Nghiên cứu sản xuất diesel sinh học từ vi tảo biển chlorella vulgaris và tetraselmis convolutae ở quy mô phòng thí nghiệm

Luận văn thạc sỹ 2014 Lƣơng Hồng Hạnh BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN LƢƠNG HỒNG HẠNH NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT DIESEL SINH HỌC TỪ VI TẢO BIỂN CHLORELLA VULGARIS VÀ TETRASELMIS CONVOLUTAE Ở QUY MÔ PHÒNG THÍ NGHIỆM LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Hà Nội, 2014 Luận văn thạc sỹ 2014 Lƣơng Hồng Hạnh BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN LƢƠNG HỒNG HẠNH NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT DIESEL SINH HỌC TỪ VI TẢO BIỂN CHLORELLA VULGARIS VÀ TETRASELMIS CONVOLUTAE Ở QUY MÔ PHÒNG THÍ NGHIỆM CHUYÊN NGHÀNH: HÓA SINH THỰC NGHIỆM MÃ SỐ : 60.42.30 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.Ts Đặng Diễm Hồng Hà Nội, 2014 Luận văn thạc sỹ 2014 Lƣơng Hồng Hạnh MỞ ĐẦU Ô nhiễm môi trƣờng cạn kiệt nguồn nhiên liệu truyền thống vấn đề mang tính toàn cầu, thu hút quan tâm quốc gia giới Nguồn nhiên liệu hóa thạch cạn kiệt dần Ngày nay, số dạng lƣợng nhiên liệu thay đƣợc sử dụng thực tế số nƣớc Việc tìm kiếm loại nhiên liệu, lƣợng giải đƣợc vần đề ô nhiễm không khí mà chủ động đƣợc nguồn nhiên liệu, hạn chế phụ thuộc vào biến động giới Chính vậy, việc sử dụng nhiên liệu sinh học để thay nhiên liệu dầu mỏ vấn đề cấp thiết cần tập trung nghiên cứu giải quyết; góp phần đa dạng hóa tạo nguồn lƣợng tƣơng lai Theo dự báo chuyên gia lĩnh vực xăng dầu 10 đến 20 năm nữa, có khoảng 60 % xe giới vận hành nhiên liệu sinh học thay cho xăng, dầu nguồn nhiên liệu tái tạo cạn kiệt Biodiesel tạo từ nguồn nguyên liệu khác bao gồm dầu thực vật, chất béo động vật dầu mỡ thải bỏ từ nhà hàng Những năm gần đây, loài tảo thu hút ý ngày cao nhà khoa học - công nghệ thƣơng mại ƣu chúng so với có dầu nhƣ: phát triển đơn giản; vòng đời ngắn; suất cao; hệ số sử dụng lƣợng ánh sáng cao; thành phần dầu dễ đƣợc điều khiển tùy theo điều kiện nuôi cấy nhờ áp dụng kỹ thuật di truyền; nuôi trồng đơn giản; thích hợp với quy mô sản xuất công nghiệp Do đó, tiềm việc sản xuất biodiesel từ nguồn nguyên liệu sinh khối tảo nhằm thay cho nhiên liệu truyền thống tƣơng lai lớn nhằm tạo nguồn lƣợng xanh, môi trƣờng Hiện tại, nhà Luận văn thạc sỹ 2014 Lƣơng Hồng Hạnh nghiên cứu nuôi trồng thử nghiệm giống tảo dành riêng cho công nghệ đƣợc số cho kết ban đầu nhƣ hàm lƣợng dầu tảo tăng từ % lên 10 %;một số giống tảo có hàm lƣợng dầu cao đƣợc nghiên cứu cải tạo cho phù hợp với điều kiện tự nhiên, có tảo Chlorella Tetraselmis đƣợc ý quan tâm đặc biệt chúng có khả nuôi trồng quy mô lớn, thành phần axit béo phù hợp dễ biến đổi dƣới điều kiện nuôi trồng khác nhƣ cho chuyển hóa biodiesel có hiệu xuất cao Theo nhà chuyên môn, Việt Nam có thuận lợi khí hậu địa lý với nguồn tảo đa dạng với nhiều loài mang tính đặc hữu tiềm cho làm nguyên liệu để sản xuất biodiesel Song trở ngại việc sử dụng biodiesel rộng rãi giá thành sản phẩm Cần có nghiên cứu nhằm tìm đƣợc phƣơng thức để nuôi trồng đủ đƣợc sinh khối tảo đƣợc lựa chọn làm nguyên liệu cho sản xuất biodiesel với hiệu xuất chuyển hóa biodiesel có hiệu cao Ở Việt Nam nguồn nguyên liệu tảo đa dạng phong phú, chủ yếu đƣợc sử dụng làm thực phẩm chức cho ngƣời động vật nuôi, làm thức ăn thiếu cho số đói tƣợng nuôi trồng thủy sản giai đạn ấu trùng… Tuy nhiên, thông tin khoa học sản xuất biodiesel từ tảo Việt Nam chƣa có nhiều Do đó, mong muốn đƣợc tiến hành thực đề tài “Nghiên cứu sản xuất diesel sinh học từ vi tảo biển Chlorella vulgaris Tetraselmis convolutae quy mô phòng thí nghiệm” với mục tiêu có đƣợc quy trình chuyển hóa diesel sinh học chất lƣợng cao từ sinh khối loài vi tảo dƣới điều kiện phòng thí nghiệm nhằm có đƣợc sở khoa học cho việc sản xuất biodiesel xanh, thân thiện với môi trƣờng tƣơng lai Việt Nam Luận văn thạc sỹ 2014 Lƣơng Hồng Hạnh Công việc đƣợc thực phòng Công nghệ Tảo, Viện Công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học công nghệ Việt Nam Luận văn thạc sỹ 2014 Lƣơng Hồng Hạnh CHƢƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU Nhiên liệu