Xu hướng công nghệ, thị trường toàn cầu, và những thách thức trong sản xuất ethanol sinh học

TểM LC: S dng ethanol lm cht ph gia nhiờn liu hoc trc tip nh mt ngun nng lng Gim s ph thuc vo du Do ú, mt s nc quan tõm n vic phỏt trin th trng ni b ca h s dng nhiờn liu sinh hc ny Hin nay, hu ht etanol sinh hc u c sn xut t ng cc hoc mớa Tuy nhiờn, vỡ loi nguyờn liu ny ch yu l lng thc, cỏc cụng ngh hiu qu v kh thi v mt kinh t khỏc Sn xut etanol ó c ỏnh giỏ Bi bỏo ny xem xột mt s cụng ngh hin ti v y hn Sn xut Ethanol vi cỏc khớa cnh liờn quan n nguyờn liu thụ, quỏ trỡnh, v cỏc bin i k thut Phỏt trin Cỏc nh sn xut chớnh v cỏc quc gia tiờu dựng v trin vng tng lai cho th trng ethanol cng c trỡnh by Cui cựng, cỏc xu hng cụng ngh m rng th trng ny c tho lun trung vo Chin lc xỳc tin nh vic s dng vi to v cỏc h thng liờn tc vi cỏc t bo c nh 1 Gii thiu S u ca th k ny c ỏnh du bng ng lc ln cho vic s dng nhiờn liu sinh hc thay th xng Mt s quc gia trờn th gii, bao gm Braxin, Hoa K, Canada, Nht Bn, n , Trung Quc v Chõu u quan tõm n vic phỏt trin th trng nhiờn liu sinh hc ni b ca h v lp k hoch s dng cỏc nhiờn liu sinh hc ny Cỏc mi quan tõm nh vy ch yu c thỳc y bi 1) giỏ du tng cao v nhn thy rng tr lng du m ton cu ang cn kit nhanh chúng, 2) lo ngi v lng phỏt thi nhiờn liu, 3) cỏc yờu cu ca Ngh nh th Kyoto v K hoch Hnh ng Bali v phỏt thi cỏcbon, Cung cp cỏc ca hng thay th cho cỏc nh sn xut nụng nghip Ethanol, nh mt loi cht d chỏy v sch s, c coi l mt gii phỏp thay th du tt (Bai v cng s, 2008, Almeida v Silva, 2006) Mc dự nng lng tng ng ethanol thp hn 68% so vi nhiờn liu xng, vic t ethanol l sch hn (vỡ nú cha oxy) Do ú, phỏt thi cỏc cht c hi thp hn (Krylova v cng s, 2008) S dng ethanol sinh hc nh mt nhiờn liu chuyn cng cú th giỳp gim s tớch t CO2 theo hai cỏch quan trng: bng cỏch thay th vic s dng nhiờn liu húa thch v bng cỏch tỏi ch CO2 thi nú c t thnh nhiờn liu Bng cỏch s dng ethanol sinh hc thay vỡ nhiờn liu húa thch, trỏnh c lng phỏt thi t vic s dng nhiờn liu hoỏ thch, v hm lng CO2 ca cỏc nhiờn liu hoỏ thch c lu gi Vic t ethanol thay vỡ xng lm gim hn 80% lng khớ thi carbon loi b hon ton s gii phúng acid sulfur dioxide gõy bi ma axit (Lashinky v Schwartz, 2006) Tng quan ny trỡnh by mt cuc tho lun v cỏc cụng ngh hin ti v hn cho sn xut ethanol t nụng sn v cõy trng Th trng v s tin trin ca cỏc quc gia trờn th gii v sn xut nhiờn liu sinh hc ny cng c xem xột phn tip theo Cỏc xu hng v trin vng tng lai m rng th trng ny c tho lun ch yu nhn mnh vo cỏc chin lc giao dch nh s dng vi to v cỏc h thng liờn tc vi cỏc t bo c nh Cỏc cụng ngh hin ti cho sn xut ethanol 3.1 Nguyờn vt liu v quy trỡnh Cỏc quy trỡnh cụng ngh sinh hc chu trỏch nhim cho phn ln ethanol hin ang sn xut Khong 95% ethanol c sn xut trờn th gii l t cỏc sn phm nụng nghip (Rossillo-Calle v