Đồ án tốt nghiệp khảo sát nâng cao hiệu quả quá trình lên men bioethanol từ vỏ cacao bằng phương pháp ssf

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHẢO SÁT NÂNG CAO HIỆU QUẢ QUÁ TRÌNH LÊN MEN BIOETHANOL TỪ VỎ CACAO BẰNG PHƯƠNG PHÁP SSF Ngành CÔNG NGHỆ SINH H[.]

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHẢO SÁT NÂNG CAO HIỆU QUẢ QUÁ TRÌNH LÊN MEN BIOETHANOL TỪ VỎ CACAO BẰNG PHƯƠNG PHÁP SSF Ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Giảng viên hướng dẫn : Th.S Trần Thị Tưởng An Sinh viên thực MSSV: 1151110531 : Hồ Thùy Bảo Trân Lớp: 11DSH05 TP Hờ Chí Minh, 2015 Đờ án tớt nghiệp LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng, đồ án tốt nghiệp “Khảo sát nâng cao hiệu quả quá trình lên men bioethanol từ vỏ cacao bằng phương pháp SSF” cơng trình nghiên cứu thực cá nhân tôi, thực sở nghiên cứu lý thuyết, kiến thức dựa hướng dẫn Th.S Trần Thị Tưởng An Các số liệu sử dụng đờ án trung thực có ng̀n gớc cụ thể, rõ ràng Nội dung đờ án có tham khảo sử dụng số nhận xét, đánh giá từ tài liệu thông tin đăng tải sách, tác phẩm, tạp chí trang web theo danh mục tài liệu tham khảo đồ án Đồ án tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Đồ án tốt nghiệp cột mốc quan trọng đời sinh viên, đánh dấu tồn quá trình học tập nghiên cứu ở giảng đường đại học Để có điều kiện thực đờ án tớt nghiệp hồn thành chương trình học năm trường Đại học Công Nghệ TP.HCM em nhận dạy tận tình với kinh nghiệm quý báu từ quý thầy cô khoa Công nghệ sinh học - Thực phẩmMôi trường trường Đại học Công Nghệ TP.HCM Lời đầu tiên em xin cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Công Nghệ TP.HCM, Ban chủ nhiệm khoa Công nghệ sinh học - Thực phẩm - Môi trường tập thể thầy cô giúp đỡ tạo điều kiện cho em thực đồ án Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Th.S Trần Thị Tưởng An, trường Đại học Bách Khoa TP.Hờ Chí Minh Cơ người giúp em đến với hướng nghiên cứu này, đồng thời người trực tiếp hướng dẫn, bảo tận tình, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm chuyên môn, tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hồn thành tớt đờ án động viên em śt q trình em thực đề tài phịng thí nghiệm Nhiên liệu sinh học Biomass, Đại học Bách Khoa TP.Hờ Chí Minh Em xin gửi lời cảm ơn đến anh, chị bạn làm việc phịng thí nghiệm nhiệt tình hỗ trợ em suốt thời gian làm việc ở Cuối cùng, xin cảm ơn hỗ trợ, giúp đỡ, động viên tồn thể gia đình śt q trình hồn thành đờ án tớt nghiệp, śt q trình học tập vừa qua Mặc dù cố gắng để thực đề tài cách hồn chỉnh nhất Song b̉i đầu làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, tiếp cận với thực nghiệm máy móc đại hạn chế kiến thức, kinh nghiệm nên không tránh khỏi thiếu xót Em rất mong góp ý quý thầy cô các bạn để kiến thức em lĩnh vực hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn Sinh viên thực Hồ Thùy Bảo Trân Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iv DANH MỤC CÁC BẢNG v DANH MỤC HÌNH ẢNH vi MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề Tình hình nghiên cứu sản xuất bioethanol từ vỏ trái cacao .2 Mục tiêu đề tài Nội dung nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Các kết đạt đề tài Kết cấu đồ án CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu Bioethanol 1.1.1 Khái niệm .5 1.1.2 Các hệ bioethanol 1.1.3 Tình hình sản xuất tiêu thụ bioethanol giới Việt Nam 1.1.4 Lợi ích, hạn chế ứng dụng bioethanol 11 1.1.5 Nguồn nguyên liệu lignocellulose .12 1.2 Quá trình biến đởi bioethanol từ ngun liệu lignocellulose 13 1.2.1 Quá trình tiền xử lý 14 1.2.2 Quá trình thủy phân 17 1.2.3 Quá trình lên men 17 1.3 Giới thiệu Cacao 22 1.3.1 Tên khoa học cacao 22 1.3.2 Thành phần giá trị dinh dưỡng vỏ trái cacao 22 1.3.3 Tình hình sản xuất tiêu thụ cacao ở nước ta 23 1.4 Tình hình nghiên cứu bioethanol giới 24 i Đồ án tốt nghiệp 1.5 Giới thiệu nấm men Saccharomyces cerevisiae 26 1.5.1 Phân loại khoa học .26 1.5.2 Đặc điểm hình thái .26 CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27 2.1 Thời gian địa điểm nghiên cứu 27 2.2 Đối tượng nghiên cứu 27 2.3 Vật liệu nghiên cứu 27 2.3.1 Vật liệu 27 2.3.2 Dụng cụ thiết bị 28 2.4 Phương pháp nghiên cứu 28 2.4.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm .29 2.4.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm 29 2.5 Các phương pháp phân tích 34 2.5.1 Phương pháp vi sinh .34 2.5.2 Phương pháp hóa lý 36 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 42 3.1 Khảo sát giống nấm men 42 3.1.1 Quan sát hình thái nấm men .42 3.1.2 Xây dựng đường cong sinh trưởng Saccharomyces cerevisiae 42 3.2 Khảo sát thành phần hóa học vỏ cacao khô 43 3.3 Khảo sát tiền xử lý với acid oxalic .44 3.4 Thủy phân vỏ cacao enzyme Viscozym 45 3.5 Khảo sát thời gian lên men sau thủy phân (SHF) 47 3.6 Khảo sát thủy phân lên men đồng thời (SSF) 49 3.6.1 Khảo sát thời gian SSF 50 3.6.2 Khảo sát nhiệt độ lên men SSF 54 3.6.3 Khảo sát tỉ lệ giống bổ sung .56 3.6.4 Khảo sát tỉ lệ enzyme bổ sung .59 3.6.5 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ khuấy lắc 61 ii Đồ án tốt nghiệp 3.7 Khảo sát thành phần dinh dưỡng bổ sung lên men SSF 63 3.7.1 Khảo sát ảnh hưởng nờng độ peptone đến quá trình lên men SSF 63 3.7.2 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ glucose đến quá trình SSF 65 3.7.3 Khảo sát ảnh hưởng K2HPO4 đến quá trình lên men SSF 67 3.7.4 Khảo sát ảnh hưởng MnSO4 đến quá trình lên men SSF .68 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71 4.1 Kết luận .71 4.2 Kiến nghị 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 iii Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Cfu Colony forming unit Cty Công ty DNS Acid 3,5- dinitrosalicylic đv Đơn vị EtOH Ethanol EU European Union h Giờ HPLC High-performance liquid chromatography KH CN Khoa học Công nghệ MeOH Methanol PL Phụ lục PNV Petro Vietnam S cerevisiae Saccharomyces cerevisiae SDA Sabouraud’s Dextrose Agar SDB Sabouraud’s Dextrose Broth SHF Separate hydrolysis and fermentation SSCF Simultaneous Saccharification and Co-Fermentation SSF Simultaneous Saccharification and Fermention TXL Tiền xử lý iv Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Các hệ bioethanol Bảng 1.2 Tổng sản lượng bioethanol hàng năm giới Bảng 1.3 Danh sách nhà máy bioethanol