Nghiên cứu tổng quan khả năng sản xuất bioethanol từ nguồn biomass LỜI MỞ ĐẦUDầu khí là một nguồn tài nguyên quý giá mà từ lâu con người đã được biết đến. Tuy nhiên mãi đến đầu thế kỷ 20, khi nền khoa học kỹ thuật phát triển mạnh mẽ cộng với nhu cầu năng lượng đang là vấn đề lớn thì dầu mỏ mới được đánh giá, sử dụng đúng tầm quan trọng của nó. Nó trở thành một nguồn nguyên liệu chủ yếu trong rất nhiều ngành công nghiệp hoá học, năng lượng và trong hầu hết các lĩnh vực hoạt động của nền kinh tế quốc dân.Bên cạnh những thành tựu kết quả đạt được, con người đã lạm dụng quá mức nguồn tài nguyên thiên nhiên, các nguồn năng lượng và thải ra những chất độc hại gây ô nhiểm cho môi trường và tác hại đến sức khoẻ con người. Ngày nay, loài người đã nhận ra rằng, không thể có được một xã hội hay một nền kinh tế lành mạnh trong một thế giới có quá nhiều sự nghèo đói và suy thoái môi trường. Sự phát triển kinh tế không thể dừng lại được mà nó phải chuyển hướng sao cho ít phá huỷ nhất về mặt tài nguyên thiên nhiên và môi trường.Theo dự báo của các nhà khoa học, đến khoảng năm 20502060, nếu không tìm được những nguồn năng lượng mới thay thế, thế giới có thể lâm vào khủng hoảng năng lượng nghiêm trọng. Do đó, vấn đề bảo vệ môi trường, tìm ra các nguồn năng lượng mới thay thế dần nguồn năng lượng dầu mỏ là vấn đề chính có tính cấp bách, rất thời sự, được sự quan tâm rất lớn của toàn nhân loại. Trên thế giới, việc sử dụng những nhiên liệu có lợi cho môi trường đang được khuyến khích. Năng lượng được lấy từ biomass có lẽ là nguồn năng lượng có thể hồi phục lâu đời nhất. Biomass có thể được tạo ra từ nhiều nguồn khác nhau, chẳng hạn như dầu sống, dầu thực vật đã qua sử dụng, mỡ động vật, tảo và vi khuẩn, thảm lá mục, những cành cây mục, rơm rạ, phế phẩm của quá trình chế biến thức ăn, rác rưởi trong bếp, chất thải rắn của thành phố,.... Biomass thu được từ những nguồn trên có thể chuyển thành những nhiên liệu dạng khí và lỏng. Một trong những nhiên liệu Bio quan trọng nhất được tạo ra từ biomass là Bioethanol .Tích hợp nhiều ưu điểm vượt trội và cho hiệu quả cao về mặt kinh tế và môi trường, Bioethanol đang được sử dụng rộng rãi trên thế giới. Đặc biệt, trong tình hình giá thành các sản phẩm hóa dầu ngày một tăng cao và hiện trạng ô nhiễm tầng ôzon ngày càng nghiêm trọng thì việc sản xuất và sử dụng Bioethanol hòa trộn với xăng hoặc thay thế xăng là biện pháp đảm bảo an toàn năng lượng của nhiều quốc giaỞ nước ta với dự báo về sự gia tăng số lượng phương tiện, nếu không có những biện pháp hữu hiệu nhằm hạn chế mức độ ô nhiểm môi trường do khí xả của chúng gây ra thì không bao lâu nữa, ô nhiểm môi trường không