Energy Potential of Agri Residual Biomass in Southeast Asia with the Focus on Vietnam

Author Contributions:
Conceptualization, P.H., T.I. and M.K.; Data curation, T.I.; Formal analysis,
D.B., K.M., J.B. and M.K.; Funding acquisition, J.B. and M.K.; Investigation, D.B., K.M. and T.I.;
Methodology, D.B., K.M., P.H. and T.I.; Project administration, P.H., J.B. and M.K.; Resources, J.B. and
M.K.; Supervision, P.H. and T.I.; Validation, P.H., T.I. and J.B.; Writing—original draft, D.B., K.M. and
T.I.; and Writing—review and editing, P.H., T.I., J.B. and M.K. All authors have read and agreed to
the published version of the manuscript.
Funding:
The research was funded by the Technology Agency of the Czech Republic, DELTA sup-
port programme for applied research, experimental development and innovation, project number
TF06000004 “Advanced hot-water boiler system with low-emission automatic burners for standard-
ized solid fuel from residual biomass”.
Institutional Review Board Statement:
Not applicable.
Informed Consent Statement:
Not applicable.
Data Availability Statement:
The data presented in this study are available on request from the
corresponding author.
Acknowledgments:
The investigation was supported by the Internal Grant Agency of the Faculty
of Tropical AgriSciences, Czech University of Life Sciences Prague (grant number 20205012). The
authors would like to thank colleague Charles Amarachi Ogbu for the language editing.
Conflicts of Interest:
The authors declare no conflict of interest.
References
1.
Tang, W.; Xu, X.; Shen, G.; Chen, J. Effect of Environmental Factors on Germination and Emergence of Aryloxyphenoxy Propanoate
Herbicide-Resistant and -Susceptible Asia Minor Bluegrass (Polypogon fugax). Weed Sci. 2015, 63, 669–675. [
CrossRef
]
2.
Tung, D.T. Changes in the technical and scale efficiency of rice production activities in the Mekong delta, Vietnam. Agric. Food
Econ. 2013, 1, 16. [
CrossRef
]
3.
Wang, C.N.; Viet, V.T.H.; Ho, T.P.; Nguyen, V.T.; Husain, S.T. Optimal Site Selection for a Solar Power Plant in the Mekong Delta
Region of Vietnam. Energies 2020, 13, 4066. [
CrossRef
]

Agronomy 2021, 11, 169
16 of 18
4.
Nong, D.; Wang, C.; Al-Amin, A.Q. A critical review of energy resources, policies and scientific studies towards a cleaner and
more sustainable economy in Vietnam. Renew. Sustain. Energy Rev. 2020, 134, 110117. [
CrossRef
]
5.
Nguyen, H.D.; Ngo, T.; Le, T.D.Q.; Ho, H.; Nguyen, H.T.H. The role of knowledge in sustainable agriculture: Evidence from rice
farms’ technical efficiency in Hanoi, Vietnam. Sustainability 2019, 11, 2472. [
CrossRef
]
6.
FAOSTAT. Crops Yield in Vietnam. 2018. Available online:
http://www.fao.org/faostat/en/#data/QC/vietnam/crops/
productionquantity/2018
(accessed on 28 August 2020).
7.
Ukaew, S.; Schoenborn, J.; Klemetsrud, B.; Shonnard, D.R. Effects of torrefaction temperature and acid pre-treatment on the yield
and quality of fast pyrolysis bio-oil from rice straw. J. Anal. Appl. Pyrolysis 2018, 129, 112–122. [
CrossRef
]
8.
FAOSTAT. Paddy Rice Yield in Vietnam. 2018. Available online:
http://www.fao.org/faostat/en/#data/QC/vietnam/
paddyrice/productionquantity/2018
(accessed on 28 August 2020).
9.
Satlewal, A.; Agrawal, R.; Bhagia, S.; Das, P.; Ragauskas, A.J. Rice straw as a feedstock for biofuels: Availability, recalcitrance, and
chemical properties. Biofuels Bioprod. Biorefin. 2018, 12, 83–107. [
CrossRef
]
10.
