“NĂNG LƯỢNG SINH HỌC – SẢN XUẤT DIEZEN TỪ PHỤ PHẨM ĐỘNG, THỰC VẬT”

Công cuộc cách mạng công nghiệp thế kỷ XVIII ở Châu Âu đã có sự tác động tới toàn cầu, với sự tiến bộ trong khoa học kỹ thuật đã đưa đến quá trình công nghiệp hoá trên toàn thế giới với các quá trình cơ khí hoá nông nghiệp, cơ giới hoá và đô thị hoá

Năng lượng sinh học DHSH6C TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP.HCM … … TIỂU LUẬN NHẬP MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC ĐỀ TÀI: “NĂNG LƯỢNG SINH HỌC – SẢN XUẤT DIEZEN TỪ PHỤ PHẨM ĐỘNG, THỰC VẬT” GVHD: TH: NHÓM 4 PGS.TS TRỊNH XUÂN NGỌ LỚP: ĐHSH6C 210517903 Nhập môn công nghệ sinh học GV: PGS.TS Trịnh Xuân Ngọ 1 Năng lượng sinh học DHSH6C LỜI CẢM ƠN Với nhu cầu tìm tòi, học hỏi và trao đổi kinh nghiệm, nhóm 4 chúng em đã cùng nhau thảo luận và hình thành nên một bài tiểu luận về đề tài thuộc Công nghệ sinh học năng lượng. Nhóm sẽ không thể hoàn thành nếu không có sự giúp đỡ cũng như sự hướng dẫn tận tình của PGS.TS Trịnh Xuân Ngọ. Đồng thời toàn thể nhóm cũng muốn gửi lời cảm ơn về phía trường Đại học Công nghiệp TpHCM đã hỗ trợ cho chúng em trong quá trình hoàn thành bài tiểu luận bằng cách cung cấp những kiến thức cơ bản thông qua sự trao đổi trực tiếp giúp chúng em định hướng được mình nên làm những gì. Tuy nhiên đây là lần đầu tiên chúng em được tiếp cận với môn học này cho nên việc mắc phải sai sót là không sao tránh khỏi. Vì vậy chúng em mong nhận được những ý kiến đóng góp để dần hoàn thiện hơn những kiến thức của mình đã có. Xin chân thành cảm ơn! Đại diện nhóm 4 Nguyễn Quang Minh Nhập môn công nghệ sinh học GV: PGS.TS Trịnh Xuân Ngọ 2 Năng lượng sinh học DHSH6C DANH SÁCH NHÓM 4 • NGUYỄN QUANG MINH 10046201 • NGUYỄN KHÁNH VŨ 10024991 • BÙI THỊ THANH AN 10045821 • DƯƠNG NGỌC LAN ĐÀI 10043961 • ĐOÀN THỊ THÚY LIỄU 10045351 • HỒ VŨ LINH 10037371 • TRẦN THỊ THÙY HẠNH 10039821 • NGUYỄN THỊ THU HỒNG 10039641 Nhập môn công nghệ sinh học GV: PGS.TS Trịnh Xuân Ngọ 3 Năng lượng sinh học DHSH6C MỤC LỤC PHẦN I. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI .4 PHẦN II. NỘI DUNG .5 PHẦN I. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Như chúng ta đã biết, nhiệm vụ quan trọng nhất của 1 quốc gia trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa là phải xây dựng cơ sở vật chất và kỹ thuật công nghiệp cao, trong đó có công nghiệp và nông nghiệp hiện đại, có văn hoá và khoa học tiên tiến. Vậy, muốn thực hiện thành công nhiệm vụ quan trọng nói trên nhất thiết phải tiến hành công nghiệp hoá đặc biệt là các nghành công nghiệp nặng như ô tô, cơ khí, luyện kim, năng lượng Công cuộc cách mạng công nghiệp thế kỷ XVIII ở Châu Âu đã có sự tác động tới toàn cầu, với sự tiến bộ trong khoa học kỹ thuật đã đưa đến quá trình công nghiệp hoá