Walter, 2006) Sn xut ethanol t cõy trng ng nh mớa ng v c ci ng chim khong 40% tng lng bioethanol sn xut v gn 60% tng ng vi cõy tinh bt (Nn tng nhiờn liu sinh hc, 2010) Nhiờn liu ethanol cú th c sn xut t quỏ trỡnh lờn men trc tip cỏc loi ng n gin hoc cỏc polysaccharides nh tinh bt hoc xenlulụ cú th chuyn thnh ng Do ú, cỏc ngun carbohydrate cú th c phõn thnh ba nhúm chớnh: (1) cỏc loi ng n gin: mớa ng (Leite v cng s, 2009, Macedo v cng s, 2008); C ci ng (Iỗoz v cng s, 2009, Ogbonna v cng s, 2001); Lỳa (Yu v cng s, 2008, Prasad v cng s, 2007a, Mamma v cng s, 1995); Whey (Dragone v cng s, 2009, Silveira v cng s, 2005, Gnansounou v cng s, 2005, Domingues v cng s, 2001) v mt mớa (Roukas, 1996); (2) tinh bt: ng cc nh ngụ (Persson v cng s, 2009 Gaspar v cng s, 2007); Lỳa m (Nigam, 2001); Cõy trng ch yu nh sn (Kosugi v cng s, 2009, Rattanachomsri v cng s, 2009, Amutha v Gunasekaran, 2001); (3) sinh lignocellulosic: vt liu bng g (Ballesteros v cng s, 2004), RM R (Silva et al., 2010, Huang v cng s, 2009), cht thi nụng nghip (Lin v Tanaka, 2006) v ph phm thc vt (Hahn- Họgerdal v cng s, 2006) Sn xut ethanol thng c thc hin theo ba bc: (1) thu c dung dch ng lờn men, (2) lờn men ng v etanol v (3) tỏch ethanol v tinh ch, thng l qua quỏ trỡnh chng ct - tinh ch - kh nc (Demirbas, 2005) Bc trc lờn men, cú c ng lờn men, l s khỏc bit chớnh gia cỏc quỏ trỡnh sn xut ethanol t ng n gin, tinh bt hoc vt liu lignocellulosic (Hỡnh 1) Cỏc nh mỏy ng ch cn mt quy trỡnh xay xỏt khai thỏc ng lờn men (khụng ũi hi bt k bc thy phõn), tr thnh quỏ trỡnh chuyn i ng thnh ethanol Trong quỏ trỡnh ny, ethanol cú th c lờn men trc tip t nc mớa hoc nc c ci ng hoc t mt ng thng thu c nh mt sn phm ph sau tỏch ng (Iỗoz et al., 2009) Túm li, quỏ trỡnh sn xut ethanol t mớa bao gm vic chun b, xay xỏt mớa, quỏ trỡnh lờn men v tinh ch kh nc Quỏ trỡnh lờn men bng ethanol hin c thc hin ch yu bng quy trỡnh nuụi nht vi t bo s dng li, v mt phn nh c to thụng qua quỏ trỡnh lờn men nhiu giai on vi t bo s dng li (Bastos, 2007) Trong cỏc quỏ trỡnh s dng tinh bt t ng cc ging nh ngụ, cn thit phi cú ng hoỏ lờn men trc lờn men (Hỡnh 1) Trong bc ny, tinh bt c lm keo bng cỏch nu v chuyn sang hydrolysis enzym to cỏc monome glucose, cú th c lờn men bng cỏc vi sinh vt Tinh bt l nguyờn liu s dng nhiu nht cho sn xut ethanol Bc M v Chõu u Men khụng th s dng tinh bt trc tip sn xut ethanol Do ú, sn xut ethanol t ng cc liờn quan n vic xay xỏt v tinh bt tinh bt ó b phõn hy hon ton thnh glucose bng cỏch kt hp hai enzyme, -amylase v amyloglucosidase trc lờn men sn xut ethanol Ngụ v lỳa mỡ ch yu c s dng vi cỏc mc ớch ny cỏc nc nhit i, cỏc loi cõy cú tinh bt khỏc nh c (nh sn) cú th c s dng cho sn xut thng mi ethanol (Prasad v cng s, 2007a, Cardona v Sỏnchez, 2007) Cỏc quy trỡnh sn xut ethanol s dng cỏc