Bước đầu nghiên cứu đánh giá khả năng sản xuất bioethanol từ nguyên liệu bùn thải nhà máy giấy

Trang i         ,   c s      a: Ti   c Trung         ,                   ,                            . K s Qunh Trâm         ,         Gia TPHCM             ng viên tinh thn tôi trong sut thi gian làm vic. PGS.TS Nguy  ng  B môn Công ngh Sinh H i hc Bách Khoa Tp HCM    ng dn tn tình v các v có liên quan  tng       . TS. Lê Phi Nga  B    i h     Tp HCM                  ,        . TS. Lê Th Thy Tiên  102, 108, 117  B môn Công ngh Sinh Hi hc Bách Khoa Tp HCM  o mu kin thun li  tôi có th s dng các trang thit b và dng c thí nghim.   ,                   , . Các bn sinh viên lp HC06BSH  i hc Bách Khoa Tp HCM  c ti kinh nghi tôi trong quá trình làm vic. Xin gn nhi k trên li c    !             Trang ii KÍ HIU VIT TT  TXL : Tin x lý  CMC : Carboxymethyl cellulose  DNS : Acid 3, 5_ Dinitrosalicylic  NDS : Neutral detergent solution)  CTAB : Cetyl trimethylammonium bromide  GFF : Glass fiber filter  SSF: S  PS: Paper sludge  SHF : Separate hydrolysis and fermentation Trang iii TÓM TT Mu bùn gic ly t nhà máy gii thành phn cha khoc x lý vi acid phosphoric loãng  ch  121 0 C, 1,5atm trong 60 phút. S dng enzyme Cellusoft L ca hãng Novo Nordisk  kho sát quá trình thy phân bùn giy. ng thi, s dng hai chng ging vi sinh vt lên men bao gm S. cerevisiae và Z. mobilis  kho sát quá trình thng thi t bùn giy. T bào t do ca chng Z. mobilis không th to ethanol trong sut 48 gi lên men bng c ch ca ion kim loi có trong bùn giy phân và lên men ng thi bng chc c nh trong gel Ca-alginate cho kt qu 13,1 g/l ethanol trong vòng 60 gi  ng bùn giy là 200 g/l. ng thi, t bào t do nm men S. cerevisiae t qu 16,6 g/l ethanol trong vòng 72 gi  cùng ng bùn giy. Kt qu nghiên cu cho thy quá trình thy phân và lên men ng thi ch t hiu sut khong 60%, thi quá trình thy phân và lên men riêng l. Trang iv ABSTRACT Paper sludge(PS) sample was taken from the paper mill in New Toyo, Binh Duong with components containing about 34% cellulose, 16% hemicellulose and 37% ash. Then, pretreated PS with dilute phosphoric acid at 1210C mode, 1.5 atm for 60 minutes. Using enzyme Cellusoft L from Novo Nordisk to survey paper sludge hydrolysis. By the way, using two strains of microorganisms including S. cerevisiae and Z. mobilis to investigate the (SSF) of paper sludge. Free cells of Z. mobilis resulted in no ethanol production even after  paper sludge. The application of SSF with Ca-alginate-immobilized cells of Z. mobilis was performed and 13,1 g/L of ethanol was obtained after 60 h of incubation at an initial paper sludge concentration of 200 g/L. Free cells of S. cerevisiae was performed 16,6 g/L of ethanol was obtained after 72 h of incubation at the same initial paper sludge concentration. Our work suggests that ethanol production from SSF has a lower productivity than separate hydrolysis and fermentation (SHF). Trang v MC LC      i KÍ HIU VIT TT ii TÓM TT iii ABSTRACT iv MC LC v DANH MC BNG viii DANH MC HÌNH ix 1:      1 :        3 2.1. Bioethanol 3 2.1.1.  3 2.1.2. ,        3 2.1.3.  4 2.1.4.            6 3.2.  6 3.2.1.    7 3.2.2.      7 3.3.        9 3.4. Quy trình sn xut giy 10 3.5.  15 3.5.1.            15 3.5.2. y. 22 3.6.     y. 27 3.6.1. Enzyme cellulase 27 3.6.2.   . 28 3.6.3. Cu trúc và tính cht enzyme cellulase 28 3.6.5.  