trên toàn thế giới với các quá trình cơ khí hoá nông nghiệp, cơ giới hoá và đô thị hoá. Công nghiệp là động lực của sự phát triển nhanh chóng trên toàn thế giới. Những thành tựu của kỹ thuật mới như Nhập môn công nghệ sinh học GV: PGS.TS Trịnh Xuân Ngọ 4 Năng lượng sinh học DHSH6C người máy, máy vi tính, ô tô, vi điện tử, laze, công nghệ thông tin, nguyên liệu mới và công nghệ sinh học đã cung cấp cơ sở và động lực cho sự hiện đại hoá nền công nghiệp truyền thống. Tái sử dụng chất thải công nghiệp, sử dụng hiệu quả năng lượng và thay thế một số loại nguyên vật liệu là xu hướng nổi bật trong lĩnh vụ công nghiệp hoá hiện đại hoá [1]. Mặc dù có các tiến bộ quan trọng như vậy nhưng công nghiệp hoá lại đưa đến những hậu quả khôn lường. CNH-HĐH đã phá hoại môi trường sống của chúng ta, nó làm ô nhiễm đất, nước, không khí, gây ra tiếng ồn, mưa axit, hoang mạc hoá, sự ấm lên toàn cầu và phá huỷ tầng ozôn… Vậy làm thế nào vừa tiến hành công nghiệp hoá để phát triển kinh tế mà không gây những ảnh hưởng xấu đến môi trường, đó là một vấn đề được cả thế giới quan tâm nhằm tìm ra một câu trả lời thích hợp nhất. Một trong những câu trả lời của bài toán hóc búa này chính là “năng lượng sinh học”. Vậy năng lượng sinh học là gì? Nó có những ưu điểm gì? Việt Nam và các nước trên Thế giới đã thực hiện nó như thế nào…?Dựa trên những cơ sở đó tôi đã chọn đề tài: “năng lượng sinh học- sản xuất diezen từ động, thực vật” làm đề tài tiểu luận của mình. PHẦN II. NỘI DUNG 2.1 Vấn nạn toàn cầu 2.1.1 Thực trạng hiện nay về sử dụng các năng lượng truyền thống Hiện nay Trung Quốc đã trở thành quốc gia sử dụng năng lượng lớn nhất thế giới, danh hiệu mà Mỹ đã nắm giữ từ đầu những năm 1900 đến nay. Cụ thể, theo IEA, tổng năng lượng tiêu thụ (gồm tất cả các loại năng lượng tiêu thụ như dầu, khí đốt thiên nhiên, than đá, hạt nhân, thuỷ điện .) của Trung Quốc trong năm qua tương đương 2,252 tỉ tấn dầu mỏ, cao hơn 4% so với 2,170 tỉ tấn dầu mỏ của Mỹ, nước có mức tiêu thụ năng lượng cao hơn Trung Quốc gấp hai lần cách đây 10 năm. Nhập môn công nghệ sinh học GV: PGS.TS Trịnh Xuân Ngọ 5 Năng lượng sinh học DHSH6C Số liệu trên có lẽ không có gì quá bất ngờ, vì tỷ lệ tiêu thụ năng lượng hàng năm của Trung Quốc sau khi gia nhập Tổ chức Thương mại Thế giới (WTO) năm 2001 luôn tăng ở mức hai con số, nhất là từ lúc nước này vượt qua Mỹ trở thành quốc gia tạo ra khí thải gây hiệu ứng nhà kính số một thế giới năm 2007. Tuy nhiên, các chuyên gia và nhà quản lý năng lượng của Trung Quốc cho rằng số liệu của IEA là thiếu chính xác, do cơ quan này sử dụng tiêu chí đánh giá khác so với các cơ quan chức năng của Trung Quốc. Chẳng hạn, số liệu của Văn phòng Thống kê Quốc gia của Trung Quốc hồi tháng 2-2010 cho biết tổng năng lượng tiêu thụ của