Công nghệ nano và ứng dụng năng lượng từ tảo biển

Công nghệ nano và ứng dụng năng lượng từ tảo biển Công nghệ nano và ứng dụng năng lượng từ tảo biển Công nghệ nano và ứng dụng năng lượng từ tảo biển

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ BÁO CÁO ĐỀ TÀI: NĂNG LƯỢNG TỪ TẢO BIỂN HỌC PHẦN: SEMINAR VÀ THẢO LUẬN NHĨM VỀ CƠNG NGHỆ NANO VÀ ỨNG DỤNG Họ tên : Dương Văn Quang Mã sinh viên : 17021379 Lớp : K62E Giảng viên : TS Nguyễn Đình Lãm TS Vũ Thị Thao Hà nội, ngày tháng năm 2021 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: dạng tảo biển Hình 2: sơ đồ hệ thống ao mở để nuôi tảo 11 Hình 3: sơ đồ chể phản ứng quang hình ống 12 Hình 4: trình biến đổi sinh khối vi tảo 13 DANH MỤC BẢNG Bảng 1: thành phần lồi tảo khác (trích: A Singh, S.I Olsen, Appl Energy 88 (3548) (2011)) Bảng 2: hàm lượng dầu vi tảo Bảng 3: sản lượng dầu loại trồng MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU I TỔNG QUAN VỀ TẢO BIỂN Tảo biển .4 Hình 1: dạng tảo biển Thành phần cấu tạo tảo Bảng 1: thành phần loài tảo khác (trích: A Singh, S.I Olsen, Appl Energy 88 (3548) (2011)) II Phân loại tảo .6 NGUỒN NĂNG LƯỢNG TỪ TẢO BIỂN .7 Tiềm năng lượng từ tảo biển Bảng 2: hàm lượng dầu vi tảo[2] .8 Bảng 3: sản lượng dầu loại trồng[8] .8 Một số tiềm khác tảo biển .9 III KHAI THÁC NĂNG LƯỢNG TẢO BIỂN 10 Nuôi trồng tảo 10 Hình 2: sơ đồ hệ thống ao mở để nuôi tảo 11 Hình 3: sơ đồ chể phản ứng quang hình ống 12 Màng sinh học tảo 12 Thu hoạch chiết suất dầu 13 Hình 4: trình biến đổi sinh khối vi tảo [5] 13 Phản ứng Transesterification 14 IV TẦM NHÌN VÀ HẠN CHẾ 15 Tầm nhìn 15 Hạn chế 15 KẾT LUẬN .16 Tài liệu Tham Khảo .17 LỜI MỞ ĐẦU Năng lượng yêu cầu tối đa để thúc đẩy tổ chức trì toàn hệ sinh thái Việc tiếp tục phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch than đá, dầu mỏ khí đốt tự nhiên nguồn lượng dẫn đến lo ngại nghiêm trọng an ninh cung cấp lượng tương lai Hơn nữa, việc tiêu thụ mức nguồn lượng hóa thạch dựa carbon làm nảy sinh vấn đề môi trường nghiêm trọng dẫn đến nóng lên tồn cầu biến đổi khí hậu Để vượt qua nhu cầu lượng toàn cầu cho phép phát triển kinh tế sinh thái cách bền vững, tiến công nghệ để sử dụng lượng tự nhiên tái tạo điều cần thiết để bảo vệ môi trường tiết kiệm lượng giới ngày cạnh tranh Vì vậy, nhiên liệu sinh học tảo tuyên bố nguồn lượng thay phù hợp khứ gần đây, số nhóm phân loại tảo nghiên cứu báo cáo thay cho nhiên liệu hóa thạch Người ta dự kiến sinh khối tảo dễ dàng chế biến thành nguyên liệu thô để tạo nhiên liệu sinh học hiệu chi phí khám phá loại lượng xanh tái tạo để sản xuất nhiên liệu sinh học, đặc biệt diesel sinh học Sự phát triển đổi công nghệ đáng kinh ngạc lĩnh vực công nghệ gen tảo tạo sản lượng đáng kể ngành lượng toàn cầu cho nhiên liệu sinh học tốt Một số kỹ thuật áp dụng để nuôi quy mô lớn vi tảo nhằm sản xuất nhiên liệu sinh học Tuy nhiên, có hạn chế định sản xuất lượng quy mô thương mại từ tảo Bài tổng quan thảo luận phát triển công nghệ thông tin việc ni trồng quy trình sản xuất tảo dạng diesel sinh học Ngoài ra, thảo luận phát triển công nghệ hiểu biết gen sinh khối tảo tích tụ triacylglycerol để tăng cường sản xuất diesel sinh học I TỔNG QUAN VỀ TẢO BIỂN Tảo biển Thuật ngữ "tảo" bao gồm nhiều sinh vật khác có khả sản xuất oxy thơng qua quang hợp (q trình thu lượng ánh sáng từ mặt trời để tạo carbohydrate) Những sinh vật khơng thiết phải có quan hệ mật thiết với Tuy nhiên, số đặc điểm định liên kết chúng lại, đồng thời phân biệt chúng với nhóm sinh vật quang hợp khác thực vật cạn Hình 1: dạng tảo biển Theo tác giả " Algae: Anatomy, Biochemistry, and Biotechnology, 2nd Ed " (CRC Press, 2014) Nghĩa chúng thiếu rễ, thân, hệ thống mạch máu để luân chuyển nước chất dinh dưỡng khắp thể Thứ hai, nhiều loài tảo đơn bào, theo báo năm 2014 công bố tạp chí Current Biology Chúng tồn nhiều dạng kích cỡ khác Chúng tồn dạng tế bào đơn lẻ, cực nhỏ; chúng vĩ mơ đa bào; sống thuộc địa; ngồi như trường hợp rong biển chẳng hạn tảo bẹ khổng lồ Picoplankton có đường kính từ 0,2 đến micromet, tảo bẹ khổng lồ có chiều dài tới 60 mét Cuối cùng, tảo tìm thấy mơi trường sống nước, nước nước mặn Nhờ đặc điểm này, thuật ngữ chung "tảo" bao gồm sinh vật nhân sơ - vi khuẩn lam , gọi tảo xanh lam - sinh vật nhân thực (tất loài tảo khác) Linda Graham cho biết: "Vì" tảo "khơng tạo thành nhóm tự nhiên có nguồn gốc từ tổ tiên chung, bao gồm vi khuẩn lam vào nhóm khơng thức" tảo ", giáo sư thực vật học Đại học Wisconsin-Madison "Thuật ngữ 'tảo nhân chuẩn' không bao gồm vi khuẩn lam." Cũng thú vị lưu ý lục lạp, nơi quang hợp thực vật cạn, dạng thích nghi vi khuẩn lam Sinh vật nhân sơ bao gồm vi khuẩn vi khuẩn cổ Chúng sinh vật đơn giản khơng có cấu trúc tế bào có tổ chức DNA chúng trôi tự khối rối tế bào chất Mặt khác, sinh vật nhân chuẩn tất sinh vật sống khác: sinh vật nguyên sinh , thực vật, nấm Nguyên sinh gì? động vật Tế bào chúng có tổ chức Chúng có cấu trúc gọi bào quan để thực loạt chức tế bào DNA chúng đặt ngăn trung tâm gọi nhân Thành phần cấu tạo tảo Trong thành phần cấu tạo tảo biển có nhiều hợp chất khác đặc biệt phải kể đến hợp chất có lợi cho quy trình sản xuất khí hóa dầu diesel sinh học như: Lipid, Carbonhydrate, Metan, Amoniac, Dầu, Hiện giới nhà khoa học nghiên cứu phát có 100 triệu lồi tảo khác thành phần cấu tạo loài khác Do đó, báo cáo ta tìm hiểu đưa lồi tảo cấu tạo tế bào có nhiều