Có sinh có diệt, nền văn minh dầu hỏa rồi sẽ qua đi để nhường lại cho một nền văn minh khác.  Các giếng dầu đang bắt đầu  khô cạn dần.  Hoa Kỳ cho biết đã khai thác hết 85% lượng dầu  tại các  giếng trong nước.  Dầu thô càng ngày càng ở độ sâu hơn nên khai thác rất tốn kém  để bơm lên khỏi giếng dầu,  hơn nữa phẩm tính dầu thô càng ở dưới sâu càng kém, nhiều sulfure và có độ nhớt cao.  Các công ty khai thác dầu hoả cho biết vào  khoảng 100 năm tới thế giới sẽ không còn dầu nữa.  Vì thế các khoa hoc gia   đang  cố gắng phát minh ra những nhiên liệu mới để thay thế dầu hỏa gọi là biofuel cũng như các loại plastic gọi là bioplastic.  Biofuel và bioplastic đều có thể được  chế ra từ thực vật.  Dầu hỏa đựơc cấu tạo bởi những phân tử hydrocarbons trong khi thực vật được cấu tạo bởi các phân tử carbohydrates, protein và dầu thực vật.  Tháng hai năm 2007,  một hội nghị quốc tế gồm có Hoa Kỳ, Ba Tây, Trung Hoa, Ấn Độ, Nam Phi và Liên Hiệp Âu Châu đã thảo luận về  những mục tiêu và điều kiện thuận lợi để sản xuất bioethanol và biodiesel thay thế dầu hỏa cho toàn cầu.   Ngoài ra thực vật còn có thể dùng để biến chế ra các sản phẩm tiêu thụ, dung môi hay dược phẩm, v.v.  Thực vật luôn luôn được tái tạo bằng phương pháp trồng trọt và không bao giờ hết vì thế renewable fuels đã đuợc dùng để gọi chung cho các nhiên liệu có thể chế biến ra từ thực vật.

Hiện nay Hoa Kỳ và Ba Tây đã sản xuất một số lượng rất lớn bioethanol hàng năm dùng làm nhiên liệu thay thế dầu hỏa.  Hai quốc gia có nền nông nghiêp lớn này dự trù sẽ sản xuất 70% bioethanol  cho nhu cầu thế giới.   Hoa Kỳ dùng bắp còn Ba Tây thì dùng mía làm nguyên liệu chính để chế biến. Nhiều chất plastics mới nguồn gốc thực vật cũng đã được phát minh và bắt đầu bán trên  thị trường cho nhiều ứng dụng trong các ngành điện tử, xe hơi,  điện thoại.  Biofuels và  bioplastics  đựơc chế biến ra từ mía , đậu nành, đâu phọng  bắp, thầu dầu,  algae, .vv. 

Nhưng nỗ lực chính hiện nay  của các khoa học gia là phát minh kỹ thuật  biến chế năng lượng từ các loại cây cỏ , lá cây, rơm rạ,  thân và lá cây bắp, vv,   goị chung là lignocellulosic biomass.  Gọi như thế vì các nguồn nguyên liệu thực vật này  được cấu tạo bởi lignocellulose và bài toán kỹ thuât biến chế là làm sao tách rời  được  lignin ra khỏi cellulose hầu giúp các enzyme dễ xâm nhập để biến đổi cellulose thành glucose với một phí tổn thấp nhất.  Lignin là  một  polymer của phenyl propane có tác dụng như một chất keo gắn liền các cellulose khó có thể tách rời ra được.  Thân , lá và  rễ cây cũng như cỏ có chứa khoảng từ 15-30% lignin.  Phương pháp biến chế hiện nay người ta dùng các loại acid như là phosphoric acid hoặc peracetic acid  hay các loại kiềm như  sodium hydroxide  hoặc ammonia   để hoà tan lignin và trích ra được cellulose. Tuy nhiên chỉ cần giảm lượng lignin xuống 12% là đủ vì xuống thấp nữa thì hiệu quả sẽ không thay đổi hơn.  Giá sản xuất nhiên liệu hay các hoá chất đựơc chế ra từ lignocellulosic  biomass sẽ rẻ  rất nhiều so với bắp và mía .