Keck, M.; Hung, D.T. Burn or bury? A comparative cost–benefit analysis of crop residue management practices among smallholder
rice farmers in northern Vietnam. Sustain. Sci. 2019, 14, 375–389. [
CrossRef
]
11.
FAOSTAT. Sugar Cane Yield in Vietnam. 2018. Available online:
http://www.fao.org/faostat/en/#data/QC/vietnam/
sugarcane/productionquantity/2018
(accessed on 28 August 2020).
12.
MARD. Development Chances for Sugar Sector Still Ahead: PM. 2020. Available online:
https://www.mard.gov.vn/en/Pages/
development-chances-for-sugar-sector-still-ahead-pm.aspx.
(accessed on 5 October 2020).
13.
Pandey, A.; Soccol, C.R.; Nigam, P.; Soccol, V.T. Biotechnological potential of agro-industrial residues. I: Sugarcane bagasse.
Bioresour. Technol. 2000, 74, 69–80. [
CrossRef
]
14.
Knoema. Production Statistics—Crops, Crops Processed. 2019. Available online:
https://knoema.com/FAOPRDSC2020/
production-statistics-crops-crops-processed
(accessed on 10 October 2020).
15.
Pode, R. Potential applications of rice husk ash waste from rice husk biomass power plant. Renew. Sustain. Energy Rev. 2016, 53,
1468–1485. [
CrossRef
]
16.
Mofijur, M.; Mahlia, T.M.I.; Logeswaran, J.; Anwar, M.; Silitonga, A.S.; Rahman, S.M.A.; Shamsuddin, A.H. Potential of Rice
Industry Biomass as a Renewable Energy Source. Energies 2019, 12, 4116. [
CrossRef
]
17.
Lasko, K.; Vadrevu, K. Improved rice residue burning emissions estimates: Accounting for practice-specific emission factors in
air pollution assessments of Vietnam. Environ. Pollut. 2018, 236, 795–806. [
CrossRef
] [
PubMed
]
18.
Rabelo, S.C.; da Costa, A.C.; Vaz Rossel, C.E. Industrial waste recovery. In Sugarcane: Agricultural Production, Bioenergy and Ethanol;
Elsevier Inc.: Amsterdam, The Netherlands, 2015; pp. 365–381. [
CrossRef
]
19.
Solomon, S.; Swapna, M.; Xuan, V.T.; Mon, Y.Y. Development of Sugar Industry in ASEAN Countries. Sugar Tech. 2016, 18, 559–575.
[
CrossRef
]
20.
BS EN ISO 18135:2017. Solid Biofuels. Sampling; BSI Standards Publication: London, UK, 2017; pp. 1–66.
21.
BS EN ISO 14780:2017. Solid Biofuels. Sample Preparation; BSI Standards Publication: London, UK, 2017; pp. 1–32.
22.
BS EN ISO 18134-3:2015. Solid Biofuels. Determination of Moisture Content. Oven Dry Method Part 3: Moisture in General Analysis
Sample; BSI Standards Publication: London, UK, 2015; pp. 1–14.
23.
BS EN ISO 18123:2015. Solid Biofuels. Determination of the Content of Volatile Matter; BSI Standards Publication: London, UK, 2015;
pp. 1–20.
24.
BS EN ISO 16559:2014. Solid Biofuels. Terminology, Definitions and Descriptions; BSI Standards Publication: London, UK, 2014;
pp. 1–44.
25.
Vassilev, S.V.; Baxter, D.; Andersen, L.K.; Vassileva, C.G. An overview of the chemical composition of biomass. Fuel 2010, 89,
913–933. [
CrossRef
]
26.
BS EN ISO 18122:2015. Solid Biofuels. Determination of Ash Content; BSI Standards Publication: London, UK, 2015; pp. 1–18.
27.
BS EN ISO 16948:2015. Solid Biofuels. Determination of Total Content of Carbon, Hydrogen and Nitrogen; BSI Standards Publication:
London, UK, 2015; pp. 1–20.
28.
BS EN ISO 16994:2016. Solid Biofuels. Determination of Total Content of Sulphur and Chlorine; BSI Standards Publication: London,
UK, 2016; pp. 1–22.
