Để so sánh, đậu tương cũng là một nguyên liệu để làm biofuel, nhưng trồng rong biển sẽ nhanh hơn, tiết kiệm không gian hơn, và nhất là không cần nước ngọt lẫn phân bón. Quan trọng hơn, rong biển sẽ được trồng tại nơi mà chúng ta có nhiều nhất: biển, thay vì phải cạnh tranh để chiếm giữ đất.
Biofuel được xem là một trong những giải pháp lý tưởng nhất giúp cắt giảm lượng các-bon sinh ra do các hoạt động kinh tế, đặc biệt trong lĩnh vực hàng không – vốn chưa có nhiều phương tiện chạy điện như đường bộ. Các nhà khoa học khí hậu cũng đưa ra nhận định, rằng cuộc chiến chống biến đổi khí hậu cần thiết phải có sự tham gia của biofuel, mặc dù quy mô bền vững là một trong khía cạnh mà chưa ai có thể chắc chắn. Châu Âu hiện đang đáp ứng được khoảng 90% mục tiêu vận tải sử dụng năng lượng tái tạo nhờ biofuel từ nguồn nguyên liệu trên đất liền – thứ mà trong nhiều trường hợp cũng không thật sự sạch và gây nhiều tác động không thua gì nhiên liệu hóa thạch.
Rong biển chiếm một vai trò thiết yếu trong hệ sinh thái đại dương. Do đó, hoạt động khai thác và sử dụng rong biển, cả trồng và mọc tự nhiên, đều cần phải được kiểm soát tốt. May mắn thay, nhân loại đã có nhiều kinh nghiệm trong việc xây dựng các ngành công nghiệp gắn với đại dương như nuôi cá, … cũng như trên đất liền, trong nông nghiệp và nguồn biofuel hiện hữu. Việc sử dụng rong biển để làm biofuel cũng cho thấy nhiều lợi ích lẫn thách thức tương tự và khác so với nguồn biofuel từ các nguyên liệu trên đất liền. Vì thế, chúng ta cần cân nhắc những lựa chọn để đối phó với những khó khăn trong việc cắt giảm lượng phát thải.
Ưu điểm của biofuel từ rong biển
Đầu tiên là tính sẵn có. Mặc dù trữ lượng rong biển rất phong phú, song nó lại là một nguồn sinh khối chưa được tận dụng đúng tiềm năng. Biển bao phủ 3/4 diện tích Trái Đất, và gần một nửa sinh khối (biomass) của thế giới đến từ đây. Tuy nhiên, con người mới chỉ nhận được khoảng 2% nhu cầu năng lượng bằng nguồn thực phẩm đến trực tiếp từ biển.
Tất nhiên không phải tất cả các khu vực đều phong phú hoặc phù hợp để trồng rong biển, nhưng khả năng nhân rộng (scalable) của hoạt động này là rất lớn. Rong có thể được trồng trên các dây treo thẳng hoặc kết thành vòng tròn, theo chiều ngang hoặc dọc, lý tưởng nhất là thả xuống độ sâu 10m để tối ưu nguồn sáng Mặt Trời. Ngoài ra, còn nhiều giải pháp tích hợp khác nhằm tận dụng hiệu quả không gian có sẵn. Chẳng hạn, rong biển có thể được trồng trong các bãi tròn theo phương pháp IMTA (Integrated Multi-Trophic Aquaculture) hay đa canh, kết hợp với nhiều hoạt động sản xuất khác trên biển như nuôi cá và khai thác năng lượng. Cách làm này sẽ mang lại hiệu ứng đồng vận (synergy), giúp các ngành công nghiệp liên quan trở nên bền vững hơn. Một lợi ích lớn nữa, đó là nhờ khả năng phát triển nhanh, rong biển sẽ giúp tái sinh nguồn dưỡng chất khi tận dụng chất thải từ hoạt động nuôi cá, đồng thời chia sẻ hạ tầng để giảm thiểu chi phí.
Rong biển thực sự là một nguồn nguyên liệu bền vững để làm biofuel. Khoảng 85 – 90% thành phần của rong biển là nước, tức rất phù hợp với các phương pháp sản xuất biofuel thông dụng như chưng cất trong môi trường yếm khí nhằm tạo ra biogas (khí sinh học) và lên men để cho ethanol. Ngoài ra, nhiều loại rong biển như tảo bẹ đường sở hữu hàm lượng carbohydrate cao và lignin (bã) thấp, hoàn toàn có thể được sử dụng để chế tạo ethanol sinh học.
