TRỒNG TẢO ĐỂ SẢN XUẤT NHIÊN LIỆU SINH HỌC 1 Mục tiêu chính Trong thí nghiệm này, học sinh sẽ được tự thực hành khám phá nghiên cứu trồng tảo bằng cách sử dụng nước làm từ phân bón Sau đó, học sinh sẽ[.]
TRỒNG TẢO ĐỂ SẢN XUẤT NHIÊN LIỆU SINH HỌC Mục tiêu Trong thí nghiệm này, học sinh tự thực hành khám phá nghiên cứu trồng tảo cách sử dụng nước làm từ phân bón Sau đó, học sinh chiết xuất “chất thơ xanh” tạo từ tảo thông qua sử dụng phương pháp lọc trọng lực Chất thô xanh trải qua trình chuyển hóa cách thêm hóa chất rượu để tạo dầu diesel sinh học glycerol Kiến thức tích hợp Sinh học: thực vật Hóa học: nhiên liệu Vật lý: Áp suất, trọng lực Toán-Tin: phần mềm đo quang, bảng tính Nhiên liệu sinh học loại nhiên liệu hình thành từ hợp chất có nguồn gốc động thực vật (sinh học) nhiên liệu chế xuất từ chất béo động thực vật (mỡ động vật, dầu dừa,…), ngũ cốc (lúa mì, ngô, đậu tương…), chất thải nông nghiệp (rơm rạ, phân,…), sản phẩm thải công nghiệp (mùn cưa, sản phẩm gỗ thải…) Diesel sinh học (Biodiesel) loại nhiên liệu lỏng có tính tương tự sử dụng thay cho loại dầu diesel truyền thống Biodiesel điều chế cách dẫn xuất từ số loại dầu mỡ sinh học (dầu thực vật, mỡ động vật) Xăng sinh học (Biogasoline) loại nhiên liệu lỏng, có sử dụng ethanol loại phụ gia nhiên liệu pha trộn vào xăng thay phụ gia chì Ethanol chế biến thơng qua trình lên men sản phẩm hữu tinh bột, cellulose, lignocellulose Khí sinh học (Biogas) loại khí hữu gồm Methane đồng đẳng khác Biogas tạo sau trình ủ lên men sinh khối hữu phế thải nông nghiệp, chủ yếu cellulose, tạo thành sản phẩm dạng khí Biogas dùng làm nhiên liệu khí thay cho sản phẩm khí gas từ sản phẩm dầu mỏ Nhiên liệu tảo gì? Nhiên liệu tảo, nhiên liệu sinh học tảo dầu tảo thay cho nhiên liệu hóa thạch lỏng sử dụng tảo làm nguồn dầu giàu lượng Ngoài ra, nhiên liệu tảo giải pháp thay cho nguồn nhiên liệu sinh học thường biết đến, chẳng hạn ngơ mía Khi làm từ rong biển (macroalgae), gọi nhiên liệu rong biển dầu rong biển Phương pháp lọc trọng lực gì? Lọc trọng lực phương pháp lọc tạp chất khỏi dung dịch cách sử dụng trọng lực để kéo chất lỏng qua màng lọc Hai loại lọc sử dụng phịng thí nghiệm trọng lực chân không Lọc trọng lực thường sử dụng phịng thí nghiệm hóa học để lọc chất kết tủa từ phản ứng kết tủa chất làm khô chất phản ứng cịn lại Mặc dù sử dụng để tách sản phẩm mạnh, lọc chân không sử dụng phổ biến cho mục đích Thí nghiệm trồng tảo để sản xuất nhiên liệu sinh học 3.1 Vật liệu cần chuẩn bị cho thí nghiệm tạo nhiên liệu sinh học Mẫu tảo (Được tìm thấy từ ao hồ) Lưu ý: Đảm bảo mẫu tảo khơng bị nóng trước sử dụng làm chết mẫu Mẫu bảo quản tủ lạnh đến tháng trước sử dụng Nước khử ion, nước suối nước giếng Thùng chứa gallon (gần 3.8 lít) bình đựng nước ½ cốc oxy già (hydrogen peroxide – nồng độ 3%) bể cá Ống hút – Pipet Phân bón Miếng xốp Kéo Bộ lọc cà phê Ứng dụng dành cho thiết bị di động (miễn phí): LuxMeter (dành cho iPhone) MobiLux: Light Meter (dành cho Android) 3.2 Thực hành thí nghiệm trồng tạo sản xuất nhiên liệu sinh học Bước 1: Bắt đầu cách tìm thùng chứa có kích thước gallon Khử trùng thùng chứa ½ cốc nước oxy già 3% pha với ½ gallon nước Lưu ý khơng nên sử dụng nước máy làm chết tảo Sau đó, đậy nắp lắc thùng để rửa Thùng chứa phải đảm bảo rửa nước khử ion lần sau dùng oxy già để loại bỏ dung dịch cịn sót lại Bước 2: Đổ nửa gallon nước vào thùng chứa Sau thêm phân bón vào thùng lắc tất phân bón hịa tan Bước 3: Lắc kỹ mẫu tảo thêm 2ml mẫu tảo vào thùng chứa Hãy thay nắp thùng miếng xốp Điều đảm bảo bọt có thống, dễ nén cho phép chuyển khơng khí Có thể lắc lại để đảm bảo tảo trộn Bước 4: Đặt thùng chứa khu vực nhận 10 ánh sáng ngày Lưu ý: Có thể sử dụng ánh sáng tự nhiên đèn huỳnh quang bật liên tục (ánh sáng có cường độ từ 2000 đến 4000 Lux) Có thể đo cường độ ánh sáng ứng dụng điện thoại thơng minh miễn phí sau: LuxMeter (dành cho iPhone) MobiLux: Light Meter (dành cho Android) Nhiệt độ cần trì từ 18 đến 22 độ C để tảo phát triển tốt Cẩn thận lắc tảo hàng ngày Điều giúp tất tảo tiếp xúc với ánh sáng làm tăng phát triển Chất lỏng bắt đầu chuyển sang màu xanh rõ rệt vòng ngày Bước 5: Học sinh cần đo lượng tảo dung dịch thường xuyên Điều thực ứng dụng điện thoại thông minh (LuxMeter MobiLux) sau: Đặt máy ảnh điện thoại di động vào thùng chứa tảo đo cường độ ánh sáng chiếu qua chất lỏng Không di chuyển điện thoại di động, đặt hộp đựng giống hệt phân bón với nồng độ xác trước ống kính máy ảnh để làm vật kiểm soát Điều đo ánh sáng mà dung dịch dinh dưỡng hấp thụ mà khơng có tảo Chia cường độ ánh sáng (tảo) cho cường độ ánh sáng (kiểm soát) Kết phép đo lượng tảo phát triển dung dịch Bước 6: Cách tách tảo Cắt phần đầu chai 2L để lọc cà phê vào miệng cắt Đặt hai lọc cà phê vào đầu chai Đổ từ từ dung dịch tảo vào lọc cà phê đầy lọc Chờ nước rút hết Lặp lại thêm nước tảo lọc Chất nhờn màu xanh lại tảo có chứa dầu (11% mẫu Selenastrum) Câu hỏi thí nghiệm sản xuất nhiên liệu sinh học Cơ Trồng tảo đâu tốt nhất? Dưới điều kiện nào? Cuối tảo có chết khơng? Giải thích? Màu sắc cho biết điều tình trạng tảo? Nâng cao Yếu tố quan trọng để phát triển tảo? Một số thách thức việc trồng tảo để làm nguyên liệu nhiên liệu sinh học gì? Tại ao mở thường sử dụng để phát triển tảo nhiên liệu sinh học thay bình phản ứng sinh học nhà? Quan sát kết thực hành Học sinh tự tiến hành thí nghiệm tảo khám phá điều xảy sử dụng nước máy thay nước khử ion Ngoài ra, học sinh tự thiết kế cách ni trồng tảo thương mại (không sử dụng ao) thiết kế cần đảm bảo yêu cầu như: Tiếp xúc ánh sáng tối đa với tất loại tảo; Chiếm không gian tối thiểu; Một cách luân chuyển tảo mà chúng nhận ánh sáng mặt trời nhau; Một cách để thêm loại bỏ tảo khỏi hệ thống