khí ở nước ta cũng sẽ trầm trọng chẳng kém gì các thành phố lớn ở các nước phát triển có mật độ ô tô cao. Vì vậy tìm kiếm các giải pháp kỹ thuật để hạn chế mức độ phát sinh ô nhiểm của phương tiện giao thông là cần thiết. Một trong những giải pháp này là nghiên cứu nhiên liệu sinh học.Hơn nữa theo các chuyên gia năng lượng nước ta, nếu không phát hiện các nguồn năng lượng mới để cân đối cung cầu năng lượng thì tỷ lệ phụ thuộc năng lượng vào nước ngoài lên đến 28,2% vào năm 2020.Ở Việt Nam Bioethanol được sử dụng nhằm hướng tới các mục đích như giảm thải và giảm phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu dầu mỏ; giảm ô nhiễm môi trường, cụ thể là khí thải sinh ra từ nhiên liệu Bioethanol ít chất độc hại hơn xăng được sản xuất từ nguồn dầu mỏ; góp phần nâng cao giá trị của các sản phẩm phụ trong các ngành nông lâm nghiệp. Với tất cả những lý do trên, chúng em đã chọn đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Nghiên cứu tổng quan khả năng sản xuất bioethanol từ nguồn biomass” do giáo viên Nguyễn Thị Thanh Xuân hướng dẫn.
ĐỐ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI MỞ ĐẦU ! " #$%&'()*+,-./0 123(14'25672&89 6:;(-)<(=!>=-?@< - -4'A@,)&31- B1C/ <(' D6! E/FC G/&/6:H &31G-(F4/ A.A-1/ 8HI!>(& +-(-J&A.=K(' /- 2='8CL=18A-!MC,-. A.6/=,G.28(,#41'N 1A-! "O6C<(()& G3$%P%Q$%R%& A 5F32( & 2=.1<G 3-)!Do đó, vấn đề bảo vệ môi trường, tìm ra các nguồn năng lượng mới thay thế dần nguồn năng lượng dầu mỏ là vấn đề chính có tính cấp bách, rất thời sự, được sự quan tâm rất lớn của toàn nhân loại. "- 2&1@896:F@=A-( !>34(88=03=. ,:4!E(88=./-('(&S/ 68D&6C1+(896:&T1+&G11U&G :&F:&-V-/&, ,U<(-5 H3&--? - ,&4G-W<(,D&!!!!E(88F-= ..F@6/17!X-F@E (-)4/-((88EO(! ",'.1-1@G(1'N 1A -&EO((896:--- 2!YN@&-55 8G,U=(63(1@-/AZA[ ĐỐ ÁN TỐT NGHIỆP -)51@8GK41896:EO(\(-12K3 N( K3@,,GG(3<('D( ]2(126C1'8C(38D,V@& A= F@,,F@J/ HA.A-6KG<( ;-(5A(F(&A.A-A?2(^80 --)S_5,D2?2,-.=+AA(! `51+5 G,,*+./ H,8A.<( ,V@(A !X-FG,,H @8)! aVF(O(32(& A,@ 32.D35#@,:3 12 $b&$c13$%$%! ]`@>(EO(896:J22:G G1G,:1@67dGAZA-&:. G8-(@EO(4/VK38GK4 67d=,,(-e<(8G,U,:-A @,! `24GF6-&;O)D@,12'f gNghiên cứu tổng quan khả năng sản xuất bioethanol từ nguồn biomassh6 1>Z"e"(i26j! ĐỐ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ BIOMASS I. Định nghĩa và phân loại biomass I.1. Định nghĩa "+F(886k4G/@A,G=(/ =D8)!>=(8G,U&8G,U,:A@,& @,1A@,(!lmn I.2. Phân loại E(88/@1Ak,,;1(6/1@,/ =o(4VD!p=.,/(88=8(! lmn (!MG,U=D-qr-O8,-68sftu&k(&D&v !w:,UA@,17-4&17+&/&v !>F-,:1::3/4, &4,&W&v 6!p4G,D&Ae&v O!p/8D622G&8+&=&v x!p/'qO-(O8,(8s! II. Thành phần của biomass ",<((88(O8O&OO8O&&,68& ,-O8&8,O8(-&&2&6-(-8&-&1,4! a5y!m!p4-;VG<((88!l$n ĐỐ ÁN TỐT NGHIỆP MC,DD<(,4-(88(zkO D! "-=O8Oqpa m!R{ | %!b} s &OO8Oqpa m!R~ | %!