thành phần sinh khối Chứa hàm lượng dầu hợp chất khí sinh khối cao, chủ yếu lồi vi tảo có kích thước hiển vi Bảng 1: thành phần loài tảo khác (trích: A Singh, S.I Olsen, Appl Energy 88 (3548) (2011)) Các loài tảo Chất (%) đạm Lipid Carbonhydrate Metan NH3 (mg/g) (%) (%) (L/g) Euglena gracilis 39-61 14-20 14-18 0,53-0,8 54,3-84,9 Chamydomanas 48 21 17 0,69 44,7 26 0,8 53,1 rehardtii Chlorella 57 pyrenoidosa Chlorella 51-58 14-32 12-17 0,63-0,79 47,5-54,0 57 32 0,68 53,1 6-7 13-16 0,63-0,74 55,9-66,1 46-63 4-9 8-14 0,47-0,69 42,8-58,7 50-56 12-14 10-17 0,59-0,69 46,6-42,3 vulgaris Dunaliella salina Tảo xoắn cực 60-67 đại Spirulina platensis Scenedesmus Obquus Sắc tố, tốc độ tăng trưởng, kích thước, trọng lượng thành phần hóa học tảo bị ảnh hưởng đáng kể điều kiện môi trường sống chúng ánh sáng, nhiệt độ, pH, độ mặn, chất dinh dưỡng, ô nhiễm chí chuyển động nước, đặc biệt tùy thuộc vào phân loại loài chúng[1] Trong số điều kiện, ánh sáng yếu tố đóng góp nhất[1] Do đó, lớp tảo vĩ mô phân bố theo chiều dọc từ vùng (vùng gần với mặt biển) đến vùng biển tảo có sắc tố tương ứng, chúng hấp thụ có chọn lọc ánh sáng có bước sóng cụ thể Một số lồi tảo chịu đựng thích nghi với nhiều điều kiện mơi trường sống khác chúng sinh sản quanh năm Phân loại tảo Macroalgae loài tảo tương đối lớn, đa bào quang dưỡng, chúng thuộc thực vật bậc thấp gồm phiến đảm nhận chức thay cho rễ thân Chúng phát triển chiều dài lên đến 60m Macroalgae phân loại chủ yếu thành ba nhóm theo màu sắc thallus có nguồn gốc từ biến thể sắc tố quang hợp màu xanh (Chlorophyta), màu đỏ (Rhodophyta) màu nâu (Phaeophyta) Vi tảo dạng thực vật nguyên thủy Chúng vi sinh vật quang hợp đơn bào đa bào có kích thước nhỏ 400 micromet bình thường từ 1-20 micromet đường kính Các nhà khoa học phân loại vi tảo thành nhiều loại khác nhau, chủ yếu phân biệt sắc tố, vòng đời cấu trúc tế bào chúng Các lớp loại vi tảo quan trọng mức độ phong phú chúng là: tảo cát, (Bacillariophyceae), lục (Chlorophyceae), vi khuẩn xanh lam lam-lục (Cyanophyceae), vàng (Chrysophyceae) tảo đỏ (Rhodophyceae) Tảo cát dạng sống thống trị thực vật phù du có lẽ đại diện cho nhóm sản xuất sinh khối lớn Trái đất Vi khuẩn lam gọi vi tảo xanh lam chúng kết hợp đặc điểm vi khuẩn tảo Vi tảo phân nhóm bổ sung thành quang hợp, khơng quang hợp, tự dưỡng, dị dưỡng, hỗn hợp, nhân sơ nhân thực Các nhóm tảo bao gồm sinh vật đơn bào khác nhau, tập hợp tế bào đơn giản, khơng có mơ biệt hóa Bên cạnh mơi trường tự nhiên, vi tảo nuôi trồng nước ngọt, nước biển nước thải ao mở (mương) lò phản ứng sinh học quang kín[6] II NGUỒN NĂNG LƯỢNG TỪ TẢO BIỂN Tiềm năng lượng từ tảo biển Sinh khối tảo chứa ba thành phần chính: carbohydrate, protein lipid / dầu tự nhiên Bởi phần lớn dầu tự nhiên vi tảo tạo dạng tricylglycerol, loại dầu thích hợp để sản xuất diesel sinh học, vi tảo trọng tâm độc quyền lĩnh vực tảo thành diesel sinh học Ngoài diesel sinh học, vi tảo sử dụng để tạo lượng theo số cách khác Một số lồi tảo tạo khí hydro điều kiện sinh trưởng chuyên biệt Sinh khối từ tảo đốt cháy tương tự gỗ tiêu hóa yếm khí để tạo khí sinh học mêtan để tạo nhiệt điện Sinh khối tảo xử lý phương pháp nhiệt phân để tạo dầu sinh học thơ Vi tảo phát triển nhanh chóng chứa hàm lượng dầu cao so với loại trồng cạn, chúng mùa để phát triển chứa tối đa khoảng 5% trọng lượng khô dầu Chúng thường tăng gấp đơi kích thước sau 24 Trong giai đoạn tăng trưởng cao điểm, số lồi vi tảo nhân đơi sau ba rưỡi Hàm lượng dầu vi tảo thường từ 20% đến 50% (trọng lượng khô, Bảng 2), số chủng lên tới 80%[2] Đây lý vi tảo trọng tâm lĩnh vực tảo thành nhiên liệu sinh học Bảng 2: hàm lượng dầu vi tảo[2] Hàm lượng dầu (% trọng lượng khô) Microalgae Botryococcus braunii 25-75 Chlorella sp 28-32 Crypthecodinium cohnii 20 Schizochytrium sp 50-77 Nitzschia sp 45-47 Tetraselmis suecia 15-23 Phaeodactylum tricorn đờm 20-30 Cylindrotheca sp 16-37 Bảng 3: sản lượng dầu loại trồng[8] Mùa vụ Sản lượng dầu (lít/hecta) Tảo 20.000 Lạc 250 Đậu nành 3200 Mè (vừng) 220 Dừa 800 Cọ dầu 1900 Ngơ 1000 Từ bảng ta thấy tiềm phát triển sản xuất dầu sinh học tảo biển vượt trội nhiều loại nông sản chứa dầu khác đơn vị diện tích ni trồng Lượng dầu sản xuất đơn vị diện tích tảo biển gấp khoảng 10-16 lần loại nông sản chứa dầu khác thương mại thị trường Thậm chí gấp nhiều lần thời gian sinh trưởng phát triển tảo biển nhanh, nhanh so với mùa vụ nông sản chứa dầu sản xuất thương mại Từ cho thấy tiềm phát triển to lớn tảo biển với việc sản xuất dầu sinh học thay dầu sản xuất nhiên liệu hóa thạch Một số tiềm khác tảo biển Tảo khơng có tiềm lượng mà chúng nhiều ứng dụng khác đời sống xã hội như: - Tảo nuôi trồng để sản xuất hydro Năm 1939, nhà nghiên cứu Đức phát loại tảo chuyển từ sản xuất oxy sang sản xuất hydro - Tảo loại protein có chứa axit amin quan trọng liên quan đến trình trao đổi chất, ví dụ sản xuất enzym sản xuất lượng Tảo chứa nhiều cacbonhydrat phức đơn, cung cấp cho thể nguồn dinh dưỡng bổ sung Cụ thể, cacbonhydrat phức dạng sunfat hóa giúp cải thiện đáp ứng hệ miễn dịch, chứa Omega Omega - Tảo sử dụng để sản xuất dược phẩm mỹ phẩm Tảo caragen chất ổn định hóa có hiệu quả, sử dụng sản phẩm sữa mỹ phẩm - Tảo sử dụng chất cải tạo đất, sử dụng làm phân bón thức ăn gia súc Do nhiều giống tảo nhỏ sống nước nên chúng đưa vào ao hồ bể chứa nước thu hoạch để loại bỏ phế thải bơm qua ao hồ - Tảo sử