31 3.7.  34 Trang vi 3.7.1.            34 3.7.1.1.    34 3.7.1.2.    37 3.7.2. : 38 3.7.3.        39 3.7.3.1. Saccharomyces cerevisiae 39 3.7.3.2.    Zymomonas mobilis 40           42 3.1.      42 3.1.1.  42 3.1.2. Enzyme 42 3.1.3.    42 3.2.    43 3.2.1.      43 3.2.2.  m trong bùn giy 48 3.2.3. ng kh DNS 49 3.2.4. y và gi ging nm men. 50 3.2.5. ng nm men. 50 3.2.6. nh m t bào nm men. 50 3.2.7.      ging Zymomonas mobilis. 51 3.2.8. ng vi khun 52 3.2.9. nh m t bào vi khun. 53 3.3.  54 3.3.1. i dung thí nghim. 54 3.3.2. Kh         55 3.3.3. Kh      y 56 3.3.3.1. Kho sát ng ca thi gian thy phân 56 3.3.3.2. Kho sát ng ca % bã rn: 56 3.3.3.3. Kho sát ng ca % enzyme: 57 3.3.4.  57             61 Trang vii 4.1.         y. 61 4.2.  65 4.2.1.  65 4.2.2. ng ca phn 67 4.2.3. ng c   68 4.2.4. Hiu sut toàn quá trình thy phân theo thi gian. 69 4.3.  70 4.3.1. Kho sát ng gia c nh và không c nh vi sinh vt 71 4.3.2. Kho sát       . 72 4.3.3. Kho sát      74 4.3.4. Kho sát         75 4.3.5. Kho sát ng c   76 4.3.6. Hiu sut toàn quá trình theo thi gian 77            80 5.1. Nhn xét. 80 5.2. Mt s  ngh. 81 TÀI LIU THAM KHO 83 PH LC 86 Trang viii DANH MC BNG Bng 2.1: Các b phn sn xut và các quy trình vng 11 Bng 3.1: Thành phn chng b sung cho dung dch thy phân và lên men ng thi. 57 Trang ix DANH MC HÌNH 2.1:              . 8 2.2 :              12 Hình 2.3  16 Hình 2.4:  hemicellulose -  17 Hình 2.5 :  17 Hình 2.6 : Kiu Fringed fibrillar và kiu Folding chain 18 Hình 2.7: Cu to hóa ha hemicellulose. 20 Hình 2.8 : Cu to hóa hc ci din hemicellulose. 20 Hình 2.9   21 Hình 2.10: Cc và sau khi tin x lý 23 Hình 2.11: Mô t  quá trình n  26 Hình 2.12  29 Hình 2.13 :  31 2.14 : . 32 Hình 2.15 ca quá trình lên men ethanol [1]. 36 2.16:         [15]. 37 Hình 2.17: Saccharomyces cerevisiae  39 Hình 2.18: Zymomonas mobilis  41 Hình 3.1 : Saccharomyces serevisiae i kính hin vi. 43 Hình 3.2: Zymomonas mobilis i kính hin vi 43 Hình 3.3: Zymomonas mobilis cy trch. 53 Hình 3.4 :  quy trình thí nghim. 55 Hình 3.5: B dng c thng thi 58 Hình 4.1: Thành phn bùn gic tin x lý. 61 Hình 4.2: Thành phn bùn gic tin x lý theo Y. Yamashita và cng s (2008). 61 4.3: . 64 Hình 4.4: Bùn gic và sau khi x lý bng acid. 65 Trang x 4.5: . 65 4.6: . 67 4.7: . 68 4.8:           hân. 70 4.9:         S. cerevisiae. 73 4.10:           Z. mobilis. 73 4.11:                    Saccharomyces cerevisiae. 78 4.12:                    Zymomonas mobilis. 78 [...]... Các phƣơng pháp sản xuất bioethanol Giá thành nguyên liệu ảnh hƣởng rất lớn đến chi phí sản xuất bioethanol và việc lựa chọn nguồn nguyên liệu có sẵn, giá rẻ trở thành vấn đề then chốt của tính kinh tế quá trình sản xuất bioethanol Nhiều nghiên cứu đang đƣợc thực hiện với rất nhiều phƣơng pháp khác nhau để có thể sản xuất bioethanol từ các nguồn nguyên liệu thay thế nhƣ lignocellulose... công suất này, nhà máy sẽ sử dụng lƣợng nguyên liệu khoảng 300 ngàn tấn khoai mì lát mỗi năm và mới đáp ứng 1/7 nhu cầu hiện tại (hiện nay mỗi năm ta phải nhập 7 triệu tấn xăng) Theo Petro Vietnam, trong tƣơng lai, sẽ xây dựng thêm ít nhất 6 nhà máy sản xuất ethanol nữa từ nguồn nguyên liệu đầu vào không chỉ là khoai mì lát mà còn từ rỉ đƣờng, bắp và gạo[10] Nhà máy sản xuất bioethanol tại... dự kiến xây dựng vào cuối năm 2010 [21] Trang 5 Chƣơng 2: Tổ ng quan tài liêu ̣ Công ty cổ phần Đồng Xanh (GFC) đã đầu tƣ xây dựng nhà máy sản xuất bioethanol tại xã Đại Tân, huyện Đại Lộc, Quảng Nam từ nguồn nguyên liệu chủ yếu từ củ khoai mì (sắn) và tinh bột Nhà máy sản xuất bioethanol với độ tinh khiết 99.8% (thể tích), có công suất chạy thử khoảng 50 triệu lít/năm Sau đó, tiến hành mở... trƣờng Nƣớc thải và lignin là những vấn đề môi trƣờng chính đối với ngành sản xuất giấy Việc xử lý là bắt buộc trƣớc khi thải ra môi trƣờng Bên cạnh đó, phát thải khí từ nồi hơi, chất thải rắn của quá trình nấu, bùn thải của hệ thống xử lý nƣớc thải cũng là những vấn đề môi trƣờng cần đƣợc quan tâm [4] 3.4.3 Mô tả quy trình sản xuất Nguyên liệu thô đƣợc dùng trong sản xuất giấy... trƣờng Việt Nam theo quy định Các nhà máy sản xuất giấ y đ ều tiềm tàng nhiều khả năng gây ô nhiễm môi trƣờng, là một trong các ngành làm suy giảm chất lƣợng môi trƣờng nƣớc mặt của tỉnh Đặc biệt bùn thải từ các nhà máy giấy là những chất khó phân hủy, tồn lƣu bền trong môi trƣờng và gây tác hại nghiêm trọng đến sức khỏe cộng đồng Tuy nhiên, bùn thải từ các nhà máy giấy có thành... nhà máy sản xuất cồn công nghiệp để sản xuất nhiên liệu sinh học đã đƣợc dồn dập triển khai ở Việt Nam Cụ thể: Nhà máy sản xuất bioethanol từ sắn lát và tinh bột đang xây dựng tại tỉnh Bình Phƣớc với công suất hàng năm khoảng 100,000 m3 Sản phẩm thu đƣợc với độ tinh khiết 99.8% (thể tích) Nhà máy đƣợc đầu tƣ bởi liên doanh giữa PVOil và ITOCHU, hình thành Công ty TNHH Nhiên liệu Sinh... của bùn thải giấy là cặn của bể lắng và cặn từ tầng làm khô của trạm xử lý nƣớc thải Bên cạnh đó, cũng có một lƣợng lớn bột giấy từ quá trình xeo giấy đƣợc thải ra và trộn lẫn với bùn của bể lắng Do đó, trong thành phần bùn giấy chứa khá nhiều cellulose Lƣợng bùn thải giấy này của các công ty là khác nhau phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố nhƣ quy mô hoạt động, thành phần nguyên. .. nguyên liê ̣u thích hơ ̣p để sản xuất bioethanol hay biogas Bên ca ̣nh đó , bùn thải giấy lại r ẻ tiền, khối lƣợng hàng Trang 1 Chƣơng 1: Mở đầ u năm rất lớn, không có tính cạnh tranh với lƣơng thực thế giới và góp phần làm giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng do đốt bỏ hay thải bỏ các nguồn nguyên liệu này Do vâ ̣y, em cho ̣n thƣ̣c hiê ̣n đề tài : “Bƣớc đầ u nghiên cƣ́u đánh giá khả năng. .. ôtô sử dụng hoàn toàn bioethanol, 17 triệu ôtô sử dụng E25 và toàn bộ xe hơi ở Brazil sử dụng xăng có pha ít nhất 25% bioethanol, 60% số xe này có khả năng sử dụng 100% bioethanol làm nhiên liệu, ƣớc tính mỗi năm tiết kiệm đƣơ ̣c trên 2 tỷ USD do không phải nhập dầu mỏ [23] Mỹ cũng đang đầu tƣ nhiều cho việc tăng sản lƣợng bioethanol, hiện chiếm 5% khối lƣợng nhiên liệu bán ra ở Mỹ [24] Đồng... của đề tài  Khảo sát thành phần và số lƣợng bùn thải tại một số nhà máy giấy trên địa bàn tỉnh Bình Dƣơng  Khảo sát biê ̣n pháp tiề n xƣ̉ lý bùn thải giấ y thích hơ ̣p nhằ m nâng cao hiê ̣u quả quá trình thủy phân phục vụ sản xuất bioethanol  Tiế n hành khảo sát các yế u tố ảnh hƣởng lên quá trinh thủy phân và lên men ̀ đồ ng thời tƣ̀ nguyên liê ̣u bùn thải giấy  .  Giá thành nguyên liu nh hng rt ln chi phí sn xut bioethanol và vic la chn ngun nguyên liu có sn, giá r tr thành v then cht ca. p tc có nhng chuyn bin tích ct mng khá.  k 5  2010, giá tr sn xut công nghit 36.587 t  17,2% so vi cùng k c.   . 1.3.            Phm vi nghiên cu c           p a