{b s 1 qp m% a mm | }!P s /=-e41^ 8D'4!lmn a5y!$!wDD,4-(88!l}n Cellulose p=6(-G-42q ~%•R%cD C1+s1k1/C1+!]u-&O8O ~%•P}c&?-V;(/}~•}bc&-V;(5}R•~$c!lRn €,4/< <( C1+1,4 <(@H(O8O.8GK4O(!>@ O8O58GK4O(/@G(! €,4(,9&V1eWK(6-8O!pW K 12(J •Q86! ‚G3((,GHf pO8O=.((',GH,GH,</q< ,&@,&K=(s,GH/-,9O8O!]&(o KOK_G3((,GH<,<(O8O/8O!pO8O= .e<,12D+-A-2?@(!26: <(K;(6O&-5<,KG-(12D2V! ĐỐ ÁN TỐT NGHIỆP wGH<,.6ZO,V-5zf qp R a m% | P s ƒa $ |p R a m$ | R >.6k(6O<,f Q "D_6D'(6O! Q t3\ e! Q Z/N! a@((6kO[OO(8O.<,O8O1(@ 84(&1(A3\ e! qp R a m% | P s ƒa $ |qp R a m$ | R s Hemicellulose aOO8O6Ze<,V812O8O!‚<, k& OO8O/-(8((-< OK8OqQ8O&Q(8O&Q ((8Os&,O8Oq€Q(-(8O!!s!"-=OK8O=G3O/O( \,O8OA=G3! Lignin €,4V(,9! a6(k/C1+:.!]-V-/f m{•m„cD-V;(51m$c?-V;(/lRn! "--58GK4O(O8O5=Ae <,./,4=G3O/O(!`51+ ,AD--58GK4O(O8O! III. Tình hình sử dụng biomass trên thế giới E(88@1Ak,,;&(6/!>= @2H~- 28((&671C!E(88 @@2- 2(H 1896:?;=-4'31@896:!X= @=.8=.,-.'1F-V(!a( 6G-(4AZA-qap&M| K &>| K &vs=KO 3-4@12A-!E(@=(/ 3(-V(5=8C( -4,k,! a ƒ pO(8O ĐỐ ÁN TỐT NGHIỆP E(88@'1FA@,=(41 3!…2 3$%P%(886k@80,HG }bc@1m{c@896:- 2!2 55896:(88?8D1k- 2!l}n p- †O-x- E(88‡[(qcs ˆ8-( ~!% EO %!$ p((6( }!% O(- m!% y-O(6 m}!% >-‰( ~!% M‰O6O m}!% M‰[O-(6 m!R ‡!M $!b EGy!m!"55896:(88(8D2- 2!l}n IV. Các thuộc tính nhiên liệu của Biomass Xu/(88'=-.Ke@8489 6:@--5D(--5=(!p (-)U&-&4(V& Dp&a&|&>&-e@-e&D-&4( V! IV.1. Hàm lượng ẩm aU-(88D2-@. 6Z-,-3D@!aU-(88G? -5 <((88! IV.2. Hàm lượng các chất bay hơi p4(V,(88DVe(@~%% P%% p!"-8D-5(3@5(88e,<4 (V1(-W!"A(88=(V6 b%c&/(=4(V62$%c!l{n ĐỐ ÁN TỐT NGHIỆP IV.3. Thành phần nguyên tố ",<((88p&a&|17V!EG 62.6.o@,-3<(D! >D ‚@ w-3D p(- p ~~QPm a6-O a P!PQR!{ |KO | ~mQP% >-O > %!m$Q%!R Mx- M %!%Q%!$ EGy!$!",D<((88!l}n IV.4. Giá trị nhiệt trị của biomass € D-4(-)G? 1@896:(88 /@! >=((-e@-e(qaa`s1@-e4,q€a`s! `'N@5(88-e@-e4,V812 @=(/6-(88=(-1'KV! IV.5. Khối lượng riêng €D@-V1e.!t-eD- <((88(z-4'1k1/(88&mP% $%%Š } 12 /17^DR%% „%%Š } D12/uH!l{n IV.6. Hàm lượng các chất bay hơi €,/-((88e= @~%% p P%% p! V. Các quá trình chuyển hóa biomass ‹-5.=((88=.C@O$,VH )(O8V8(! ĐỐ ÁN TỐT NGHIỆP a5y!}!‹-5.=((88lmn! V.1. Quá trình chuyển hóa dưới tác dụng của nhiệt (thermochemical conversion) p=},V,,.=((883( 62 6:<(@f=(q(8x(s&-57=(qOx(s&-5 @,q,-88s! V.1.1. Quá trình khí hóa ‚=(-5.=(/@-W(7 @-'@ |K!X:<(-5=(.8G K4-(z,q8(8s!",<(8(8( p| $ &a $ &XO(O1/,4! €/=.896:12':(/@& @A@,=(4&@7v-(=\=.( C-8DH6:! V.1.1.1. Các loại thiết bị khí hóa (gasifier) E(88--5/-(8G,U> $ &V 2&p| $ &1| $ 6!"--5=(&./-(8G ,UD8(85| $ (1 e=(q(8xO-s,GG G.-5KG-(A!p/(8xO-(896: - 2@/,6-(x(8xO-&6‰6-(x(8xO-q'896:2,Des 1-(q896:2,8As ĐỐ ÁN TỐT NGHIỆP (!