cõy trng tinh bt c thit lp tt Ngy nay, hu ht nhiờn liu ethanol c sn xut t ngụ bng quy trỡnh say khụ (67%) ho quy trỡnh nghin t (33%) S phỏt trin gn õy ngnh cụng nghip ch yu l i vi cỏc nh mỏy nghin khụ chi phớ u t cho mi gallon thp hn v khuyn khớch cho hp tỏc xó nụng dõn (Bothast, 2005) Mt ngun ng n gin khỏc cú th c s dng sn xut ethanol l whey S lng ln whey c sn xut nh sn phm ph quỏ trỡnh sn xut phụ mai Sau whey protein ó c thu hoch t whey bng siờu lc, thm cũn li c cụ c bng thm thu ngc t c hm lng lactose cao hn lờn men hiu qu Lactose whey permeate c lờn men vi mt s chng c bit ca nm men Kluyveromyces marxianus cú hiu qu vic lờn men lactose (Dragone et al., 2009, Ling, 2008) Thay th, cỏc chng S cerevisiae c bin i di truyn cú th c s dng (Domingues v cng s, 2001, Guimaróes v cng s, 2008a) Cỏc polysaccharides cú cỏc vt liu lignocellulosic (nh c chuyn i, g vn, tru ngụ v cỏc cht thi nụng nghip khỏc), bao gm xenluloza v hemicelluloza, rt quan tõm n ngun thc n cho sn xut ethanol th h th hai Trong trng hp ny, cỏc cụng ngh liờn quan phc hn v chi phớ sn xut ethanol cao hn so sỏnh vi cõy sy, c ci ng hoc ngụ Tuy nhiờn, hu ht cỏc vt liu lignocellulosic l sn phm ph ca cỏc hot ng nụng nghip v d lng cụng nghip v cho thy tim nng ln cho vic sn xut nhiờn liu ethanol quy mụ ln v tiờu th trờn ton th gii nh mt nhiờn liu tỏi to Ngi ta cho rng sinh lignocellulosic s tr thnh nguyờn liu chớnh cho sn xut ethanol tng lai gn Cỏc bc c bn sn xut ethanol t sinh lignocellulosic l: (1) tin x lý lm cho cellulose v hemicellulose d tip cn hn vi cỏc bc tip theo Vic x lý u tiờn bao gm mt bc c hc gim kớch thc ht v x lý húa hc trc (x lý bng húa hc, axit kim, chit dung mụi, tỏch bng hi) lm cho sinh d tiờu húa hn; (2) thy phõn axit hoc enzyme phõn hy polysaccharides thnh cỏc loi ng n gin; (3) lờn men ng (hexose v pentose) ethanol s dng cỏc vi sinh vt; (4) tỏch v trung ethanol to bi s kh nc chng ct - chng ct (Hỡnh 1) (Sỏnchez and Cardona, 2008) Mt s phng phỏp x lý trc (bc 1), nh thy phõn axit pha loóng, dn n s hũa tan cỏc cht ng t hemicellulose, thụng thng tỏch sinh thnh mt phn lng cú cha pento v mt phn rn gm cellulose v lignin Sn lng ng ph thuc vo loi Tin x lý v cỏc iu kin s dng Cỏc cụng ngh chớnh xut cho quỏ trỡnh thy phõn cellulose (bc 2) bao gm thy phõn axit cụ c v thy phõn enzyme Thy phõn axit l cụng ngh tiờn tin nht, thy phõn enzyme c coi l cụng ngh vi c hi tt nht gim chi phớ sn xut ethanol t sinh S dng tt hn carbohydrate vt liu lignocellulosic c thu c thy phõn c thc hin hai giai on Giai on u tiờn c thc hin iu kin u tiờn thy phõn hemicellulose, v chuyn i cellulose thnh glucose xy giai on th hai C hai axit sulfuric v axit nitric ó c s dng thy phõn axit, mc dự axit sulfuric c s dng nhiu nht (Mussatto v Roberto, 2004) Vic la chn nguyờn liu cho sn xut ethanol