nước này hồi năm ngoái tương đương 3,066 tỉ tấn than tiêu chuẩn, tức chỉ khoảng 2,146 tỉ tấn dầu mỏ, thấp hơn 1% so với Mỹ. Cơ quan Thông tin Năng lượng của Mỹ hồi tháng 4 vừa qua cũng đã dự đoán Trung Quốc chưa thể qua mặt Mỹ về mức tiêu thụ năng lượng từ nay cho đến ít nhất vào năm 2015. Thế nhưng, ngay cả số liệu của Trung Quốc cũng cho thấy thời điểm nước này vượt qua Mỹ trở thành quốc gia tiêu thụ năng lượng lớn nhất hành tinh đang đến rất gần. Có điều, xét trong bối cảnh năm 2009, nền kinh tế Trung Quốc vẫn duy trì tốc độ tăng trưởng cao, trong khi nền kinh tế Mỹ lâm vào suy thoái nghiêm trọng nên mức tiêu thụ năng lượng giảm mạnh. Do vậy, theo các nhà phân tích, chính quyền Bắc Kinh đang phải dè dặt đón nhận thông tin nhạy cảm của IEA vào thời điểm hiện tại. Bởi cái danh hiệu này nói lên rằng nền kinh tế dựa vào ngành công nghiệp chế tạo của Trung Quốc sử dụng năng lượng rất thiếu hiệu quả. Nếu so sánh giá trị GDP thì chỉ số này của Trung Quốc chỉ bằng 1/3 của Mỹ, tức 5.000 tỉ USD so với hơn 14.000 tỉ USD. Hiệu quả sử dụng năng lượng tính trên đơn vị GDP của Trung Quốc năm 2003 thấp hơn 11,5 lần so với Nhật Bản, 4,3 lần so với Mỹ và gần 4 lần so với trung bình của thế giới. Hiện nay, theo IEA, Mỹ đã cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng thêm 2,5%/năm, trong khi Trung Quốc chỉ có 1,7%/năm. Nhập môn công nghệ sinh học GV: PGS.TS Trịnh Xuân Ngọ 6 Năng lượng sinh học DHSH6C Báo cáo của IEA cũng sẽ tiếp tục gây áp lực lên Trung Quốc trong tiến trình đàm phán cắt giảm khí thải để chống biển đổi khí hậu toàn cầu. Khoảng 70% năng lượng tiêu thụ của nước này được sử dụng từ than đá, một trong những tác nhân gây ô nhiễm môi trường lớn nhất. Tỷ lệ sử dụng than đá ở Mỹ chưa đầy 1/4 so với Trung Quốc. Ngược lại, mức tiêu thụ dầu mỏ ở Trung Quốc chưa tới 1/5 so với ở Mỹ, nước xài loại nhiên liệu hoá thạch này chiếm gần 50% trên tổng năng lượng tiêu thụ. Tuy nhiên, người Trung Quốc đang có nhu cầu dầu mỏ ngày càng lớn vì lượng xe hơi được tiêu thụ mạnh với đà cải thiện thu nhập. Số liệu của IEA đồng thời khiến Trung Quốc có thể gặp khó khăn trong quá trình tìm kiếm nguồn cung ứng trên thị trường năng lượng toàn cầu. Các nước phát triển sẽ nhìn Trung Quốc như là một mối đe doạ về an ninh năng lượng, vì thế việc ký hợp đồng năng lượng sẽ khó khăn và đắt đỏ hơn. 2.1.2 Nguyên nhân Do hiện nay thế giới đang có xu hướng toàn cầu hóa vì thế vấn đề sử dụng năng lượng là điều không thể tránh phải. Tuy nhiên việc khai thác và sử dụng năng lượng lại đang bị lãng phí Nhập môn công nghệ sinh học GV: PGS.TS Trịnh Xuân Ngọ 7 Năng lượng sinh học DHSH6C Biểu đồ thể hiện sản lượng khai thác dầu mở của trung quốc(1990-2004) 2.1.3 Hậu quả Trong bầu khí quyển của trái đất, hiệu ứng nhà kính tức là hiện