Rong biển nằm trong số những loài thực vật hữu ích nhất, đặc biệt ở khả năng hấp thụ các chất như phốt-pho và nitơ. Nhờ sinh trưởng cực kỳ nhanh chóng, rong có thể hấp thụ được rất nhiều CO2, trung bình lên đến 66 tấn CO2/ha trong thực tế, góp phần giải quyết vấn nạn axit hóa đại dương. Ngoài ra, trồng rong biển cũng cho năng suất rất cao, với sản lượng trung bình ước đạt 26 tấn khô/ha, so với 2,3 tấn (đậu tương) và 5,1 tấn (ngô).
Khó khăn
Những thách thức trong sử dụng rong biển để sản xuất biofuel bao gồm việc tìm cách làm giảm thiểu tác động đối với môi trường cục bộ. Hoạt động trồng rong có thể làm suy giảm lượng dưỡng chất trong một khu vực, gây ảnh hưởng đến các loài sinh vật biển khác ở vị trí cao hơn trong chuỗi thức ăn.
Một số tác động tiềm năng khác của việc trồng rong biển cũng cần được khảo cứu thêm, chẳng hạn ảnh hưởng đối với các hoạt động và sinh hoạt của con người, nguy cơ lai tạp giữa những loài hoang dã và nuôi trồng, phát sinh mầm bệnh và sự xâm lấn của các môi trường sống không tự nhiên, … Thứ nữa, cũng bởi có rất ít dự án sản xuất biofuel từ rong biển trong thực tế, cho nên việc đo lường và đánh giá sự phát thải trong suốt vòng đời [của rong] là tương đối khó. Hầu hết lượng khí thải đều không đến từ rong biển, mà là bởi hoạt động bủa lưới, bảo trì và thu hoạch – điều có thể được cải thiện phần nào nhờ sử dụng các tàu chạy điện.
Ứng dụng phân tầng (cascading use) là một nguyên tắc trung tâm với biofuel, trong đó mọi bộ phận của cây sẽ được ưu tiên sử dụng theo cách để bảo tồn tốt nhất giá trị cốt lõi của nó. Ngoài biofuel, rong biển còn được dùng để làm thực phẩm, thức ăn chăn nuôi, dược phẩm, giấy và phân bón … Nó cũng có thể thay thế nhiên liệu hóa thạch trong nhiều ứng dụng khác như nhựa, mỹ phẩm, dệt may, … Do đó, cần sớm xây dựng và hoàn thiện chuỗi giá trị trong lĩnh vực sản xuất rong biển.
Sau cùng, chúng ta vẫn chưa có nhiều case study thành công với sản xuất biofuel từ rong biển để khuyến khích các nhà đầu tư tiềm năng. Lĩnh vực này, cùng với những tiêu chí cao về phát triển năng lượng sinh học bền vững, vì thế nên trở thành ưu tiên hàng đầu của các nhà hoạch định chính sách.
Mô hình những thuận lợi và khó khăn trong sử dụng rong biển để sản xuất biofuel
Trường hợp Nauy
Ngành công nghiệp nuôi cá hồi hiện đang chiếm khoảng 1000 km2 trên tổng số 819.620 km2 diện tích vùng đặc quyền kinh tế (EEZ) của nước này. Trong khi khu vực nằm trong đường cơ sở (baseline) của Nauy, nơi có điều kiện thích hợp nhất để trồng rong biển, lại rộng tới 90.000km2 – gần như bằng tất cả diện tích đất nông nghiệp của Na Uy, Thụy Điển, Phần Lan và Đan Mạch cộng lại. |
Số liệu thú vị
Giả định tất cả khí nitơ sinh ra từ hoạt động nuôi cá hồi nuôi ở Na Uy được tận dụng để trồng rong biển, nước này có thể cung cấp một lượng sinh khối (từ rong biển) đủ để sản xuất khoảng 950 triệu lít ethanol mỗi năm – theo báo cáo của hai tập đoàn SINTEF (2009) và Akvaplan Niva (2016). Sản lượng này bằng một phần tư tổng mức tiêu thụ nhiên liệu trong giao thông đường bộ ở Na Uy. Trong khi hoạt động trồng rong biển sẽ chỉ cần hơn 1% diện tích nằm bên trong đường cơ sở của Na Uy.
|