sinh hc cú liờn quan cht ch vi iu kin canh tỏc ca cỏc loi cõy trng khỏc nhau, dn n vic s dng nhiu loi quy trỡnh, vi chi phớ sn xut khỏc nh Bng S phỏt trin chng nm men Cỏc men, c bit l Saccharomyces spp., Thng l la chn u tiờn cho sn xut ethanol cụng nghip, vỡ kh nng lờn men tt, dung np tt ethanol v cỏc cht c ch khỏc (c hỡnh thnh quỏ trỡnh lờn men thụ hoc sn xut quỏ trỡnh lờn men) v kh nng Phỏt trin nhanh chúng di iu kin k khớ c thit lp c bit cỏc mỏy lờn men quy mụ ln Tuy nhiờn, cn lu ý rng cỏc vi sinh vt khỏc ó c xem xột, ú l vi khun Zymomonas mobilis (Rogers v cng s, 2007) v Escherichia coli (Jarboe v cng s, 2007), l ch ca cỏc chng trỡnh k thut vi mc ớch ci thin Hiu sut lờn men ethanol ca chỳng Cui cựng, song song vi vic ci thin chng vi khun, s phỏt trin thit k cụng ngh sinh hc l cn thit thit lp cỏc h thng sn xut sinh hc ethanol hiu qu cao (Hỡnh 2) Trong s nhng phỏt trin quan trng nht lnh vc lờn men l vic thc hin cụng ngh rt trng lc (VHG), vic s dng hydrolysat lignocellulosic lm nguyờn liu v ỏp dng quy trỡnh liờn tc mt t bo cao Nhng cụng ngh ny c hng li t vic la chn v k thut ca cỏc dũng men mnh m hn, vi cỏc tớnh cht phự hp cho tng quỏ trỡnh Trong quỏ trỡnh lờn men VHG, cỏc c cht cú nng cao c s dng, cho phộp tng ỏng k nng sut quy trỡnh tng th, gim thiu chi phớ sn xut gim lng cht lng x lý v kớch thc ca thit b Ngoi ra, cỏc chun ethanol thu c cao (thng trờn 15% v / v), ú gim ỏng k chi phớ chng ct, c coi l mt nhng khú khn chớnh cỏc quy trỡnh cụng nghip Tuy nhiờn, cú mt s liờn quan n hot ng ca nm men quỏ trỡnh lờn men VHG, thng chm v khụng y Do ú, vic thc hin thnh cụng cụng ngh VHG sn xut ethanol sinh hc ũi hi s phỏt trin ca cỏc chng nm men cú hiu qu lờn men nng ng cao (N250 g / L) (Bai v cng s, 2008) Cỏc chng nm men nh vy phi chu c nhiu cng thng quỏ trỡnh ny, bao gm ỏp lc thm thu nng ng cao, ng lc thm thu ethanol vo cui quỏ trỡnh lờn men, iu kin k khớ c thit lp cỏc mỏy phn ng sinh hc quy mụ ln v tỏi ch t bo Cỏc th tc s dng nm men cho mt s chu k lờn men liờn tc Ngoi cỏc h thng liờn tc, quỏ trỡnh lờn men ó c khai thỏc cho cỏc quy trỡnh lờn men tng t sn xut ethanol, ú cỏc phõn t men c tỏch cui mi m bi s lng ng ỏy bioreactor, ú cho phộp thu hi v tỏi ch sinh Nhiu t Bio-ethanol ton cu th trng 4.1 Sn xut bio-ethanol trờn ton th gii Sn xut ethanol trờn ton th gii ó tng mnh k t cuc khng hong du m vo nm 1970 Th trng ca nú ó tng t di mt t lớt nm 1975 lờn hn 39 t lớt vo nm 2006 v d kin s t 100 t lớt vo nm 2015 (Licht, 2006) Trờn thc t, lc a M l nc sn xut ethanol ln nht th gii, vi Hoa K v Brazil i din cho mt vai trũ quan trng ngnh ny Bng cho thy cỏc nc sn xut ethanol ln hn v lng sn xut thu c nm 2008 4.2 Tiờu th bio-ethanol trờn ton th gii Th trng ethanol quc t ó c kớch thớch bi chớnh sỏch ca chớnh ph nhm khuyn khớch vic s dng nhiờn