sinh học Thuật ngữ nhiên liệu sinh học (NLSH; biofuel) đƣợc đƣa vào cuối năm 1980 để loại nhiên liệu có khả tái tạo Chúng nguồn gốc từ dầu mỏ, chúng đƣợc coi loại nhiên liệu thay dầu mỏ NLSH thƣờng đƣợc sản xuất từ sinh khối (biomass) chủ yếu sản phẩm nông nghiệp NLSH đƣợc coi nguồn nhiên liệu thân thiện với môi trƣờng có tiềm thay cho nguồn nhiên liệu hóa thạch tƣơng lai (Sudarsan and Anupama, 2006) NLSH bao gồm nhiên liệu dạng khí dạng lỏng NLSH dạng lỏng bao gồm ethanol sinh học (bioethanol), methanol sinh học (biomethanol), diesel sinh học (diesel sinh học); dạng khí gồm hydro sinh học (biohydro) methane sinh học (biomethane) (Đoàn Thị Thái Yên cs., 2010) 1.1 Nhiên liệu sinh học hệ thứ NLSH hệ thứ đƣợc sản xuất chủ yếu từ loại lƣơng thực, thực phẩm nhƣ đậu tƣơng, hạt cải dầu, dầu cọ … Nhƣợc điểm việc sử dụng nguồn nguyên liệu làm giảm tính đa dạng sinh học, tiêu tốn nhiều nƣớc tăng khí thải nhà kính Nhiều báo cáo khoa học công bố rằng, đốt cháy nhiên liệu hệ thứ làm phát thải khí nitơ oxít gây ô nhiễm không khí Ngoài ra, kỹ thuật canh tác đƣợc áp dụng để trồng nguyên liệu gây nhiều tác động xấu đến môi trƣờng sói mòn đất dƣ lƣợng thuốc trừ sâu, phân bón Một vấn đề lớn khác mà việc sản xuất nhiên liệu sinh học hệ thứ phải đối mặt an ninh lƣơng thực Các loại lƣơng thực đƣợc trồng với mục đích sản xuất nhiên liệu thay sản xuất thực phẩm cho ngƣời Kết dẫn đến cạnh tranh sản Luận văn thạc sỹ 2014 Lƣơng Hồng Hạnh lƣợng, giá nguồn nhiên liệu lƣơng thực Chính vậy, với nhƣợc điểm nêu trên, việc sản xuất NLSH hệ thứ quy mô lớn chƣa khả thi (Lang cs., 2001) 1.2 Nhiên liệu sinh học hệ thứ hai NLSH hệ thứ sử dụng nguồn nguyên liệu phế thải nông nghiệp nhƣ gốc, vỏ khô lƣơng thực hay nguyên liệu đƣợc trồng đất bạc màu, bỏ hoang (NLSH đƣợc sản xuất từ cellulose), ví dụ nhƣ cỏ (sweetgrass), cọc rào (jatropha)… (Naik cs., 2010) Một số sản phẩm NLSH hệ thứ gồm bio-hydrogen, biomethanol, butanol isobutanol, Fischer Tropsch … Mặc dù nguyên liệu thô cho sản xuất NLSH hệ phong phú không đe dọa đến vấn đề an ninh lƣơng thực nhƣng nay, việc sản xuất NLSH hệ thứ chƣa đƣợc thƣơng mại hóa trình chuyển hóa nhiên liệu có giá thành cao phải đối mặt với nhiều thách thức mặt kỹ thuật 1.3 Nhiên liệu sinh học hệ thứ ba (Rittmann, 2008), (Naik (Schenk cs., 2008) năm (Dismuskes (Chisti (Sheehan cs., 1998) Tuy nhiên, trở ngại lớn NLSH hệ thứ ba công nghệ sản xuất sinh khối Luận văn thạc sỹ 2014 Lƣơng Hồng Hạnh tảo có hàm lƣợng dầu cao với giá thành rẻ, cạnh tranh đƣợc với nguồn nguyên liệu truyền thống khác nhƣ giá thành việc chuyển hóa dầu tảo thành diesel sinh học Hiện nay, sản xuất NLSH từ tảo có chi phí cao nhiều so với sản xuất từ dầu mỏ (Wen and Johnoson, 2009) Tình hình sản xuất sử dụng nhiên liệu sinh học Việt Nam giới 2.1 Tình hình sản xuất nhiên liệu sinh học Việt Nam Trong xu chung giới coi NLSH giải pháp lƣợng an toàn cho giảm thiểu ô nhiễm, vấn đề NLSH Việt Nam ngày đƣợc Nhà nƣớc nhà khoa học quan tâm đầu tƣ nghiên cứu Ví dụ nhƣ, Chính phủ ban hành định hƣớng phát triển sử dụng lƣợng giai đoạn 2006-2015 tầm nhìn đến 2025, bao gồm phát triển điện, than, dầu khí, lƣợng nguyên tử, lƣợng tái tạo, NLSH… Ngày 20.11.2007, Thủ tƣớng Chính phủ ký Quyết định số 177/2007/QĐ- TTg phê duyệt “Đề án phát triển NLSH đến năm 2015, tầm nhìn 2025”, đƣa mục tiêu đến năm 2010 sản xuất 100.000 xăng E5/năm (pha khoảng 5% ethanol) 50.000 B5/năm (pha khoảng 5% diesel sinh học), bảo đảm 0,4% nhu cầu nhiên liệu nƣớc đến năm 2025 có sản lƣợng hai loại sản phẩm đủ đáp ứng 5% nhu cầu thị trƣờng nội địa Tháng 6/2010, Quốc hội thông qua Luật Sử dụng lƣợng tiết kiệm hiệu quả, đề cập nhiều đến vấn đề sử dụng lƣợng tái tạo Sự đời đề án đặc biệt việc ban hành Luật Sử dụng lƣợng tiết kiệm hiệu pháp luật quan trọng để Việt Nam bƣớc vào hành trình sản xuất sử dụng nhiên liệu sinh học (http: //daibieunhandan.vn/default.aspx?tabid=148&NewsId=201888) Thủ tƣớng phủ vừa đƣa định từ ngày 1/12/2014 xăng đƣợc sản xuất, phối chế, kinh doanh để sử dụng cho phƣơng tiện giới đƣờng tiêu thụ địa bàn tỉnh, thành phố: Hà Nội, Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Đà