“Hầu hết các nhà máy sản xuất viên đều có quy mô nhỏ với công suất trung bình hàng năm khoảng 9.000 tấn. Sau vấn đề thiếu hụt viên nén vào năm 2013 khi chỉ sản xuất được khoảng 29.000 tấn, lĩnh vực này đã cho thấy mức tăng trưởng theo cấp số nhân đạt 88.000 tấn vào năm 2016 và dự kiến ​​sẽ đạt ít nhất 290.000 tấn vào năm 2021”.

Chile thu được 23% năng lượng sơ cấp từ sinh khối. Điều này bao gồm củi, một loại nhiên liệu được sử dụng rộng rãi để sưởi ấm trong nhà nhưng cũng có liên quan đến ô nhiễm không khí ở địa phương. Trong những năm gần đây, các công nghệ mới và nhiên liệu sinh khối sạch hơn và hiệu quả hơn, chẳng hạn như dạng viên, đang có những bước phát triển tốt. Tiến sĩ Laura Azocar, nhà nghiên cứu tại Đại học La Frontera, đưa ra cái nhìn sâu sắc về bối cảnh và hiện trạng của thị trường cũng như công nghệ liên quan đến sản xuất viên ở Chile.

THEO DR AZOCAR, việc sử dụng củi làm nguồn năng lượng chính là một nét đặc trưng của Chile. Điều này có liên quan đến truyền thống và văn hóa Chile, bên cạnh sự phong phú về sinh khối rừng, chi phí nhiên liệu hóa thạch cao và mùa đông lạnh và mưa ở khu vực miền Trung-Nam.

Một đất nước rừng

Để bối cảnh hóa tuyên bố này, cần đề cập rằng Chile hiện có 17,5 triệu ha rừng: 82% rừng tự nhiên, 17% rừng trồng (chủ yếu là thông và bạch đàn) và 1% sản xuất hỗn hợp.

Điều này có nghĩa là bất chấp tốc độ tăng trưởng nhanh chóng của đất nước, với thu nhập bình quân đầu người hiện tại là 21.000 USD mỗi năm và tuổi thọ là 80 năm, quốc gia này vẫn là một quốc gia kém phát triển về hệ thống sưởi ấm gia đình.

Trên thực tế, trong tổng năng lượng tiêu thụ để sưởi ấm, 81% đến từ củi, nghĩa là khoảng 1,7 triệu hộ gia đình ở Chile hiện đang sử dụng loại nhiên liệu này, đạt tổng mức tiêu thụ hàng năm là hơn 11,7 triệu m³ gỗ.

Các lựa chọn thay thế hiệu quả hơn

Việc tiêu thụ củi nhiều cũng có liên quan đến ô nhiễm không khí ở Chile. 56% dân số, tức là gần 10 triệu người phải tiếp xúc với nồng độ hàng năm là 20 mg/m³ vật liệu dạng hạt (PM) dưới 2,5 giờ chiều (PM2,5).

Khoảng một nửa số PM2.5 này là do đốt củi/Điều này là do một số yếu tố như gỗ khô kém, hiệu suất bếp thấp và khả năng cách nhiệt trong nhà kém. Ngoài ra, mặc dù việc đốt củi được giả định là trung tính carbon dioxide (C02), nhưng hiệu suất thấp của bếp lò đã dẫn đến lượng khí thải C02 tương đương với lượng phát thải từ bếp dầu hỏa và bếp gas hóa lỏng.

Trong những năm gần đây, sự gia tăng trình độ giáo dục ở Chile đã dẫn đến một xã hội được trao quyền nhiều hơn và bắt đầu bộc lộ những yêu cầu liên quan đến việc bảo tồn di sản thiên nhiên và chăm sóc môi trường.

Cùng với những vấn đề trên, sự phát triển theo cấp số nhân của nghiên cứu và tạo ra nguồn nhân lực tiên tiến đã giúp đất nước đối mặt với những thách thức này thông qua việc tìm kiếm các công nghệ mới và nhiên liệu mới nhằm giải quyết nhu cầu sưởi ấm gia đình hiện có. Một trong những lựa chọn thay thế này là sản xuất bột viên.

Tắt bếp

Mối quan tâm đến việc sử dụng viên nén ở Chile được bắt đầu vào khoảng năm 2009, trong thời gian đó việc nhập khẩu bếp viên và nồi hơi từ châu Âu bắt đầu. Tuy nhiên, chi phí nhập khẩu cao là một thách thức và tốc độ tiêu thụ còn chậm.

Để phổ biến việc sử dụng nó, Bộ Môi trường đã phát động chương trình thay thế bếp lò và nồi hơi vào năm 2012 cho các khu vực dân dụng và công nghiệp. Nhờ chương trình chuyển đổi này, hơn 4.000 thiết bị đã được lắp đặt vào năm 2012, con số này đã tăng gấp ba lần so với năm 2012. sự kết hợp của một số nhà sản xuất thiết bị địa phương.