Việc dùng  cỏ  để sản xuất ra nhiên liệu đã được nghiên cứu từ vài thập niên trước đây .   Nhiều  loai cỏ   có thể chiu  đựng  được khí hậu khác nghiêt , nhu cầu nước và phân bón it  nhưng lại có năng suất cao như Miscanthus  28 ton/ha, so với  bắp 11 ton và mía đường 22 ton.  Một loại   thảo môc trồng tại Puerto Rico gọi là Energy Cane  có năng suất thu hoạch là 67 ton/ha.  Một loại thực vât khác   mọc dưới  nước, nhiều hứa hẹn là  Water Hyancinth  có năng suất rất cao ,150 ton/ha..

Các chuyên gia cho rằng ba quốc gia, Hoa Kỳ , Ba Tây và Nga Sô còn nhiều đất đai để  sản xuất ra Lignocellulosic  Biomass.  Trung Hoa  sẽ không còn đất dự trữ nữa vì đã xử dụng tối đa đất đai của nước này trong việc canh tác cho việc  sản xuất  thực phẩm để  nuôi sống hơn một tỉ dân của họ.     

Mía:  Ba Tây là một quốc gia  có diện tích lớn bằng 48 tiểu bang Hoa Kỳ hợp  lại đã sản xuất  ethanol bằng mía  từ vài thập  niên  trước đây.  Ba Tây dự trù dành 100 triệu hectares  đất để trồng nông sản dùng biến chế nhiên liệu trong đó 22 triệu hectares cho việc canh tác mía.   Hiện nay 12% nhiên liệu dùng cho ngành vận chuyển tại Ba Tây là ethanol .  Mía được trồng tại vùng đất đỏ ở Sao Paulo.  Ba Tây dự trù trong tương lai phải cần   615 nhà máy biến chế đường, hiện nay chỉ mới có 400.  Nếu chương trình phát triển đúng như dự định thì sẽ phải cần hơn 5 triệu nhân công.  Hiện nay cứ mỗi mùa thu hoạch mía  Ba Tậy phải mướn  250,000 nhân công từ các quốc gia láng giềng thuộc vùng Đông Bắc tới  phụ giúp.  Năm 2006 Ba Tây đã sản xuất được 4.5 billion gal ethanol chế ra từ mía so với Hoa Kỳ 6.5 billion gal chế ra từ bắp.  Ba Tây dự trù vào năm 2025 sẽ sản xuất 27 billion gal ethanol để dùng cho nội địa và xuất cảng.  Gía sản xuất cho mỗi gallon là $US 1.05, rẻ hơn giá dầu xăng.  Sau khi ép lấy nước, xác bã mía được đốt để tạo năng lương biến  điện dùng lại  cho nhà máy.  Hiện nay 75% xe hơi tại Ba Tây bán trên thi trường  có thể chạy băng xăng hoặc ethanol hay hỗn hợp của cả hai, được gọi là flexible fuel vehicle. Thống kê cho biết 40% nhiên liệu dùng chạy xe hơi tại Ba Tây là ethanol.. 

Ngoài ra Ba Tây dự trù sẽ xử dụng 2% đất đai canh tác của nước họ để trồng mía cho việc chế tạo  polyethylene  (PE), là một chất plastic rất hữu dụng.  Braskem, một công ty hóa học về dầu hỏa đã xây dựng một nhà máy chế PE từ mía.  Công ty dự trù vào năm 2009 bắt đầu sản xuất 200,000 kg PE mỗi năm. Các đồn điền mới sẽ đươc thành lập để trồng mía cho việc sản xuất PE.  Theo sự tính toán  của các chuyên gia thì  mỗi hectare mía có thể thu hoạch để sản xuất 3.5 tons polyethylene hàng năm.  Ba Tây dự trù cải thiện năng xuất các giống mía trong tương lai  có thể thu hoạch được 16 tons đường cho 1 ha, hiện nay là  8 tons.

