Tài liệu ỨNG DỤNG THỰC VẬT TRONG SẢN XUẤT NHIÊN LIỆU SINH HỌC pptx

Vì vậy nhiều nước trên thế giới đang tìm cách phát triển các nguồn nhiên liệu thay thế khác, trong đó phải kể đến nhiên liệu sinh học... Ưu điểm Loại nhiên liệu này có nhiều ưu điểm nổ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÌNH DƯƠNG KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

 Triệu Thị Huệ Phương 0707414

 Đoàn Thị Thanh Loan 0707417

 Nguyễn Thị Lệ 0707442

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1.1 Đặt vần đề

Dầu liên tục tăng giá, ô nhiễm môi trường

luôn là một vấn đề nhức nhối trong các hội nghị quốc tế Năng lượng luôn là tiêu điểm

chính trên thế giới trong những năm gần đây Việc lệ thuộc quá nhiều vào dầu mỏ đang làm cho nguồn nhiên liệu quý giá và không thể tái sinh này ngày một cạn đi Vì vậy nhiều nước trên thế giới đang tìm cách phát triển các

nguồn nhiên liệu thay thế khác, trong đó phải

kể đến nhiên liệu sinh học

Kể từ 2000, các quốc gia trên thế giới lần lượt tìm kỹ thuật hạn chế sa thải khí nhà kiếng (CO2, methane, N2O v.v.) của nhiên-liệu-cổ-sinh, thay thế bằng năng-lượng-xanh (green energy như năng lượng mặt trời, gió, thuỷ điện, v.v.), nên nhiên-liệu-sinh-học đang trên

đà bộc phát

Chương 2 CƠ SỞ LÍ LUẬN

2.1 Khái niệm

là loại nhiên liệu được hình thành từ các

hợp chất có nguồn gốc động thực vật (sinh học) Ví dụ như nhiên liệu chế xuất từ chất béo cuả động thực vật (mỡ động vật, dầu dừa,…), ngũ cốc (lúa mỳ, ngô, đậu

tương…), chất thải trong nông nghiệp (rơm

rạ, phân, …), sản phẩm thải trong công

nghiệp (mùn cưa, sản phẩm gỗ thải…), …

Hình: Nhiên liệu sinh học sẽ là một dạng

2.2 Ưu và nhược điểm cuả nhiên liệu

sinh học

2.2.1 Ưu điểm

Loại nhiên liệu này có nhiều ưu điểm nổi bật

so với các loại nhiên liệu truyền thống (dầu

khí, than đá…)

Tính chất thân thiện với môi trường: chúng

sinh ra ít hàm lượng khí gây hiệu ứng nhà

kính và ít gây ô nhiễm môi trường hơn các loại nhiên liệu truyền thống.

Nguồn nhiên liệu tái sinh lấy từ hoạt động sản xuất nông nghiệp và có thể tái sinh Chúng

giúp giảm sự lệ thuộc vào nguồn tài nguyên

Hình: Một hệ thống chiết xuất nhiên liệu

2.2.2 Nhược điểm

Hiện nay vấn đề sử dụng nhiên liệu sinh học vào đời sống còn nhiều hạn chế do chưa hạ được giá thành sản xuất xuống thấp hơn so với nhiên liệu truyền thống Trong tương lai, khi nguồn nhiên liệu

truyền thống cạn kiệt, nhiên liệu sinh

học có khả năng là ứng cử viên thay thế.

2.3.Các dạng nhiên liệu sinh học:

methane-Nhiên liệu ở thể lỏng được ưa chuộng hơn vì

có độ tinh khiết cao, chứa nhiều năng lượng,

dễ dàng chuyên chở, dễ tồn trữ và bơm vào

bình nhiên liệu của xe.

2.4 Một số nhiên liệu sinh học được taọ ra từ thực vật

Ethanol chứa 33% năng

lượng ít hơn xăng cổ

sinh, nên cần nhiều

ethanol hơn để xe chạy

cùng một đoạn đường

 Xăng chứa ethanol chứa nhiều octane hơn xăng

thường nên động cơ mau nóng hơn, máy cũng mau hao mòn hơn, nhất là các vòng đệm cao su