Một nửa số bếp lò và nồi hơi này được tìm thấy ở khu vực dân cư, 28% ở các cơ sở công cộng và khoảng 22% ở khu vực công nghiệp.

Không chỉ viên gỗ

Viên ở Chile được sản xuất chủ yếu từ thông radiata (Pinus radiata), một loài trồng phổ biến. Năm 2017, có 32 nhà máy sản xuất viên nén với quy mô khác nhau phân bố ở miền Trung và miền Nam cả nước.

- Hầu hết các nhà máy sản xuất viên nén đều có quy mô nhỏ với công suất trung bình hàng năm khoảng 9.000 tấn. Tiến sĩ Azocar cho biết sau vấn đề thiếu hụt viên nén vào năm 2013 khi chỉ sản xuất được khoảng 29.000 tấn, lĩnh vực này đã cho thấy mức tăng trưởng theo cấp số nhân đạt 88.000 tấn vào năm 2016 và dự kiến ​​sẽ đạt ít nhất 190.000 tấn vào năm 2020.

Bất chấp lượng sinh khối rừng dồi dào, xã hội Chile “bền vững” mới này đã thu hút sự quan tâm của một bộ phận doanh nhân và nhà nghiên cứu trong việc tìm kiếm nguyên liệu thô thay thế để sản xuất nhiên liệu sinh khối đậm đặc. Có rất nhiều Trung tâm Nghiên cứu Quốc gia và Trường Đại học đã phát triển nghiên cứu trong lĩnh vực này.

Tại Đại học La Frontera, Trung tâm Quản lý Chất thải và Năng lượng sinh học, trực thuộc Hạt nhân Khoa học BIOREN và liên kết với Khoa Kỹ thuật Hóa học, đã phát triển một phương pháp sàng lọc để xác định các nguồn sinh khối địa phương có tiềm năng năng lượng.

Vỏ hạt dẻ và rơm lúa mì

Nghiên cứu đã xác định vỏ hạt phỉ là sinh khối có đặc tính tốt nhất để đốt. Ngoài ra, rơm lúa mì còn nổi bật vì tính sẵn có cao và tác động đến môi trường do thói quen đốt rơm rạ thông thường. Lúa mì là cây trồng chính ở Chile, được trồng trên diện tích khoảng 286.000 ha và tạo ra khoảng 1,8 triệu tấn rơm mỗi năm.

Trong trường hợp vỏ hạt phỉ, mặc dù sinh khối này có thể được đốt trực tiếp nhưng nghiên cứu vẫn tập trung vào việc sử dụng nó để sản xuất viên. Nguyên nhân nằm ở việc phải đối mặt với thách thức tạo ra nhiên liệu sinh khối rắn phù hợp với thực tế địa phương, nơi các chính sách công đã dẫn đến việc thay thế bếp củi bằng bếp viên để giải quyết vấn đề ô nhiễm không khí tại địa phương.

Kết quả rất đáng khích lệ, những phát hiện sơ bộ cho thấy những viên này sẽ tuân thủ các thông số được thiết lập cho viên có nguồn gốc gỗ theo ISO 17225-1 (2014).

Đối với rơm lúa mì, các thử nghiệm chịu nhiệt đã được thực hiện để cải thiện một số đặc tính của sinh khối này như kích thước không đồng đều, mật độ khối thấp và giá trị nhiệt lượng thấp, cùng nhiều đặc tính khác.

Torrefaction, một quá trình nhiệt được thực hiện ở nhiệt độ vừa phải trong môi trường trơ, đã được tối ưu hóa đặc biệt cho dư lượng nông nghiệp này. Kết quả ban đầu cho thấy sự gia tăng đáng kể của năng lượng giữ lại và nhiệt trị ở điều kiện vận hành vừa phải dưới 150oC.

Cái gọi là viên đen được sản xuất ở quy mô thí điểm với sinh khối được đốt cháy này được đặc trưng theo tiêu chuẩn Châu Âu ISO 17225-1 (2014). Kết quả rất tốt, đạt mật độ biểu kiến ​​tăng từ 469 kg/m³ lên 568 kg/m³ nhờ quá trình tiền xử lý bằng phản ứng torrefaction.

Những thách thức đang chờ xử lý là nhằm tìm ra công nghệ giảm hàm lượng nguyên tố vi lượng trong viên rơm lúa mì đã qua xử lý để tạo ra sản phẩm có thể thâm nhập thị trường quốc gia, giúp giải quyết các vấn đề môi trường ảnh hưởng đến đất nước.