Bắp : Hoa Kỳ   dẫn  đầu trên thế giới về trồng bắp để sản xuất ethanol.  Hoa Kỳ đự trù vào năm 2030 sẽ thay thế 30%  dầu hỏa bằng ethanol. Tháng giêng 2008, tổng thống Bush đã ký đạo luật yểm trợ cho việc phát triển nguồn năng lượng mới.  Hàng năm thế giới sản xuất 560 million tons bắp với nửa số lượng được  sản xuất tại Hoa Kỳ.  Bắp là một nông phẩm quan trọng dùng để biến chế ra dầu ăn ,ethanol, starch, v.v . Trong bắp có bốn protein là albumin, globulin, glutelin và prolamine.  Prolamine  là thành phần  lớn  nhất  chiếm 39%,  có thể hoà tan trong rượu. Các  nhà khoa học  dùng prolamine còn gọi là zein  để chế ra các bioplastics. Người ta có   thể trộn prolamine với cao su thiên nhiên (latex) để chế ra một loại plastic rất bền bỉ khi tiếp xúc với nước.  Ngoài ra  bột bắp không những  có thể dùng   để chế plastics mà còn thay thế kim loại để trộn  với các lọai platics khác làm   tăng thêm sức chịu đựng cơ học.  Bắp  có thể trồng khắp nơi trên thế giới.  Tại Hoa Kỳ thổ dân da đỏ trồng bắp đã  lâu đời.  Tại Trung Hoa bắp được trồng từ thời  nước Ngô bên Tàu  đưọc gọi là ngọc mễ.  Tại Việt Nam bắp được  trạng Bùng,  Phùng Khắc Khoan đem về trồng sau khi ông  đi sứ qua Tàu.     

Đậu nành:  Đậu nành được du nhập vào Hoa Kỳ từ Á Châu vào năm1804.  Thời gian đó ngưòi ta trồng không phải để làm thực phẩm  vì không có nhu cầu tiêu thụ mà chỉ do sư tò mò,  cho mãi đến thế chiến thứ hai mới phát triển vì khan hiếm các loại dầu thực vât khác.  Năm 1913  các  khoa học gia  Pháp và Anh bắt đầu chế plastics từ protein trong đậu nành được gọi là soy plastics. 

Năm 1917 Sadakichi Satow được cấp bằng sáng chế của Hoa Kỳ cho công trình phát minh một plastic bằng hỗn hợp protein trong đậu nành và formaldehyde.  Ford Motor Company  đã dùng loại plastic này để chế các bộ phận   xe hơi  , như cần sang số,  khung cửa sổ, các nút bấm đìện tử vv.  Lọai plastic chế từ đậu nành này  đuợc trộn với phenolic plastic để tăng sức bền bỉ khi tiếp xúc với nước, được gọi là phenoformaldehyde plastic.  Năm 1936 hơn một triệu xe hơi của Hoa Kỳ được chế tạo bởi  công ty Ford có 15 lbs soy  plastic  dùng cho mỗi xe.  Các khoa học gia cũng đã chế cao su nhân tạo từ đậu nành.  Tuy nhiên sau thế chiến thứ hai, plastics chế từ dầu hỏa đã thay thế soy plastics vì gía sản xuất rẻ và sức chịu đựng bền bỉ hơn.

Năm 1931 một loại tơ nhân tạo gọi là soy protein fiber được phát minh.  Loại tơ này  được trộn thêm với formaldehyde để chịu đưng bền bỉ hơn và bán ra thị trường với tên thương mại là Azlon.  Sau này một loại vải rất  tốt chế từ soy pulp là một phó sản của đậu hũ đã bán trên thị trường với tên thương mại là Okara.  Đậu nành còn dùng  trong kỹ nghệ chế xà bông,  mỹ phẩm, mực , bút chì và biodiesel. 

Hoa Kỳ có kế hoạch chuyển việc canh tác đậu nành sang các quốc gia Nam Mỹ để thay thế bằng bắp.  Sự tăng gia diện tích trổng bắp nằm trong chương trình  sản xuất ethanol hầu đạt được chỉ tiêu đã được vạch ra cho kế hoạch phát triển nguồn năng lượng mới.