dụng đường Tảo tạo chất tạo màu tự nhiên, sử dụng thay cho chất tạo màu thuốc nhuộm tổng hợp Khi chịu tác độngcủa ánh nắng Mặt Trời nhiệt, số giống tảo xanh sống bể nước chuyển dần sang màu đỏ tươi Tảo thu hoạch sử dụng làm chất tạo màu tự nhiên cho thực phẩm Ngành thực phẩm tìm cách thay tác nhân tạo màu sử dụng chất tạo màu sản xuất từ tảo - Các sản phẩm giấy thường khó tái chế có dính mực Nếu sử dụng mực sản xuất từ tảo giấy tái chế dễ dàng loại mực dễ bị phân hủy III KHAI THÁC NĂNG LƯỢNG TẢO BIỂN Ni trồng tảo Hầu hết lồi vi tảo có khả quang hợp nghiêm ngặt - nghĩa chúng cần ánh sáng carbon dioxide làm nguồn lượng carbon Chế độ nuôi cấy thường gọi quang dưỡng Tuy nhiên, số lồi tảo có khả phát triển bóng tối sử dụng cácbon hữu glucose acetate làm nguồn lượng carbon Chế độ nuôi cấy gọi dị dưỡng Do chi phí vận hành vốn cao, việc nuôi tảo dị dưỡng khó biện minh cho việc sản xuất dầu diesel sinh học Để giảm thiểu chi phí, sản xuất nhiên liệu sinh học tảo thường dựa vào nuôi cấy quang dưỡng sử dụng ánh sáng mặt trời làm nguồn ánh sáng miễn phí Vi tảo quang dưỡng cần ánh sáng, carbon dioxide, nước muối vô để phát triển Nhiệt độ nuôi cấy phải từ 15 đến 30 ° C (~ 60-80 ° F) để phát triển tối ưu Mơi trường tăng trưởng phải đóng góp ngun tố vô giúp tạo nên tế bào tảo, chẳng hạn nitơ, phốt pho, sắt, silic Để sản xuất vi tảo với quy mô lớn, tế bào tảo trộn liên tục để ngăn sinh khối tảo lắng xuống[4], chất dinh dưỡng cung cấp vào ban ngày tảo sinh sản Tuy nhiên, tới phần tư sinh khối tảo tạo ngày bị q trình hơ hấp vào ban đêm[3] Sản xuất tảo nhân tạo có xu hướng tái tạo mơi trường tự nhiên để đạt điều kiện phát triển lý tưởng Hệ thống sản xuất tảo tổ chức thành hai loại riêng biệt: ao mở lò phản ứng sinh học ảnh kín Ao mở vùng nước đơn giản trũng xuống đất với số chế để cung cấp CO2 chất dinh dưỡng có mái chèo để trộn với nước dùng tảo Các lị phản ứng sinh học ảnh kín danh mục rộng đề cập đến hệ thống có giới hạn cho phép kiểm sốt xác điều kiện tăng trưởng quản lý tài ngun Có nhiều hệ thống ni cấy vi tảo dựa quang dưỡng chất Ví dụ, tảo nuôi cấy dạng huyền phù gắn bề mặt rắn Mỗi hệ thống có ưu nhược điểm riêng Hiện nay, ao mở dựa hệ thống huyền phù lò phản ứng quang 10 sinh học kèm theo thường sử dụng để sản xuất nhiên liệu sinh học tảo Nói chung, ao mở đơn giản loạt mương bên ngồi, lị phản ứng quang học thiết kế lị phản ứng phức tạp đặt nhà kính ngồi trời Chi tiết hai hệ thống mơ tả Hình 2: sơ đồ hệ thống ao mở để nuôi tảo Ao mở: Các ao lộ thiên hệ thống lâu đời đơn giản để nuôi trồng hàng loạt vi tảo Trong hệ thống này, ao nông thường sâu khoảng foot; tảo nuôi điều kiện giống với môi trường tự nhiên chúng Ao thiết kế