Nẵng, Cần Thơ, Quảng Ngãi, Bà Rịa –Vũng Tàu xăng E5 Trên toàn quốc, từ ngày 1/12/2015, xăng để sử dụng cho phƣơng tiện giới đƣờng tiêu thụ xăng E5 Đối với xăng E10, từ Luận văn thạc sỹ 2014 Lƣơng Hồng Hạnh ngày 1/12/2016, xăng đƣợc sản xuất, phối chế, kinh doanh để sử dụng cho phƣơng tiện giới đƣờng tiêu thụ địa bàn tỉnh, thành phố: Hà Nội, Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Đà Nẵng, Cần Thơ, Quảng Ngãi, Bà Rịa –Vũng Tàu từ ngày 1/12/2017 xăng E10 đƣợc sử dụng phạm vi toàn quốc (https://www.pvoil.com.vn/vi-VN/cac-bai-viet-ve-xang-sinh-hoc-e5/tu-nam-2015tieu-thu-xang-e5-tren-toan-quoc/284/708) 2.2 Tình hình sản xuất nhiên liệu sinh học giới Hiện nhiều quốc gia giới khai thác sử dụng NLSH mức độ khác Năm 2006, toàn giới sản xuất khoảng 50 tỷ lít ethanol (75% dùng làm nhiên liệu) so với năm 2003 38 tỷ lít, dự kiến cho năm 2012 khoảng 80 tỷ lít Brasil: quốc gia sử dụng ethanol làm nhiên liệu quy mô công nghiệp từ năm 1970, với loại xăng E25 (pha khoảng 25% ethanol), năm tiết kiệm đƣợc tỷ USD Và nƣớc đầu giới việc sản xuất Bio-ethanol nhiên liệu từ mật rỉ Trong năm 2004 đến năm 2007, Brasil sản xuất đƣợc 20,5 tỷ lít, chiếm 34% sản lƣợng bio-ethanol toàn giới Nhóm nƣớc nhập bio-ethanol nhiên liệu từ Brasil Mỹ, Ấn Độ, Hàn Quốc, Nhật Bản, Thụy Điển Hà Lan Mỹ: quốc gia sản xuất ethanol lớn giới (năm 2006 đạt gần 19 tỷ lít, 15 tỷ lít dùng làm nhiên liệu-chiếm khoảng 3% thị trƣờng xăng) Theo chƣơng trình phát triển lƣợng quốc gia, Mỹ sản xuất 25,7 tỷ lit bio-ethanol vào năm 2010 Năm 2012 cung cấp 28 tỷ lít ethanol diesel sinh học, chiếm 3,5% lƣợng xăng dầu sử dụng EU: Năm 2006, sản lƣợng bio-ethanol EU 341.250.000 lit, Pháp quốc gia sản xuất bio-ethanol nhiên liệu lớn Châu Âu (114 triệu lit, chiếm 33%), Tây Ban Nha 47,8 triệu lit (chiếm14%) Đức 44,4 triệu lit (chiếm 13%) Trung Quốc: Để đối phó với thiếu hụt lƣợng, Trung Quốc mặt đầu tƣ lớn lãnh thổ để khai thác dầu mỏ, mặt khác tập trung khai thác, sử dụng lƣợng tái Luận văn thạc sỹ 2014 Lƣơng Hồng Hạnh tạo, đầu tƣ nghiên cứu NLSH Đầu năm 2003, xăng E10 (10% ethanol 90% xăng) thức đƣợc sử dụng thành phố lớn tới mở rộng thêm tỉnh đông dân cƣ khác Dự kiến, ethanol nhiên liệu tăng tỷ lít vào năm 2010, khoảng 10 tỷ lít vào năm 2020 (năm 2005 1,2 tỷ lít) Ấn Độ: quốc gia đứng thứ Châu Á sản xuất bio-ethanol sau Trung Quốc Năm 2005 sản lƣợng Bio-ethanol Ấn Độ 1,7 tỷ lit, 200 triệu lít bio-ethanol nhiên liệu Thái Lan: quốc gia Đông Nam Á tiên phong việc sản xuất bio-ethanol Năm 2007,Thái Lan có nhà máy sản xuất bio-ethanol nhiên liệu với tổng công suất lên tới 400 triệu lit/năm, có nhà máy Thai Nguan sản xuất bioethanol từ sắn lát Dự kiến đến năm 2011, Thái Lan sản xuất khoảng tỷ lit bio-ethanol nhiên liệu Malaysia: đến năm 2015 có nhà máy sản xuất diesel sinh học từ dầu cọ, với tổng công suất gần triệu để sử dụng nƣớc xuất sang Châu Âu (Kansedo cs., 2009) Inđônêxia: phấn đấu đến năm 2015 sử dụng B5 đại trà nƣớc Ngoài dầu cọ, đầu tƣ trồng 10 triệu cọc rào (Jatropha curcas) lấy dầu sản xuất diesel sinh học Côlômbia: ban hành đạo luật bắt buộc đô thị 500.000 dân phải sử dụng E10 Achentina: phê duyệt Luật NLSH (tháng 4/2006) quy định năm 2010 nhà máy lọc dầu pha 5% ethanol 5% diesel sinh học xăng, dầu để bán thị trƣờng Costa Rica, Philippines quốc gia thuộc châu Âu có lộ trình sử dụng diesel sinh học Các phƣơng pháp sản xuất diesel sinh học Một số phƣơng pháp sản xuất diesel sinh học nhƣ nhiệt phân, microemulsion (vi nhũ hóa), chuyển vị ester, phản ứng chuyển vị ester phƣơng pháp phổ 10 Luận văn thạc sỹ 2014 Lƣơng Hồng Hạnh diesel sinh học C vulgaris T convolutae ) (TCVN 7717, 2007) 15 C (kg/m ) 40 C (cSt) ( C) (mg KOH/g) Y = 0,0055X 0,8726, R2 0,6644 Y = -0,631X 5,2065, R2 0,6704 Y = 31,598X 118,71, R2 0,6364 Y= 74,373X 12,71, R2 0,9484 Y = -6,6684X 62,876, R2 0,8049 + = 876 879 860-900 + = 4,8 4,4 1,9 – 6,0 + = 137 158 Min 130 + = 55 106 Max 120 + = 59 55 Min 47 150 400 nằm mức cho phép sản phẩm diesel sinh học gốc B100 theo tiêu chuẩn Việt Nam công bố (TCVN 7717: 2007) (Bảng 3.6) Kết sở quan trọng cho nghiên cứu để sản