Palm:  Palm oil đứng hàng thứ hai sau dầu đậu nành được sản xuất trên thế giới. Palm đươc trồng nhiều tai Đông Nam Á Châu như Nam Dương, Mã Lai, miền Tây Phi Châu ,  Úc Châu và Trung Mỹ.  Phân nửa số lượng palm oil dùng trên thế giới sản xuất từ Mã Lai với hơn nửa triệu nhân công phục vụ cho kỹ nghệ này.  Palm oil đươc xuất cảng qua Trung Hoa và Âu Châu. Tại Mã Lai tất cả các  diesel đều trộn thêm  5% palm oil. Nam Dương đứng hàng thứ hai trên thế giới về sản xuất palm oil.  Tại Nam Dương có tới hơn 1.5 triệu nông trại nhỏ trồng palm.   Năm 2006   Úc Châu đã mở một nhà máy chế palm oil, sản xuất 122,500 tons hàng năm.  Năm  2004 thế giới sản xuất 28 million metric tons palm oil.   Lượng dầu có trong quả  và hạt rất cao , 12 lần nhiều hơn so với đậu nành.   Thống kê năm 2006 cho biết trên thế giới có hơn 11 triệu hectares trồng palm và còn tiếp tục gia tăng.  Tại Âu Châu palm oil đang được dùng để thay thế cho rapseed oil trước kia dùng như là biodiesel chạy các động cơ diesel.

Sorghum :  Phát  triển rất mau, không cần nhiều nước, điều kiện khí hậu và đất đại  thích hợp cũng giống như  bắp. Có hai loại sorghum,  sweet sorghum có độ đường tương tự như mía và forage sorghum không đường. Công ty Global Renewable Energy đang thực thi dự án trồng 10,000 acres sweet sorghum tai Florida.  Nhà máy sản xuất ethanol tại Fellsmere, Brevard county,  sẽ là nhà máy đầu tiên tại Hoa Kỳ biến chế ethanol từ sorghum..  Thống đốc tiểu bang Charlie Crist đã ký đạo luật về năng lượng để bắt buộc  xăng bán tại Florida phảì trộn 10% ethanol vào năm 2010.  Lý do này đã thúc đẩy Global Renewable Energy tiến hành dự án biến chế ethanol từ sorghum nhanh chóng hơn để cung ứng  cho nhu cầu vào hai năm sắp tới.   Công ty cũng dự trù phát triển trồng sorghum  tại tiểu bang Louisiana. Trung  Hoa cũng đang tiến hành dự án  biến chế ethanol từ sorghum.

Algae :  loại thực vật phát triển nhanh nhất trên thế giới.  Algae có chứa 50% dầu lipid trong thành phần cấu   tạo, có thể dùng để chế tạo biodiesel cho máy bay và xe hơi.  Các cuộc  khảo cứu cho biết có thể thu hoạch 100,000 gallons nhiên liệu cho một acre algae mỗi năm.  Hiện nay trên thế giới có hơn 65,000 loại algae. Các nhà khoa học Hoa Kỳ đang nghiên cứu để  trồng thí nghiệm algae tại các ao hồ vùng Hawaii , California, New Mexico và  miền Tây tiểu bang Texas.  Nhiều  cuộc nghiên cứu của các trường Đại Học cho biết Hoa Kỳ chỉ cần  dành 0.2 % đất đai của quốc gia , tương đương với 4.5 million acres, để trồng algae là có thể sản xuất đủ biodiesel cho nhu cầu  trong nước. Diện tích này lớn bằng tiểu bang Maryland.

Thầu Dầu:  Nguồn gốc Ethiopia, thuộc miền Đông Phi Châu và miền Đông Nam Địa Trung Hải.  Hàng năm thế giới sản xuất hơn một triệu tons hạt thầu dầu.   Ba quốc gia sản xuất  thầu dầu nhiều nhất trên thế giới là  Ấn Độ,  Trung Hoa và Brasil.  Riêng Ấn Độ chiếm 60%  tổng sản lượng.  Trong hạt thầu dầu có chứa 40-60% dầu (castor oil). Tuy nhiên trong hạt thầu dầu cũng có môt chất độc  ricin, độc gấp bẩy lần so với  nọc độc cuả  loài rắn cobra. Các cuộc nghiên cứu về y học cho biết chất độc ricin có khả năng diệt trừ được tế bào ung thư mà không ảnh hưởng tai hại đến các tế bào lành mạnh khác. Hiên nay một loại biodiesel để chạy động cơ là một hỗn hợp của 75% dầu đậu nành  và 25%  dầu thầu dầu.  Dầu thầu dầu cũng  là nguyên liệu chính để sản xuất sebacic acid dùng để chế ra nylon và các loại tơ sợi nhân tạo.