sinh học sản xuất 10 Bảng 1.4 Các phương pháp tiền xử lý hóa học 16 Bảng 1.5 Những thuận lợi bất lợi phướng pháp tiền xử lý acid 16 Bảng 1.6 Các phương pháp tiền xử lý sinh học .17 Bảng 1.7 Các quá trình lên men .20 Bảng 1.8 Thành phần vỏ cacao khô 22 Bảng 1.9 Tình hình nghiên cứu bioethanol giới 25 Bảng 2.1 Bảng thực thí nghiệm lên men SSF 33 Bảng 3.1 Thành phần hóa học vỏ cacao khô 44 Bảng 3.2 Thành phần hóa học vỏ cacao khô sau tiền xử lí 45 Bảng 3.3 Kết thủy phân theo thời gian 46 v Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Thị phần sản xuất bioethanol sinh học giới Hình 1.2 Thành phần lignocelluloses 13 Hình 1.3 Sơ đồ chuyển đổi sinh khối lignocelluolose thành bioethanol 14 Hình 1.4 Nấm men Saccharomyces cerevisiae .26 Hình 2.1 Sơ đờ quá trình thực thí nghiệm………………………………… 29 Hình 3.1 Đặc điểm hình thái Saccharomyces cerevisiae 42 Hình 3.2 Đường cong sinh trưởng S.cerevisiae 42 Hình 3.3 Vỏ cacao khô 43 Hình 3.4 Sự thay đổi các thành phần theo thời gian lên lên men SHF 48 Hình 3.5 Sự thay đổi các thành phần theo thời gian lên men SSF 51 Hình 3.6 Sự thay đổi các thành phần theo nhiệt độ quá trình lên men SSF 55 Hình 3.7 Sự thay đổi các thành phần theo tỉ lệ cấy giống lên men SSF 57 Hình 3.8 Sự thay đổi các thành phần theo tỉ lệ enzyme bổ sung quá trình lên men SSF 60 Hình 3.9 Sự thay đổi các thành phần theo tớc độ kh́y quá trình lên men SSF 62 Hình 3.10 Sự thay đổi các thành phần theo nồng độ pepton bổ sung quá trình lên men SSF 64 Hình 3.11 Sự thay đổi các thành phần theo nờng độ glucose bở sung quá trình lên men SSF 66 Hình 3.12 Sự thay đổi các thành phần theo nồng độ K2HPO4 quá trình lên men SSF .68 Hình 3.13 Sự thay đổi các thành phần theo nồng độ MnSO4 bở sung quá trình lên men SSF 70 vi Đồ án tốt nghiệp MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Bioethanol (Ethanol sinh học) loại nhiên liệu sinh học đầy hứa hẹn sẽ thay cho nguồn lượng từ sản phẩm hoá thạch dầu mỏ mà mọi người hướng tới nhằm khắc phục khát lượng toàn cầu Nó sản x́t từ nhiều ng̀n ngun liệu chất thải sinh học khác Nguyên liệu sử dụng sản xuất bioethanol sinh học đậu tương, cọ, hạt cải, hạt cải dầu, mỡ động vật, dầu thực vật, tinh bột đường coi nguyên liệu hệ đầu tiên Những bất lợi nguyên liệu hệ đầu tiên chúng sử dụng theo cách khác để làm thức ăn cho người sẽ gây lo lắng vấn đề an ninh lương thực - cạnh tranh trồng làm nhiên liệu lương thực Chính vậy, giới theo hướng sản xuất bioethanol từ nguyên liệu phi thực phẩm có chứa hợp chất cellulose - sinh khối lignocellulose Sử dụng nguyên liệu giàu cellulose hoặc nguyên liệu rẻ tiền chứa nhiều carbohydrate giải pháp hướng đến để tránh việc cạnh tranh với nguồn lương thực người Việt Nam q́c gia nằm ở vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm, điều kiện thuận lợi cho phát triển các lồi trờng, đặc biệt các loại nơng nghiệp có giá trị cacao Hiện ở Việt Nam có nhiều cơng trình nghiên cứu ứng dụng vỏ cacao để làm thức ăn chăn nuôi mang lại hiệu cao Bên cạnh đó, vỏ cacao nghiên cứu lĩnh vực sản xuất bioethanol sinh học Dựa vào thành phần hóa học vỏ cacao chủ yếu cellulose, hemicellulose