nghiên cứu sản xuất ethanol nhiên liệu từ rơm rạ

MỤC LỤC Mở đầu:Trang 6 Chương 1: Giới thiệu tổng quan về trung tâm Biomass 1. Tổng quan về phân xưởng BiomassTrang 8 2. Tổng quan về lý thuyếtTrang 9 3. Cây lúa ở Việt NamTrang 10 4. Rơm RạTrang 10 4.1 Bioethanol từ rơm rạTrang 11 4.2 Nguyên liệu LignocelluloseTrang 11 4.2.1. Cấu trúc lignocelluloseTrang 11 4.2.2 CelluloseTrang 13 4.2.3 HemicelluloseTrang 15 4.2.4 LigninTrang 17 4.2.5 Các chất trích lyTrang 19 4.2.6 TroTrang 20 Chương 2. Lý thuyết chung 1. Các phương pháp tiền xử lýTrang 21 1.1 Các phương pháp xử lý hóa họcTrang 22 1.2 Các phương pháp xử lý cơ họcTrang 22 1.2.1 Nổ hơi Trang 23 1.2.2 Ép cơ họcTrang 26 Chương 3. Các qui trình công nghệ trung tâm Biomass 1 Sơ đồ quátTrang 27 2 Sơ đồ công nghệTrang 28 2.1 Cắt rơm và tiền xử lýTrang 29 2.2 Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của quá trình lên menTrang 31 2.3 Quá trình chưng cấtTrang 35 2.4 Quá trình khí hoá Trang 37 Kết luậnTrang 41

       !"#$%  !"#$%#&$'()'*+ • & '( ))*+,),)** • -%./,0*+,),))0 • -1'$2 ))*+,),)*3 Thnh Ph H Ch Minh, 26 tháng 06 năm 2014 ) • -1'4.562 ))*+,),)7+ ,-, ./01"89 23$45#6#'#71'8$491:$%;'<1$4'=!#>!:"" ):;8<=> ?@A2B'8!!"8C +:;8<=DEFGF"80 7 D%8A2HF8'"8), IJ'1"8), I)2BKF8BDFL"J'"1"8)) I+/D2H&2B.KDDDB!K"8)) I+)MF"%.D2B.KDDDB!K"8)) I++KDDDB!K"8)7 I+7K'2.KDDDB!K"8)* I+I&22"8)3 I+*N..MFF"O.D"8)0 I+9"B"8+, 23$4?@-A'1BC')1$4 )N.>@J>N>F2=?PDE"8+) ))N.>@J>N>?PDEQ84."8++ )+N.>@J>N>?PDE.J4."8++ )+):J2"8+7 )++R>.J4."8+9 23$4D@E)91#'<F$)G$4$47'<1$4'=!#>!:"" + )JST;NF"8+3 +JST.UH"8+C +)VF"J'<WF2=?PDE"8+0 ++JST<W/DEB1FSX.Y8;NF"D/'K"87) +7NF".@.MF"87* +INF"ZOBN"873 C'H1*$"8I) 7 IJKLM              W-[TO52, ngy 26 tháng 06 năm 2014 IE)$*$)N:/3$%O \]EF/^SQ_M` I KPQRS ) E#/T'E)+>$4U#':!4#:'()'*+    + #C$'V))1B&$!G$ WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW  7 *$'V)'()'C WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW I E$4#EUE) WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW X@E$4#EUC'91Y'()'*+ WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW #Y$4%#&$26$4Z[$  * -\PL a.Fb>./WDW.JX2ScQ'!2<2/Fa.Fb>.