theo cấu hình mương, có bánh guồng giúp lưu thông trộn tế bào tảo chất dinh dưỡng (Hình 2) Mương thường làm từ bê tông đổ, đơn giản chúng đào xuống đất lót nhựa để ngăn mặt đất ngấm chất lỏng Các vách ngăn kênh dẫn dòng chảy xung quanh khúc cua để giảm thiểu không gian Hệ thống thường vận hành theo chế độ liên tục - tức thức ăn tươi có chứa chất dinh dưỡng bao gồm nitơ phốt muối vô thêm vào phía trước cánh khuấy Nước dùng tảo thu hoạch sau cánh khuấy sau lưu thơng qua đường vịng (Hình 2) Tùy thuộc vào chất dinh dưỡng mà loài tảo yêu cầu, nhiều nguồn nước thải khác 11 sử dụng để nuôi tảo, chẳng hạn nước thải từ đầm ni bị sữa / lợn nước thải thị Đối với số loại vi tảo biển sử dụng nước biển nước có độ mặn cao Hình 3: sơ đồ chể phản ứng quang hình ống Các phản ứng quang kèm theo: Các phản ứng quang kèm sử dụng để khắc phục vấn đề ô nhiễm bay gặp phải ao mở[4] Các hệ thống làm vật liệu suốt thường đặt trời để chiếu sáng ánh sáng tự nhiên Các bình canh tác có tỷ lệ diện tích bề mặt thể tích lớn Photobioreactor sử dụng rộng rãi thiết kế hình ống, có số ống suốt rõ ràng, thường thẳng hàng với tia nắng mặt trời (Hình 3) Các ống thường có đường kính nhỏ 10 cm để tối đa hóa xâm nhập ánh sáng mặt trời[3] Mơi trường ni cấy tuần hồn thơng qua máy bơm đến ống, nơi tiếp xúc với ánh sáng để quang hợp, sau quay trở lại bể chứa Sinh khối tảo ngăn chặn lắng đọng cách trì dịng chảy hỗn loạn cao lò phản ứng, sử dụng máy bơm học máy bơm khơng khí[3] Một phần tảo thường thu hoạch sau ống thu lượng mặt trời[3] Bằng cách này, ni cấy tảo liên tục Trong số máy phản ứng quang học, ống cuộn xoắn ốc để tạo thành gọi máy phản ứng quang hình ống xoắn, thứ yêu cầu chiếu sáng nhân tạo, điều làm tăng thêm chi phí sản xuất Do đó, cơng nghệ sử dụng cho sản phẩm có giá trị cao, khơng phải ngun liệu sản xuất diesel sinh học Màng sinh học tảo 12 Màng sinh học tảo tạo thành thu hoạch dễ dàng cách sử dụng thao tác đơn vị lọc, cạo, giảm kích thước làm khô Máy phản ứng quang sử dụng để sản xuất tảo chất lượng cao dạng không cuống chủ yếu màng sinh học Tảo bám tạo nhiều dầu dạng sinh vật phù du Lý hàm lượng lipid cao thay đổi đường chuyển hóa lipid tảo gắn liền dẫn đến thay đổi tính lưu động màng tảo khiến chúng gắn vào lớp Đối với sản xuất quy mô nhỏ quy mô lớn, phản ứng quang sử dụng ánh sáng tự nhiên tổng hợp sử dụng để nuôi tảo Thu hoạch chiết suất dầu Sản xuất dầu từ tảo trình đơn giản bao gồm ni trồng tảo cách cung cấp đầu vào cần thiết cho trình quang hợp, thu hoạch, khử nước khai thác dầu Năng lượng dạng photon hấp thụ tế bào tảo, chúng chuyển đổi hợp chất vô CO nước thành đường oxy Đường cuối chuyển đổi thành carbohydrate phức tạp, tinh