29.
BS EN ISO 18125:2017. Solid Biofuels. Determination of Calorific Value; BSI Standards Publication: London, UK, 2017; pp. 1–68.
30.
Akhmedov, S.; Ivanova, T.; Abdulloeva, S.; Muntean, A.; Krepl, V. Contribution to the Energy Situation in Tajikistan by Using
Residual Apricot Branches after Pruning as an Alternative Fuel. Energies 2019, 12, 3169. [
CrossRef
]
31.
Lim, J.S.; Manan, Z.A.; Alwi, S.R.W.; Hashim, H. A review on utilization of biomass from rice industry as a source of renewable
energy. Renew. Sustain. Energy Rev. 2012, 16, 3089–3094. [
CrossRef
]
32.
Jung, D.S.; Ryou, M.H.; Sung, Y.J.; Park, S.B.; Choi, J.W. Recycling rice husks for high-capacity lithium battery anodes. Proc. Natl.
Acad. Sci. USA 2013, 30, 12229–12234. [
CrossRef
]
33.
Rípoli, T.C.C.; Molina, W.F.; Rípoli, M.L.C. Potencial da energia de biomassa da cana-de-açúcar no Brasil. Sci. Agric. 2000,
57, 677–681. [
CrossRef
]
34.
Teixeira, S.R.; Arenales, A.; De Souza, A.E.; Magalhães, R.D.S.; Peña, A.F.V.; Aquino, D.; Freire, R. Sugarcane bagasse: Applications
for energy production and ceramic materials. J. Solid Waste Technol. Manag. 2015, 41, 229–238. [
CrossRef
]

Agronomy 2021, 11, 169
17 of 18
35.
Woytiuk, K. Sugar Cane Trash Processing for Heat and Power Production. Master’s Thesis, Lulea University of Technology,
Luleå, Sweden, 2006.
36.
Franco, H.C.J.; Pimenta, M.T.B.; Carvalho, J.L.N.; Magalhães, P.S.G.; Rossell, C.E.V.; Braunbeck, O.A.; Vitti, A.C.; Kölln, O.T.; Rossi
Neto, J. Assessment of sugarcane trash for agronomic and energy purposes in Brazil. Sci. Agric. 2013, 70, 305–312. [
CrossRef
]
37.
De Beer, A.G.; Hudson, C.; Meyer, E.; Seigmund, B. Green Cane Harvesting and Trash Management; ISSCT, Agricultural Engineering
Sectional Committee Workshop, Agriculture, Agricultural Engineering: Basel, Switzerland, 1994.
38.
General Statistic Office of Vietnam. Statistical Yearbook of Viet Nam; General Statistic Office of Vietnam: Ha Noi, Vietnam, 2019.
39.
Matías, J.; Cruz, V.; García, A.; Gonzáles, D. Evaluation of Rice Straw Yield, Fibre Composition and Collection under Mediterranean
Conditions. Acta Technol. Agric. 2019, 22, 43–47. [
CrossRef
]
40.
Jin, S.; Jin, W.; Dong, C.; Bai, Y.; Jin, D.; Hu, Z.; Huang, Y. Effects of rice straw and rice straw ash on rice growth and α-diversity of
bacterial community in rare-earth mining soils. Sci. Rep. 2020, 10, 10331. [
CrossRef
]
41.
Tian, F.; Xu, D.; Xu, X. Extruded Solid Biofuels of Rice Straw Plus Oriented Strand Board Residues at Various Proportions. Energies
2020
, 13, 3468. [
CrossRef
]
42.
Xia, X.; Zhang, K.; Xiao, H.; Xiao, S.; Song, Z.; Yang, Z. Effects of additives and hydrothermal pre-treatment on the pelleting
process of rice straw: Energy consumption and pellets quality. Ind. Crops Prod. 2019, 133, 178–184. [
CrossRef
]
43.
Sharma, A.; Singh, G.; Arya, S.K. Biofuel from rice straw. J. Clean. Prod. 2020, 277, 124101. [
CrossRef
]
44.
