เนื่องจากคำว่า "เชื้อเพลิงชีวภาพ" เข้าสู่ศัพท์พลังงานของผู้บริโภคทั่วไปเป็นครั้งแรก เทคโนโลยีนี้จึงมีความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่อง แม้ว่าการรับรู้ของสาธารณชนเกี่ยวกับเชื้อเพลิงชีวภาพอาจเปลี่ยนแปลงไปในช่วงหลายปีที่ผ่านมา แต่ความสนใจในข้อดีและข้อเสียของแหล่งเชื้อเพลิงนี้ค่อนข้างมาก เป็นสิ่งสำคัญสำหรับผู้บริโภคทุกคนที่จะต้องพิจารณาทั้งด้านบวกและด้านลบของเทคโนโลยีที่กำลังเกิดใหม่นี้อย่างจริงจัง
ข้อดีของเชื้อเพลิงชีวภาพ
ผู้สนับสนุนเชื้อเพลิงชีวภาพมักชี้ให้เห็นถึงข้อดีของเชื้อเพลิงจากพืชและสัตว์เหล่านี้ไม่มีแหล่งเชื้อเพลิงใดที่เป็นบวกหรือลบโดยสิ้นเชิง ผู้บริโภคจำเป็นต้องชั่งน้ำหนักข้อดีและข้อเสียของเชื้อเพลิงชีวภาพเพื่อดูว่าพวกเขารู้สึกสบายใจกับทรัพยากรนี้หรือไม่
เชื้อเพลิงชีวภาพต้นทุนต่ำ
ราคาเชื้อเพลิงชีวภาพลดลงและมีศักยภาพที่จะมีราคาถูกกว่าน้ำมันเบนซินและเชื้อเพลิงฟอสซิลอื่นๆ อย่างมาก ที่จริงแล้วเอธานอลมีราคาถูกกว่าดีเซลและเบนซินอยู่แล้ว นี่เป็นเรื่องจริงโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อความต้องการน้ำมันทั่วโลกเพิ่มขึ้น อุปทานน้ำมันลดน้อยลง และแหล่งเชื้อเพลิงชีวภาพเพิ่มมากขึ้น
ตาม RFA (สมาคมเชื้อเพลิงทดแทน) รายงานแนวโน้มอุตสาหกรรมเอทานอลในเดือนกุมภาพันธ์ 2019 ระบุว่าปี 2018 เป็นผู้ทำลายสถิติสำหรับการผลิตเอทานอล โดยแตะเอทานอลหมุนเวียนได้ 16.1 พันล้านแกลลอน รายงานนี้ระบุว่า "เอทานอลยังคงเป็นเชื้อเพลิงเครื่องยนต์ที่มีค่าออกเทนสูงที่สุดและมีราคาต่ำที่สุดในโลก" นอกจากนี้ ในปี 2019 กระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกา (DOE) จัดสรรเงิน 73 ล้านดอลลาร์สำหรับโครงการวิจัยและพัฒนาพลังงานชีวภาพ (R&D) 35 โครงการ เป้าหมายของโครงการคือ:
- เพื่อลดต้นทุนเชื้อเพลิงชีวภาพที่ลดลง
- เพื่อ "เปิดใช้งานผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าสูงจากชีวมวลหรือทรัพยากรของเสีย"
- เพื่อลดต้นทุนการผลิตพลังงานชีวภาพ
อดีตรัฐมนตรี Rick Perry กล่าวว่าเป้าหมายการวิจัยและพัฒนาโดยรวมคือ "ผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพราคาไม่แพงที่เข้ากันได้กับโครงสร้างพื้นฐานการเติมเชื้อเพลิงและยานพาหนะที่มีอยู่ในโหมดการขนส่งที่หลากหลาย รวมถึงเชื้อเพลิงน้ำมันเบนซินหมุนเวียน ดีเซล และเชื้อเพลิงเครื่องบิน" แม้แต่การผลิตชีวมวลที่ไม่ใช่อาหารในสหรัฐฯ จำนวน 1 พันล้านตัน (ตันแห้ง) ก็ยังไม่ก่อให้เกิดปัญหาในตลาดอาหารและการเกษตร
แหล่งที่มา
