Vai trò của Ethanol trong bức tranh năng lượng Mỹ

Một cửa hàng bán xăng ethanol tại Mỹ. Ảnh AFP

Ethanol không chỉ giúp giảm khí thải carbon mà còn tạo công ăn việc làm và thúc đẩy kinh tế tại các vùng nông thôn – nơi phụ thuộc nhiều vào nông nghiệp.

Để hiểu rõ hơn về vai trò và tương lai của ethanol tại Mỹ, AFP đã phỏng vấn hai chuyên gia: Giáo sư danh dự kinh tế học Greg Gelles và Giáo sư Joseph Smith từ Khoa Kỹ thuật Hóa học & Sinh hóa.

Ông có thể tóm tắt ngắn gọn về lịch sử phát triển của ngành ethanol tại Mỹ?

GS. Gelles: Ethanol đã được dùng từ những năm 1920–1930, nhưng chỉ thực sự phát triển mạnh từ đầu những năm 2000, khi Mỹ lo ngại phụ thuộc vào dầu nhập khẩu, và phát hiện chất MTBE gây ô nhiễm. Ethanol đã trở thành giải pháp thay thế an toàn hơn.

Một cột mốc quan trọng là năm 2007, khi Tổng thống George W. Bush ký Đạo luật An ninh và Độc lập Năng lượng, đặt mục tiêu đạt 36 tỷ gallon nhiên liệu tái tạo vào năm 2022. Từ đó, ngành ethanol phát triển bùng nổ.

Hiện nay sản lượng ethanol của Mỹ là bao nhiêu?

GS. Smith: Sản lượng ethanol của Mỹ liên tục tăng từ năm 2000. Năm 2024 đạt khoảng 16 tỷ gallon, mức cao nhất từ trước đến nay, với tốc độ tăng trưởng trung bình gần 8% mỗi năm. Trong đó, khoảng 1,9 tỷ gallon được xuất khẩu, chủ yếu sang Canada.

Bang Iowa là trung tâm khai thác ethanol lớn nhất với gần 5 tỷ gallon/năm.

Phần lớn ô tô ở Mỹ sử dụng xăng pha 10% ethanol (E10). Ngoài ra còn có E85 (85% ethanol) dành cho xe chuyên dụng.

Việc khai thác ethanol gia tăng có dẫn tới việc xây thêm nhiều nhà máy không?

GS. Gelles: Số lượng nhà máy tăng mạnh đến năm 2011, sau đó chững lại khi trợ cấp bị cắt. Từ 2015 đến nay, số nhà máy tương đối ổn định.

Chúng tôi từng đến nhà máy ethanol của POET tại Laddonia, Missouri vào năm 2013 – khi đó chỉ khai thác 50 triệu gallon/năm. Đến năm 2025, nhà máy đã nâng công suất lên hơn 80 triệu gallon.

Hiệu suất khai thác cũng được cải thiện rõ rệt: Từ 2,7 gallon/giạ ngô năm 2013, nay đã tăng lên 2,97 gallon/giạ, và có thể vượt 3 gallon nhờ vào cải tiến giống, kỹ thuật trồng trọt. Năng suất ngô đã tăng từ 150 giạ/acre lên hơn 190 giạ/acre hiện nay.

Thị trường ethanol hiện nay có còn phụ thuộc vào trợ cấp của liên bang không?

Steve Murphy – Giám đốc nhà máy POET ở Laddonia – cho biết Chính phủ liên bang Mỹ đã dừng trợ cấp trực tiếp cho ngành ethanol từ năm 2011. Tuy nhiên, một số bang như Missouri vẫn áp dụng ưu đãi 5 cent/gallon cho xăng pha ethanol (ví dụ E15). Ưu đãi này không dành cho các nhà máy khai thác ethanol, mà chuyển thẳng cho nhà máy lọc dầu.

Bên cạnh đó, Chính phủ vẫn duy trì khoản tín dụng thuế 45 cent/gallon ethanol pha vào xăng, được xem như một hình thức hỗ trợ gián tiếp, nhằm thúc đẩy tiêu thụ nhiên liệu sinh học.

Ngô có phải là nguyên liệu chính để sản xuất ethanol trên thế giới không?

Hiện nay, hơn 80% lượng ethanol toàn cầu được sản xuất ở Mỹ và Brazil. Mỹ sử dụng ngô làm nguyên liệu chính, còn Brazil chủ yếu dùng mía đường. Tuy nhiên, Brazil gần đây đã phát triển mô hình trồng ngô và sản xuất ethanol từ ngô theo cách của Mỹ. Điều này cho thấy ngô ngày càng giữ vai trò trung tâm trong ngành nhiên liệu sinh học toàn cầu.