‡,6-(x(8xO-f"- e5(88(1?o<( (8xO-&8(=(1kA&1k@,&1k=(1 1kD!w-q(8s8(=4-(,(!"K=(A (V2^(1,(!MG,U4-(?,o! Y'4- e8G,U-(H('/,4! !‰6-(x(8xO-f" e/VC,6-(x(8xO- K=((1,F(<( e!MG,U H(/,4! !p-(r6[O6EO6qprEs(8xO-f" e e ,GH. ,GH=(&:!E(88(1 ,62&,(-@D,,DA1!‚(1 e,GH (88(=e84A1e@,&8G,U,(-<( e,GH&,-Wq(-(s5KD,(62&1CNV<( 2,8A!p/:e_O6\80e-(7=? 1(KD,(62<(2,8A&V,-WeD?@ D6\A(1! ĐỐ ÁN TỐT NGHIỆP 2510)(}/ e!l~n q(sqs qs a5y!~!" e,6-(x(8xO-q(s16‰6-(x(8xO-qs1-( (8xO-qs! t(8xO-(~[O-(f `kAq6-[Os1kDVV21 4U-(88! [...]... CHƯƠNG III TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ETHANOL TỪ NGUỒN NGUYÊN LIỆU BIOMASS Việc sản xuất ethanol từ các nguồn biomass của nhiều nước trên thế giới nhưng đối với Việt Nam thì đây là một vấn đề rất mới Hiện nay, nước ta chưa có một nhà máy nào sản xuất ethanol từ các nguồn Lignocellulosic biomass (tức là các biomass có thành phần chính là cellulose) Ethanol được sản xuất ở Việt Nam chỉ từ các nguồn nguyên... sugar) từ sản xuất nông nghiệp và từ nguồn biomass Loại cây trồng được dùng phổ biến nhất để sản xuất ethanol là từ ngô hoặc mía đường Tuy nhiên chỉ một phần của nguyên liệu dùng để sản xuất ethanol, còn các phần còn lại được dùng để sản xuất thức ăn cho gia súc, tinh dầu, và các sản phẩm thực phẩm khác… Mặc dù việc sử dụng ethanol đã được con người biết đến từ những năm 1800, tuy nhiên việc sản xuất. .. 1980 quá trình hóa lỏng biomass để sản xuất nhiên liệu lỏng được đầu tư nghiên cứu rộng rãi Nguyên liệu chính là các biomass có nguồn gốc từ các cây thân gỗ, cấu trúc lignocellulose Một ví dụ điển hình về việc thành công trong công nghệ sản xuất ethanol từ quá trình lỏng hóa Hình I.5 : Sơ đồ khối quá trình sản xuất ethanol từ quá trình hóa lỏng [5] Hỗn hợp nguyên liệu woody biomass thành phần chính... ở nước ta Ở nước ta, công nghệ sản xuất ethanol còn rất nhỏ bé và lạc hậu Chỉ có ngành sản xuất ethanol sinh học mà nguồn nguyên liệu chủ yếu từ tinh bột (sắn, ngô, khoai…) và từ rỉ đường Hoàn toàn chưa có nhà máy sản xuất ethanol từ các nguồn biomass (rơm rạ, mùn cưa, cây cỏ…) Sản phẩm chủ yếu là ethanol thực phẩm (nồng độ 40% đến 45%) và cồn công nghiệp (nồng độ từ 95,57% đến 96%), một lượng nhỏ... quá trình sản xuất ethanol sinh học có thể phân thành 2 công đoạn là công đoạn lên men nhằm sản xuất ethanol có nồng độ thấp và công đoạn làm khan để sản xuất ethanol có nồng độ cao để phối trộn vào xăng Hiện nay, tình hình sản xuất và sử dụng ethanol trên thế giới phát triển rất mạnh mẽ Hình II.1.2 : Tình hình sản xuất ethanol trên thế giới từ 1980-1998.