liu tỏi to Mc dự m rng, th trng quc t rt khu vc, vi cỏc nh sn xut ln nht cng l ngi tiờu dựng ln nht (Almeida v Silva, 2006) Trong kinh doanh cn, Brazil l nh xut khu ln nht, vi Hoa K v chõu u l, tng ng, cỏc nh nhp khu ln nht Trong nm 2006 Tng thng mi ethanol c tớnh l 4,3 galụng (gal) Brazil l nh xut khu chớnh (3,5 gal), v Hoa K, Nht Bn v chõu u l nhng nh nhp khu chớnh Lng ethanol nhp khu ca Hoa K (2,5 gal) chim a s (1,7 gal) t Braxin Ti Liờn minh chõu u, nhp khu rũng ethanol nm 2006 c tớnh khong 0,5 gal, H Lan v Thy in l nh nhp khu ln nht 4.3 Cỏc khớa cnh kinh t Trung bỡnh, mt nh mỏy ethanol 0,19 hm3 (50 Mgal) mi nm ũi hi chi phớ u t khong 65-100 triu USD, cho 30-50 cụng n vic lm, v chi phớ hot ng hng nm l 45-60 triu USD (Solomon v cng s , 2007) Trong s cỏc nguyờn liu ó c s dng sn xut ethanol, mớa cung cp chi phớ sn xut thp nht (Nn tng nhiờn liu sinh hc, 2010), vỡ õy l sn phm cú nng sut cao nht (6190- 7500 L / so vi 3460-4020 L / bp) (Tabak, 2009; Duailibi, 2008, Brown, 2006) v cn mt quy trỡnh d dng hn Ngoi ra, bó mớa c to sau khai thỏc nc cú th c t to nng lng nh mỏy, gúp phn gim chi phớ nng lng (Souza, 2006, Sinớcio, 1997) Vỡ tt c nhng lý ny, sn xut ethanol Braxin r hn Hoa K hoc Chõu u Ti chõu u, chi phớ sn xut etanol sinh hc cao trung bỡnh ba ln so vi Braxin v cao gp hai ln Hoa K (Nn tng nhiờn liu sinh hc nm 2010) Vo thỏng Giờng nm 2007, lớt ethanol Braxin ó c bỏn vi giỏ 0,20 ụ la M, ti Hoa K giỏ tr ó cao gp hn ln (0,7 ụ la M / L) (Notớcias Globo, 2007) V sn xut ethanol t quỏ trỡnh lờn men pento, mt s tỏc gi c tớnh chi phớ sn xut cui cựng l 0,48 USD / L, lờn men l bc t nht (31%), tip theo l gii kh hydrolizate (22%) v tin x lý nguyờn liu thụ Thy phõn vt liu (12,5%) Chi phớ liờn quan n chng ct, lao ng, lng t bo sn xut (cy) s tng ng vi 35% tng chi phớ liờn quan (Von Sivers v cng s, 1994) c tớnh chi phớ sn xut ethanol t vt liu lignocellulosic l rt khú vỡ cỏc phng phỏp sn xut khỏc ó c ỏnh giỏ, v cng cú mt s khú khn vic tớnh chi phớ giỏn tip Theo c tớnh sn xut ethanol t xenlulụ, cỏc chi phớ ln nht l ch bin tinh bt v lờn men ng thi trc x lý (17%), cng cú th c thc hin riờng, v cỏc tin ớch v nng lng cho ni hi v mỏy phỏt in (36% ) (Solomon v cng s, 2007) Gn õy, s phỏt trin ca Genencor International v Novozymes Biotech ó lm gim 30 ln chi phớ ca enzyme cho quỏ trỡnh thy phõn cỏc nguyờn liu ny sn xut ethanol Do ú, ngi ta hy vng rng ethanol xenlulụ s cú kh nng cnh tranh vi quy mụ ln bng xng m khụng cú tr cp thp k ti Mt s yu t khỏc cú th lm gim chi phớ sn xut ethanol xenluloza, bao gm vic s dng cỏc cht thi r tin cho cỏc nguyờn liu sinh cho cỏc th trng khỏc, vay n vi chi phớ thp hoc hi nhp vo nn tng cụng ngh sinh hc tng phm vi sn phm bao gm cỏc hp cht húa hc cú giỏ tr cao hn ca cỏc ng sn phm Xu hng cụng ngh v thỏch thc ca sn xut