Etanol có công thức hóa học là C2H5OH. Trong đời sống hàng ngày, etanol được biết đến dưới các tên như cồn y tế, cồn thực phẩm, rượu uống… Việc sử dụng etanol làm nhiên liệu không phải là một điều gì mới. Chiếc động cơ đầu tiên do Nikolaus August Otto chế thử năm 1860 cũng đã sử dụng etanol làm nhiên liệu; Năm 1908, với ý tưởng “công – nông liên minh” nhằm thúc đẩy sự tăng trưởng nhanh chóng trong lĩnh vực nông nghiệp, Henry Ford đã tung ra thị trường những chiếc xe Ford model T sử dụng etanol được sản xuất từ nông sản. Tuy nhiên, sau này, Etanol đã không thể cạnh tranh được về giá cũng như tính tiện dụng so với nhiên liệu có nguồn gốc từ dầu mỏ. Vừa qua, do giá dầu mỏ tăng cao, cộng thêm các quy định khắt khe về bảo vệ môi trường, đặc biệt là các chất gây hiệu ứng nhà kính như CO2 và các yêu cầu về an ninh năng lượng nên một số quốc gia đã lại đưa ra giải pháp sử dụng etanol làm nhiên liệu thay thế cho nhiên liệu thông dụng có nguồn gốc từ dầu mỏ.
Trạm xăng số 148 đường Hoàng Quốc Việt, một trong những điểm bán xăng sinh học tại Hà Nội.
Tính chất của etanol và ảnh hưởng của nó đến động cơ.
So với xăng, trị số Octan của etanol rất cao (104 ROZ). Vì vậy, việc pha etanol vào xăng thông dụng cũng sẽ có tác dụng nhất định trong việc hạn chế hiện tượng kích nổ. Thực tế cho thấy, xăng pha etanol có trị số ốc tan cao hơn so với xăng gốc ban đầu.
Do nhiệt lượng của etanol chỉ bằng khoảng 0,6 so với nhiệt lượng của xăng thông dụng nên về nguyên lý, để có thể sản sinh ra một lượng nhiệt năng như nhau thì phải cần một lượng etanol gấp khoảng 1,67 lần so với xăng. Vì vậy, để duy trì công suất cho động cơ khi chuyển từ xăng sang etanol nguyên chất hoặc nhiên liệu hỗn hợp có thành phần etanol cao thì cần phải có các biện pháp để tăng lượng nhiên liệu cung cấp tương ứng với hàm lượng etanol có trong đó.
Ngoài ra, áp suất bay hơi của etanol cao hơn nhiều so với xăng. Tính chất này sẽ gây ra khó khăn cho động cơ sử dụng etanol nguyên chất hoặc nhiên liệu hỗn hợp có thành phần etanol cao trong việc khởi động xe ở nhiệt độ thấp và trong việc hòa trộn giữa nhiên liệu với không khí. Cũng do khả năng bay hơi kém nên ở loại động cơ nhiều xy lanh sử dụng chế hòa khí hoặc phun nhiên liệu tập trung, một lượng lớn etanol dạng lỏng đã tạo thành lớp màng mỏng bám trên đường ống nạp và dẫn tới sự phân bổ nhiên liệu không đồng đều giữa các xy lanh.
Đối với một số kim loại, etanol có tính ăn mòn cao. Ngoài ra, etanol còn có thể gây hư hỏng đối với một số chi tiết động cơ được làm từ cao su hoặc chất dẻo tổng hợp. Một vấn đề cần lưu tâm nữa là etanol có tính “hút nước” mạnh; nước có trong nhiên liệu có thể ảnh hưởng xấu đến tính năng hoạt động của động cơ.
Từ các tính chất vừa nêu cho thấy, để có thể tận dụng được hết tính năng ưu việt và hạn chế các nhược điểm của etanol thì khi chuyển động cơ chạy xăng thông dụng sang chạy etanol cần có một số thay đổi nhất định. Nội dung và chi phí cho việc chuyển đổi động cơ chạy xăng thông dụng sang chạy etanol thường tỷ lệ thuận với hàm lượng etanol có trong nhiên liệu.
Việc sử dụng etanol làm nhiên liệu tại một số nước trên thế giới là nhiên liệu cho ô tô, xe máy, etanol được sử dụng ở hai dạng: dạng nhiên liệu etanol nguyên chất và dạng etanol pha với xăng. Đối với nhiên liệu xăng pha Etanol, người thường dùng chữ cái E và con số kèm theo để thể hiện hàm lượng etanol tính theo phần trăm có trong hỗn hợp nhiên liệu, ví dụ E2 có nghĩa là trong loại “xăng” đó có 2 % etanol hoặc E85 có 85 % etanol.
Ở Mỹ hiện nay thì hầu hết các xe đều có thể sử dụng E10, nhiều xe còn có thể sử dụng E25 mà không phải thay đổi bất cứ bộ phận nào. Tại Brasil, tất cả các loại xăng thông dụng được bán trên thị trường có hàm lượng etanol thống nhất là 25 %. Hơn 80 % các xe đang lưu hành tại đây có thể chạy nhiên liệu có hàm lượng etanol từ E0 cho tới E100.