tượng trái đất nóng dần lên là một hiện tượng rõ ràng. Nếu không có hiệu ứng này, trái đất sẽ được bao bọc bởi băng. Hàng ngàn năm qua, một mức độ khí nhà kính tương đối ổn định đã tạo ra môi trường thuận lợi cho loài người tiến hóa, phát triển. Trong thế kỷ 21, các hoạt động của con người có thể sẽ làm tăng gấp đôi lượng khí nhà kính, vốn là các loại khí giữ nhiệt. Nếu nhìn lại lịch sử của loài người thì sự gia tăng khí nhà kính riêng trong thế kỷ 21 là quá đột ngột, chưa từng có tiền lệ. Hầu hết các năng lượng ngày nay đều bắt nguồn từ việc đốt các nhiên liệu hóa thạch, đây là những nhiên liệu để tạo ra điện, để vận hành các nhà máy, các phương tiện đi lại và để giúp sưởi ấm trong các hộ gia đình. Các nguồn nhiêu liệu hóa thạch như than, dầu và khí đốt tự nhiên đang được tiêu thụ nhanh tới mức chúng sẽ gần như cạn kiệt trong thế kỷ tới. Ðối với các loại nhiên liệu hóa thạch, các chất thải đều được thải trực tiếp vào trong không khí dẫn đến thủng tầng ô zôn Nhập môn công nghệ sinh học GV: PGS.TS Trịnh Xuân Ngọ 8 Năng lượng sinh học DHSH6C Trong số này nhiều loại chất thải tồn tại đưới dạng khí nhà kính như đi-ô-xít các-bon. Mỗi năm các chất thải từ nhiên liệu hóa thạch đã đưa thêm 25 tỉ tấn đi-ô-xít các-bon vào khí quyển, như vậy là 70 triệu tấn mỗi ngày, hay 800 tấn mỗi giây. Các chuyên gia trên thế giới, thông qua Ủy ban nghiên cứu thay đổi khí hậu liên chính phủ của Liên hiệp quốc, đang cùng hợp tác để phân tích những ảnh hưởng của hiện tượng khí giữ nhiệt tăng nhanh chóng. Tác động của hiện tượng thay đổi khí hậu rất phức tạp và có rất nhiều lý thuyết trái ngược nhau về vấn đề này. Nhưng các nhà khoa học đều nhất trí rằng khí nhà kính tăng lên sẽ làm cho trái đất thu hút thêm nhiều nhiệt từ mặt trời. Hầu hết các nhà khoa học về khí hậu đều cho rằng khí nhà kính do con người tạo ra là nguyên nhân dẫn tới tình trạng trong 15 năm qua có 10 năm được coi là nóng nhất trong lịch sử. Nhìn chung, các chuyên gia về khí hậu đều cảnh báo rằng gia tăng khí nhà kính sẽ là một hiện tượng khủng khiếp trong thế kỷ tới. Nước biển dâng cao, nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp, bão lớn, nạn hạn hán cùng hiện tượng lan tràn dịch bệnh có thể sẽ phá hoại sản xuất lương thực và nơi sinh sống của con người ở nhiều nơi. Các chuyên gia cảnh báo rằng thay đổi lớn về khí hậu có thể sẽ làm xáo trộn bầu sinh quyển. Tất cả các nước trên thế giới đều có liên quan tới khí hậu thay đổi, cả về nguyên nhân lẫn hậu quả của nó. Trung bình mỗi người dân Bắc Mỹ mỗi ngày thải 54 ki lô gam chất đi-ô-xít các-bon vào không khí. Tại Châu Âu và Nhật Bản, mức chất thải này tính theo đầu nguời là hơn 23 ki lô gam. Tại Trung quốc, một nước đang phát triển rất nhanh với 1,3 tỉ dân, mức thải đi-ô-xít các-bon hàng