Akhtar, N.; Gupta, K.; Goyal, D.; Goyal, A. Recent advances in pre-treatment technologies for efficient hydrolysis of lignocellulosic
biomass. Environ. Prog. Sustain. Energy 2016, 35, 489–511. [
CrossRef
]
45.
Cao, G.; Sheng, Y. Biobutanol production from lignocellulosic biomass: Prospective and challenges. J. Bioremediat. Biodegrad. 2016,
7, 363. [
CrossRef
]
46.
Chang, K.L.; Chen, X.M.; Wang, X.Q.; Han, Y.J.; Potprommanee, L.; Liu, J.Y.; Liao, Y.L.; Ning, X.; Sun, S.; Huang, Q. Impact of
surfactant type for ionic liquid pretreatment on enhancing delignification of rice straw. Bioresour. Technol. 2017, 227, 388–392.
[
CrossRef
]
47.
Pielhop, T.; Amgarten, J.; von Rohr, P.R.; Studer, M.H. Steam explosion pre-treatment of softwood: The effect of the explosive
decompression on enzymatic digestibility. Biotechnol. Biofuels 2017, 9, 152. [
CrossRef
]
48.
Qian, X.; Lee, S.; Chandrasekaran, R.; Yang, Y.; Caballes, M.; Alamu, O.; Chen, G. Electricity evaluation and emission characteristics
of poultry litter co-combustion process. Appl. Sci. 2019, 9, 4116. [
CrossRef
]
49.
Weldekidan, H.; Strezov, V.; Town, G.; Kan, T. Production and analysis of fuels and chemicals obtained from rice husk pyrolysis
with concentrated solar radiation. Fuel 2018, 233, 396–403. [
CrossRef
]
50.
Tsai, W.T.; Lee, M.K.; Chang, Y.M. Fast pyrolysis of rice husk: Product yields and compositions. Bioresour. Technol. 2007, 98, 22–28.
[
CrossRef
]
51.
Yu, Y.; Yang, Y.; Cheng, Z.C.; Blanco, P.H.; Liu, R.H.; Bridgwater, A.V. Pyrolysis of rice husk and corn stalk in auger reactor. 1.
Characterization of char and gas at various temperatures. Energy Fuels 2016, 30, 10568–10574. [
CrossRef
]
52.
Li, Z.Y.; Jiang, E.C.; Xu, X.W.; Sun, Y.; Wu, Z.X. The complete utilization of rice husk for production of synthesis gas. RSC Adv.
2017
, 53, 33532–33543. [
CrossRef
]
53.
Dunnigan, L.; Asham, P.J.; Zhang, X.; Kwong, C.W. Production of biochar from rice husk: Particulate emissions from the
combustion of raw pyrolysis volatiles. J. Clean. Prod. 2018, 172, 1639–1645. [
CrossRef
]
54.
Manatura, K.; Lu, J.H.; Wu, K.T.; Hsu, H.T. Exergy analysis on torrefied rice husk pellet in fluidized bed gasification. Appl. Therm.
Eng. 2017, 111, 1016–1024. [
CrossRef
]
55.
Bhattacharyya, S.C.; Thang, D.N.Q. Economic buy-back rates for electricity from cogeneration: Case of sugar industry in Vietnam.
Energy 2004, 29, 1039–1051. [
CrossRef
]
56.
Doanh, P.Q. An Overview of Sugar Industry Development in Vietnam|News & Insights|Informa Connect Singapore. 2018.
Available online:
https://www.informaconnect.com.sg/insight/overview-sugar-industry-development-vietnam/
(accessed on
20 October 2020).
57.
Nguyen, N.L. Sugar Cane Typical Farm in Vietnam. 2015, pp. 1–17. Available online:
www.agribenchmark.org
(accessed on 25
September 2020).
58.
Kumar, R.; Kumar, M. An experimental study to evaluate the calorific values of bagasse after open sun drying. Int. J. Sci. Eng.
Technol. Res. 2016, 5, 2153–2156.
59.
Brunerová, A.; Roubík, H.; Brožek, M.; Van Dung, D.; Phung, L.D.; Hasanudin, U.; Iryani, D.A.; Herak, D. Briquetting of
sugarcane bagasse as a proper waste management technology in Vietnam. Waste Manag. Res. 2020, 38, 1239–1250. [
CrossRef
]
60.