ตาม RFA โครงการวิจัยและพัฒนาที่ได้รับทุนสนับสนุนจาก DOE ประกอบด้วย กระบวนการเพิ่มความเข้มข้นของการเพาะปลูกสาหร่ายเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพ การวิจัยระบบของเทคโนโลยีเชื้อเพลิงชีวภาพไฮโดรคาร์บอนขั้นสูง และพลังงานหมุนเวียนจากขยะในเมืองและชานเมือง - มีเทนของเสียเปียกในขณะที่น้ำมันเป็นทรัพยากรที่จำกัดซึ่งมาจากวัสดุเฉพาะ เชื้อเพลิงชีวภาพสามารถผลิตได้จากวัสดุหลากหลายประเภท รวมถึงของเสียจากพืชผล ปุ๋ยคอก ผลพลอยได้อื่นๆ และสาหร่าย ทำให้เป็นขั้นตอนที่มีประสิทธิภาพในการรีไซเคิล
ความปลอดภัย
เชื้อเพลิงชีวภาพสามารถผลิตได้ในท้องถิ่น ซึ่งช่วยลดการพึ่งพาพลังงานจากต่างประเทศของประเทศ ด้วยการลดการพึ่งพาแหล่งเชื้อเพลิงจากต่างประเทศ ประเทศต่างๆ จึงสามารถปกป้องความสมบูรณ์ของทรัพยากรพลังงานของตน และทำให้ปลอดภัยจากอิทธิพลภายนอก นอกจากนี้ เชื้อเพลิงชีวภาพสามารถเปลี่ยนการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลได้มาก เนื่องจากเชื้อเพลิงส่วนใหญ่
การกระตุ้นเศรษฐกิจ
เนื่องจากเชื้อเพลิงชีวภาพผลิตในท้องถิ่น โรงงานผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพจึงสามารถจ้างคนงานได้หลายร้อยหรือหลายพันคน ทำให้เกิดงานใหม่ในพื้นที่ชนบท การผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพช่วยเพิ่มความต้องการพืชเชื้อเพลิงชีวภาพที่เหมาะสม ซึ่งเป็นการกระตุ้นเศรษฐกิจให้กับอุตสาหกรรมการเกษตร การเติมเชื้อเพลิงให้กับบ้าน ธุรกิจ และยานพาหนะด้วยเชื้อเพลิงชีวภาพนั้นมีราคาถูกกว่าเชื้อเพลิงฟอสซิล
ลดการปล่อยคาร์บอน
เมื่อเชื้อเพลิงชีวภาพถูกเผา จะปล่อยก๊าซคาร์บอนน้อยลงอย่างมากและมีสารพิษน้อยกว่าเชื้อเพลิงคาร์บอน การปล่อยก๊าซคาร์บอนที่ลดลงทำให้เป็นทางเลือกที่ปลอดภัยยิ่งขึ้นในการรักษาคุณภาพบรรยากาศและมลพิษทางอากาศที่ลดลง
การต่ออายุเป็นข้อได้เปรียบ
การผลิตเชื้อเพลิงฟอสซิลใช้เวลานานมาก อย่างไรก็ตาม เชื้อเพลิงชีวภาพสามารถผลิตได้ง่ายกว่าและสามารถหมุนเวียนได้เนื่องจากมีการปลูกพืชใหม่และรวบรวมวัสดุเหลือใช้ วัสดุเหลือทิ้งจากพืชอาหารหลายชนิดสามารถนำมาใช้สร้างเชื้อเพลิงชีวภาพได้ สารตกค้างจากการผลิตผลไม้และธัญพืชทางการเกษตร ได้แก่ ฟางและชานอ้อย (เส้นใยอ้อย) ที่เข้าถึงได้ง่ายเพื่อสร้างชีวมวล
เชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นแรก
สำนักงานปกป้องสิ่งแวดล้อม (EPA) ระบุว่าทรัพยากรรุ่นแรกหลายรายการถูกนำมาใช้เพื่อสร้างเชื้อเพลิงชีวภาพ เช่น อ้อยและหัวบีทที่เรียกว่าพืชน้ำตาล เชื้อเพลิงชีวภาพอีกชนิดหนึ่งทำจากถั่วเหลืองและคาโนลาที่เรียกว่าพืชเมล็ดพืชน้ำมันพืชประเภทแป้งได้แก่ข้าวโพดและข้าวฟ่าง ไขมันและน้ำมันจากสัตว์ได้รับการประมวลผลเพื่อผลิตไบโอดีเซล แอลกอฮอล์ชีวภาพที่พืชเหล่านี้ผลิต ได้แก่ เอทานอล โพรพานอล และบิวทานอล
เชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นที่สอง