 Ethanol hút ẩm nên xăng-ethanol có chứa nhiều nước, làm máy khó “đề”, làm rỉ sét kim loại, hư mòn chất nhựa (plastic), nên phải thay đổi vật liệu làm động cơ, phải bảo trì xe thường xuyên Bồn chứa ethanol cũng phải làm từ kim loại đặc biệt, việc chuyên chở cũng khó khăn hơn

xăng thường (bồn đặc biệt, đắt hơn, khoảng £120,000/xe bồn xăng ở Anh – USD 200,000), nên tổn phí cao

Nếu tính từ lúc canh tác cây, phân bón, thuốc sát trùng, tưới nước, thâu hoạch, lên men, chưng cất cho tới khi sử dụng, biến cải xe hơi, v.v thì chạy xe bằng xăng-ethanol tốn kém hơn chạy bằng xăng thường Ngày nay mọi hiệu xe hơi đều có thể chạy xăng-ethanol E10 (xăng thường pha 10% ethanol), tuy nhiên để bảo đảm máy móc, khuyến cáo nên dùng xăng-ethanol E5 (Xăng pha 5% ethanol).

2.4.2 Diesel sinh học (biodiesel)

Diesel sinh học có những đặc tính vật lý tương tự diesel, thành phần hoá học chính là acít béo - Fatty acid methyl (hay ethyl) ester Diesel sinh học chứa ít năng lượng hơn, nhiệt

độ bắt cháy là 150°C, trong khi diesel

là 70°C

2.5 Sản xuất xăng ethanol

2.5.1 Cơ chế

2.5.1.1 Từ ngô

Có hai phương pháp để sản xuất ethanol

từ ngô: nghiền ướt hoặc nghiền khô

Theo phương pháp nghiền ướt, ngô

được nhúng vào nước hay axits hoà tan

để tách ngô thành các thành phần (tinh bột, protein, mầm, dầu, chất xơ,…) trước khi chuyển hoá tinh bột thành đường để lên men thành ethanol

Theo phương pháp nghiền khô, ngô được

nghiền thành bột mịn và chế biến mà không phân tách ngô thành các thành phần

Phần lớn ethanol được sản xuất theo phương pháp nghiền khô

Hình: Bắp, một trong những nguyên liệu chế

ethanol ra chợ.

Do sản lượng thấp nên nhu cầu đất để

trồng cây nông lâm nghiệp làm nguyên

liệu sản xuất ethanol rất lớn

2.5.2 Từ chất xơ:

Công nghệ xử lý rơm, rạ hoặc trấu thành Ethanol - nguồn nhiên liệu thay thế xăng dầu.

Để “biến” thành Ethanol, rơm, rạ, trấu

được xử lý bằng thiết bị phản ứng thủy nhiệt ở quy mô phòng thí nghiệm Sau đó được tiếp tục nghiên cứu ở quy mô pilot trên thiết bị cấp hơi nước áp suất cao

Hình: Rơm rạ nguyên liệu sản xuất ethanol trong tương lai

 Cả 3 loại phụ phẩm trên được xử lý hơi nước ở

nhiều chế độ thí nghiệm khác nhau, sau đó chúng

được phân tích bằng acid để xác lập chế độ tối ưu cho quá trình xử lý hơi nước

 Trên cơ sở đó, nghiên cứu quá trình thủy phân

Enzym và lên men để chứng minh khả năng chuyển hóa rơm rạ, trấu là các nguồn phế phụ phẩm nông

nghiệp chủ yếu hiện nay thành cồn nhiên liệu

 Trên cơ sở các thử nghiệm, nhóm nghiên cứu đã thu được cồn nhiên liệu trên 90 độ C

2.6 Sản xuất diesel sinh học (biodiesel):

2.6.1 Từ tảo

2.6.1.1.Cơ chế

sinh học thay thế dầu mỏ giống như một mũi tên bắn trúng hai đích: vừa tạo ra năng lượng vừa làm sạch môi trường.

Mỗi cá thể tảo là một nhà máy sinh học nhỏ xíu sử dụng quá trình quang hợp để chuyển hóa CO2 và ánh nắng thành năng lượng Hoạt động chuyển đổi của chúng hiệu qủa đến nỗi trọng lượng của chúng có thể tăng gấp nhiều lần trong một ngày Ngoài ra, trong quá trình quang hợp, tảo còn sản xuất ra dầu Trên cùng một đơn vị diện tích, lượng dầu mà tảo tạo ra nhiều gấp 30 lần đậu nành Các động cơ diesel có thể đốt cháy trực tiếp dầu tảo Các nhà khoa học cũng có tinh chế thứ dầu này thành diesel sinh học

2.6.1.2.Ưu điểm

Tảo có thể tồn tại ở bất cứ nơi nào có đủ ánh sáng,

có khả năng làm sạch môi trường nước thải.