lignin… qua quá trình thủy phân lên men nhờ vi sinh vật chuyển hoá cellulose vỏ cacao thành Bioethanol sinh học Vỏ trái cacao nguồn phế phẩm nông nghiệp giàu lignocellulose nên sử dụng để lên men tạo bioethanol rất hiệu quả, tận dụng nguồn vỏ phế phẩm với lượng thải bỏ năm rất lớn Bên cạnh đó, việc nghiên cứu để tìm phương pháp lên men tốt nhất cho nguồn nguyên liệu vấn đề quan trọng hàng đầu để ứng dụng vào sản xuất bioethanol đại trà Với ưu điểm rẻ tiền, phổ Đồ án tốt nghiệp biến, vỏ cacao sẽ nguồn nguyên liệu tiềm quá trình nghiên cứu sản xuất bioethanol sinh học Do vấn đề nêu trên, nên loại nguyên liệu có tiềm rất lớn việc sản xuất bioethanol ở Việt Nam Nghiên cứu “Khảo sát nâng cao hiệu quá trình lên men bioethanol từ vỏ cacao phương pháp SSF” đặt nhằm mục đích sử dụng phương pháp SSF để lên men ng̀n phế phẩm vỏ cacao để thu bioethanol có hiệu cao Tình hình nghiên cứu sản xuất bioethanol từ vỏ trái cacao Hiện có khá nhiều nghiên cứu lên men bioethanol tiến hành các nguồn nguyên liệu giàu cellulose rơm rạ, bã mía, vỏ trấu,… tiêu biểu nghiên cứu “Sản xuất bioethanol nhiên liệu từ rơm rạ” (Trần Diệu Lý, 2008), nghiên cứu dựa sở sử dụng các phương pháp vật lý hóa học để xử lý nguyên liệu thô giàu cellulose Việc định hướng nguyên liệu cellulose gặp khó khăn vấn đề kinh tế kỹ thuật Nguồn nguyên liệu rơm rạ hay bã mía tận dụng triệt để nông nghiệp nhà máy sản xuất điện nên việc sản xuất bioethanol từ loại nguyên liệu kể chưa khả thi lắm Vấn đề tìm ng̀n ngun liệu thay khác lại đặt vỏ trái cacao (chứa đến 43,9 – 45,2% carbohydrate) (Samah et al., 2011) xem sét Vỏ cacao sử dụng trước chủ yếu làm phân bón hữu thức ăn cho gia xúc Theo báo cáo Bùi Thanh Bình (2009) vỏ cacao có thành phần dinh dưỡng thích hợp cho việc sản xuất phân bón hữu sinh học, việc phối hợp vỏ cacao với phân hữu mang lại hiệu vượt bậc Và gần nhất đề tài “Nghiên cứu khả thủy phân vỏ trái cacao ứng dụng sản xuất bioethanol sinh học” Phạm Thiếu Quân, Huỳnh Xuân Phong Ngô Thị Phương Dung (2013) trường ĐH Cần Thơ tìm thấy tiềm sản xuất bioethanol sinh học từ nguồn phế phẩm nông nghiệp vỏ trái cacao Đồ án tốt nghiệp Mục tiêu đề tài Khảo sát sớ điều kiện quá trình thủy phân lên men đờng thời để tìm các thơng sớ cho quá trình lên men bioethanol đạt hiệu cao Nội dung nghiên cứu Khảo sát giống nấm men Khảo sát sớ thành phần hóa học vỏ cacao Khảo sát điều kiện tiền xử lý cho vỏ cacao acid oxalic Khảo sát thời gian cho quá trình lên men SHF (làm đới chứng cho quá trình SSF) Khảo sát sớ điều kiện cho quá trình lên men SSF, sử dụng Saccharomyces cerevisiae Phương pháp nghiên cứu Phương pháp bố trí thí nghiệm Phương pháp phân tích  Phương pháp phân tích sinh hóa Xác định độ ẩm phương pháp sấy đến khối lượng không đổi Xác định hàm lượng tro tổng phương pháp nung ở nhiệt độ cao Định lượng đường khử phương pháp Miller Định lượng cellulose theo phương pháp Kiursher-Hofft Định lượng hàm lượng lignin theo phương pháp Klasm Trích ly pectin nước nóng Xác định nờng độ cờn sắc ký cột lỏng cao áp - HPLC  Phương pháp xác định mật độ vi sinh Phương pháp đếm khuẩn lạc sử dụng đường tương quan tuyến tính