SẢN XUẤT BIODIESEL từ tảo CHLORELLA VULGARIS

Sản xuất biodiesel từ tảo cho các bạn tham khảo..File word chuẩn font 100% cho các bạn..Tài liệu có thiếu sót mong các bạn bỏ qua cho..Cảm ơn.......................................................................................................

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM TÀI LIỆU THAM KHẢO CHO CÁC BẠN GVHD: PGS TS Nguyễn Văn A SVTH: Trần Quỳnh Bê MSSV: 19001020 TP HCM, Tháng … Báo cáo Seminar MỤC LỤC Trang Báo cáo Seminar DANH MỤC HÌNH Trang Báo cáo Seminar DANH MỤC BẢNG Trang Báo cáo Seminar CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU Với phát triển vượt bậc không ngừng khoa học kỹ thu ật, nước tiên tiến mà nước phát triển chậm phát tri ển quan tâm đến vấn đề nhiễm khơng khí cạn ki ệt ngu ồn nhiên li ệu truyền thống Nguồn nhiên liệu dầu mỏ cạn kiệt dần Bên cạnh đó, đ ốt nhiên liệu dầu mỏ sinh khí CO gây nên vấn đề môi trường Do vậy, dùng nhiên liệu sinh học để thay nhiên liệu dầu mỏ vấn đề cấp thi ết Đây vấn đề đòi hỏi nhân loại sức tìm hiểu nghiên cứu để đưa gi ải pháp t ốt Những nghiên cứu nhiên liệu thay th ế gi ới bắt đ ầu t năm cuối kỷ XIX đầu kỷ XX Ngày nay, s ố dạng lượng nhiên liệu thay sử dụng thực tế số nước th ế gi ới Việc tìm kiếm loại nhiên liệu, lượng gi ải quy ết vần đề nhiễm khơng khí mà có th ể ch ủ đ ộng đ ược ngu ồn nhiên liệu, hạn chế phụ thuộc vào biến động giới Những năm gần đây, loài tảo thu hút ý ngày cao c nhà khoa học, công nghệ thương mại ưu c th ể so với thực vật bậc cao như: phát tri ển đơn giản, vòng đời ngắn, su ất cao, hệ số sử dụng lượng ánh sang cao, thành phần sinh hóa dễ ều khiển tùy điều kiện nuôi cấy nhờ kỹ thuật di truyền, ni tr ồng đơn gi ản, thích hợp với quy mô sản xuất công nghiệp Ứng dụng tốt vi ệc nghiên cứu sản xuất biodiesel Biodiesel nghiên cứu sử dụng lo ại nhiên liệu thay cho nhiên liệu diesel truyền th ống Do ti ềm v ề vi ệc sản xuất biodiesel nhằm thay cho nhiên li ệu truy ền th ống tương lai lớn nhằm tạo nguồn lượng môi trường Biodiesel từ tảo giới nghiên cứu năm gần Tảo Chlorella sp giống quan tâm Ở Vi ệt Nam nguồn nguyên liệu tảo đa dạng phong phú Đây nguôn nguyên li ệu d ồi để sản xuất biodiesel Trang Báo cáo Seminar CHƯƠNG 2: I TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU Tổng quan biodiesel I.1 Biodiesel Biodiesel gọi diesel sinh học loại nhiên liệu có tính chất giống với dầu diesel sản xuất từu dầu mỏ mà từu dầu thực vật hay mỡ động vật Biodiesel, hay nhiên liệu sinh học nói chung, loại lượng Mặt khác chugs không độc dễ phân gi ải t ự nhiên Hình 2.1: Mẫu biodiesel Bản chất biodiesel sản phẩm ester hóa methanol ho ặc ethanol acid béo tự dầu thực vật mỡ động vật Theo tiêu chuẩn ASTM biodiesel định nghĩa mono alkyl ester acid mạch dài có nguồn gốc từ lipit có th ể tái t ạo l ại nh ư: d ầu thực vật, mỡ động vật, sử dụng làm nhiên liệu cho đơng diesel Biodiesel sử dụng trực tiếp phối trộn với nhiên liệu diesel truyền thống Người ta ký hiệu B100 với nhiện liệu chứa 100% biodiesel, n ếu phối trộn 20% thể tích biodiesel với 80% diesel truyền thống nhiên li ệu ký hiệu B20 Tương tự ta có loại nhiên liệu B5, B10… I.2 Các tính chất biodiesel Biodiesel chất lỏng, có màu vàng hay nâu tối phụ thu ộc vào nguyên liệu để chế biến Methyl ester điển hình có ểm bốc cháy kho ảng 150 0C Trang Báo cáo Seminar (3000F), tỷ trọng thấp nước (d= 