[3] Nều như vào năm 1980 sản lượng sản xuất ethanol... tích tương quan giữa các mặt lợi và hại người ta vẫn thấy mặt lợi lớn hơn, mang ý nghĩa chiến lược hơn II.3 Tình hình sản xuất và sử dụng nhiên liệu ethanol hiện nay trên thế giới Ethanol có thể sản xuất bằng nhiều phương pháp khác nhau: Công nghệ sản xuất ethanol tổng hợp: ĐỐ ÁN TỐT NGHIỆP Tổng hợp ethanol có nghĩa là sản xuất ethanol bằng phương pháp hoá học, trên thế giới người ta sản xuất ethanol... thường từ 0,5 đên 1,5 Bath Trung Quốc, gasohol pha trộn 10% thể tích ethanol khoảng 3,16 Tệ/Lít Ở nước ta, chưa có nhà máy sản xuất ethanol nhiên liệu mà chỉ có các nhà máy sản xuất cồn công nghiệp Ethanol tuyệt đối phải nhập khẩu từ nước ngoài với giá rất cao Hiện nay, nhà nước đang chủ trương sản xuất ethanol nhiên liệu để giảm bớt gánh nặng từ việc nhập khẩu xăng dầu II.5 Tình hình sản xuất và khả năng. .. bảo an toàn năng lượng cho mỗi quốc gia vì đây là nguồn năng lượng có khả năng tái tạo được (Energy renewable) II.2.1.1 Lợi ích về kinh tế Sản xuất ethanol làm nhiên liệu góp phần thúc đẩy nền nông nghiệp phát triển vì ethanol được sản xuất theo dây chuyền công nghệ sinh học, nguyên liệu sản xuất ethanol là tinh bột của các loại củ hạt như: sắn, khoai, ngô, lúa, gạo, trái cây… Đây là nguồn nguyên... và từ rỉ đường Việc nguyên cứu xây dựng nhà máy sản xuất ethanol từ nguồn biomass là một việc làm rất cần thiết nhằm tận dụng được các phế phẩm từ ngành nông lâm nghiệp, tăng thu nhập cho nông dân Nước ta là một nước nông nghiệp nhiệt đới sở hữu hai đồng bằng lớn là đồng bằng Sông Hồng và đồng bằng sông Cửu Long Đây là vùng nguyên liệu lí tưởng cho nhà máy Về nguyên tắc ta có thể sản xuất ethanol từ. .. từ bất cứ nguồn biomass chứa nào Tuy nhiên để đảm bảo tính kinh tế và phù hợp với điều kiện thực tế ở Việt Nam, ta có thể sử dụng những nguồn nguyên liệu như: rơm rạ, thân bắp, cỏ dại Đây là nguồn nguyên liệu rẻ tiền, tập trung phù hợp với việc xây dựng nhà máy sản xuất ethanol công suất lớn Về nguyên tắc, quá trình sản xuất ethanol từ các nguồn nguyên liệu chứa cellulose cũng giống như từ tinh bột . $b&$c13$%$%! ]`@>(EO(896:J22:G G1G,:1@67dGAZA-&:. G8-(@EO(4/VK38GK4 67d=,,(-e<(8G,U,:-A @,! `24GF6-&;O)D@,12'f gNghiên cứu tổng quan khả năng sản xuất bioethanol từ nguồn biomassh6 1>Z"e"(i26j! ĐỐ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ BIOMASS I. Định nghĩa. đó, vấn đề bảo vệ môi trường, tìm ra các nguồn năng lượng mới thay thế dần nguồn năng lượng dầu mỏ là vấn đề chính có tính cấp bách, rất thời sự, được sự quan tâm rất lớn của toàn nhân loại. "-. "OO8 wOO- ‹((& a( O ‚Ox&aO-M(88O ĐỐ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ ETHANOL I. Giới thiệu chung về nhiên liệu alcohol-based >@ˆQ(8O63=1(--4(-) .+,mb%%!`F3mb„~&YH1w,896:O( VD-!>3m„$PaO-r-6-J†(@<( V(!lmn "-G('31K8D1k-W,