Thức ăn cho tảo chỉ cần ánh sáng, nước và chất

dinh dưỡng có thể là phân hóa học hoặc phân

2.6.1.3.Nhược điểm

Đây là một loại thực vật mới nên chưa

được khai thác triệt để, việc nghiên cứu còn gặp nhiều khó khăn và hạn chế Nên việc ứng dụng và nuôi trồng tảo (Kĩ thuật chưa được biết đến nhiều nên không thể phổ biến đến nông dân) trong cuộc sống chưa phổ biến phát triển rộng rãi.

Việc ứng dụng, nuôi cấy tảo trong sản

xuất rất tốn kém về mặt kinh tế khi mua giống để nuôi.

2.6.2 Từ cây Jatropha (cây dầu mè)

2.6.2.1.Cơ chế:

Việc sản xuất dầu diesel từ cây

jotropha được thực hiện bằng cách

chiết ép lấy dầu từ hạt cây Nếu chiết

ép tối, 3 - 3,5kg hạt cây dầu mè có thể tạo ra 1 lít dầu thô biodiesel.

Công nghệ chế biến dầu Diesel tương đối đơn giản có thể thực hiện bằng

các thiết bị trong nước

2.6.2.2.Ưu điểm

Jatropha là loại cây có thích nghi cao trên các loại đất cát, đất đỏ bazan, đất thịt

(từ độ cao 0-900m trên mực nước biển) và

có thể trồng trên vùng đất hoang hoá, cằn cỗi trừ vùng đất ngập nước của Việt Nam Hạt Jatropha có hàm lượng dầu trên 30%

có chất lượng tốt tương đương vơí dầu

diesle hóa thạch truyền thống Giúp giảm thiểu được lượng khí thải gây hiệu ứng

nhà kính và không có lưu huỳnh nên rất thân thiện với môi trường

2.6.2.3 Nhược điểm

Tại Việt Nam các giải pháp, chính sách

liên quan cây trồng này chưa được cụ thể hóa Việt Nam chưa có quy hoạch mang

tính đồng bộ ở cấp vĩ mô với cây

Jatropha, dẫn đến việc không có định

hướng cụ thể, chắc chắn cho các nhà đầu tư.

Hiệu quả trồng Jatropha vẫn là mối lo ngại đối với những người nông dân trực tiếp đầu tư.

2.7 Các nước sản xuất nhiên liệu sinh học

2.7.1 Brazil

Brazil sản xuất ethanol từ mía đường nên

hiệu năng năng lượng cao hơn so với bắp gấp 6 lần, vì bắp cần thêm giai đoạn phân

giải tinh bột thành chất đường trước khi

biến chế thành rượu ethanol Chương

trình này được đánh giá thành công và

lớn nhất thế giới, nay đã cung cấp được

30% nhu cầu nhiên liệu vận chuyển trong

nước

Trước đây, Brazil là một nước nhập khẩu dầu rất lớn, nhưng nay đã tự túc hoàn toàn về năng lượng, nhờ sản xuất ethanol và số dầu mỏ nội địa (Washington Post, 2006) Trong năm 2004, Brazil sản xuất 16,4 tỉ lít

ethanol trên 4,5% diện tích canh tác Trong số này, độ 12,4 tỉ lít ethanol được dùng làm nhiên liệu cho xe ô tô Hiện nay, tất cả xe sản xuất bản xứ là loại xe dành cho

sử dụng xăng pha trộn với ethanol và thích ứng với loại ethanol có chứa nước đến 4,4% (ethanol 95,6%) Trong

2008, Chính phủ mở rộng chương trình sản xuất diesel sinh học phải chứa 2% diesel sinh học, và tăng lên 5%

Tuy nhiên, chương trình sản xuất và tiêu thụ rượu

ethanol được thực hiện với bao cấp lớn của nhà nước

 Lãi suất thấp cho xây cất các nhà máy nấu rượu

 Bảo đảm giá thu mua ethanol bởi các các công ty dầu quốc doanh với giá hợp lý

 Giá ethanol ngoài thị trường có sức cạnh tranh cao

 Và giảm thuế trong thập niên 1980 để khuyến khích loại xe dùng ethanol

Các biện pháp hỗ trợ giá và bảo đảm nêu trên giảm bớt dần, đến nay đã chấm dứt hoàn toàn và kết quả rất tích

