Sự khác biệt giữa nhiên liệu sinh học và nhiên liệu hóa thạch

Nhiên liệu sinh học là gì?

Nhiên liệu sinh học là nhiên liệu lỏng được tạo ra từ sinh khối, một thuật ngữ tập thể đề cập đến cây trồng, tàn dư thực vật, chất thải hữu cơ và bất cứ thứ gì có nguồn gốc từ một sinh vật sống. Các dạng nhiên liệu sinh học phổ biến nhất là ethanol và diesel sinh học.

Các loại nhiên liệu sinh học

Nhiên liệu sinh học có thể ở các dạng khác nhau tùy thuộc vào cách sản xuất và nguyên liệu mà nó được sản xuất.

Ethanol

Ethanol thường được làm từ đường tìm thấy trong các loại ngũ cốc như ngô, lúa mạch và lúa miến. Ethanol thường được sử dụng thay thế cho xăng có nguồn gốc từ dầu mỏ trong ô tô và các hệ thống công nghệ khác có sử dụng xăng dầu truyền thống. Một số ethanol được sử dụng trong hầu hết các loại khí tại Hoa Kỳ. Hiện tại có hai dạng hỗn hợp xăng dầu ethanol được sử dụng ở Hoa Kỳ, hỗn hợp với 10% ethanol (E10) và hỗn hợp với khoảng 50-80% ethanol (E85). Hầu hết các xe chạy bằng xăng có thể sử dụng xăng E10. Xe chạy bằng xăng là mẫu 2007 hoặc mới hơn có thể sử dụng xăng là E15 hoặc 15% ethanol. Hiện tại chỉ có xe chạy bằng nhiên liệu linh hoạt mới có thể sử dụng xăng E85.

Hầu hết ethanol hiện được sản xuất từ ​​các loại đường thực vật được tìm thấy trong ngũ cốc, nhưng nghiên cứu hiện đang được thực hiện về việc liệu ethanol có thể được sản xuất từ ​​các bộ phận xenlulo của thực vật. Ethanol này được gọi là ethanol xenlulo.

Diesel sinh học

Diesel sinh học được làm từ dầu thực vật và chất béo động vật. Nó cũng có thể được làm từ mỡ nấu ăn. Nó được sử dụng để thay thế dầu diesel dựa trên động cơ đánh lửa nén. Việc sử dụng diesel sinh học không đòi hỏi phải thay đổi hoặc sửa đổi động cơ, miễn là nó là động cơ diesel.

Ưu và nhược điểm của nhiên liệu sinh học

Nhiên liệu sinh học đã được quảng bá như một sự thay thế xanh, tái tạo cho nhiên liệu hóa thạch. Mặt khác, có một số thách thức đối với tính hữu ích và tính bền vững của nhiên liệu sinh học thay thế cho nhiên liệu dựa trên dầu mỏ.

Ưu

Không giống như nhiên liệu dựa trên dầu mỏ, nhiên liệu sinh học thường không độc hại. Hơn nữa, chúng thường được quảng bá như một nguồn nhiên liệu trung tính carbon. Lý do là vì các nhà máy được sử dụng để sản xuất nhiên liệu sinh học luôn được lấy lại, nên các nhà máy mới sẽ hấp thụ lại carbon dioxide được giải phóng vào khí quyển bằng cách đốt nhiên liệu sinh học. Một lý do khác mà nhiên liệu sinh học được thúc đẩy là vì chúng có khả năng cho phép ít phụ thuộc hơn vào xăng dầu nhập khẩu và có thể cho phép bền vững địa phương hơn cho một quốc gia nếu có nhiều đất để trồng cây nhiên liệu.

Nhược điểm

Mặc dù nhiên liệu sinh học đã được đề xuất để thay thế nhiên liệu hóa thạch, nhưng nghiên cứu gần đây cho thấy rằng năng lượng được sản xuất bởi nhiên liệu sinh học là không đủ để thay thế nhiên liệu hóa thạch mà không chuyển đổi hầu hết bề mặt đất phi đô thị thành đất nông nghiệp để sản xuất các loại cây trồng cần thiết cho sản xuất nhiên liệu sinh học.