%K'F2G>.b <WF'2cFa.FGFU;8dZ2GFe.DOFGFSf4.F12F"@gF"B![F dh';8 "i2;8Fg228Fa.Fb>F12>jFO2H'hD@k!24.lN. ]B8-5^S@k.F8'28<bW'XF![F2GFm$^.%K'Sf4.n22=Z2G Fe.Fa.FG^dZ22H';EmN^S@k.F2G>?%.'U2F"@g<WS2=Z2HDW'<2H. J2S QS@k.dZ2GFe.SQ^.%K'?2. FW.i'J!aFbF2%> SoFLF#.U<W.N.8.$F12S  %K'?2. FW.i'J i'J#SfF1B S2=Z2HFbDk2.B.%K'S@k.Fa.Fb>F12p@A^SfF"=S1F.B.%K' dZ22H';EmN^Sf2%>So<W@q_r.%K'F"B![F;NF"Fa. Fb> p2. FW.i'J.%h]8^$"#-@q.bF/^$ s&/ ]N^8&/-%.2/^<W8-8USfFbF @q_r.%K'F"B![F;NF"Fa.Fb>^!t!W2%>So.%K'2i2SN> d<@q'V.^F"8BS:2<q2.%K'dZ22H';EmNF"B;NF"DW' <2H.<WF"B.X.![ %K'?2.i'JZB8]uFbFQ8SfF1BS2=Z2HSc.%K'.Q.JX2 S@k.Fa.Fb>F12S ^?2.i'J8&/-%.2/SfF1BS2=Z2H<W@q _rFbFSc.%K'BWFWSkFFa.Fb>W  W-[TO52^W+9FN,9h'+,)I  !]#$%#&$'()#7$ 9 ^_ J'"1.2G'FvDHDqF"B.N.>w>x'U2H>A2HF8'q2FW >#.e8JI,yDW.KDDDB!K^"J'"1DWT/D2HFO.k>.B;NF"!i ?MFKF8BDNB.NBW2/.e;NF"!i?MFKF8BD2/D2HFL"J'"1<W S@k..28DW'82>#-#S#2/.ei@A.Y8.N.GF[zymf"V^y K{'K^2HFSX^>D/;NF"F|> <W>#822/.e;NF"F|>  <WD/'KSTFg2J'"1S@k..VFn<WS@k.F2=?PDEm}>@J>N>:J2 Sc>N<o.MF"%.8SQS@k.F2GWF|> m}K{'K.KDDD8!KB~.F| > <WD/'KSTFg2m}K{'K.KDDD8!K<WM''K!8 8"B'.K!.K"K<2!28K .YF"mBK8!FK?F"8]GF;i.BFM"}^;NF"F|> _2"8F[FMFF"B S2=Z2Hz))ymf"V^*yK{'K^*, B <W>I^C^F@JeTSXD.B!KFS@k. DW**^,C•D<W2H!MFS1FC)yNF"F|> <WD/'KSTFg2S1FS@k.ZGF ;iF[FA))ymf"V^*yK{'K^+7^9F"2HFGmWBM''K•'D^*, B <W>I^CN F"WFS@k.7,^C9•DKF8BDF@Je2H!MFDWC9^9)y]GF;iW.BFM ;NF"F|> <WD/'KSTFg2"MFFO.k>.B<2H.!i?MFKF8BDFL"J' "1 3 QL5@`a 5@8$491:$%;+=$b2.$4#>!:"" 2H8^.UH!i?MF?h!24.FLKF8BD<q2/D2H!V^U^ ZB82€"MF>:m2G^@2=;[.28.imNB"}^S2=W!•i@ASG 82D@JFa.FG2q2cF'TF8FG^2=2/.eS8@qSG <2H.Fb_w>w>x'F"BU2H>@"J'^"1^<nF"M^mf'O8€Sc!i?MF KF8BD ‚@q.F8^_aNƒ]GFk>m=<d=U2H>S$8>@J<q2.U 2H>.Gm2Gm2B'8!!„_B…\J;8k>FN.[.FGbFi`FW2F"k^.Q 2H'<w? _a<W>NFF"2c.UH!i?MFm2BKF8BDFL.N.Tm2B'8!! DW>GFi2U2H>@z"J'^"1^<nF"M^mf'O8€m@q.S#SfFW.UA; 'U>jFO2H'i>x'!•S@k.e_w<WB'w.SO.DW'2/D2H.B SX.J<W.N.F2GFm$S[F.U2H> †aN…S@k.Fa.2HF"BZUZ:k>FN.2/.e2d8F"@g12 4.N.]B8>5<W2H]B84.U2H>FX.F"@g124.BZB †aN@qSG? _a>@J>N>Db}'ZGFk>m=<d=U 2H>S$8>@J<q2=.U2H>.Gm2G!2Z[2^F2GFDb>;F"F2.G m}>@J>N>!24.;'UnF12Z<a.LSQ^? _a.F"Fa .Fa.M>.N.2/l<bFD2H!24."BZUZ:_aN^82'UFO S2c'<=ƒ:k>FP2H';NF".Gm2G!2Z[2„<Wƒ5U?