Các loại hạt có dầu: Các loại hạt như  bông vải, hướng dương,  đậu phọng, vừng,   đều có thể dùng để chế bio diesel và bioplastic.  Hiện nay năng suất các loại hạt này chỉ  có 0.5 ton/ha.   Ba Tây dự trù trong vòng 10 năm nữa họ sẽ thu hoạch được 2.0 tons/ ha và 30 năm tới đây 5.0 tons/ ha bằng phương pháp tuyển giống và cải thiện giống.

Kenaf :  Trồng lâu đời ở Phi Châu, từ bốn ngàn năm trước đây.  Là loại cây có sơị phát triển rất nhanh , trồng 5-6 tháng đã có chiều cao từ 12-14 feet.  Ngoài việc dùng để biến chế giấy, sợi kenaf  còn được dùng để chế ethanol  hoặc  thay thế glass fiber trộn với plastic làm tăng sức chịu đưng cơ học.  Ngoài ra còn nhiều các loaị cây mọc nhanh như hybrid polar và hybrid aspen cũng đang đưọc nghiên cứu để dùng  cho việc chế tạo biofuel.

Swithgrass :  Một loại cỏ có nhiều triển vọng dùng để chế ra cellulosic  ethanol  đã được South Dakota State University khảo cứu từ hai thập niên qua.  Swithgrass có thể trồng tại phần lớn các tiểu bang tại Hoa Kỳ, có thể trồng ở vùng đất kém phì nhiêu và chịu đựng   nắng hạn.  Swithgrass có  40% cellulose,  với  năng xuất thu hoạch 18 tons cho mỗi acre,  chế ra được 1,000  gallons  cellulosic ethanol.

Water hyacinth: là thảo môc tăng trưởng rất nhanh dưới nước, có thể làm tắc nghẽn sông hồ, cản trở lưu thông đường thủy. Trồng tại Florida trong hai tuần sẽ tăng trưởng gấp đôi.  Water hyacinth nguồn gốc Nam Mỹ nhưng hiện nay đã du nhập khắp nơi trên thế giới như Á Châu, Phi Châu, Á Châu  và Ấn Độ.  Water hyacinth đựơc du nhập vào Bắc Mỹ từ năm 1884.

Miscanthus : Là loại cỏ đa niên không xâm thực,  chịu khí hậu lạnh và nhu cầu nước rất ít., có năng xuất gấp đôi so với swithgrass.  Các cuộc khảo cứu của University of Illinois cho biết có thể thay thế bắp vì  lương  ethanol sản xuất duợc 2.5 lần nhiều hơn so với 1 acre bắp.   Như vậy Hoa Kỳ  chỉ cần dành 10 % diện tích trồng hoa màu để trồng Miscanthus cho việc sản xuất ethanol thay vì 20% nếu dùng bắp.   Các loại cỏ như cordgrass và little bluestem cũng  đang  được trồng thí nghiệm để sản xuất ra năng lượng,   

Energy cane : Trồng tại Puerto Rico,  năng suất rất cao 67 ton/ha, cứng hơn mía,  nhu cầu nước và phân bón it, chịu được khí hậu lạnh.  Energy can  và mía đều là cây đa niên   nhưng Energy can chỉ cần 10 năm  mới phải trồng lại  trong khi sugarcane ba năm.

Dân số trên thế giới hiện nay  đã có hơn sáu tỉ và chắc chắn sẽ tăng gia thêm trong tương lai.  Việc phát triển nông nghiệp trên thế giới  không những cần thiết để  sản xuất thực phẩm nuôi sống nhân loại , nuôi gia súc mà còn  sản xuất nhiên liệu sinh học cũng như dùng chế ra các loại plastics  và nhiều  hoá chất khác.  Rất nhiều các quốc gia trên thế giới có thể  trồng các loại  thực vât để tự sản xuất ra  những nguồn nhiên liệu sinh học và các chất plastics  cho nhu cầu trong nước mà không phụ thuộc vào quốc gia nào khác. Nhiều vùng  nông thôn sẽ  thay đổi và chắc hẳn sầm uất hơn  vì các nhà máy  phải cần xây cất  gần các nơi trồng trọt thực vật cùng với  nhu cầu tạo ra các dịch vụ hỗ trợ cho  việc canh tác và  kỹ nghệ biến chế.

G.S Nguyễn Văn Khuy