0,88g/cm3), có độ nhớt tương tự diesel từ dầu mỏ I.3 - Một số ưu điểm, nhược điểm nhiên liệu biodiesel Ưu điểm: Phụ gia tăng khả bôi trơn: cần phối trộn 0,4-5% biodiesel v ới nhiên liệu diesel làm tăng khả bôi trơn nhiên li ệu Đ ể tăng kh ả ngăng nhiên liệu diesel người ta cho thêm lưu huỳnh Tuy nhiên nhiên nhiên liệu chứa lưu huỳnh bị đ ốt tạo SO 2, thành phần mưa acid, gây nhễm mơi trường Nhiên liệu biodiesel có ưu ểm có hàm l ượng lưu huỳnh thấp (khoảng 0,001%) Vì cháy h ạn ch ế nhược điểm tạo khí SO2 nhiên liệu truyền thống Trị số cetan cao: trị số cetan yêu cầu quan tr ọng cho nhiên liệu động diesel Nó đặc trưng cho khả bắt cháy c nhiên liệu tính ổn định động Nhiên li ệu động thơng th ường có tr ị số cetan từ 50 đến 54, nhiên liệu biodiesel có tr ị s ố cetsn t 56 đ ến 58 Sở dĩ biodiesel có trị số cetan cao biodiesel có alkyl ester m ạch thẳng có khả tự bắt cháy cao Đó ưu điểm lớn nhiên li ệu biodiesel, khẳng định vai trò thay nhiên liệu cho nhiên li ệu truy ền thống động diesel Khả phân hủy sinh học: biodiesel có khả phân hủy sinh h ọc không độc hại, so với nhiên liệu diesel dầu khống biodiesel có kh ả phân hủy sinh học gấp lần Do tính thân thi ện v ới mơi tr ường nh v ậy mà biodiesel rát hợp làm nhiên liệu cho máy móc khu vực nh ạy c ảm nh khu vực đông dân cư, hay khu vực sơng hồ,… An tồn vận chuyển tồn trữ: điều ki ện thường biodiesel khả tự bắt cháy hay nổ có nhi ệt độ ch ớp cháy cao kho ảng 1300C, nhiên liệu biosel có nhiệt độ chớp cháy tên 50 0C Vì lý mà việc tồn trữ vận chuyển biodiesel an toàn nhiều Giảm đáng kể lượng khí thải gây hại với người gây ô nhiễm môi trường: so với nhiên liệu diesel truyền thống biodiesel có lượng khí th ải th ấp Trang Báo cáo Seminar nhiều Biodiesel khơng thải khí SO 2, CO2 giảm đến 20% khí CO có nhiều oxy tự Dễ dàng sản xuất: nguồn nguyên liệu sản xuất biodiesel nguồn dàu thực vật mỡ động vật nguồn ngun liệu có khả tái sinh khơng làm ảnh hưởng đến nguồn lượng tự nhiên Vì ngu ồn gnuyeen liệu để sản xuất biodiesel cung cấp chủ động dẽ dàng - Nhược điểm: Bên cạnh nhiều ưu điểm kể biodiesel nhiên liệu có số nhược điểm sau: Giá thành cao: biodiesel thu từ dầu thực vật tinh ết có giá thành đắt so với nhiên liệu thông thường Tuy nhiên nhược ểm cos thể khắc phục cách từ nguồn nguyên liệu rẻ ti ền dầu sơ chế dầu thu hồi Đồng thời q trình sản xuất biodiesel có s ản phẩm phụ glycerin, hóa chất có nhiều ứng dụng cơng nghi ệp nh s ản xuất mực viết, kem đánh răng, thuốc loại mu ối dùng đ ể ch ế bi ến phân bón, nên bù lại giá thành trình sản xuất biodiesel Thải nhiều khí NOx: sử dụng biodiesel với động q cũ lượng khí thải NOx tăng lê Tuy nhiên giảm lượng khí th ải cách giảm nhiệt độ đốt cháy lắp hộp xúc tác ống xả động Làm hỏng phận cao su động cơ: nhiên liệu biodiesel có xu hướng làm hỏng phận cao su bên động có rượu nhiên liệu làm hỏng cao su Nếu động sử dụng 100% nhiên li ệu biodiesel tong vòng 160.000km phần động phải thay Đẻ hạn ch ế nh ược điểm nàycác nhà sản xuất động thay ph ận b ằng v ật li ệu tổng hợp, ví dụ fluroelatomer Ngồi vật liệu tổng h ợp bền v ới nhiên liệu oxy hóa, methanol ethanol phù hợp sử dụng với biodiesel Nhiệt độ đông đặc biodiesel phụ thuộc vào nguyên liệu sản xuất nói chung cao nhiều so với dầu diesel thành phẩm Đi ều ảnh hưởng lớn đến việc sử dụng biodiesel vùng có thời tiết lạnh Trang Báo cáo Seminar Ngoài ra, biodiesel háo