xuất diesel sinh học đạt tiêu chuẩn chất lƣợng quy mô lớn 62 Luận văn thạc sỹ 2014 Lƣơng Hồng Hạnh Sản xuất diesel sinh học từ vi tảo đòi hỏi lƣợng lớn sinh khối Do vậy, bên cạnh hàm lƣợng lipit hiệu suất sinh khối nhƣ khả nuôi cấy quy mô lớn vấn đề cần đƣợc xem xét cách đồng thời việc lựa chọn chủng vi tảo thích hợp cho sản xuất diesel sinh học Hai chủng vi tảo nghiên cứu C vulgaris T convolutae có khả nuôi trồng quy mô lớn bể hở, C vulgaris có có hiệu suất sinh khối cao T convoluate nhƣng lại có hàm lƣợng dầu thấp đƣợc xem nguyên liệu sản xuất diesel sinh học thích hợp chúng có hàm lƣợng dầu cao hiệu suất sinh khối lớn Một yếu tố quan trọng giới hạn khả thƣơng mại hóa diesel sinh học giá thành cao so với nhiên liệu hóa thạch Hiện nay, phƣơng pháp để giảm giá thành diesel sinh học tập trung vào việc giảm giá thành nguyên liệu khai thác đồng sản phẩm có giá trị Các sản phẩm có giá trị đƣợc tách chiết từ vi tảo bao gồm axit béo không bão hòa, vitamin, sterol hay hợp chất có hoạt tính sinh học khác Chlorella vulgaris giàu AA (arachidonic acid) chiếm khoảng 15-25% so với tổng số axit béo (TFA); T convolutae có chứa lƣợng nhỏ EPA (chiếm 5-20% TFA), AA (0,2-1%), DHA (docosahexaenoic acid) khoảng 0,1% TFA Đây axit béo có vai trò đặc biệt quan trọng dinh dƣỡng ngƣời Trong đó, phƣơng diện giảm giá thành sản xuất sinh khối dầu tảo phƣơng pháp đƣợc trọng nghiên cứu bao gồm nuôi trồng tảo nƣớc thải hay nuôi cấy dị dƣỡng Các hƣớng nghiên cứu giảm giá thành diesel sinh học đƣợc áp dụng C vulgaris T convolutae để khẳng định triển vọng ứng dụng làm nguyên liệu sản xuất diesel sinh học chúng tƣơng lai 150 63 400 Luận văn thạc sỹ 2014 Lƣơng Hồng Hạnh tảo biển Chlorella vulgaris Tetraselmis convolutae (TCVN 7717: 2007) Chlorella vulgaris Tetraselmis convoluate 64 Luận văn thạc sỹ 2014 Lƣơng Hồng Hạnh KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Từ kết nghiên cứu đƣợc trình bày phần trên, rút số kết luận nhƣ sau: 1/ Chlorella vulgaris Tetraselmis convolutae C vulgaris T convoluate C vulgaris ( - - - 1,823 Trong axit béo có sinh khối tảo T convolutae axit palmitic (C:16:0), axit palmitoleic (C16:1 (n-7)), axit octadecanoic (C:18:0), axit linoleic (C18:2 (n-6-t), axit octadecatrienoic (C18:3 (n-6)), axit octadecatrienoic (C18: (n-3)) Tỷ lệ axit béo bão hòa không bão hòa 0,904 - biển C vulgaris là: 65 60 m Luận văn thạc sỹ 2014 Lƣơng Hồng Hạnh 600 3/ biển T convoluate hỗn hợp phản ứng chuyển hóa tối ƣu cho thấy, hỗn hợp gồm 20 gam bột sinh khối tảo khô, 12 mL axit sulphuric 80 mL chloroform hiệu để sản xuất diesel sinh học từ sinh khối vi tảo T convolutae Hiệu suất phản ứng chuyển hóa đạt đƣợc 71,42% (tính theo trọng lƣợng dầu) Chlorella vulgaris Tetraselmis convoluate , axit palmitoleic, axit margnic, axit oleic, axit linoleic, axit gamma linolenic 150 400 C vulgaris Tetraselmis convolutae tính toán đƣợc theo phƣơng trình lý thuyết ợ Tetraselmis convoluate điều kiện phòng thí nghiệm 66 ển Chlorella vulgaris Luận văn thạc sỹ 2014 Lƣơng Hồng Hạnh KIẾN NGHỊ Chloralla vulgaris Tetraselmis convolutae thành rẻ, hàm lƣợng lipit cao thành phần axít béo phù hợp cho sản xuất diesel sinh học 2/ Hoàn thiện quy trình công nghệ sử dụng sinh khối tảo nuôi trồng đƣợc để tách chiết thu dầu tảo tiến hành chuyển hóa tạo diesel sinh học có hiệu suất cao cạnh trạnh đƣợc với nguồn nguyên liệu truyền thống khác 3/ Phân tích đầy đủ tiêu cần đáp ứng diesel sinh học để đánh giá xác chất lƣợng sản phẩm thu đƣợc, từ làm sở cho việc sử dụng diesel sinh học làm nhiên liệu 67 Luận văn thạc sỹ 2014 Lƣơng Hồng Hạnh Tài liệu tham khảo: TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT Nguyễn Tiến Cƣ, Đặng Đình Kim, Đặng Diễm Hồng, Hoàng Thị Bảo, Dƣơng Thu Thuỷ (1997) Nghiên cứu số đặc điểm sinh học chủng tảo Chlorella spp PD97 Kỷ yếu Viện Công nghệ Sinh học: 413-420 Đặng Diễm Hồng cộng (2011) Báo cáo tổng kết đề tài “Nghiên cứu xây dựng tập đoàn giống vi tảo biển quang tự dƣỡng, dị dƣỡng Việt Nam nuôi sinh khối số loài tảo dị dƣỡng làm thức ăn nuôi trồng thuỷ sản” thuộc Đề án Công nghệ sinh học nuôi trồng thủy sản thuộc Bộ NN PTNT Đặng Diễm Hồng, Hoàng Minh Hiền, Phạm Hồng Sơn (2006) Sử dụng rong biển Việt Nam nhƣ nguồn thực phẩm chức năng, thuốc phân bón Kỷ yếu 2006Viện Công nghệ Sinh học-Viện khoa học Công nghệ Việt Nam NXB Khoa học tự nhiên Công nghệ Trang: 241-243 Đặng Diễm Hồng, Ngô Hoài Thu, Hoàng Sỹ Nam, Hoàng Lan Anh, Kawata Y (2007) Bƣớc đầu ứng dụng vi khuẩn vi tảo Spirulina đột biến để làm nƣớc thải định hƣớng sản xuất nguồn nguyên liệu chất dẻo sinh học dùng cho công nghiệp làng nghề bún Phú Đô Tuyển tập báo cáo Hội nghị khoa học Công nghệ môi trường- ngiên cứu ứng dụng, Kỷ niệm năm thành lập Viện CNMT (30/10/2002-30/10/2007), Hà Nội, 29-30/10/2007: 279-286 Đặng Đình Kim, Đặng Hoàng Phƣớc Hiền (1999) Công nghệ sinh học vi tảo, NXB Nông nghiệp Hà Nội Đặng Đình Kim, Đặng Hoàng Phƣớc Hiền Nguyễn Tiến Cƣ (1994) Một số vấn đề công nghệ sản xuất tảo Spirulina Việt Nam Tạp chí sinh học16 (3): 4-7 68 Luận văn thạc sỹ 2014 Lƣơng Hồng Hạnh Đoàn Thị Thái Yên, Đặng Diễm Hồng, Nguyễn Thị Hoài Hà (2010) Nhiên liệu sinh học- Nhiên liệu bền vững kỷ nguyên Kỷ yếu Hội nghị Môi trƣờng Toàn Quốc lần thứ III Tài Liệu Tiếng Anh: Athalye SK, Garcia RA, Wen Z (2009) Use of biodiesel derived crude glycerol for producing eicosapentaenoic acid (EPA) by the fungus Pythium irregulare J Agricultural and Food Chemistry 57(7): 2739-2744 10.Benemann J (1997) CO2 mitigation with microalgae systems Energy Conversion and Management 38: 475-479 11.Bligh EG and Dyer WJ (1959) A rapid method of total lipid extraction and purification Can J Biochem Physiol, 37: 911-917 12 Brown L and Zeiler K (1993) Aquatic biomass and carbon-dioxide trapping Energy conversion and management 34: 1005-1013 13.Cerrate S, Yan F, Wang Z, Coto C, Sacakli P, Waldroupand PW (2006) Evaluation of glycerine from biodiesel production as a feed ingredient for broilers Int J Poultry Sci 5: 1001–1007 14.Chee Long Teo, Haryati Jamaluddin, Nur Azimah Mohd Zain and Ani Idris (2014) Biodiesel production via lipase catalyzed transesterification of microalgae lipids from Tetraselmis sp Renewable energy, 2014, vol.68, issuce C, page 1-5 15.Chen CY, Yeh KL, Aisyah R, Lee DJ and Chang JS (2010) Cultivation, photobioreactor design and harvesting of microalgae for biodiesel production Trends in Biotechnology 102: 71-81 69 Luận văn thạc sỹ 2014 Lƣơng Hồng Hạnh 16.Chen F, Johns MR (1991) Effect of C/N ratio and aeration on the fatty acid composition of heterotrophic Chlorella sorokiniana Journal of Applied Phycology 3: 203-209 17.Chi Z, Pyle D, Wen Z, Frear C and Chen S (2007) A laboratory study of producing docosahexaenoic axit from biodiesel-waste glycerol by microbial fermentation Process Biochem 42: 1537-1545 18.Chisti Y (2007) Biodiesel from microalgae Biotechnol Adv 25: 294-306 19.Chiu CW, Dasari MA, Sutterlin WR, Suppes GJ (2006) Removal of residual catalyst from simulated biodiesel’s crude glycerol for glycerol hydrogenolysis to propylene glycol Ind Eng Chem Res 45: 791–795 20.Crooks A (2007) Evolving technology may generate profit from biodiesel glycerin glut Rural Cooperatives 10(4): 30-37 21.Dang Diem Hong, Dinh Thi Ngoc mai, Le Thi Thom, Nguyen Cam Ha, Bui Dinh Lam, Luu Thi Tam, Hoang Thi Lan Anh, Ngo Thi Hoai Thu (2013) Biodiesel production from Vietnam heterotrophic marine microalga Schizochytrium mangrovei PQ6 J of Bioscience and Bioengineering 116 (2): 180-185 22.Dasari MA, Kiatsimkul PP, Sutterlin WR, Suppes GJ (2005) Low- pressure hydrogenolysis of glycerol to propylene glycerol Appl Cata A- Gen 281: 225-231 23.Dismuskes GC, Carrieri D, Bennette N, Ananyev DM and Posewitz MC (2008) Aquatic phototrophs: Efficient alternatives to land-based crops for biofuels Current Opinion in Biotechnology 19(3): 235-240 24.Doan TTY, Obbard JP (2010) Improved Nile Red staining of Nannochloropsis sp., J Appl Phycol (in press) DOI: 10.1007/s 10811-010-9608-5 70 Luận văn thạc sỹ 2014 Lƣơng Hồng Hạnh 25.Doan T T Y., Sivaloganathan B., Obbard J P - Screening of marine microalgae for biodiesel feedstock, Biomass and Bioenergy 35 (2011) 2534-2544 26.Ehimen EA, Sun ZF, Carrington CG (2010) Variables affecting the in situ transesterification of microalgae lipids Fuel 89: 677-684 27.Fukuda H, Kondo A, and Noda H (2001) Biodiesel Fuel Production by transesterification of oils Journal of Bioscience and Bioengineering, 92(5): 405-416 28.Grobbelaar JU (2004) Algal nutrition In: Richmond A, editor Handbook of microalgal culture: biotechnology and applied phycology Blackwell: 97–115 29.Haas MJ, Scott KM Foglia TA, Marmer WN (2007) The general applicability of in situ transesterification for the production of fatty acid esters from a variety of feedstocks J Am Oil Chem Soc 84: 963-970 30 Hesam Kamyab, Chew Tin Lee, Mohd Fadhil Md Din, Shaza Eva Mohamad, Ponraj Mohanadoss, Ameer Badr Khudhair, Anahita Maslahaiti Roudi (2014) Biodiesel production from Microalgae-Chlorella sorokoniana Australian Journal of Basic and Applied Sciences, (3) March 2014, Pages: 140-145 31 Hoekman K, Broch A, Robbins C, Cenicero E (2011) Investigation of biodiesel chemistry, carbon footprint and regional fuel quality Coordinating Research Council Report No AVFL-17a 32 Huntley ME and Redalje DG (2007) CO2 Mitigation and Renewable Oil from Photosynthetic Microbes: A New Appraisal Mitigation and adaptation strategies for global change Trends in Biotechnology 12: 573-608 33.Johnson DT, Taconi KA (2007) The glycerin glut: options for the value-added conversion of crude glycerol resulting from biodiesel production Environ Prog 26: 338–348 71 Luận văn thạc sỹ 2014 Lƣơng Hồng Hạnh 34.Johnson MB and Wen Z (2009) Production of biodiesel fuel from the microalga Schizochytrium limacinum by direct transesterification of algal biomass Energy Fuels 23 (10): 5179 – 5183 35.Kansedo J, Lee KT, Bhatia S (2009) Biodiesel production from palm oils via heterogeneous transesterification Biomass and Bioenergy 33: 271 – 276 36.Knothe G (2006) Analyzing biodiesel: standards and other methods J Am Oil Chem Soc 83: 823–833 37.Lang X, Dalai AK, Bakshi NN, Reaney MJ and Hertz PB (2001) Preparation and characterization of biodiesels from various bio-oils Bioresourc Technol 80: 53-62 38.Lammers PJ, Kerr BJ, Weber TE, Dozier WA, Kidd MT, Bregendahl K, Honeyman MS (2008) Digestible and metabolizable energy of crude glycerol for growing pigs J Anim Sci 86: 602–608 39 Lee JS and Lee JP (2003) Review of advances in biological CO2 mitigation technology Biotechnology and Bioprocess Engineering 8: 354-359 40.Lewis T and Nichols PD (2000) Evaluation of extraction methods for recovery of fatty acids from lipid-producing microheterotrophs Journal of Microbiological Methods 43(2): 107-116 41.Li Y, Lian S, Tong D, Song R, Yang W, Fan Y, Qing R, Hu C (2011) One-step production of biodiesel from Nannochloropsis sp on solid base Mg–Zr catalyst Applied Energy 88 (10): 3313-3317 42.Ma F, Hanna MA (1999) Biodiesel production: a review Bioresour Technol 70(1): 115 72 Luận văn thạc sỹ 2014 Lƣơng Hồng Hạnh 43.Metting FB (1996) Biodiversity and application of microalgae J Ind Microbiol 17: 477–489 44.Molina Grima E, Acién Fernández FG, García Camacho F, Chisti Y (1999) Photobioreactors: light regime, mass transfer, and scaleup J Biotechnol 70: 231–247 45.Naik SN, Meher LC, Sagar DV (2006) Technical aspects of biodiesel production by transesterification – a review Renew Sust Energy Rev 10: 248-268 46.Naik SN, Vaibhav VG, Prasant KR and Ajay KD (2010) Production of first and second generation biofuels: A comprehensive review Science Direct 14 (2): 578 597 51 47.Patil V, Reitan KI, Knudsen G, Mortensen L, Kallqvist T, Olsen E, Vogt G, Gislerod HR (2005) Microalgae as Source of Polyunsaturated Fatty Acids for Aquaculture Curr Topics Plant Biol 6: 57-65 48.Patil V, Tran KQ, Giselrod HR (2008) Towards sustainable production of biofuels from microalgae International Journal of Molecular Sciences 9(7): 1188-1195 49.Pyle DJ, Garcia RA, Wen Z (2008) Producing docosahexaenoic acid (DHA)-rich algae from biodiesel-derived crude glycerol: effects of impurities on DHA production and algal biomass composition J Agric Food Chem 56: 3933–3939 50 Qiang H, Sommerfeld M, Jarvis