giá trị đo OD với mật độ tế bào vi sinh  Phương pháp xử lý số liệu Kết nhận giá trị trung bình lần lặp lại vẽ biểu đồ phần mềm Microsoft Excel Các số liệu xử lý chương trình Statgraphics Centurion XV Đờ án tớt nghiệp Các kết quả đạt được của đề tài Trong śt q trình thí nghiệm thu thập kết sau: Việc sử dụng acid oxalic % tiến hành tiền xử lý vỏ cacao thời gian ngày thu hàm lượng đường dịch đạt 14,67 mg/g Tiến hành thủy phân cellulase 0,5 % lên men riêng lẻ SHF thu nồn độ cồn cao 4,64 % sau 30 giờ lên men ở điều kiện nhiệt độ phòng Tiếp tục lên men theo phương pháp thủy phân lên men đồng thời SSF thu hàm lượng cồn 5,47 % sau 45 giờ lên men Khi bổ sung các chất dinh dưỡng peptone, glucose, K2HPO4 MnSO4 quá trình lên men nờng độ cờn có thay đởi Kết cấu của đồ án Đồ án gồm chương  Chương 1: Tổng quan tài liệu Giới thiệu bioethanol ưu nhược điểm các hệ hệ bioethanol nay, các quá trình biến đởi ng̀n nguyên liệu lignocellulose để lên men bioethanol từ nguồn vỏ cacao Một sớ cơng trình nghiên cứu liên quan quá trình lên men SHF SSF  Chương 2: Vật liệu phương pháp nghiên cứu Trình bày nội dung, sơ đờ hóa các bước thí nghiệm, cách bớ trí thí nghiệm các phương pháp tiến hành liên quan đến từng nội dung thí nghiệm  Chương 3: Kết bàn luận Trình bày các kết đạt śt quá trình nghiên cứu  Chương 4: Kết luận kiến nghị Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu về Bioethanol 1.1.1 Khái niệm  Ethanol Ethanol, hay còn gọi gọi các tên khác rượu Etylic, cồn, Ethyl alcohol, Ethyl hydrate, Hydroxyethanol, chất hữu thuộc dãy đồng đẳng rượu no đơn chức, có cơng thức phân tử: C2H5OH hay C2H6O có cơng thức cấu tạo: Ethanol sản x́t các phương pháp tởng hợp hóa học phương pháp sinh học Ethanol sản xuất theo phương pháp sinh học, gọi bioethanol  Bioethanol Bioethanol hoặc đơn giản “Ethanol sinh học” nguồn lượng tái tạo tạo cách lên men thành phần đường có các phụ phẩm nơng nghiệp thông qua hoạt động nấm men hay vật liệu chuyển đởi thành đường tinh bột hoặc cellulose từ thực vật nhờ tác dụng enzyme, mà khơng tởng hợp đường hóa học Quá trình lên men đường tạo thành bioethanol carbon dioxide C6H12O6  2C2H5OH + 2CO2 Trong quá trình sản x́t bioethanol sinh học phân thành cơng đoạn công đoạn lên men nhằm sản xuất bioethanol có nờng độ thấp cơng đoạn làm khan để sản x́t bioethanol có nờng độ cao để phới trộn vào xăng 1.1.2 Các thế hệ bioethanol Hiện dựa nguồn nguyên liệu sản xuất mà người ta chia bioethanol thành các hệ khác trình bày bảng 1.1 Đồ án tốt nghiệp Bảng 1.1 Các hệ bioethanol Đặc điểm Bioethanol hệ thứ nhất Bioethanol hệ thứ hai Bioethanol hệ thứ ba Ưu điểm Được sản xuất từ trồng có Quá trình sản hàm lượng x́t đơn giản đường tinh bột cao Nhiên liệu bền Sản xuất từ vững, chi phí sinh khới thấp lignocellulose Thân thiện với thực vật môi trường Không chứa lignin Hàm lượng Sản xuất từ carbohydrate cao loài tảo ( 50% so với tổng khối lượng chất khô) Nhược điểm Tài liệu tham khảo Khủng hoảng lương thực mất cẩn lương thực Chứa lignin chất khó phân hủy gây cản trở trình sản xuất bioethanol [1] [1], [30] Khí thải CO2 [1] 1.1.3 Tình hình sản xuất tiêu thụ bioethanol thế