độ 25% tổng số dầu thế giới Cho nên, họ có

nỗ lực lớn nhằm thay thế phần nào loại nhiên liệu chất khoáng này Hiện nay, hầu hết các loại xe ở nước Mỹ có thể chạy bằng xăng pha trộn với 10% ethanol được chế tạo

từ bắp

 Kể từ tháng giêng 2008, các bang Missouri,

Minnesota và Hawaii đòi hỏi xe ô tô chạy xăng trộn với ethanol

 Trong tháng 1-2006, trước Quốc hội lưỡng viện, Tổng Thống Bush tuyên bố Hoa Kỳ “đã nghiện dầu hỏa” nên cần phải thay thế 75% dầu nhập bằng

những nguồn năng lượng hữu hiệu khác vào 2025, gồm cả nhiên liệu sinh học Ngày 19-12-2007, đòi hỏi những nhà sản xuất xăng dầu phải dùng ít nhất

36 tỉ gallons nhiên liệu sinh học trong 2022, hay

tăng gấp 5 lần mức dùng hiện nay

Chương trình khuyến khích dùng xăng trộn với ethanol ở Mỹ đang bị chỉ trích vì dựa vào hỗ trợ của nhà nước, làm tiêu thụ nhiều nhiên liệu hơn bình thường Sự hỗ trợ này đã khuyến khích nông dân biến đổi đất đai trồng bắp để sản xuất ethanol đáng

kể và sử dụng nhiều phân hóa học và thuốc sát trùng hơn những đất đai dùng sản xuất các màu khác Chính phủ Liên bang đã hỗ trợ cho riêng chương trình này 7 tỉ Mỹ kim mỗi năm Trong 2007, 7 triệu ha bắp cho sản xuất rượu ethanol và 3,4 triệu ha đậu

2.7.4 Á Châu

 Trung Quốc có chính sách khuyến khích

sử dụng nhiên liệu sinh học tại các vùng sản xuất dư thừa ngũ cốc để giảm bớt dùng xăng dầu Trong chương trình này, tỉnh Henan đang cổ động sản xuất nhiên liệu sinh học E10 khắp nơi trong tỉnh, với mục đích làm ổn định giá ngũ cốc, tăng lợi tức nông dân và giảm ô nhiễm môi trường do xăng dầu gây ra Nước này cũng dự tính dùng E15 trong năm 2010.

Ấn Độ phát động chương trình nhiên liệu sinh học với mía đường trên toàn quốc cho E5, và đặt chỉ tiêu tăng lên E10 và sau đó E20 Ấn Độ cũng mở rộng

các đồn điền trồng cây jatropha

 Thái Lan có một chương trình khuyến khích dùng xăng trộn với nhiên liệu sinh học 10% ethanol từ

2007

 Nhật bản đang nghiên cứu sử dụng rơm rạ để sản xuất nhiên liệu sinh học

Việt Nam có vài nỗ lực trong sản xuất các loại nhiên liệu sinh học, nhằm thay thế phần nào dầu

mỏ và tăng an ninh năng lượng trong nước Vài

dự án thành lập nhà máy sản xuất loại nhiên liệu này đang được xây cất ở tỉnh Quảng Nam, Quảng Ngãi và Đồng Nai

Chương 3: KẾT LUẬN

3.1 Ý nghĩa:

Những loại nhiên liệu nói trên được giới khoa học quốc tế “đóng dấu” là “thân thiện môi trường”!

Tại VN, lĩnh vực này cũng đã có nhiều công trình nghiên cứu và đi đến kết luận: khả năng sử dụng nhiên liệu sinh học có tính thực tế rất cao và càng ý nghĩa hơn trong điều kiện nguồn nhiên liệu hóa thạch (chủ yếu là dầu mỏ) trở nên đắt đỏ hơn.

"Đây là những tiền đề vững chắc để khẳng định

khởi động một cuộc cách mạng trong việc thay thế dần xăng, dầu truyền thống từ dầu mỏ bằng nguồn nhiên liệu sinh học"

Việc khởi động các chương trình sản xuất nhiên

liệu sinh học còn là cơ hội cho các nước châu Phi xoá đói giảm nghèo, vì họ có thể trồng sắn hay mía cho công nghiệp nhiên liệu sinh học để đổi lấy lúa

mì và gạo

TÀI LIỆU THAM KHẢO