nước nên cần biện pháp bảo quản đặc biệt để tránh tiếp xúc với nước Biodiesel không bền dễ bị oxy hóa nên gây nhiều khó khan việc bảo quản II Tổng quan tảo Chlorella II.1 Giới thiệu tảo Chlorella Tảo lục (Chlorella) loại rong đặc biệt, có tên khoa học Pyrenoidosa, thuộc họ Oocystaceae, thường sống vùng nước có hàm lượng Chlorophyll cao (28.9g/kg) so với thực vật quang h ợp khác biết trái đất Chlorella có màu xanh nhờ sắc tố quang hợp chlorophyll - a b lục lạp Thơng qua quang hợp phát tri ển nhanh chóng ch ỉ c ần l ượng khí carbon dioxide, nước, ánh sáng mặt trời, lượng nhỏ khoáng chất để tái sản xuất Thành phần hóa học: Chlorella giàu protein, vitamin khoáng chất Các protein lồi rong có chứa tất amino acid c ần thi ết cho nhu cầu dinh dưỡng người động vật Rất nhiều vitamin có thành Chlorella pyrenoidosa như: Vitamin C, tiền vitamin A (β - caroten), riboflavin (B2), pyridoxine (B6), niacin (vitamin PP), axit panthothenic (vitamin B3), axit folic (vitamin B9), vitamin B12, biotin (vitamin H), choline, vitamin K, axit lipoic inositol Các ngun tố khống Chlorella pyrenoidosa gồm có: Photpho, canxi, Kẽm, iod, Magie, sắt đồng II.2 Hình thái đặc điểm sinh học ngành tảo lục Tảo lục đơn bào có chứa Chlorophyll a b, Xanthophyll, hình thái r ất đa dạng: có loại đơn bào, có loại thành nhóm, có loại dạng s ợi, có lo ại d ạng màng, có loại dạng ống…phần lớn có màu lục cỏ Sắc lạp có th ể có hình phiến, hình lưới, hình trụ, hình sao… Thường có – Thylakoid xếp ch ồng lên Phần lớn có hay nhiều Pyrenoid nằm sắc lạp Nhi ệm v ụ chủ y ếu Pyrenoid tổng hợp tinh bột Trên sắc lạp tảo l ục đơn bào hay tế bào sinh sản di động tảo lục có sợi lơng roi (tiêm mao) dài b ằng tr ơn nhẵn Có loại bề mặt lơng roi có hay vài tầng vẫy nh ỏ Lông roi t ế bào Trang Báo cáo Seminar di động tảo lục thường có sợi, số có sợi, sợi hay nhiều Cũng có có sợi lông roi Phần lớn tế bào tảo l ục có nhân, m ột s ố có nhi ều nhân Thành tế bào tảo lục chủ yếu chứa Cellulose Với tế bào bình thường, tế bào Chlorella phân chia thành tế bào thời gian chưa đầy 24 giờ, kích thước tảo từ đến 10 µm tu ổi thọ vòng đời tế bào Chlorella phụ thuộc vào cường độ ánh sang mặt trời, nhiệt độ nguồn dinh dưỡng Hình 2.2: Đặc điểm cấu tạo tảo Chlorella Trong đó: - Nucleus: Nhân - Nuclear envelope: Màng nhân - Starch: Tinh bột - Cell walls: Vách tế bào - Chloroplast: Thể sắc tố - Mitochondria: Ty thể Tảo lục có phương thức sinh sản : - Sinh sản sinh dưỡng: Phân cắt tế bào,phân cắt đoạn tảo - Sinh sản vơ tính: Hình thành loại bào tử vơ tính bào t tĩnh, bào tử động, bào tử tự than,bào tử màng dày - Sinh sản hữu tính: Đẳng giao, dị giao noãn giao Trang 10 Báo cáo Seminar thể giữ nguyên chất lượng sắc tố vitamin sinh khối Nhưng khả tiêu hóa dịch tảo sấy phun khơ đạt 50 % so với 80 % tảo đ ược s tiếp xúc Tuy nhiên phương pháp sấy tiếp xúc làm biến tính protein h ơn so v ới sấy phun Sấy mặt trời: phương pháp sấy rẻ Tính tốn cho th đ ể làm khô lớp sinh khối tảo dày 0,75 cm cần ngày Vì tốc đ ộ s khô r ất chậm phụ thuộc thời tiết nên phương pháp tỏ không hi ệu áp d ụng cho sản xuất quy mô lớn Phương pháp sấy đông khô tỏ hiệu vi ệc ổn định thành phần sinh hóa tảo khơng có tri ển v ọng ứng dụng rộng rãi công nghệ sản xuất đại trà vi tảo II.4 Trích ly II.4.1 Ý nghĩa phương pháp Ngày nay, phương pháp trích ly áp dụng rộng rãi mang l ại hiệu kinh tế cao phương pháp ép