ngày đã vượt quá 6 ki lô gam mỗi người. Nhập môn công nghệ sinh học GV: PGS.TS Trịnh Xuân Ngọ 9 Năng lượng sinh học DHSH6C Người ta ví rằng, nếu lịch sử là dòng sông thì con người đã tiến tới sát đáy sông. Dân số thế giới ngày nay chiếm hơn một nửa dân số của nhân loại từ trước tới nay. Trong vòng 50 năm tới, con người trên toàn cầu sẽ dùng nhiều năng lượng hơn phần năng lượng mà con người đã từng sử dụng trong lịch sử. Loài người đang đối mặt với một tương lai có nhiều thay đổi lớn, cả trong cách thức tạo ra năng lượng cũng như tình trạng của hành tinh trái đất. Theo dự báo của các nhà khoa học, đến khoảng năm 2050-2060, nếu không tìm được những nguồn năng lượng mới thay thế, thế giới có thể lâm vào khủng hoảng năng lượng nghiêm trọng. Bởi vậy, nhiên liệu sinh học đã thu hút nhiều nhà khoa học, nhà đầu tư trên thế giới, đặc biệt là Mỹ, Đức, Trung Quốc, Ấn Độ. >>> Vậy chúng ta phải làm gì trức thực trạng này đây??? Câu trả lời đó là: • Tiết kiệm • Ý thức, trách nhiệm Nhập môn công nghệ sinh học GV: PGS.TS Trịnh Xuân Ngọ 10 [...]... 14 Năng lượng sinh học DHSH6C Dầu, mỡ Van giảm áp lực Làm lạnh Bơm áp lực cao Lò phản ứng Làm nóng Bơm áp lực cao Phục hồi sản phẩm Phụ phẩm khác Quy trình sx diezen từ phụ phẩm động vật Nhập môn công nghệ sinh học GV: PGS.TS Trịnh Xuân Ngọ 15 Năng lượng sinh học DHSH6C 2.3.2 Chiết xuất thành công dầu diesel từ dầu mè Việc tiến sĩ Thái Xuân Du, Trưởng phòng Công nghệ tế bào thực vật, Viện Sinh học nhiệt... loại cồn sản xuất bằng công nghệ sinh học để sản xuất ra Gasohol (Methanol, Ethanol, Buthanol, nhiên liệu tổng hợp Fischer Tropsch); các loại dầu sinh học để sản xuất diesel sinh học (dầu thực vật, dầu thực vật phế thải, mỡ động vật) Hay nói cách khác; NLSH là loại nhiên liệu được hình thành từ các hợp chất có nguồn gốc động thực vật (sinh học) Ví dụ như nhiên liệu chế xuất từ chất béo của động thực vật...Năng lượng sinh học DHSH6C • Tích cực đi tìm nguồn năng lượng thay thế: “NĂNG LƯỢNG SINH HỌC” / 2.2 Các khái niệm 2.2.1 Công nghệ sinh học là gì? Có nhiều định nghĩa và cách diễn đạt khác nhau về công nghệ sinh học tùy theo từng tác giả, nhưng tất cả đều thống nhất về khái niệm cơ bản sau đây: Công nghệ sinh học (CNSH) là quá trình sản xuất các sản phẩm trên quy mô công nghiệp,... đơn giản +chất lượng sản phẩm tốt Sơ đồ sx diezen từ nguyên liệu chứa đường và tinh bột 2.3.4 Từ VSV Cyanobacteria Nhập môn công nghệ sinh học GV: PGS.TS Trịnh Xuân Ngọ 18 Năng lượng sinh học DHSH6C Vi khuẩn Cyanobacteria biến đổi gene có thể tạo ra một dạng diesel sinh học từ nhiên liệu thực vật Chúng giúp con người cắt giảm lượng khí thải carbon dioxide, đồng thời làm giảm chi phí sản xuất nhiên liệu... và các mâu thuẫn phát sinh từ khủng hoảng năng lượng Tuy nhiên viêc áp dụng các