi trường cùng một lúc - quản lý chất thải, cô lập carbon, cải thiện đất - mà không tạo ra sự đánh đổi đáng kể.

Lợi ích của than sinh học

Sự hấp dẫn của than sinh học nằm ở lợi ích đa dạng của nó, từ cải thiện độ phì nhiêu của đất đến chống biến đổi khí hậu, khiến than sinh học có thể áp dụng rộng rãi trong nông nghiệp, môi trường, quản lý chất thải.

● Cải thiện sức khỏe đất

Một trong những lợi ích nổi bật của than sinh học là khả năng cải thiện độ phì nhiêu của đất. Cấu trúc xốp của nó hoạt động giống như miếng bọt biển, giữ nước và chất dinh dưỡng có thể bị rửa trôi, tạo ra hệ sinh thái đất khỏe mạnh. Đây có thể là bước đột phá đối với nông dân ở những vùng bị hạn hán hoặc chất lượng đất kém. Kết quả là năng suất cây trồng cao hơn, giảm sự phụ thuộc vào phân bón hóa học.

● Cô lập carbon

Đặc điểm quan trọng nhất của than sinh học là khả năng lưu trữ carbon như một bể chứa carbon lâu dài trong nhiều thế kỷ. Quá trình nhiệt phân chuyển đổi carbon hữu cơ thành dạng ổn định, chống phân hủy. Khi bổ sung than sinh học vào đất, nó sẽ khóa chặt carbon này, ngăn không cho carbon dioxide quay trở lại khí quyển. Trên thực tế, sản xuất than sinh học được công nhận là một phương pháp để đạt được mức phát thải âm, góp phần quan trọng trong nỗ lực toàn cầu nhằm chống lại biến đổi khí hậu.

● Giảm phát thải khí nhà kính

Khi chất thải hữu cơ phân hủy ở bãi chôn lấp, nó giải phóng khí methane, một loại khí nhà kính có hại nhất. Biến chất thải đó thành than sinh học là cách thiết thực để cắt giảm lượng khí thải methane. Ngoài ra, bổ sung than sinh học vào đất có thể giúp giảm lượng khí thải nitơ oxit, thường liên quan đến sản xuất nông nghiệp. Bằng cách giải quyết hai nguồn khí nhà kính lớn, than sinh học cho thấy những thay đổi đơn giản có thể tạo nên sự khác biệt lớn cho hành tinh.

● Quản lý chất thải

Ngoài những lợi ích về môi trường, than sinh học còn cung cấp giải pháp bền vững quản lý chất thải hữu cơ. Bằng cách chuyển đổi chất thải nông nghiệp, sản phẩm phụ từ lâm nghiệp hoặc thậm chí là chất thải thực phẩm thành than sinh học, chúng ta có thể chuyển hướng một lượng lớn vật liệu khỏi bãi chôn lấp. Điều này không chỉ làm giảm lượng khí thải methane mà còn biến chất thải thành thứ có giá trị.

● Các ứng dụng khác

Bên cạnh lợi ích về nông nghiệp và khí hậu, than sinh học còn có một số ứng dụng thiết thực khác. Khả năng lọc chất gây ô nhiễm khiến nó trở thành vật liệu hiệu quả để lọc nước, trong khi bản chất nhẹ và bền của nó có thể ứng dụng trong vật liệu xây dựng. Than sinh học, với các sản phẩm phụ như dầu sinh học, khí tổng hợp, cũng có thể dùng làm nguồn năng lượng tái tạo, cung cấp năng lượng cho các quy trình công nghiệp. Nguồn năng lượng này có thể bù đắp cho việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch, qua đó giảm thêm lượng khí thải carbon.

Hạn chế và thách thức

Mặc dù than sinh học có tiềm năng đáng kể, nhưng nó cũng có những hạn chế và thách thức:

● Chi phí và khả năng tiếp cận: Sản xuất than sinh học ở quy mô lớn có thể tốn kém, đặc biệt là xây dựng cơ sở hạ tầng cần thiết cho quá trình nhiệt phân. Đối với người nông dân hoặc doanh nghiệp nhỏ, chi phí trả trước có thể lớn hơn lợi ích nhận thấy, đặc biệt là ở những khu vực có nguồn tài nguyên hạn chế.  

● Sự khác biệt về chất lượng: Không phải tất cả than sinh học tạo ra đều như nhau. Các đặc tính của than sinh học, như khả năng giữ nước hoặc lưu trữ carbon, phụ thuộc rất nhiều vào loại nguyên liệu đầu vào và quy trình nhiệt phân cụ thể. Sự khác biệt này có thể gây khó khăn trong việc đảm bảo kết quả nhất quán, đặc biệt là với các ứng dụng trong nông nghiệp hoặc cô lập carbon trên quy mô lớn.

● Sự đánh đổi về môi trường: Sản xuất than sinh học đòi hỏi phải được quản lý tốt. Nhiệt phân tiêu thụ năng lượng và nếu sử dụng nhiên liệu hóa thạch để cung cấp năng lượng cho quy trình, nó có thể làm giảm đi lợi ích về môi trường. Ngoài ra, sản xuất than sinh học quy mô lớn, có thể dẫn đến những hậu quả không mong muốn, chẳng hạn nhu cầu nguyên liệu thô như gỗ tăng cao, tiềm ẩn nguy cơ phá rừng nếu không được quản lý chặt chẽ.

● Nhận thức và áp dụng: Than sinh học vẫn còn khá xa lạ với các nhóm môi trường và nông nghiệp. Việc áp dụng rộng rãi đòi hỏi phải có nhận thức và khuyến khích nhiều hơn đối với nông dân, doanh nghiệp, nhà hoạch định chính sách để đưa nó vào sử dụng. Nếu không có những điều này, than sinh học vẫn chỉ là một giải pháp thích hợp thay vì đạt được tác động toàn cầu như mong đợi.

Hiệu quả của than sinh học phụ thuộc vào việc trở thành một phần của chiến lược rộng hơn bao gồm giảm phát thải, tái trồng rừng và các hoạt động canh tác bền vững. Mặc dù than sinh học không phải là giải pháp hoàn hảo, nhưng khả năng giải quyết cả nguyên nhân và tác động của biến đổi khí hậu khiến nó trở thành một triển vọng thú vị trong việc giảm phát thải khí nhà kính, chống lại biến đổi khí hậu.