ethanol sinh hc Hin nay, hu ht etanol sinh hc u c sn xut t ng cc hoc mớa Ngi ta bit rng sn xut nng lng tỏi to t cỏc ngun thc n chn nuụi nụng nghip bng cỏch trng trt cỏc khu vc dnh riờng hoc thm cỏc khu vc cn biờn rng ln hn trờn ton th gii cú tỏc ng tớch cc ln n phỏt trin nụng thụn, nh to vic lm mi v thu nhp b sung Tuy nhiờn, vỡ loi nguyờn liu ny ch yu l lng thc, sn xut nhiờn liu sinh hc t cỏc loi cõy trng, c bit l ngụ, ó thu hỳt c s ch trớch giỏ lng thc tng cao v tỡnh trng thiu lng thc ton cu Ngoi ra, sn xut ethanol t ng cc nh ngụ cú mt s tỏc ng mụi trng quan trng, bao gm xúi mũn t, mt a dng sinh hc, v cỏc hp cht hu c bay hi cao v ụ nhim NOx Cụng ngh sn xut ethanol ny cng cú mt s cõn bng nng lng bt li, v nm 2007; Giampietro v cng s, 1997) Vỡ tt c nhng lý trờn, cỏc quc gia trờn th gii ang liờn tc tỡm kim cỏc cụng ngh v quy trỡnh mi sn xut nhiờn liu sinh hc ny m khụng gõy nhng tỏc ng bt li cho mụi trng 5.1 To nh nh l mt nguyờn liu cho sn xut ethanol sinh hc To nh l mt nhúm ln cỏc vi sinh vt quang hp hoc sinh vt nhõn chun b phỏt trin nhanh, cú th sng nhng iu kin khc nghit cu trỳc a bo n bo hoc n bo n gin Cỏc vớ d v vi sinh vt prokaryotic l Cyanobacteria (Cyanophyceae), v to lc sinh bao gm to lc (Chlorophyceae) v to cỏt (Bacillariophyceae) (Li et al., 2008) Cỏc vi sinh vt ny chuyn i ỏnh sỏng mt tri, nc v CO2 thnh sinh to (ch yu l carbohydrate, protein v du) v cú th tng sinh ca chỳng khong 3,5 gi vi tc tng trng cao cỏc mụi trng nuụi cy r (Chisti, 2007) Trong c ch quang hp to vi mụ cng tng t nh cỏc nh mỏy cao hn, chỳng thng l cỏc b chuyn i nng lng mt tri hiu qu hn cu trỳc khụng phc ca chỳng Hn na, vỡ vi to cú kớch thc cc nh v phỏt trin nuụi cy lng, cỏc cht dinh dng cú th c trỡ hoc gn cỏc iu kin ti u cú kh nng mang li li ớch ca vic kim soỏt nng sut liờn tc cao, tng t nh cỏc quỏ trỡnh lờn men vi sinh vt Nhng u im khỏc ca cỏc h thng vi khun l: (1) To vi cú th c thu hoch gn nh quanh nm; (2) chỳng phỏt trin mụi trng dung dch nc, nhng cn ớt nc hn cõy trng trờn cn, ú lm gim lng nc ngt; (3) To vi th cú th c trng nc l trờn t khụng canh tỏc v ú cú th khụng gõy thay i s dng t, gim thiu cỏc tỏc ng mụi trng liờn quan, khụng (4) sinh vi sinh cú th nh hng n sinh hc thi CO2 (1 kg khụ Sinh algal s dng khong 1,83 kg CO2); (5) cỏc cht dinh dng cho vic trng to vi mụ (c bit l nit v pht pho) cú th thu c t nc thi, ú, ngoi vic cung cp mụi trng tng trng, cú hai tim nng x lý nc thi cụng nghip v nc sinh hot; (6) Trng vi to khụng yờu cu s dng thuc dit c hoc thuc bo v thc vt; (7) chỳng cng cú th sn xut cỏc sn phm cú giỏ tr nh protein v sinh cũn sút li, cú th dựng lm thc n hoc phõn bún v (8) thnh phn sinh húa ca sinh vi sinh cú th c iu ch bng cỏc iu kin tng trng khỏc nhau, ú du hoc sn phm tinh bt cú th c tng cng ỏng k 5.2 Sn xut ethanol sinh hc cỏc h