Kanwal, S.; Chaudhry, N.; Munir, S.; Sana, H. Effect of torrefaction conditions on the physicochemical characterization of
agricultural waste (sugarcane bagasse). Waste Manag. 2019, 88, 280–290. [
CrossRef
]
61.
Gómez, E.O.; Torres, R.; De Souza, G.; Jackson, G. Sugarcane Trash as Feedstock for Second Generation Processes. In Sugarcane
Bioethanol—R&D for Productivity and Sustainability; Cortez, L.A.B., Ed.; Bluche: Sao Paulo, Brazil, 2010; pp. 637–660. [
CrossRef
]
62.
Waldheim, L.; Monis, M.; Verde Leal, M.R. Biomass Power Generation: Sugar Cane Bagasse and Trash. In Progress in Thermochemi-
cal Biomass Conversion; Blackwell Science Ltd.: Oxford, UK, 2008; pp. 509–523. [
CrossRef
]
63.
Nakashima, G.T.; Martins, M.P.; Hansted, A.L.S.; Yamamoto, H.; Yamaji, F.M. Sugarcane trash for energy purposes: Storage time
and particle size can improve the quality of biomass for fuel? Ind. Crops Prod. 2017, 108, 641–648. [
CrossRef
]

Agronomy 2021, 11, 169
18 of 18
64.
Jenkins, B.M.; Baxter, L.L.; Miles, T.R., Jr.; Miles, T.R. Combustion properties of biomass. Fuel Process. Technol. 1998, 54, 17–46.
[
CrossRef
]
65.
Yu, Z.; Fang, S.; Lin, Y.; Liao, Y.; Ma, X. Investigation of Rice Straw Combustion by Using Thermogravimetric Analysis. Energy
Procedia 2015, 75, 144–149. [
CrossRef
]
66.
Liu, Z.; Liu, X.; Fei, Z.; Jiang, Z.; Cai, Z.; Yu, Y. The properties of pellets from mixing bamboo and rice straw. Renew. Energy 2013,
55, 1–5. [
CrossRef
]
67.
Špunarová, M. Quality Evaluation of Solid Biofuels Based on Rice Straw Waste Biomass. Master’s Thesis, Czech University of
Life Sciences Prague, Praha-Suchdol, Czech Republic, 2016.
68.
Pietka, J.; Gendek, A.; Malat’ák, J.; Velebil, J.; Moskalik, T. Effects of selected white-rot fungi on the calorific value of beech wood
(Fagus sylvatica L.). Biomass Bioenergy 2019, 127, 105290. [
CrossRef
]
69.
Jasinskas, A.; Streikus, D.; Vonžodas, T. Fibrous hemp (Felina 32, USO 31, Finola) and fibrous nettle processing and usage of
pressed biofuel for energy purposes. Renew. Energy 2020, 149, 11–21. [
CrossRef
]
70.
Afra, E.; Abyaz, A.; Saraeyan, A. The production of bagasse biofuel briquettes and the evaluation of natural binders (LNFC, NFC,
and lignin) effects on their technical parameters. J. Clean. Prod. 2021, 278, 123543. [
CrossRef
]
71.
Jamora, J.B.; Gudia, S.E.L.; Go, A.W.; Giduquio, M.B.; Orilla, J.W.A.; Loretero, M.E. Potential reduction of greenhouse gas
emission through the use of sugarcane ash in cement-based industries: A case in the Philippines. J. Clean. Prod. 2019, 239, 118072.
[
CrossRef
]
72.
Szczerbowski, D.; Pitarelo, A.P.; Zandoná Filho, A.; Ramos, L.P. Sugarcane biomass for biorefineries: Comparative composition of
carbohydrate and non-carbohydrate components of bagasse and straw. Carbohydr. Polym. 2014, 114, 95–101. [
CrossRef
]
73.
Le, V.T.; Pitts, A. A survey on electrical appliance use and energy consumption in Vietnamese households: Case study of Tuy Hoa
city. Energy Build. 2019, 197, 229–241. [
CrossRef
]