Bài giảng công nghệ sinh học môi trường chương 5 năng lượng và chất đốt sinh học

CHƯƠNG Năng lượng chất đốt sinh học TS Lê Quốc Tuấn Khoa Môi trường Tài nguyên Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh Giới thiệu chung ™ Việc sử dụng ng lượng ng tăng lên theo phát triển công nghiệp ™ Nhu cầu lượng ng biến động ng quốc gia, liên quan đến tiêu thụ nhiên liệu nâng cao điều kiện sống ng ™ Hiện nay, khoảng ng 85% lượng ng giới từ nhiên liệu hóa thạch ch ™ Nhiên liệu hóa thạch ch chủ yếu than, dầu khí thiên nhiên Năng lượng từ đòa nhiệt, ASMT, gió, gỗ, chất thải 0.86% Năng lượng điện nguyên tử 5.76% Sinh khối, đòa nhiệt dùng cho phát điện 0.5% Năng lượng thủy điện 6.24% Khí tự nhiên 23.35% Dầu lửa 35.27% Than 28.02% Sử dụng lượng giới năm 2006 Sử dụng lượng Giới thiệu chung ™ Trong xu phát triển, lượng ng nguyên tử, khí thiên nhiên dầu dần thay than ™ Việc sử dụng ng nhiên liệu hóa thạch ch liên quan đến nhiều vấn đề môi trường ng như: Phát sinh khí nhà kính chất ô nhiễm khác ™ Khí thiên nhiên thay than phát điện khí thải lượng ng cao ™ Năng lượng ng sử dụng ng vào mục đích khác Mục đích sử dụng ng lượng ng Ảnh nh hưởng ng việc đốt cháy nhiên liệu hóa thạch ch ™ Sinh khí CO2, SO2, NOx, bụi ™ Gây nên hiệu ứng ng nhà kính Hoạt động ng người ™ Chặt phá rừng ng, đốt nhiên liệu hóa thạch ch làm gia tăng nồng ng độ khí nhà kính Phát sinh khí nhà kính hoạt động người Phát thải khí nhà kính toàn cầu Biogas (Khí sinh học) Khí sinh học „ „ „ „ „ Là kết trình xử lý kỵ khí chất thải có BOD cao Khí sinh học chứa khoảng ng 50-75% methane Ở nước phát triển, khu xử lý nước thải, khí sinh học sử dụng n/nước ng để chạy máy bơm bùn/n thải cấp nhiệt cho hệ thống ng xử lý kỵ khí Dùng ng cho nấu ăn thắp sáng ng Nguồn khí sinh học khác từ Bãi chôn lấp sử dụng ng để cấp lượng ng chạy máy phát điện Hầm Biogas Dầu sinh học „ Là nhiên liệu thay nhiên liệu lỏng ng hóa thạch ch chạy máy „ Dầu thực vật đốt cháy sinh SO2 loại nhiên liệu dễ dàng ng bò phân hủy sinh học „ Dầu thực vật sử dụng ng để chạy máy thường ng hay làm nghẽn động ng có chứa nhiều sáp độ nhớt cao „ Việc sử dụng ng hỗn hợp dầu thực vật nhiên liệu hóa thạch ch có tính khả thi cao „ Việc chiết dầu thực vật làm tăng giá thành nh sử dụng ng loại nhiên liệu Ethanol „ „ Vi sinh vật có khả sản xuất ethanol từ đường ng Ethanol (20%) trộn với nhiên liệu hóa thạch ch dùng ng để chạy máy Tính chất Nhiệt độ sôi (0C) Tỉ trọng ng (kg/L) Nhiệt đốt cháy (MJ/kg) Nhiệt hóa Điểm cháy (0C) Chỉ số octane Ethanol 78 0.79 27.2 855 45 99 Dầu lửa 35-200 0.74 44.0 293 13 90 - 100 Sản xuất Ethanol XAY THÙNG CHỨA RỬA NGUYÊN LIỆU CO2 LÊN MEN CHƯNG CẤT BẮP SẤY KHÔ ĐÔNG KHÔ SÀNG LỌC HÓA HƠI LY TÂM Sản xuất Ethanol giới (Triệu lít) So sánh công nghệ sản xuất ethanol Công nghệ truyền thống Công nghệ Sản xuất Hydrogen ™ Hydrogen nhiên liệu lý tưởng ng, không gây ô nhiễm môi trường ng đốt sản phẩm tạo nước ™ Hydrogen sử dụng ng để chạy máy phát điện ™ Hydrogen sản xuất ng hệ thống ng Quang điện, Điện phân nước ng hệ thống ng sinh học ™ Nền tảng ng NC hình thành nh cách ch 100 năm, Benemann phát loại vi khuẩn lam (Anabena cylindrica) có khả sinh H2 Dùng ng lượng ng ASMT để sản xuất Hydrogen O2 H2O Hệ QH I O2 Hệ QH II Ferredoxin Ức chế Hydrogenase Quá trình sản xuất hydrogen vi tảo H2 Tóm lượt lượng ng sinh học Tách chiết Chuyển ester hóa SINH KHỐI Thủy phân Lên men Hóa khí Nhiệt phân Tăng cường H Butanol Khí tổng hợp Kết luận ™ Việc sử dụng ng nhiên liệu hóa thạch ch dần chấp nhận việc tăng nhanh giá dầu thô khí đốt ™ Thuận lợi nhiên liệu hóa thạch ch là: ™ Đa dạng ng nguồn đònh dạng ng (lỏng ng, khí, rắn) ™ Sạch ch, không phát thải giảm phát thải ™ Không/ít sinh khí CO2 làm giảm ấm lên toàn cầu ™ Tái tạo được, khó cạn kiệt ™ Chất thải tạo giảm, tái chế [...]