@AFa. 2H'ZGFk>m=<d=U2H>S$8>@J<W=.U2H>.Gm2G !2Z[2„S@k.F2GFDb> 5w.F2/2/.e.Y8?@AFa.2H'DW>iT2D12'w.F2/..Y8 _aN^F"2cZ82dZGF;iFO2H'S1FS@k.A;'U>jFO2H'^2c S@k.FBWmX;F"<WHF[^.i2F2G<W>NFF"2c.N.F"8F2GFm$ †aNmVFS#h'+,,0<WZGFF%.<WBh'+,)ILh'+,,0Fq2.[2h' +,),DW28SB1DV>S~FW?@A<W..M>F2GFm$^'N'Q.#h'+,), >jFO2H'mVFS#S2<WBB1FSX C $8S2c'? _azp@AFa.2H'<q2F/42DW>jFO2H'h D@k!24.^S@k.? _aF"BZU<2/F"@g124.N.]B8>5 p@A}'!8D@Fj8WI<W*^FL.:7F"@g]\S@gU2GW` S2F‡<WBZBi),,'!•FM?@A}'m/>i2 ?@8$491:$%;HA'1BC' 2/D2H!24.\.jS@k.42DW2/D2HFLU2H>l8"BˆKD`FKB S$‰8"XDWd2/D2H"V^Dn8ZOS@k..cQ8FL!2Z[2 2/^>#W.vS=.b>.OSG2/D2H!24._1DnS@k.!i?MFFL!2 Z[2 Q2.^2/D2H!24.'8D12dDk2O.!8z2i'ZOFi2WZO^ 2i'N~D/2/D2HQ8F1.^Fh!a8FBW<=hD@k;[.28^Q> >#>NFF"2cUFU<WDW'XFThD@km=<dF"BF@JD82@k. D12^2/D2H!24..s.Q'XF![1.GzT/D2H>i2S@k.FN2F1B 8^.UH!i?MF>i2S@k.F2GFZG<WF2GW!8B.B..M>D@k2/ D2HDqMF<q22NFM>MF<W'8D12Dk2O.<='U2F"@gMF 2/D2H!24.<Wd_12/D2HFN2F1BZN.V'SGFO.MFF" FO<=.8"mB2=W.Q‰8DW.8"mBS@k.Fi2"8F"B;NF"S[F.N2/ D2HSc..M>hD@k<b.c8!2S2HhS@k.FN2M>Fw<W. m} <q2D@k.8"mBM>FwmA2. .[2d. W!8SQD12S@k.FB1.ScF2G> Fw.!i?MF2/D2Hd2/D2HF"FO<=.8"mBZU "8!aFh .8"mBF"BZO;c^<FGZUQ>>#<WB2HeF"N2SMFQD/ -jFO2H'<=2/.e!i?MFKF8BDFL"J'"1-jFO2H'DW!ak> FN.2d8bFi<W124.N.]B8-TO52 cFa.2H;NF"!i?MFF"/F"B>jFO2H'.Q.N.F2GFm$.# F2GF@z Š 2GFm$.VFz_6Sc.VFn"J'"1Sc<2Zx_cFM.U.KDDDB!K Š 2GFm$:J2zDW'FJ2"J'"1<W>NY.MF"%..Y8QScFN..MF"%.D22 Š BBD2FB‹K"z..M>@q.DW''NF.B.WHF[ Š 5N!V.ZODn2Hh.8B Š 2GFm$Œ>/D2H!8Z2?PDEZ='<WS@k.F"j8 0 Š 2GFm$D/'K/D2H Š 2GFm$.@.MFScFKF8BD Š N.F2GFm$>wF"kz  2GFm$<b.cF"M  TF8Q8  TS[F  &jJ2z..M>J2@q..B.N.;NF"ZN. D@=BHc:.#7':!  D%8DU2d<$F"OF"F 'F"BU2H><WZ2FG2HF8'i SMF2HFF@gS@k.'UFi@DW'XF.2G.SjNZ:DT<q282S#DW82<a8 FQ.DqDWTm}!UP&B\&`<WTm}!UT\` ]BiC,yF"BF:![))F"2HXU_ F8'28!i?MFD%81B^.YGSa8 <WB>@JFe..8FN.FY.UF"=F[ d@e3!<f 2H.!i?MFD%81BSfF1B"8'XFD@kDq>G>x'FL. D%8m8BT'"J' <WF"MJ'<WF"MDW82F"B![2=Tm2B'8!!>:m2G<W.Q2=F2='h A2HF8' T"J'"1A2HF8'z J'"1.2G''XF>#"MFDqF"B.N.Tm2B'8!!A2HF8' 2HF"1!P_whD@kFL"J'"1A2HF8'5~._6"J'"1DW'XFT hD@kDq^"J'"1Q2"2/<WFLm2B'8!!Q2.ZU_@k.!P_w'XF.N. 2H;iA2HF8'-#Dq"J'"1S@k.mQF"AD12"X!8Z2FB1.