bột, protein lipid tế bào tảo Để chiết xuất chất béo có giá trị, loạt bước phải thực để cô lập tế bào tảo dầu Quá trình truyền thống bắt đầu cách tách sinh khối tảo khỏi nước dùng giai đoạn khử nước cách sử dụng kỹ thuật ly tâm, lọc keo tụ Máy ly tâm Hình 4: trình biến đổi sinh khối vi tảo [5] 13 thu thập sinh khối cách quay nước tảo-nước để nước trôi khỏi tế bào tảo Keo tụ liên quan đến việc kết tủa tế bào tảo khỏi dung dịch để chúng cô đặc loại bỏ dễ dàng Khi tế bào tảo thu thập, dầu phải loại bỏ khỏi tế bào Sau đó, dầu chế biến thành dầu diesel sinh học, nhiên liệu máy bay, etanol, nhiên liệu tổng hợp hóa chất khác Hình giải thích q trình biến đổi sinh khối vi lượng tổng thể để sản xuất nhiên liệu sinh học Hóa lỏng (khử nước) Hàm lượng nước cao thường tồn vi tảo sau thu hoạch đòi hỏi nhiều lượng để loại bỏ độ ẩm tế bào tảo giai đoạn tiền xử lý Hóa lỏng phát triển để sản xuất nhiên liệu sinh học trực tiếp mà không cần làm khô vi tảo Hơn nữa, vi tảo ướt cung cấp hydro cho trình thủy phân Phản ứng Transesterification Dầu diesel sinh học thường sản xuất cách chuyển hóa dầu thực vật, mỡ động vật nguyên liệu tảo Có số phương pháp để thực phản ứng transesterification bao gồm quy trình mẻ chung, quy trình siêu tới hạn, phương pháp siêu âm chí phương pháp vi sóng Về mặt hóa học, diesel sinh học chuyển hóa bao gồm hỗn hợp este mono-alkyl axit béo chuỗi dài Dạng liên kết sử dụng metanol (được chuyển thành natri metoxit) để sản xuất metyl este (thường gọi metyl este axit béo (FAME)) loại rượu rẻ có; etanol sử dụng để tạo thành etyl este (thường gọi etyl este axit béo (FAEE)), dầu diesel sinh học rượu cao isopropanol butanol sử dụng Sử dụng rượu có trọng lượng phân tử cao cải thiện tính chất dịng lạnh este tạo thành, với chi phí phản ứng transesteri hóa hiệu Q trình sản xuất chuyển hóa lipid chuyển đổi dầu gốc thành este mong muốn Bất kỳ axit béo tự (FFAs) dầu gốc chuyển hóa thành xà phịng bị loại bỏ khỏi quy trình, chúng este hóa (tạo nhiều dầu diesel sinh học hơn) cách sử dụng chất xúc tác có tính axit Sau q trình xử lý này, diesel sinh học có đặc tính đốt cháy giống với diesel dầu mỏ thay hầu hết mục đích sử dụng 14 Metanol sử dụng hầu hết quy trình sản xuất diesel sinh học tạo nguyên liệu đầu vào nhiên liệu hóa thạch Tuy nhiên, có nguồn methanol tái tạo tổng hợp cách sử dụng carbon dioxide sinh khối làm nguyên liệu thô, làm cho q trình sản xuất chúng khơng sử dụng nhiên liệu hóa thạch IV TẦM NHÌN VÀ HẠN CHẾ Tầm nhìn - Có hàm lượng dầu cao, - Có thể thay dầu mỏ, - Thân thiện với môi trường, - Tốc độ tăng trưởng nhanh, - Thích nghi với nhiều điều kiện mơi trường sống, - trồng thềm lục địa nơng, trồng sa mạc Hạn chế - nguồn