giới Việt Nam 1.1.3.1 Thế giới Bioethanol nhiên liệu sản xuất 34 quốc gia châu lục Sản xuất chính tập trung ở Mỹ (54 %) Brazil (34 %) Mỹ sản xuất chủ yếu từ ngô, Mỹ đầu tư nhiều cho việc tăng sản lượng bioethanol, chiếm % khối lượng nhiên liệu bán ở Mỹ Đồng thời dự kiến năm 2020 nước sẽ cung cấp 28 tỷ lít bioethanol biodesel, chiếm 3,5 % lượng xăng dầu sử dụng [25] Brazil sản xuất bioethanol từ mía đường, nước có diện tích đất canh tác trờng mía cho sản xuất bioethanol lên đến gần triệu ha, 450 nhà máy đường ở Brazil hầu hết sản xuất bioethanol Ngành công nghiệp bioethanol ở Brazil nhận nguồn lực tài khởng lờ sách cơng phù hợp, ưu đãi khiến cho sản phẩm xăng sinh học ở có sức cạnh tranh lớn nhất giới [25] Phần lại sản xuất các nước châu Âu, Australia, New Zealand Đông Nam Á, đặc biệt Trung Quốc, Thái Lan Ấn Độ Đờ án tớt nghiệp EU xếp vị trí thứ sản lượng bioethanol nhiên liệu sau Hoa Kỳ Brazil Nổi lên khu vực châu Á, Trung Quốc dần khẳng định trở thành nước sản xuất bioethanol lớn giới với khoảng 2,1 tỷ lít sản xuất vào năm 2012 (90 % từ ngơ), có mục tiêu tăng trưởng đầy tham vọng tương lai cho bioethanol từ hệ thứ hai Theo báo cáo từ Lux Research Chính phủ Trung Quốc hỗ trợ rất nhiều cho ngành công nghiệp nhiên liệu sinh học Với bioethanol cao cấp (hay gọi bioethanol cellulosic) nhận mức trợ cấp lớn nhất 1,400 RMB/tấn Dự kiến năm 2020, Trung Quốc sẽ sản xuất thêm nhiên liệu sinh học tổng hợp (E10) Từ năm 2010 có nhà máy ở Nhật Bản sản xuất bioethanol (từ thân mía rơm rạ lúa mì) nước có 2,000 trạm bán xăng sinh học Trộn 43 % cồn sinh học với 57 % khí thiên nhiên để tạo thành ethyl tert-butyl ether (ETBE), lại trộn với 90 % xăng để tạo thành xăng sinh học Nhờ mà CO2 thải rất ít, có lợi lớn cho mơi trường Tại Ấn Độ chương trình bioethanol dã kêu gọi người dân sử dụng xăng E5 nước, tiến tới sử dụng xăng E10 E20 Trong khu vực Đông Nam Á, Thái Lan quốc gia phát triển rất nhanh sản xuất sử dụng xăng pha cồn sản xuất từ phế phẩm sắn, hạt ngô, ngô, đường, bã mía Xăng E10 bán trạm xăng ở Thái Lan từ năm 2003 Năm 2004, Thái Lan sản xuất 280.000 m3 cồn, đầu tư thêm 20 nhà máy để năm 2015 có 2,5 tỷ lít cờn dùng làm nhiên liệu Bảng 1.2 Tổng sản lượng bioethanol hàng năm giới (đv triệu Gallon Mỹ) Quốc gia 2007 6,521 USA 5,019 Brazil 570 Europe 486 China 211 Canada Các nước 315 khác Thế giới 13,123 2008 9,309 6,472 734 502 238 389 2009 2010 2011 2012 10,938 13,298 13,948 13,300 6,578 6,922 5,573 5,577 1,040 1,209 1,168 1,179 542 542 555 555 291 357 462 449 914 985 698 752 17,644 20,303 23,311 22,404 21,812 2013 13,300 6,267 1,371 696 523 2014 14,300 6,190 1,445 635 510 1,272 1,490 23,429 24,570 “Nguồn: F.O Licht, cited in Renewable Fuels Association, Bioethanol Industry Outlook 2008-2014” Đồ án tốt nghiệp Theo tổ chức FAO cho biết đến năm 2022, sản lượng bioethanol giới dự báo tăng khoảng 70 % so với mức trung bình giai đoạn 2010 - 2012 tăng khoảng % /năm đạt mức 168 tỷ lít Ba q́c gia sản x́t bioethanol Hoa Kỳ, Brazil Châu Âu Tính đến năm 2022, nguyên liệu đầu vào để sản xuất nhiên liệu sinh học dự kiến tăng sau: mía đường – 29 %, dầu thực vật – 15 % ngũ cốc thô – 12 % Tại Hoa Kỳ, tổng sản lượng nhiên liệu sinh học theo yêu cầu chính phủ sẽ trì lên tục śt kỳ dự báo, theo 40 % tởng sản lượng ngơ sẽ sử dụng để sản xuất bioethanol Lượng xe lưu hành Brazil gia tăng đồng nghĩa với nhu cầu sử dụng nhiên liệu tăng, có bioethanol Dự báo đến năm 2022, sản lượng bioethanol sinh học các nước phát triển tăng khoảng 2/3, tróng Brazil chiếm 80 % 20 % còn lại thuộc Ấn Độ Trung Quốc Gần 50 % lượng bioethanol Ấn Độ Trung Quốc sản xuất sẽ tiêu thụ thị trường nước Sản lượng bioethanol Ấn Độ đến năm 2022 dự kiến sẽ tăng gấp đôi, với nguyên liệu chính từ mật đường Bioethanol Trung Quốc chủ yếu sản xuất từ sắn lúa miến ngô bị hạn chế sử dụng cho mục đích cơng nghiệp vấn đề an ninh lương thực (xem hình 1.1) Hình 1.1 Thị phần sản xuất bioethanol sinh học giới Sản lượng tính theo giá trị % các nước năm 2022 [31] Đồ án tốt nghiệp 1.1.3.2 Việt Nam Nhiên liệu sinh học nhà khoa học chú ý đến từ năm cuối kỷ 20 có sớ cơng trình nghiên cứu điều chế bioethanol sinh học, sớ ít ứng dụng thực tiễn còn lại chưa áp dụng nhiều Một số nghiên cứu còn bỏ ngỏ, việc làm tự phát kết mang tinh định hướng hoặc học thuật Từ sau năm 2000 có sớ xí nghiệp, cơng ty, đơn vị nghiên cứu tổ chức sản xuất nhiên liệu sinh học dạng pilot công ty Minh Tú (Cần Thơ), ĐH Bách khoa TP Hờ Chí Minh, Viện Hóa Cơng Nghiệp Hà Nội, Viện khoa học Vật liệu Ứng dụng TPHCM… dư luận quan tâm Từ các khái niệm sản xuất nhiên liệu sinh học, bioethanol dần rõ ràng cụ thể Ngày 20/11/2007, "Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025" Thủ tướng Chính phủ ký định sớ177/2007/QĐTTG với mục tiêu phát triển lượng, dạng lượng mới, tái tạo thay phần nhiên liệu hóa thạch truyền thớng, góp phần bảo đảm an ninh lượng bảo vệ môi trường Đến năm 2015, sản lượng bioethanol sinh học dầu thực vật đạt 250 nghìn tấn, đáp ứng % nhu cầu xăng dầu nước Và tầm nhìn đến năm 2025, cơng nghệ sản xuất nhiên liệu sinh học ở nước ta đạt trình độ tiên tiến giới Sản lượng bioethanol dầu thực vật đạt 1,8 triệu tấn, đáp ứng khoảng % nhu cầu xăng dầu nước [28] Để thực chiến lược này, PetroVietNam dự kiến từ 2011 đến 2015 sẽ đưa nhà máy bioethanol sinh học ở Quảng Ngãi, Phú Thọ, Bình Phước vào hoạt động với tổng công suất 230,000 tấn/năm từ sản phẩm sẽ pha thành nhiên liệu E5 E10, đáp ứng khoảng 20 % tổng nhu cầu tiêu thụ xăng sinh học nước Theo TS Nguyễn Phú Cường, Phó Vụ trưởng Vụ KH&CN Bộ Cơng Thương cho biết tính đến tháng 3/2012, nước có nhà máy sản xuất bioethanol nhiên liệu vào hoạt động ổn định với công suất thiết kế đạt khoảng 435,000 triệu lít bioethanol/năm (bảng 1.3) Trong sớ nhà máy hoạt động có 03 nhà máy Cơng ty CP Đồng Xanh, Cty TNHH Tùng Lâm Công ty CP Nhiên liệu Đồ án tốt nghiệp sinh học miền Trung sản xuất bioethanol nồng độ 99,5 % đạt tiêu chuẩn để pha xăng sinh học Sản phẩm tiêu thụ nước khoảng 20 % để phối trộn xăng E5 bán theo hệ thống phân phới Tập đồn Dầu khí q́c gia Việt Nam (PVN) Phần lại khoảng 80 % sản lượng sản xuất năm 2011 xuất cho các nước Nhật Bản, Hàn Quốc, Philippine ở dạng 99,5 % 96 % bioethanol Sản xuất nhiên liệu sinh học bioethanol ở Việt Nam nhiều