^!P_w DW'.MFS[F.B.N.XWU^DW'Fe.h.B28!%.^m2B'8!!.v.2G'7^CyF"B F:hD@k!P_w.Y8FW>[TO52h'+,,7^F"BZ2SQ^T hD@kW.2G'C0yF"BF:hD@k!P_wAUFUh'+,,)‚ UFU^m2B'8!!.YGS@k._6DW'.MFS[F<W2H!MF!P_whD@k.Y8 ;NF"W.vS@k.),y ), [...]...4.1 Bioethanol từ rơm ra Ngày nay sức ép từ khủng hoảng dầu mỏ và nhu cầu năng lượng luôn là vấn đề nan giải của bất cứ quốc gia nào trên thế giới Mỹ và Brazil đã thành công trong việc sản xuất ethanol từ nguồn sinh học là bắp và mía Điều này đã khích lệ các nước khác đầu tư nghiên cứu vào lĩnh vực nhiên liệu sinh học Bên cạnh sản xuất ethanol từ nguồn tinh... này, cụ thể là rơm rạ để sản xuất bioethanol là phương pháp sử dụng rơm rạ một cách hiệu quả đồng thời góp phần giải quyết vấn đề năng lượng cho nước ta 4.2 Nguyên liệu lignocellulose Lignocellulose là vật liệu biomass phổ biến nhất trên trái đất Lignocellulose có trong phế phẩm nông nghiệp, chủ yếu ở dạng phế phẩm của các vụ mùa; trong sản phẩm phụ của công nghiệp sản xuất bột... Trong đó, acid sulfuric đã được nghiên cứu kĩ lưỡng nhất, hiển nhiên vì nó rẻ và hiệu quả Tuy nhiên, vấn đề gặp phải trong xử lý acid là thiết bị phải chịu được ăn mòn cao và lượng thạch cao (CaSO4) sinh ra nhiều từ quá trình trung hòa acid với CaOH • Với kiềm: đã có rất nhiều nghiên cứu liên quan, chủ yếu là về xút hoặc xút cùng các hóa chất khác Tuy nhiên, nhiều nhà khoa học cho... men, chưng cất bên cạch đó có phần khí hóa vỏ trấu 29 Hình 2-19 xưởng biomass 2.1 Cắt rơm và tiền xử lý rơm Cắt rơm: Rơm ban đầu được cắt 2 lần qua máy cắt thô và máy cắt mịn để ra rơm sản phẩm có chiều dài từ 2-3 cm làm tăng bề mặt tiếp xúc và thuận lợi cho quá trình nổ hơi Hình 2-20 Máy cắt rơm Nổ hơi : Phương pháp nổ bằng áp lực hơi nước là một quá trình tác động cơ học,... kết dính những sợi cellulose Trong thiên nhiên, lignin bảo vệ cellulose khỏi những tác động của môi trường và khí hậu Lignin là yếu tố ngăn cản sự tấn công của enzyme đến cellulose được công nhận nhiều nhất Nhà nghiên cứu cho rằng khả năng thủy phân của enzyme tăng khi 40-50% lignin bị tách Tuy nhiên, phải thừa