... ch ™ ™ ™ ™ ™ ™ ™ ™ Năng lượng ng nguyên tử Năng lượng ng thủy điện Năng lượng ng thủy triều Năng lượng ng sóng ng Năng lượng ng gió Năng lượng ng đòa nhiệt Năng lượng ng mặt trời Các quá trình sinh học „ „ „ „ Cho năng lượng ng lớn Ít khí thải Tạo ra/rò rỉ phóng ng xạ (nguy hiểm) Khó xử lý sau khi hết sử dụng ng Nhà máy điện hạt nhân (năng lượng nguyên tử) Hiện trạng phát triển năng lượng nguyên tử trên... lâu dài và tái phục hồi được Có những tác động về môi trường như: lũ lụt, giảm dòng chảy, vỡ đập Năng lượng gió Năng lượng đòa nhiệt Sử dụng năng lượng đòa nhiệt năm 20 05 Năng lượng ng từ ánh nh sáng ng mặt trời Vai trò năng lượng ng từ ánh nh sáng ng mặt trời „ Trái đất nhận 1/2.109 năng lượng ng ASMT phát ra „ 34% phản xạ „ 42% sưởi ấm trái đất „ 23% cho vòng ng tuần hoàn nước „ 1% tạo gió và dòng... hợp Vai trò năng lượng ng từ ánh nh sáng ng mặt trời „ „ „ Năng lượng ng điều khiển khí quyển, đại dương, sinh quyển Năng lượng ng mặt trời cấp nhiệt để sưởi ấm, lưu chuyển các khối khí, chuyển thành nh điện năng Năng lượng ng cung cấp cho trái đất tùy thuộc vào vó độ và cao độ của mỗi vùng ng Mạng ng lưới bức xạ mặt trời trên mặt đất Bức xạ mặt trời Hấp thu năng lượng ng Hấp thu năng lượng ng ASMT... thu năng lượng ng Hấp thu năng lượng ng ASMT Quang hợp của thực vật Hấp thu năng lượng ng ASMT Sử dụng ng năng lượng ng ASMT Chuyển thành nh điện năng Chuyển thành nh nhiệt năng Biến năng lượng ng ASMT thành nh điện năng Năng lượng mặt trời 89.000 TW Năng lượng gió 370 TW Sử dụng toàn cầu 15 TW Sơ đồ khối so sánh các nguồn năng lượng ... của việc đốt nhiên liệu hóa thạch ch ™ Tăng cường ng các “bể chứa” CO2 như rừng ng, biển khơi ™ Giảm phát thải khí nhà kính và các khí khác bằng ng cách ch tăng hiệu quả sử dụng ng năng lượng ng ™ Xử lý khí CO2 đã được phát thải ™ Sử dụng ng nguồn năng lượng ng thay thế không phát thải CO2 Các biện pháp xử lý CO2 ™ Trồng ng lại hoặc trồng ng mới các cánh nh rừng ng ™ Tách ng ch CO2 từ khí thải và đem... chạy máy phát điện, hiệu suất năng lượng ng chỉ đạt 37% ™ SO2 là nguyên nhân làm giảm hiệu suất đốt nhiên liệu Xử lý lưu huỳnh nh trước khi đốt than hoặc dùng ng loại than có chứa ít lưu huỳnh nh ™ Dầu chứa ít lưu huỳnh nh hoặc khí thiên nhiên thường ng được sử dụng ng ™ Có thể làm giảm phát thải lưu huỳnh nh, nhưng không thể giảm phát thải CO2 trong các quá trình Nguồn năng lượng ng thay thế nhiên liệu... trồng ng mới các cánh nh rừng ng ™ Tách ng ch CO2 từ khí thải và đem chôn trong lòng biển hoặc vào các bể chứa đã lấy hết khí tự nhiên ™ Sử dụng ng vi ng vi tảo để hấp thu CO2 và sử dụng tảo như là nguồn dinh dưỡng sơ cấp ™ Xử lý khí CO2 bằng ng các công nghệ hiện đại (hấp thu CO2) Sử dụng CO2 để tạo ra sinh khối Phương thức xử lý CO2 (đem chôn) Xử lý CO2 bằng ng vi tảo Xử lý CO2 bằng ng vi tảo Dùng ... khối so sánh nguồn lượng Năng lượng ng sinh học Năng lượng ng sinh học „ „ „ „ Vật liệu sinh học xem nguồn lượng ng Việc sử dụng ng vật liệu sinh học giúp làm giảm việc đốt nhiên liệu hóa thạch... trình Nguồn lượng ng thay nhiên liệu hóa thạch ch ™ ™ ™ ™ ™ ™ ™ ™ Năng lượng ng nguyên tử Năng lượng ng thủy điện Năng lượng ng thủy triều Năng lượng ng sóng ng Năng lượng ng gió Năng lượng ng đòa... nhiên Năng lượng từ đòa nhiệt, ASMT, gió, gỗ, chất thải 0.86% Năng lượng điện nguyên tử 5. 76% Sinh khối, đòa nhiệt dùng cho phát điện 0 .5% Năng lượng thủy điện 6.24% Khí tự nhiên 23. 35% Dầu lửa 35. 27%