Nếu ethanol là nhiên liệu sinh học không phát thải CO₂ ròng, vậy tại sao vẫn cần thu giữ CO₂? Việc đó có làm chi phí tăng không?

Chính phủ Mỹ đang hướng đến mục tiêu giảm “cường độ carbon” (CI) – tức lượng CO₂ phát thải trên mỗi đơn vị năng lượng. Ngoài xe điện, việc tăng tỷ lệ pha ethanol trong xăng cũng là một chiến lược quan trọng.

Tất cả các chương trình hỗ trợ hiện nay đều yêu cầu dùng phần mềm GREET của Bộ Năng lượng Mỹ để tính CI. Một nghiên cứu gần đây cho thấy ethanol có chỉ số CI thấp hơn xăng khoảng 41,7%. Do đó, sử dụng E85 giúp giảm đáng kể khí thải và tiết kiệm chi phí.

Việc thu giữ CO₂ trong quá trình khai thác ethanol sẽ tiếp tục làm giảm CI – yếu tố quan trọng, nếu các nhà máy muốn cạnh tranh trong tương lai. Dù vậy, điều này cũng kéo theo chi phí đầu tư ban đầu cao hơn.

Ngoài ethanol, các nhà máy hiện đại còn khai thác những gì?

Tại nhà máy POET ở Laddonia, ngoài ethanol, họ còn khai thác thức ăn chăn nuôi (cặn rượu khô), dầu ngô, đá khô và điện. Nguồn điện được sử dụng một phần trong nội bộ, phần còn lại bán cho các đơn vị điện lực.

Việc đa dạng hóa sản phẩm giúp tận dụng hiệu quả nguyên liệu đầu vào và tăng lợi nhuận, đồng thời bảo vệ nhà máy trước các biến động của thị trường nhiên liệu.

Ethanol từ cellulose có tương lai hay không?

Ethanol từ cellulose được làm từ các nguyên liệu không dùng làm thực phẩm như lõi ngô, rơm rạ, cỏ dại, hay phế phẩm từ gỗ. Tuy nhiên, do hàm lượng tinh bột trong các nguyên liệu này thấp, sản lượng ethanol tạo ra không cao, trong khi chi phí sản xuất lại cao hơn nhiều so với ethanol từ ngô hay mía đường.

Brazil hiện có một số nhà máy sản xuất ethanol từ cellulose, nhưng sản lượng rất nhỏ so với tổng lượng ethanol cả nước. Dù vậy, Brazil vẫn lên kế hoạch xây dựng thêm khoảng 20 nhà máy loại này trước năm 2027.

Tại Mỹ, Chính phủ từng tài trợ nhiều dự án thử nghiệm nhằm xây dựng mô hình sản xuất ethanol từ cellulose có lãi. Một ví dụ tiêu biểu là Dự án Liberty của POET, tích hợp công nghệ cellulose vào nhà máy sản xuất ethanol từ ngô. Tuy nhiên, dự án này đã dừng do không hiệu quả về mặt kinh tế.

Dù vậy, triển vọng chưa hoàn toàn khép lại. Theo tạp chí Ethanol Producer Magazine (tháng 3/2025), công ty New Energy Blue đang chuẩn bị xây nhà máy ethanol từ cellulose ở bang Iowa, sử dụng rơm rạ ngô, với sản lượng dự kiến 20 triệu gallon/năm.

Về dài hạn, chuyên gia Greg Gelles cho rằng công nghệ này khó thành hiện thực trong tương lai gần. Ngược lại, GS Joseph Smith lạc quan tin rằng con người sẽ sớm tìm ra giải pháp sản xuất hiệu quả và có lợi nhuận từ cellulose.

Ngành ethanol có mang lại lợi ích kinh tế cho vùng nông thôn Mỹ không?

Câu trả lời là có – và lợi ích rất rõ rệt, đặc biệt ở các vùng nông thôn. Ví dụ, tại nhà máy POET ở Laddonia, nhà máy tạo khoảng 50 việc làm ổn định với thu nhập cao, đồng thời thúc đẩy nhu cầu thu mua ngô từ nông dân địa phương.

Trên toàn nước Mỹ, ngành ethanol trong năm 2023 đã tạo ra 72.400 việc làm trực tiếp và hỗ trợ hơn 322.000 việc làm gián tiếp. Ngoài ra, ngành còn đóng góp 32,5 tỷ USD vào thu nhập hộ gia đình, và 54,2 tỷ USD vào GDP quốc gia.

Nh.Thạch

AFP