Trong một nghiên cứu, ví dụ, người ta thấy rằng thay thế 5% lượng tiêu thụ diesel bằng diesel sinh học sẽ yêu cầu chuyển đổi 60% trang trại đậu nành hiện tại sang sản xuất nhiên liệu sinh học. Nghiên cứu tại Đại học Cornell cũng cho thấy rằng cần nhiều năng lượng hơn để sản xuất nhiên liệu sinh học so với năng lượng được cung cấp bởi sản phẩm cuối cùng. Điều này khiến người ta nghi ngờ liệu nhiên liệu sinh học có thể được áp dụng trên cùng một quy mô như nhiên liệu hóa thạch hay không. Ngoài ra, việc sử dụng nhiên liệu sinh học có thể tạo ra sự cạnh tranh giữa đất cho cây lương thực và cây nhiên liệu. Điều này có thể khiến cho việc cung cấp đủ nhiên liệu cho một quốc gia và nuôi sống mọi người ở quốc gia đó cùng một lúc là một thách thức.

Một vấn đề khác với nhiên liệu sinh học là không phải tất cả nhiên liệu sinh học đều là carbon trung tính. Nghiên cứu gần đây cho thấy nhiên liệu sinh học làm từ cây ngũ cốc tạo ra lượng khí thải carbon nhiều như nhiên liệu hóa thạch. Trồng lại các loại cây trồng được sử dụng để làm nhiên liệu sinh học cũng không nhất thiết phải giảm lượng khí thải carbon. Điều này là do các cây trồng nhiên liệu mới không hấp thụ carbon dioxide đủ nhanh để bù cho lượng khí thải là kết quả của việc đốt nhiên liệu sinh học. Mặt khác, nhiên liệu sinh học được sản xuất từ ​​tàn dư hoặc chất thải của cây trồng có xu hướng giảm lượng khí thải carbon.

Những vấn đề này không có nghĩa là nhiên liệu sinh học không thể được sử dụng, nhưng chúng cho thấy quy mô mà chúng có thể được sử dụng bị hạn chế giống như nhiên liệu hóa thạch.

Nhiên liệu hoá thạch

Nhiên liệu hóa thạch là nhiên liệu có nguồn gốc từ hài cốt của các sinh vật chết sống cách đây hàng triệu năm. Nhiên liệu hóa thạch bao gồm dầu, than đá và khí tự nhiên, cũng như nhựa đường và bitum. Nhiên liệu hóa thạch là không thể tái tạo bởi vì quá trình hình thành chúng đòi hỏi hàng triệu năm, khiến chúng không thể bổ sung theo thời gian điển hình của nền văn minh nhân loại.

Các loại nhiên liệu hóa thạch

Tất cả các nhiên liệu hóa thạch được tạo ra từ các vật liệu sống trước đây, như thực vật và tảo, tự nhiên chịu nhiệt và áp suất. Nhiên liệu hóa thạch có thể xảy ra ở dạng lỏng, rắn và khí.

Dầu

Dầu là một chất lỏng bao gồm các hydrocacbon đã từng cấu thành các sinh vật sống. Thông thường, dầu sẽ được tìm thấy trong một lớp đá thấm, như đá sa thạch hoặc đá vôi, được phủ bởi một lớp đá không thấm nước, thường là bay hơi, sẽ giữ cho dầu không thoát ra ngoài. Bên dưới lớp đá thấm sẽ là một lớp đá phiến. Dầu có nguồn gốc từ lớp đá phiến.