สารานุกรมบริแทนนิกากล่าวถึงเชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นที่สองว่ามีผลกระทบน้อยลงต่อสิ่งแวดล้อม เนื่องจากวัตถุดิบมาจากพืชที่ไม่สามารถกินได้ ซึ่งต่างจากเชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นแรกตรงที่ พืชบางชนิดที่มนุษย์ไม่กิน ได้แก่ ไม้ไผ่ หญ้า ไม้ต่างๆ (ขี้เลื่อย) และพืชต่างๆ อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันเชื้อเพลิงชีวภาพเซลลูโลสมีอัตราการแปลงในการผลิตที่ต่ำกว่า ทำให้เหมาะที่จะใช้เป็นสารเติมแต่งเชื้อเพลิงมากกว่าการทดแทนน้ำมันเบนซิน
เชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นที่สาม
เชื้อเพลิงชีวภาพที่ทำจากสาหร่ายเรียกว่าเชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นที่สาม สาหร่ายมีแนวโน้มที่ดีที่จะเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพเนื่องจากจะก่อให้เกิดเชื้อเพลิงที่มีคุณภาพและหลากหลาย สาหร่ายผลิตน้ำมันที่กลั่นเป็นน้ำมันดีเซลได้ง่าย อย่างไรก็ตาม ความเสถียรของสาหร่ายยังน้อยกว่าเชื้อเพลิงชีวภาพอื่นๆน้ำมันที่ไม่อิ่มตัวสูงจะระเหยได้ที่อุณหภูมิสูง
ตัวอย่างการดำเนินงานเมืองด้วยเชื้อเพลิงชีวภาพ
National Geographic นำเสนอเมือง Kristianstad ซึ่งเป็นเมืองในสวีเดนที่ใช้ก๊าซชีวภาพ เมืองนี้สร้างความต้องการไฟฟ้าและเครื่องทำความร้อนจากการผลิตก๊าซชีวภาพ รถยนต์ถูกเติมเชื้อเพลิงพร้อมกับรถโดยสารในเมืองและรถบรรทุกขยะ โรงกลั่นสองแห่งของเมืองผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพได้เพียงพอที่จะทดแทนความต้องการน้ำมันเบนซินประจำปีจำนวน 1.1 ล้านแกลลอน
ข้อเสียของเชื้อเพลิงชีวภาพ
แม้จะมีคุณลักษณะเชิงบวกหลายประการของเชื้อเพลิงชีวภาพ แต่ก็มีข้อเสียมากมายสำหรับแหล่งพลังงานเหล่านี้ สิ่งเหล่านี้สามารถใช้เป็นข้อโต้แย้งเกี่ยวกับการทดแทนเชื้อเพลิงชีวภาพเป็นเชื้อเพลิงฟอสซิล
พลังงานที่ส่งออก
เชื้อเพลิงชีวภาพมีปริมาณพลังงานที่ผลิตได้ต่ำกว่าเชื้อเพลิงแบบเดิม ดังนั้นจึงต้องใช้ในปริมาณที่มากขึ้นเพื่อผลิตพลังงานในระดับเดียวกันสิ่งนี้ทำให้นักวิเคราะห์พลังงานที่มีชื่อเสียงบางคนเชื่อว่าเชื้อเพลิงชีวภาพไม่คุ้มกับการทำงานเพื่อแปลงเป็นเอธานอลแทนที่จะเป็นไฟฟ้า
การปล่อยก๊าซคาร์บอนในการผลิต
มีการศึกษาหลายครั้งเพื่อวิเคราะห์รอยเท้าคาร์บอนของเชื้อเพลิงชีวภาพ และถึงแม้การเผาไหม้จะสะอาดกว่า แต่ก็มีข้อบ่งชี้ที่ชัดเจนว่ากระบวนการผลิตเชื้อเพลิง - รวมถึงเครื่องจักรที่จำเป็นในการเพาะปลูกพืชผลและพืชเพื่อผลิต เชื้อเพลิง - มีการปล่อยก๊าซคาร์บอนจำนวนมาก นอกจากนี้ การตัดไม้เพื่อปลูกพืชเพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงชีวภาพยังช่วยเพิ่มการปล่อยก๊าซคาร์บอนอีกด้วย
ต้นทุนสูง
ในการกลั่นเชื้อเพลิงชีวภาพเพื่อให้ได้พลังงานที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น และเพื่อสร้างโรงงานผลิตที่จำเป็นเพื่อเพิ่มปริมาณเชื้อเพลิงชีวภาพ มักต้องใช้เงินลงทุนเริ่มแรกสูง ซึ่งทำให้การผลิตในปัจจุบันมีราคาแพงกว่าวิธีอื่นในการเติมเชื้อเพลิงรถยนต์ แม้ว่าสิ่งนี้ อาจเปลี่ยนแปลงได้ในอนาคต