đối tác nước ngồi rất quan tâm Đáng chú ý sớ Dự án JICA - Nhật Bản hỗ trợ Việt Nam nghiên cứu sản xuất nhiên liệu sinh học sử dụng loại phế phẩm bã mía, rơm rạ, dự án Chính phủ Hà Lan tài trợ sử dụng trấu, vỏ cà phê, trái điều, vỏ điều, rong biển; chương trình tởng thể nghiên cứu phát triển nhiên liệu sinh học ở Việt Nam Hàn Q́c sản x́t diesel sinh học hóa chất tinh khiết thân thiện với môi trường từ dầu thực vật Bảng 1.3 Danh sách nhà máy bioethanol sinh học sản xuất TT Tên nhà máy Nhà máy sản xuất Bioethanol nhiên liệu – Cty CP Đồng Xanh Nhà máy sản xuất Bioethanol nhiên liệu – Cty TNHH Tùng Lâm Nhà máy sản xuất Bioethanol – Cty TNHH Đại Việt Nhà máy sản xuất Bioethanol Đăk Tô – Kon Tum Nhà máy sản xuất bioethanol sinh học Dung Quất ( Cty CP Nhiên liệu sinh học miền Trung) Công suất thiết kế Địa điểm Tình trạng hoạt động 130 triệu lít/năm Đại lộc, Quãng Nam Đang sản xuất 70 triệu lít/ năm Đồng Nai Đang sản xuất 70 triệu lít/ năm Lô CN5 khu CN Tâm Thắng, Đăk Nông Đang sản xuất 65 triệu lít/ năm Kon Tum Đang sản xuất 100 triệu lít/năm Khu kinh tế Dung Q́c, Bình Sơn, Qng Ngãi Bắt đầu sản xuất vào tháng 2/2012 “Nguồn: Khoa học và công nghệ, số – 08/2012” 10 Đồ án tốt nghiệp 1.1.4 Lợi ích, hạn chế và ứng dụng của Bioethanol Bioethanol có vài lợi ích hạn chế như: 1.1.4.1 Lợi ích  Về môi trường Bioethanol có ng̀n gớc từ thực vật khơng đóng góp vào quá trình phát thải CO2 - khí nhà kính Hàm lượng khí thải độc hại khác CO, SOx, hydrocarbon…đều giảm đáng kể sử dụng lượng sinh học  Nguồn nhiên liệu tái sinh Các nhiên liệu lấy từ hoạt động sản xuất nông nghiệp tái sinh Tránh lệ thuộc vào nguồn tài nguyên nhiên liệu không tái sinh truyền thống  Tăng hiệu suất cho xăng chống cháy nổ Bioethanol có sớ octan 113, cao so với xăng khoảng 83 -95 lần Chỉ số cao đồng nghĩa việc hạn chế tượng tự phát nổ, xảy trước đánh lửa, sẽ làm hại động Mặt khác, khơng chứa chất khác độc hại chì  Phát triển kinh tế nơng nghiệp Việc tận dụng nguồn phế phẩm, phụ phẩm nông nghiệp làm tăng giá trị nông sản  Bảo đảm an ninh lượng Sử dụng bioethanol làm nhiên liệu thay nhiên liệu truyền thống giúp các quốc gia chủ động nguồn lượng so với ng̀n nhiên liệu hố thạch dần cạn kiệt 1.1.4.2 Hạn chế của Bioethanol Hạn chế chủ yếu bioethanol làm nhiên liệu tính hút ẩm Bioethanol có khả hút ẩm hòa tan vơ hạn nước cao nên cần phải tồn trữ bảo quản đặc biệt  Về mặt kỹ thuật Do nhiệt trị bioethanol (PCIbioethanol = 26,8 MJ/kg) các loại ancol khác thấp so với xăng (PCIxăng = 42,5 MJ/kg) nên dùng bioethanol để pha trộn 11 ... hiệu quá trình lên men bioethanol từ vỏ cacao phương pháp SSF? ?? đặt nhằm mục đích sử dụng phương pháp SSF để lên men nguồn phế phẩm vỏ cacao để thu bioethanol có hiệu cao Tình hình... quá trình lên men bioethanol đạt hiệu cao Nội dung nghiên cứu Khảo sát giớng nấm men Khảo sát sớ thành phần hóa học vỏ cacao Khảo sát điều kiện tiền xử lý cho vỏ cacao acid oxalic Khảo. ..Đồ án tốt nghiệp LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng, đồ án tốt nghiệp “Khảo sát nâng cao hiệu quả quá trình lên men bioethanol từ vỏ cacao bằng phương pháp SSF? ?? cơng trình nghiên