thng lờn men liờn tc s dng cỏc t bo c nh Cỏc h thng lờn men hot ng ch liờn tc cung cp mt s li th so vi cỏc quy trỡnh theo lụ, thng dn n nng sut th tớch tng lờn, v ú, lng ca mỏy phn ng sinh hc nh hn v chi phớ u t v hnh thp hn (Brethauer v Wyman, 2010) Nhng quỏ trỡnh liờn tc ny cú th cú li t k thut c nh ton th t bo gi mt t bo cao bờn cỏc bioreactor Cỏc k thut c nh nh vy cú th c chia thnh bn loi: gn kt hoc hp ph vo cỏc b mt rn (vớ d nh cỏc mnh g, ng cc ó qua s dng, DEAE cellulose, v kớnh xp), by mt ma trn xp (vớ d canxi alginate, kcarrageenan, ru polyvinyl, Agar, gelatine, chitosan, v polyacrilamide), c ch gi li nh mng ngn (vớ d nh b lc mng microporous, v microcapsules) v t kt hp cỏc t bo bng s to bụng Nhiu khớa cnh liờn quan n vic ỏp dng cỏc phng phỏp v chuyn bt ng c bit ny ó c tho lun gn õy (Kourkoutas et al., 2004; Brỏnyik v cng s, 2005; Verbelen v cng s, 2006), bao gm nh hng ca chỳng i vi sinh trng v sinh lý ca vi sinh vt, cỏc hn ch chuyn i ni b v bờn ngoi, cht lng sn phm v tớnh nht quỏn, thit k lũ phn ng sinh hc, cụng ngh ch to sinh hc v kinh t hc Cỏc ng dng cụng nghip ca cỏc h thng lờn men liờn tc vi cỏc t bo c nh cho n khan him, ch yu l cỏc quy trỡnh quỏ trỡnh v cỏc hot ng ca vi sinh vt cng nh cỏc li th v chi phớ khụng c thc hin (Verbelen et al., 2006 Brỏnyik et al, 2005) Tuy nhiờn, mt s ng dng thnh cụng ó c bỏo cỏo Ti Braxin, mc dự phn ln cỏc nh mỏy chng ct ethanol t mớa s dng quỏ trỡnh Melle-Boinot, ó cú nhng n lc thc hin cỏc quỏ trỡnh liờn tc hiu qu (Brethauer v Wyman, 2010) Cỏc quy trỡnh liờn tc hin i th ba s dng cỏc phng phỏp ti u húa v cỏc mụ hỡnh ng hc vi mc tiờu thit k cỏc nh mỏy mi vi nng sut ti a v tớnh linh hot v s n nh ca quy trỡnh cao hn (Zanin et al., 2000) Tng t nh quỏ trỡnh MelleBoinet, thng thỡ cỏc h thng liờn tc ny s dng mỏy ly tõm phc hi cỏc t bo nm men tỏi ch sinh Tuy nhiờn, mt s nh mỏy cụng nghip Braxin ó thc hin quy trỡnh liờn tc bng cỏch s dng S cerevisiae flocculent cho phộp thu hi sinh bng lng ng ngi nh c, ú trỏnh ly tõm tn kộm (Zanin v cng s, 2000) Vic s dng cỏc dũng flocculent (xem Phn 3.2) thng c cp n nh l thun li so vi cỏc h thng c nh da trờn c s chuyn, s n gin v chi phớ thp liờn quan n khỏi nim ny ... sn xut ethanol, ú cỏc phõn t men c tỏch cui mi m bi s lng ng ỏy bioreactor, ú cho phộp thu hi v tỏi ch sinh Nhiu t Bio -ethanol ton cu th trng 4.1 Sn xut bio -ethanol trờn ton th gii Sn xut ethanol. .. 2006) Sn xut ethanol t cõy trng ng nh mớa ng v c ci ng chim khong 40% tng lng bioethanol sn xut v gn 60% tng ng vi cõy tinh bt (Nn tng nhiờn liu sinh hc, 2010) Nhiờn liu ethanol cú th c sn xut t... cụng ngh hin ti cho sn xut ethanol 3.1 Nguyờn vt liu v quy trỡnh Cỏc quy trỡnh cụng ngh sinh hc chu trỏch nhim cho phn ln ethanol hin ang sn xut Khong 95% ethanol c sn xut trờn th gii l t cỏc