ราคาอาหาร
เนื่องจากความต้องการพืชอาหาร เช่น ข้าวโพด เติบโตขึ้นเพื่อการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ จึงทำให้ราคาพืชอาหารหลักที่จำเป็นเพิ่มขึ้นจากข้อมูลของมหาวิทยาลัยมิชิแกน การเพิ่มขึ้นของวัตถุดิบเชื้อเพลิงชีวภาพหมายถึงความต้องการข้าวโพดที่สูงขึ้น โดยทำให้ราคาเพิ่มขึ้นมากถึง 20% ถึง 50% ด้วยการเปลี่ยนที่ดินเป็นพืชชีวภาพ การปลูกพืชเพื่อการบริโภคน้อยลงหมายถึงราคาที่สูงขึ้น และในบางกรณีอาจเกิดการขาดแคลนอาหาร
การขาดแคลนอาหาร
มีความกังวลว่าการใช้พื้นที่เพาะปลูกอันมีคุณค่าในการปลูกพืชเชื้อเพลิงอาจส่งผลกระทบต่อต้นทุนอาหารและอาจนำไปสู่การขาดแคลนอาหารได้ พืชชีวภาพอาจเพิ่มต้นทุนการผลิตโดยการใช้ที่ดินและความต้องการน้ำเพื่อการชลประทานพืชที่เพิ่มขึ้น ผู้เชี่ยวชาญบางคนชี้ให้เห็นวิกฤตการณ์อาหารโลกเรื่องข้าวในปี 2551 ว่าเป็นตัวอย่างของสิ่งที่อาจเกิดขึ้นได้เนื่องจากการเพิ่มขึ้นของพืชชีวภาพ แม้ว่าวิกฤตข้าวจะไม่เกี่ยวข้องกับเชื้อเพลิงชีวภาพก็ตาม และมีสาเหตุมาจากข้อจำกัดทางการค้าและการซื้อที่ตื่นตระหนก ความขาดแคลนยังคงใช้เป็นตัวอย่างถึงสิ่งที่อาจเกิดขึ้นได้เมื่อมีการผลิตอาหารไม่เพียงพอ และในปัจจุบันพืชชีวภาพแข่งขันกับพืชอาหาร
การใช้น้ำ
ต้องใช้น้ำปริมาณมหาศาลเพื่อการชลประทานที่เหมาะสมของพืชเชื้อเพลิงชีวภาพ ตลอดจนเพื่อการผลิตเชื้อเพลิง ซึ่งอาจทำให้ทรัพยากรน้ำในท้องถิ่นและภูมิภาคตึงเครียด การประเมินผลกระทบทางน้ำของเชื้อเพลิงชีวภาพของสหรัฐอเมริกาในปี 2018 ยังพิจารณาถึงผลกระทบของพืชแถวแทนที่ด้วยพืชพลังงานสำหรับเชื้อเพลิงชีวภาพและข้อกำหนดด้านการชลประทาน พบว่าพืชพลังงานมีขนาดใหญ่กว่าพืชแถว ต้องใช้เวลาปลูกนานกว่า และลดการไหลของน้ำ การคายน้ำ (การเคลื่อนที่ของน้ำในพืชและการระเหย) เพิ่มขึ้น 15% ถึง 30% และในบางกรณี อัตราการใช้น้ำนี้เพิ่มขึ้นมากถึง 60% ถึง 80%
อนาคตของเชื้อเพลิงชีวภาพ
เชื้อเพลิงชีวภาพไม่ใช่กระสุนเงินสำหรับปัญหาพลังงานของโลก เพื่อแก้ไขปัญหาปริมาณสำรองเชื้อเพลิงฟอสซิลที่ลดน้อยลง ควรใช้วิธีเก็บเกี่ยวพลังงานที่เป็นไปได้ทั้งหมดอย่างเต็มที่ อย่างไรก็ตาม ข้อเท็จจริงยังคงอยู่ว่าเชื้อเพลิงชีวภาพเป็นแหล่งพลังงานทดแทนที่เชื่อถือได้ด้วยการพัฒนาและการวิจัยที่มากขึ้น จึงเป็นไปได้ที่จะเอาชนะข้อเสียของเชื้อเพลิงชีวภาพและทำให้เหมาะสมกับการใช้ของผู้บริโภคในวงกว้าง เมื่อเทคโนโลยีพร้อมใช้งาน ข้อเสียหลายประการจะลดลง และตลาดมีศักยภาพชัดเจนมาก สิ่งเหล่านี้ส่วนใหญ่อาจขึ้นอยู่กับความสามารถของผู้ผลิตพลังงานในการค้นหาพืชที่ดีกว่าเพื่อเลี้ยงเป็นเชื้อเพลิงที่ใช้น้ำน้อยลง พื้นที่น้อยลง และเติบโตอย่างรวดเร็ว