Hoa Kỳ hiện là nước tiêu thụ dầu lớn nhất thế giới. Các nhà xuất khẩu dầu lớn nhất sang Hoa Kỳ bao gồm Ả Rập Saudi, Canada, Mexico và Nigeria. Dầu thường là nguồn xăng và nhiên liệu hóa thạch lỏng khác được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các phương tiện trên bộ và máy bay. Đây là một nguồn nhiên liệu rất quan trọng cho việc vận chuyển.

Mặc dù dầu đã cung cấp rất nhiều năng lượng, nhưng nó cũng có những hạn chế đáng kể. Phương pháp khai thác là nguy hiểm cho môi trường tự nhiên, như sự cố tràn dầu gần đây đã chứng minh. Ngoài ra, việc đốt dầu được biết là giải phóng các hạt vào không khí ảnh hưởng xấu đến phổi của con người và động vật. Hơn nữa, việc đốt dầu cũng giải phóng một lượng carbon dioxide đáng kể vào khí quyển, khiến nhiệt độ trung bình toàn cầu tăng lên, làm thay đổi khí hậu toàn cầu theo những cách không có lợi cho nền văn minh của loài người hoặc nhiều loài động thực vật.

Than

Than bao gồm một khối hydrocacbon rắn được tạo ra từ nhiệt và áp suất. Than hình thành chủ yếu từ thực vật chết. Than cũng có nhiều loại khác nhau.

Tiền thân của than là than bùn, một vật liệu hữu cơ mềm làm từ vật chất phân rã. Nếu than bùn chịu nhiệt và áp suất, nó sẽ biến thành than. Than non hoặc than nâu là loại than thấp nhất. Nó có nồng độ carbon tương đối thấp và chịu nhiệt độ và áp suất tương đối thấp trong quá trình hình thành.

Than subbitum và bitum là các dạng than trung gian giữa than antraxit, dạng than cao nhất và than non. Than Subbitum bị xỉn màu trong khi than bitum sáng bóng và mịn. Than bitum cũng là loại than phổ biến nhất được sử dụng trong sản xuất điện. Anthracite chứa nồng độ carbon cao nhất và chịu nhiệt độ và áp suất lớn nhất. Nó cứng và giòn so với các dạng than khác.

Than đóng vai trò rất quan trọng trong cuộc cách mạng công nghiệp và được sử dụng ở nhiều nước trên thế giới như một nguồn năng lượng rẻ tiền. Than chủ yếu được sử dụng để phát điện. Hiện tại, nhà sản xuất than lớn nhất là Trung Quốc, sản xuất 48% nguồn cung than của thế giới. Hoa Kỳ sản xuất khoảng 11% than đá của thế giới, đặc biệt là ở các bang như Pennsylvania, Wyoming, Illinois và Kentucky.

Mặc dù than có thể cung cấp năng lượng đáng kể cho điện, nhưng nó cũng là một trong những nhiên liệu hóa thạch gây hại cho môi trường nhất hiện đang được sử dụng. Việc khai thác than được biết là phá hủy các thảm thực vật lớn và làm ô nhiễm các dòng sông với chất thải mỏ độc hại. Việc đốt than cũng tạo ra thủy ngân, lưu huỳnh điôxit và ôxit nitơ có thể gây ra mưa axit. Hơn nữa, than đá đóng góp đáng kể vào lượng khí thải carbon dioxide do nền văn minh nhân loại tạo ra.

Khí tự nhiên

Khí tự nhiên chủ yếu được sử dụng để sưởi ấm và điện và được coi là một chất thay thế carbon sạch hơn, tương đối thấp so với các nhiên liệu hóa thạch khác. Hoa Kỳ là một người sử dụng và sản xuất khí đốt tự nhiên đáng kể.

Việc đốt khí đốt tự nhiên tạo ra ít carbon dioxide hơn nhiều so với đốt dầu hoặc than và thải ra ít chất ô nhiễm hơn vào khí quyển. Tuy nhiên, nó vẫn là nguyên nhân của 29% lượng khí thải carbon ở Hoa Kỳ.