Theo Tiêu chuẩn châu Âu EN 228 áp dụng chung trong Cộng đồng châu Âu thì trong các loại xăng thông dụng bán ra thị trường được phép pha một lượng etanol tới 5 % và tại các trạm cung cấp nhiên liệu không cần phải niêm yết hàm lượng etanol có trong đó; Những loại nhiên liệu có hàm lượng etanol lớn hơn 5% thì bắt buộc phải niêm yết rõ lượng etanol có trong nhiên liệu (E10, E20…). Việc sử dụng nhiên liệu với hàm lượng etanol tới 5 % là hoàn toàn bình thường đối với tất cả các loại xe đang lưu hành ở châu Âu mà không cần phải thay đổi nào bất cứ bộ phận nào lắp trên xe. Tuy nhiên, vào thời điểm hiện tại, nếu chuyển sang sử dụng E10 sẽ có nhiều xe (chủ yếu là ở các nước Đông Âu cũ như Ba Lan, Tiệp Khắc cũ….) phải hoán cải mới có thể chạy được nhiên liệu có pha etanol. Theo công bố của tổ chức ADAC (CHLB Đức) thì riêng tại Đức đã có tới 2,25 triệu xe ô tô không thích hợp cho việc sử dụng nhiên liệu E10.
Tại Úc, theo kết quả khảo sát năm 2006 thì chỉ có 60% xe đang lưu hành có thể sử dụng bình thường với nhiên liệu E10. Để giúp cho người sử dụng biết xe của mình có thể chạy được loại nhiên liệu pha etanol hay không và nếu có thì tỷ lệ là bao nhiêu, người ta đã công bố một danh sách cụ thể về khả năng sử dụng xăng pha etanol của các loại xe chế tạo, nhập khẩu.
Ở Ấn độ, một đất nước phải nhập khẩu tới 75 % lượng nhiên liệu sử dụng, chính phủ cho phép bán thí điểm E5 từ tháng 3/2002. Đến tháng 9 cùng năm, công bố quyết định sử dụng bắt buộc nhiên liệu E5 từ tháng 1/2003 tại 9 thành phố và 4 bang và từ tháng 6/2003 cho các thành phố và bang còn lại. Từ tháng 10/ 2008, toàn Ấn Độ chuyển sang sử dụng bắt buộc E10.
Để đạt được các kết quả nêu ở trên thì từ những năm đầu thập kỷ 70 của thế kỷ trước, khi xảy ra cuộc khủng hoảng năng lượng thì tại nhiều nước trên thế giới, chính phủ các quốc gia này đã phải căn cứ vào điều kiện cụ thể của nước mình để hoạch định ra chính sách về an ninh năng lượng. Trên cơ sở chính sách này, Nhà nước công bố cụ thể tỷ lệ nhiên liệu sinh học bắt buộc phải sử dụng cho từng thời kỳ. Căn cứ vào đó, các doanh nghiệp trong lĩnh vực nhiên liệu sẽ chủ động vạch ra kế hoạch đầu tư sản xuất, nhập khẩu nhiên liệu sinh học; các nhà sản xuất xe lập kế hoạch tiến hành nghiên cứu đưa ra các giải pháp kỹ thuật thích hợp để xe cung cấp có thể chạy được loại nhiên liệu sinh học theo lộ trình đã được Nhà nước ấn định.
Vào thời điểm hiện tại, để khuyến khích người tiêu dùng sử dụng etanol, tại hầu hết các nước trên thế giới đều có những chính sách ưu đãi về đầu tư sản xuất, về thuế, về giá, … đối với nhiên liệu etanol; người ta thường phải lấy “lợi ích đối với môi trường và an ninh năng lượng…” do việc sử dụng etanol đem lại để bù cho các “chi phí khuyến khích sử dụng” vừa nêu.
Từ kinh nghiệm của thế giới cho thấy, việc sử dụng etanol làm nhiên liệu cho ô tô, xe máy không phải là vấn đề mới. Về mặt công nghệ, các nhà sản xuất nhiên liệu hoàn toàn có thể cung cấp cho thị trường các loại nhiên liệu với tỷ lệ etanol khác nhau thỏa mãn các yêu cầu quy định trong tiêu chuẩn nhiên liệu và các nhà sản xuất xe cũng đều có thể chế tạo được các xe chạy với nhiên liệu có thành phần etanol khác nhau. Việc lựa chọn thành phần etanol trong nhiên liệu tại mỗi quốc gia hiện nay rất khác nhau và việc lựa chọn đó phải dựa vào điều kiện, hoàn cảnh riêng của từng quốc gia mà cụ thể là tính cấp thiết (an ninh năng lượng, bảo vệ môi trường…), nguồn nguyên liệu để sản xuất etanol, giá nhiên liệu, lượng etanol có thể cung ứng ổn định, mạng lưới phân phối nhiên liệu, lượng xe có thể chạy etanol, phản ứng của cộng đồng…
Về việc nghiên cứu sử dụng etanol làm nhiên liệu ở Việt Nam hiện nay, trong thời gian vừa qua, đặc biệt là sau khi Thủ tướng Chính phủ ban hành Quyết định số 177/2007/QĐ-TTg ngày 20/11/2007 phê duyệt “Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năn 2015, tầm nhìn đến năm 2025”, nhiều công trình nghiên cứu (trong đó có nhiều đề tài sử dụng kinh phí Nhà nước) nhằm đưa nhiên liệu sinh học trong đó có etanol vào sử dụng được tiến hành và công bố.
ThS. Lưu Thị Thu Hà