nhận rằng, không có nghiên cứu nào tiến hành loại bỏ lignin mà không... thiết bị 1 Sơ đồ tổng quát 27 Trấu Rơm rạ Than trấu Cắt rơm Nước Than hóa và khí hóa Nổ hơi Syngas Nước + NaOH Xử lý bằng NaOH Lọc ép Oxy hóa Nồi hơi Bã rắn Nước + HCl Nấm men Nhân giống Trung hòa Lọc ép Bã rắn Thủy phân và lên men đồng thời Enzim cellulase Chưng cất Trung hòa và thải bỏ Ethanol Nước thải Quy trình của phòng thí nghiệm là sản xuất etanol sinh học từ các phế... bằng acid, kết quả cho thấy việc loại bỏ hemicellulose sẽ gia tăng đáng kể khả năng thủy phân rơm rạ Họ cho rằng, việc loại bỏ lignin là không cần thiết, tuy rằng nếu đạt được thì rất tốt Trong khi đó, hemicellulose được chứng minh là ngăn cản quá trình tấn công của enzyme vào rơm rạ Tuy nhiên, trong những thí nghiệm này, lignin tuy không bị loại bỏ nhưng lại có thể bị đông hoặc chảy... cao thì quá trình hơi nước đi vào cấu trúc của rơm (rạ) càng xảy ra thuận lợi nhưng nếu quá cao cũng thúc đẩy quá trình phân hủy của rơm rạ Thời gian lưu : càng lâu thì quá trình thủy phân càng xảy ra triệt để nhưng quá lâu thì xảy ra quá trình phân hủy và sinh ra những chất không cần thiết Tiền xử lý bằng NaOH và trung hòa bằng HCl Rơm sau khi được cắt và nổ hơi sẽ được ngâm trong... chính: guaicyl lignin và guaicyl-syringly lignin Gỗ mềm chứa chủ yếu là guaiacyl, gỗ cứng chứa chủ yếu syringyl Nghiên cứu chỉ ra rằng guaiacyl lignin hạn chế sự trương nở của xơ sợi và vì vậy loại nguyên liệu đó sẽ khó bị tấn công bởi enzyme hơn syringyl lignin 17 Những nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng lignin hoàn toàn không đồng nhất trong cấu trúc Lignin dường như bao gồm vùng vô định... học là phương pháp dùng dùng tác nhân lực (máy ép) tác dụng lên vật thể theo một phương nhất định, để tạo hình thù xác định Vật liệu ép ở đây là rơm rạ sau khi được nổ hơi và xử lý kiềm và trung hòa acid, ta tiến hành ép dung dịch rơm rạ thành một khối xác định 26 CHƯƠNG III CÁC QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ Các dang năng lượng • Điện : dùng để thắp sáng và chạy các thiết bị và hệ thống