tảo tự nhiên lại gần vô giá trị, - Nuôi trồng nhiều ảnh hưởng đến thực, động vật bậc cao chuỗi thức ăn, - tạp nhiễm lồi khơng mong muốn giai đoạn ni trồng, - Công nghệ chiết phức tạp, - Dầu sản xuất có giá thành cao 15 KẾT LUẬN Vi tảo nguồn nguyên liệu diesel sinh học lý tưởng, cuối thay nhiên liệu từ dầu mỏ số ưu điểm, chẳng hạn hàm lượng dầu cao, tỷ lệ sản xuất cao, đất đai, v.v Hiện nay, sản xuất diesel sinh học từ tảo cịn q đắt để thương mại hóa Do chi phí tĩnh liên quan đến khai thác dầu chế biến dầu diesel sinh học biến đổi sản xuất sinh khối tảo, nỗ lực tiết kiệm chi phí để sản xuất dầu tảo nên tập trung vào phương pháp sản xuất loại tảo giàu dầu Điều cần tiếp cận thông qua tăng cường sinh học tảo (về sản lượng sinh khối hàm lượng dầu) kỹ thuật hệ thống ni Ngồi ra, sử dụng tất khía cạnh vi tảo để sản xuất sản phẩm giá trị gia tăng khác nhiên liệu tảo, thơng qua nhà máy lọc sinh học tích hợp, cách hấp dẫn để giảm chi phí sản xuất nhiên liệu sinh học tảo Thật vậy, vi tảo chứa tỷ lệ lớn dầu, với phần lại bao gồm lượng lớn protein, carbohydrate chất dinh dưỡng khác Điều làm cho bã sau chiết xuất dầu trở nên hấp dẫn để sử dụng làm thức ăn gia súc sản phẩm giá trị gia tăng khác 16 Tài liệu Tham Khảo [1] A Moore, Biofuels are dead: long live biofuels, 2008, p 6–12 [2] F M Jr., Biodiversity and application of microalgae, 1996, pp 5-6 [3] Y Chisti, Biodiesel from Microalgae Biotechnology Advances, 2007, pp 294-306 [4] F A F F G C Y C E Molina Grima, Photobioreactors: light regime, mass transfer, and scaleup, 1999 [5] T R B P D G M P S V A C a E A L Rosana C S Schneider, Potential Production of Biofuel from Microalgae Biomass Produced in Wastewater, 2012 [6] C G Vassileva, Composition, properties and challenges of algae biomass for biofuel application, 2016 [7] T Quân, "hiephoixangdau.org," 2019 [Online] Available: http://www.hiephoixangdau.org/nd/kien-thuc-nganh/ha-nhiet-con-khat-nang-luong-bang-taobien.html [Accessed 11 12 2019] [8] A Moore, And some other online sources about the reserves and production of oil-containing agricultural products, 2008 17 ... (2011)) II Phân loại tảo .6 NGUỒN NĂNG LƯỢNG TỪ TẢO BIỂN .7 Tiềm năng lượng từ tảo biển Bảng 2: hàm lượng dầu vi tảo[ 2] .8 Bảng 3: sản lượng dầu loại trồng[8]... trường tự nhiên, vi tảo ni trồng nước ngọt, nước biển nước thải ao mở (mương) lị phản ứng sinh học quang kín[6] II NGUỒN NĂNG LƯỢNG TỪ TẢO BIỂN Tiềm năng lượng từ tảo biển Sinh khối tảo chứa ba thành... phát triển đổi công nghệ đáng kinh ngạc lĩnh vực công nghệ gen tảo tạo sản lượng đáng kể ngành lượng toàn cầu cho nhiên liệu sinh học tốt Một số kỹ thuật áp dụng để nuôi quy mô lớn vi tảo nhằm sản