E, Ghiradi M, Posewitz M, Siebert M, Darzins A (2008) Microalgal triacylglycerols as feedstock for biofuel production; perspectives and advances Plant J 54: 621- 639 51 Ramadhas AS, Jayaraj S, Muraleedharan C (2005) Biodiesel production from high FFA rubber seed oil Fuel 84: 335-340 73 Luận văn thạc sỹ 2014 Lƣơng Hồng Hạnh 52.Rittmann BE (2008) Opportunities for renewable bioenergy using microoganisms Biotechnol Bioeng 100: 203-212 53.Saddam H Al-lwayzy, Talal yusaf, Raed A Al-Juboori (2014) Biofuels from the Fresh Water Microalgae Chlorella vulgaris (FWM-CV) for diesel engines Energies 2014, 7, 1829-1851 54.Sánchez Mirón A, Cerón García M-C, Contreras Gómez A, García Camacho F, Molina Grima E, Chisti Y (2003) Shear stress tolerance and biochemical characterization of Phaeodactylum tricornutum in quasi steady-state continuous culture in outdoor photobioreactors Biochem Eng J 16:287–97 55.Schenk PM, Thomas-Hall SR, Stephens E, Marx UC, Mussgnug JH, Posten C, Kruse O, Hankamer B (2008) Second generation biofuels: high-efficiency microalgae for biodiesel production Bioenergy Res 1: 20-43 56.Sharif Hossain ABM, and Aishah Salleh (2008) Biodiesel fuel production from algae as renewable energy American Journal of Biochemistry and Biotechnology 4(3): 250-254 57.Sheehan JT, Dunahay T, Benemann J, Roessler P (1998) A look back at the U.S Department of Energy’s aquatic species program: biodiesel from algae NREL/TP508-24190 58.Sudarsan KG and Anupama PM (2006) The relevance of biofuels Current Science 90 (6): 748-749 65 59.Taconi KA, Venkataramanan KP, Johnson DT (2009) Growth and solvent production by Clostridium paterianum ATCC 6013TM utilizing biodiesel derived crude glycerol 74 Luận văn thạc sỹ 2014 Lƣơng Hồng Hạnh as the sole carbon source Environmental progress and Sustainable Energy 28 (1): 100-110 60.Thompson JC and He BB (2006) Characterization of crude glycerol from biodiesel production from multiple feedstocks Applied Engineering in Agriculture 22(2): 261265 61.Tridici M (1999) Encyclopedia of Bioprocess Technology, Fermentation, Biocatalysis and Bioseparation Flickinger, M.C., Drew, S.W., Eds.; Wiley: New York, USA, 1: 395 62.Umdu ES, Tuncer M, Seker E (2009) Transesterification of Nannochloropsis oculata microalga’s lipid to biodiesel on Al2O3 supported CaO and MgO catalysts Bioresource Technology 100: 2828–2831 63.Weisz PB (2004) Basic choices and constraints on long-term energy supplies Physics Today 57: 47- 52 64.Wen Z and Johnoson MB (2009) Microalgae as a feedstock for biodiesel production Virginia cooperative extension, Publication: 442-886 65.Xu H, Miao X, Wu Q (2006) High quality biodiesel production from a microalga Chlorella protothecoides by heterotrophic growth in fermenters Journal of Biotechnology 126: 499-507 66.Yokochi T, Honda D, Higashihara T, Nakahara T (1998) Optimization of docosahexaenoic acid production by Schizochytrium limacinum SR21 Appl Microbiol Biotechnol, 49: 72 – 79 Tài liệu trang web: 75 Luận văn thạc sỹ 2014 Lƣơng Hồng Hạnh 67.http://cfb.unh.edu/phycokey/Choices/Chlorophyceae/unicells/flagellated/TETRASEL MIS/Tetraselmis_Image_page.html 68.http: //daibieunhandan.vn/default.aspx?tabid=148&NewsId=201888 69.https://www.pvoil.com.vn/vi-VN/cac-bai-viet-ve-xang-sinh-hoc-e5/tu-nam-2015tieu-thu-xang-e5-tren-toan-quoc/284/708 70.http://totha.vn/basic_science_detail.php?id=589 76 [...]... Chlorella vulgaris và Tetraselmis convolutae ở quy mô phòng thí nghiệm với mục tiêu là có đƣợc quy trình chuyển hóa diesel sinh học chất lƣợng cao từ sinh khối các loài vi tảo này dƣới điều kiện phòng thí nghiệm nhằm cung cấp những số liệu khoa học làm cơ sở khoa học cho vi c sản xuất biodiesel từ sinh khối 2 loài vi tảo biển Chlorella vulgaris và Tetraselmis convolutae có nguồn gốc của Vi t Nam theo hƣớng... khối tảo có hàm lƣợng lipit cao với thành phần axit béo phù hợp cho quá trình chuyển hóa biodiesel có hiệu xuất cao đang đƣợc các nhà nghiên cứu trong và ngoài nƣớc đều quan tâm và tập trung nghiên cứu Trong bối cảnh tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc đƣợc trình bày nêu trên, chúng tôi mong muốn đƣợc tiến hành nghiên cứu với đề tài Nghiên cứu sản xuất diesel sinh học từ vi tảo biển Chlorella vulgaris. .. Hồng và cs., 2006) Ngoài ra, tảo còn đƣợc sử dụng để tạo ra năng lƣợng theo nhiều cách khác nhau Một trong những con đƣờng hiệu quả nhất là sử dụng dầu tảo để sản xuất diesel sinh học Sinh khối tảo chứa ba thành phần chính: carbohydrate, protein và lipit Phần lớn lipit do vi tảo sản xuất ra tồn tại ở dạng tricylglycerol - là dạng thích hợp để sản xuất diesel sinh học Vi tảo có tốc độ sinh trƣởng nhanh... bằng phân giải kỵ khí, sản sinh năng lƣợng điện cần thiết cho chính sự vận hành để sản xuất sinh khối tảo Nhƣ vậy, vi c gia hóa các sản phẩm có giá trị từ quá trình sản xuất diesel sinh học sẽ giúp giảm đáng kể giá thành diesel sinh học, nâng cao hiệu quả kinh tế của quá trình sản xuất và loại bỏ sản phẩm thải, đảm bảo thân thiện với môi trƣờng 5.6 Ứng dụng khác của vi tảo Vi tảo có mặt khắp nơi trên... sane xuất biodiesel cho động cơ diesel từ sinh khối vi tảo Chlorella vulgaris Nghiên cứu về ảnh hƣởng của các yếu tố môi trƣờng lên các thuộc tính của NLSH từ tạo ra từ sinh khối loài vi tảo Chlorella cũng đã đƣợc đánh giá; đáp ứng đƣợc chất lƣợng biodiesel theo tiêu chuẩn ASTM cho NLSH Sinh khối khô của vi tảo Chlorella đã đƣợc nhũ tƣơng hóa đồng nhất bằng sóng siêu âm để khắc phục những tế bào tảo. .. ngâm chiết trong dung môi và sản phẩm dầu tảo đƣợc thu hồi sau bƣớc chƣng cất Các hóa chất thƣờng đƣợc sử dụng trong quá trình tách chiết bao gồm n-hexan và chloroform Đây là các hóa chất tƣơng đối rẻ tiền và cho hiệu quả tách chiết cao 5.4 Chuyển hóa diesel sinh học từ tảo Quá trình sản xuất diesel sinh học từ tảo bao gồm một số bƣớc Về cơ bản, công nghệ sản xuất diesel sinh học từ tảo cũng tƣơng tự nhƣ... yếu tố môi trƣờng, giảm tạp nhiễm Mặc dù giá thành lắp đặt hệ thống là đắt nhƣng sức sản xuất sinh khối tảo, mật độ tế bào ở hệ thống kín cao hơn gấp 13 và 30 lần so với hệ thống hở (Chisti, 2007) Sinh khối tảo đƣợc sản xuất ở hệ thống kín hay hở đều không ảnh hƣởng đến quá trình thu nhận dầu và chuyển chúng thành diesel sinh học Sức sản xuất sinh khối cao nhất ở bể hở đạt đến khoảng 24 gam sinh khối... liệu và methanol (Ramadhas và cs., 2005) 5.5 Gia hóa các sản phẩm có giá trị từ quá trình sản xuất diesel sinh học từ vi tảo glycerol (Ma and Hanna, 1999) Trung bình cứ sản xuất 100 kg diesel sinh học thì sẽ tạo ra khoảng 10 kg glycerol (Chi và cs., 2007) h (Cerrate và cs., 2006; Lammers và cs (Dasari và cs., 2005) hay acetol (Chiu và cs 24 - Luận văn thạc sỹ 2014 cacbo Lƣơng Hồng Hạnh (Yokochi và cs.,... khí xả, NOx và CO2 thấp hơn đáng kể so với CS-B100 CS-ME20 sản xuất năng lƣợng cao hơn CS-E20 do đó cải thiện đƣợc giá trị nhiệt cho thấy đƣợc tính ƣu vi t của biodiesel sản xuất từ vi tảo (Saddam Al-lwayzy và cs., 2014) 30 Luận văn thạc sỹ 2014 Lƣơng Hồng Hạnh Nghiên cứu ảnh hƣởng của nồng độ nitrat (0; 0,10; 0,14; và 0,18 g/L) lên sinh trƣởng của Tetraselmis sp đã đƣợc công bố Vi tảo biển Tetraselmis. .. ký sinh trong đƣờng ruột bệnh nhân AIDS Hiện nay Spirulina còn đƣợc nghiên cứu in vitro để ngăn chặn sự tấn công của virut HIV Vi tảo cũng đƣợc sử dụng làm phân bón sinh học Chúng có vai trò trong vi c sản xuất các polymer, giữ nƣớc trong đất, cố định nitơ cho đất hay sản xuất các hợp chất có hoạt tính sinh học Sự cố định nitơ của vi tảo có vai trò quan trọng trong các vùng sản xuất lúa nhiệt đới và ... VÀ ĐÀO TẠO VI N SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN LƢƠNG HỒNG HẠNH NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT DIESEL SINH HỌC TỪ VI TẢO BIỂN CHLORELLA VULGARIS VÀ TETRASELMIS CONVOLUTAE Ở QUY MÔ PHÒNG... hình nghiên cứu nƣớc đƣợc trình bày nêu trên, mong muốn đƣợc tiến hành nghiên cứu với đề tài Nghiên cứu sản xuất diesel sinh học từ vi tảo biển Chlorella vulgaris Tetraselmis convolutae quy mô phòng. .. hiệu tách chiết cao 5.4 Chuyển hóa diesel sinh học từ tảo Quá trình sản xuất diesel sinh học từ tảo bao gồm số bƣớc Về bản, công nghệ sản xuất diesel sinh học từ tảo tƣơng tự nhƣ nguồn nguyên liệu