Một nghiên cứu mới đây, nhấn mạnh việc chuyển đổi sinh khối thành nhiên liệu dạng khí như hydro, metan, khí tổng hợp, có thể đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển đổi sang năng lượng carbon thấp trên toàn cầu. Kết hợp phân tích kinh tế kỹ thuật với đánh giá vòng đời sản phẩm, nghiên cứu đưa ra góc nhìn rõ ràng nhất cho đến nay về nhiên liệu khí từ sinh khối.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Energy & Environment Nexus, xem xét các quy trình hóa nhiệt, biến đổi chất thải nông nghiệp, chất thải lâm nghiệp, các sinh khối phi thực phẩm khác thành nhiên liệu khí sạch. Các nhiên liệu này có thể sử dụng để phát điện, sưởi ấm công nghiệp, vận tải và làm nguyên liệu cơ bản cho hóa chất và nhiên liệu tổng hợp.

Sinh khối là một trong những nguồn năng lượng tái tạo độc đáo vì nó có khả năng lưu trữ năng lượng hóa học gốc carbon, theo tác giả chính Hui Zhou. Nếu thiết kế đúng cách, hệ thống chuyển đổi sinh khối không chỉ có thể thay thế nhiên liệu hóa thạch mà còn đạt được mức phát thải khí nhà kính âm ròng khi kết hợp với công nghệ thu giữ carbon.

Các tác giả phân tích nhiều nghiên cứu trước đây để xác định các yếu tố chính định hình hiệu suất và chi phí. Loại nguyên liệu đầu vào, hàm lượng độ ẩm, chuỗi cung ứng, độ chuẩn xác của công nghệ đều ảnh hưởng lớn đến kết quả. Sinh khối có độ ẩm cao, có thể làm tăng đáng kể mức tiêu thụ năng lượng và chi phí vận hành, trong khi nguyên liệu đầu vào có nguồn gốc địa phương có thể cải thiện cả hiệu quả kinh tế và giảm phát thải.

Đóng góp quan trọng của nghiên cứu này là sự tích hợp phân tích kinh tế kỹ thuật với đánh giá vòng đời sản phẩm. Phân tích kinh tế kỹ thuật đánh giá chi phí vốn, chi phí vận hành và khả năng cạnh tranh trên thị trường, trong khi đánh giá vòng đời sản phẩm đo lường các tác động môi trường như phát thải khí nhà kính trên toàn bộ chuỗi sản xuất.

Phân tích cho thấy, một số quy trình chuyển đổi sinh khối thành khí có thể ưu thế hơn nhiên liệu hóa thạch về phát thải khí nhà kính, đặc biệt khi kết hợp với thu giữ và lưu trữ carbon. Trong một số trường hợp, các hệ thống này có thể loại bỏ nhiều khí carbon dioxide khỏi khí quyển hơn lượng chúng phát thải trong suốt vòng đời của mình.

Mức độ sẵn sàng về công nghệ cũng rất khác nhau. Một số hệ thống metan hóa và khí hóa đã hoạt động ở quy mô gần thương mại, trong khi các hệ thống khác, chẳng hạn như khí hóa nước siêu tới hạn, vẫn đang ở giai đoạn trình diễn ban đầu. Sự xuống cấp chất xúc tác, tích hợp hệ thống và chi phí đầu tư cao tiếp tục hạn chế việc triển khai quy mô lớn.

Bên cạnh yếu tố kỹ thuật và kinh tế, nghiên cứu còn nhấn mạnh sự đánh đổi về xã hội và môi trường. Việc mở rộng chuỗi cung ứng sinh khối giúp tạo ra việc làm ở nông thôn và hỗ trợ kinh tế địa phương, nhưng cũng có thể gia tăng áp lực sử dụng đất, gây ra lo ngại về cạnh tranh giữa sản xuất lương thực và năng lượng nếu không được quản lý cẩn thận.

Nhiên liệu khí từ sinh khối không phải là giải pháp thần kỳ. Nhưng với việc lựa chọn công nghệ phù hợp, nguồn nguyên liệu bền vững và các chính sách nhất quán, chúng có thể trở thành một phần mạnh mẽ của danh mục năng lượng đa dạng, ít phát thải carbon.

Trong nghiên cứu này, các tác giả lưu ý, sự không chắc chắn trong các mô hình giả định và chất lượng dữ liệu vẫn là một hạn chế. Nghiên cứu này cung cấp một lộ trình cho các nhà nghiên cứu, các bên liên quan trong ngành và các nhà hoạch định chính sách đang tìm cách mở rộng quy mô nhiên liệu khí sinh học theo những cách vừa khả thi về kinh tế, vừa có trách nhiệm với môi trường.