chính sách về năng lượng sinh học thì chua được rộng rãi và ưu tiên cho lắm Vì thế các cơ quan có thẩm quyền nên có những chính sách tích cực thúc đẩy phát triển NĂNG LƯỢNG SINH HỌC Nhập môn công nghệ sinh học GV: PGS.TS Trịnh Xuân Ngọ 23 Năng lượng sinh học DHSH6C 1 Sách “nhập môn công nghệ sinh học – Phạm Thành Hổ 2 Sách... lượng cực lớn cây nhiên liệu, tức là phải bỏ ra nhiều đất đai, đồng thời sử dụng nhiều hóa chất độc hại để xử lý chúng Cyanobacteri a Sơ đồ sx diezen từ VSV "Diesel sinh học là nguồn năng lượng thay thế tốt cho nhiên liệu diesel lấy ra từ dầu mỏ", Alexander Steinbüchel, người tạo ra dạng diesel sinh học mới cùng với các cộng Nhập môn công nghệ sinh học GV: PGS.TS Trịnh Xuân Ngọ 19 Năng lượng sinh học. .. dụng một bộ phận hay tế bào riêng lẻ của cơ thể sinh vật vào viêc khai thác sản phẩm của chúng -Do trường luật (1995) định nghĩa: CNSH là công nghệ chuyển 1 hay nhiều gen vào sinh vật chủ nhằm mục đích khai thác sản phẩm và chức năng của gen đó 2.2.2 Năng lượng sinh học là gì? Năng lượng sinh học: NLSH là những nhiên liệu có nguồn gốc từ các vật liệu sinh khối như củi, gỗ, rơm, trấu, phân và mỡ động... Các quy trình sản xuất diezen 2.3.1 Từ phụ phẩm động vật (mỡ cá tra và cá ba sa) Nhập môn công nghệ sinh học GV: PGS.TS Trịnh Xuân Ngọ 12 Năng lượng sinh học DHSH6C Tại các nhà máy chế biến thủy sản, cá tươi được lóc hai miếng phi-lê để chế biến xuất khẩu Phần còn lại chiếm khoảng 60% gồm da, xương, đầu, bụng, mỡ, ruột, kỳ vi Sau khi chiên, mỡ bụng của cá được loại nước để được mỡ chất lượng cao Có thể... cá được sản xuất bằng phương pháp này khi sử dụng làm nguyên liệu cho sản xuất biodiesel phải thực hiện qua hai giai đoạn Ở giai đoạn đầu tiên, xúc tác Nhập môn công nghệ sinh học GV: PGS.TS Trịnh Xuân Ngọ 13 Năng lượng sinh học DHSH6C axit được dùng để chuyển axit béo tự do có trong mỡ cá thành biodiesel, sau đó tiếp tục sử dụng xúc tác kiềm để chuyển hóa hoàn toàn mỡ cá thành biodiesel Sản xuất hai... cũng không sinh ra phế thải Hơn nữa nó cũng không đòi hỏi công đoạn tiền xử lý nguyên liệu đầu vào có hàm lượng axit béo tự do cao (FFA- Free Fatty Acid) Sản phẩm của quy trình là glycerol có độ tinh khiết cao, có giá trị thương mại cao hơn đối với công nghiệp thực phẩm, mỹ phẩm và hóa dược Tất nhiên nó cũng có thể được dùng như dầu diesel sinh học chất lượng hoàn hảo Nhập môn công nghệ sinh học GV: PGS.TS . Năng lượng sinh học DHSH6C TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP.HCM …..….. TIỂU LUẬN NHẬP MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC ĐỀ TÀI: “NĂNG LƯỢNG SINH HỌC – SẢN XUẤT DIEZEN TỪ PHỤ. đề tài: “năng lượng sinh học- sản xuất diezen từ động, thực vật” làm đề tài tiểu luận của mình. PHẦN II. NỘI DUNG 2.1 Vấn nạn toàn cầu 2.1.1 Thực trạng