Sự tương đồng giữa nhiên liệu sinh học và nhiên liệu hóa thạch

Nhiên liệu sinh học và nhiên liệu hóa thạch đều được tạo ra từ một lần vật chất sống. Chúng cũng được sử dụng để sản xuất nhiệt và điện cũng như cung cấp năng lượng cho các phương tiện và máy phát điện trên khắp thế giới. Chúng cũng tạo ra lượng khí thải carbon đáng kể và tính bền vững của việc tiếp tục sử dụng là đáng nghi ngờ về tác động của chúng đối với môi trường.

Sự khác biệt giữa nhiên liệu sinh học và nhiên liệu hóa thạch

Mặc dù có nhiều điểm tương đồng giữa nhiên liệu hóa thạch và nhiên liệu sinh học, nhưng cũng có những khác biệt đáng kể bao gồm những điều sau đây.

• Nhiên liệu sinh học có thể tái tạo, trong khi nhiên liệu hóa thạch là không thể tái tạo.
• Nhiên liệu sinh học hầu hết được trồng từ ngũ cốc hiện đại hoặc dư lượng hữu cơ của thực vật hiện đại, trong khi các sinh vật làm nhiên liệu hóa thạch được tạo ra đã chết hàng triệu năm.
• Các khí độc hại và các hạt gây kích thích hoặc tổn thương phổi được tạo ra như là sản phẩm phụ của quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch, trong khi nhiên liệu sinh học thường không độc hại.
• Việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch hiện đang gây tranh cãi và hiện đang có nhiều nỗ lực đáng kể được thực hiện bởi nhiều quốc gia để tránh xa nhiên liệu hóa thạch. Mặt khác, nhiên liệu sinh học được coi là thân thiện với môi trường và đang trở nên phổ biến hơn.

Nhiên liệu sinh học so với nhiên liệu hóa thạch

Tóm lược

Nhiên liệu sinh học được sản xuất từ ​​thực vật và các chất hữu cơ khác đã được chuyển đổi thành nhiên liệu lỏng. Các loại nhiên liệu sinh học bao gồm ethanol và diesel sinh học. Ethanol thường được làm từ ngũ cốc, ngoại trừ ethanol xenlulo. Diesel sinh học được làm từ dầu thực vật, mỡ động vật và dầu mỡ nấu ăn được sử dụng. Ethanol được sản xuất để thay thế xăng, trong khi diesel sinh học được sử dụng để thay thế diesel. Nhiên liệu sinh học nói chung không độc hại và có thể làm cho một quốc gia ít phụ thuộc hơn vào nhập khẩu nhiên liệu hóa thạch nước ngoài. Mặt khác, nhiên liệu sinh học không cung cấp đủ năng lượng để thay thế hoàn toàn nhiên liệu hóa thạch. Việc sử dụng nhiên liệu sinh học cũng tạo ra sự cạnh tranh giữa các loại cây trồng làm thực phẩm và cây trồng làm nhiên liệu. Hơn nữa, nó tạo ra lượng khí thải carbon tương đương trong nhiều trường hợp như nhiên liệu hóa thạch. Nhiên liệu hóa thạch được tạo ra từ các sinh vật đã chết hàng triệu năm trước và phần còn lại của chúng phải chịu nhiệt và áp lực. Nhiên liệu hóa thạch được coi là không thể tái tạo vì chúng phải mất hàng triệu năm để hình thành. Nhiên liệu hóa thạch và nhiên liệu sinh học tương tự nhau ở chỗ chúng đều được hình thành từ một lần vật chất sống và cả hai đều thải ra carbon dioxide khi đốt cháy để lấy năng lượng. Chúng khác nhau ở chỗ nhiên liệu sinh học có thể tái tạo, nói chung không độc hại và là một ngành công nghiệp đang phát triển, trong khi nhiên liệu hóa thạch là không thể tái tạo, thường có các sản phẩm độc hại đáng kể và là một ngành công nghiệp suy yếu.