có khả tự động hóa cao Phương pháp trích ly lấy triệt để hàm lượng dầu có nguyên liệu, hàm lượng dầu lại 1.8 %, nhi ều so v ới phương pháp ép (hàm lượng dầu bã trích ly khoảng từ ÷ %) Trong thực tế s ản xu ất, người ta thường kết hợp hai phương pháp ép trích ly Ngồi ra, phương pháp trích ly khai thác loại dầu có hàm lượng bé nguyên li ệu khai thác dầu với suất lớn Tuy nhiên, dung mơi đ ti ền, vùng nguyên liệu nằm rải rác không tập trung nên ph ương pháp ch ưa đ ược ứng dụng rộng rãi nước ta II.4.2 Cơ chế q trình trích ly Q trình trích ly dung mơi biết đến trình bao gồm bốn chế vật lý trình sau đây: - Sự tương tác dung mơi với q trình trao đổi chất bề mặt vật liệu trích ly - Q trình truyền dung môi bên sản phẩm thực hi ện thể lỏng trình khác như: mao dẫn, khuếch Trang 27 Báo cáo Seminar tán phân tử gradient nồng độ dung môi động lực cho trình - Quá trình truyền chất tan (dầu) vào dung môi x ảy bên s ản phẩm, thực trình khuếch tán bên vật liệu Gradient nồng độ chất tan động lực trình - Quá trình chuyển chất tan từ bề mặt vật liệu ngồi mơi trường dung mơi, q trình thực trình khu ếch tán đối lưu Để tăng cường hoạt động q trình trích ly dung mơi, có th ể sử dụng phương pháp sau: - Quá trình nghiền giúp tăng trình trao đổi bề mặt việc hòa tan chất tan bề mặt dễ thực - Quá trình thay đổi cấu trúc bên tế bào làm cho chúng có c ấu trúc xốp Vì cấu trúc bên thực vật đặc bi ệt màng tế bào chất vách tế bào cản trở trình truy ền kh ối ch ất lỏng, hay trình khuếch tán Sự cản trở khuếch tán cấu trúc bên tế bào thường xem yếu tố chủ yếu hạn chế động học q trình trích ly - Q trình khuấy trộn cho phép tăng nhanh trình truy ền ch ất tan từ bề mặt vật liệu vào mơi trường dung mơi bên ngồi q trình đối lưu II.4.3 Động học q trình trích ly Một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến trình chi ết th ời gian tiếp xúc pha Trong nhiều hệ chiết cân chi ết th ường không đ ạt ngay, thời gian đạt cân phụ thuộc vào điều kiện chi ết Tốc độ chiết phụ thuộc vào tốc độ phản ứng hoá học xảy bên hệ, nghĩa phụ thuộc vào tốc độ tạo thành hợp ch ất chi ết đ ược t ốc độ truyền vật chất – khối lượng hai pha Ngoài ra, q trình chiết phụ thuộc vào y ếu tố nh thành ph ần pha nước, chất dung môi, nhiệt độ, pH … Trang 28 Báo cáo Seminar II.4.4 Cơ sở lý thuyết trình trích ly Q trình trích ly dựa tính hòa tan tốt dầu dung mơi hữu khơng phân cực (chẳng hạn xăng, n-hexan, dicloetan…) Độ hòa tan vào hai chất lỏng phụ thuộc vào số điện mơi, hai ch ất l ỏng có h ằng số điện mơi gần khả hòa tan vào l ớn D ầu có h ằng số điện mơi từ ÷ 3, dung mơi hữu có s ố ện mơi từ ÷ 10, dùng dung mơi hữu để ly trích dầu chứa ngun liệu Trích ly q trình chuyển dần phân bố bên nh m ặt cấu trúc vật thể rắn hạt, bột có dầu vào pha l ỏng dung mơi, m ột trình truyền khối xảy lớp chuyển động, chênh lệch n ồng đ ộ d ầu ngun liệu dòng chảy bên ngồi Vì vậy, chất q trình trích ly q trình q trình ngâm chi ết hòa tan, làm chuy ển d ầu từ nguyên liệu vào dung môi, thực khuếch tán đ ối lưu, sau ti ếp t ục thẩm thấu qua vách tế bào II.4.5 Các nhân tố ảnh hưởng đến vận tốc độ kiệt dầu trích ly Mức độ phá vỡ cấu trúc tế bào nguyên liệu yếu tố thúc đẩy q trình trích ly nhanh chóng hồn tồn, tạo điều ki ện cho nguyên li ệu ti ếp xúc triệt để với dung mơi Kích thước hình dạng hạt ảnh hưởng nhiều đến vận tốc chuy ển động dung môi qua lớp nguyên liệu, từ xúc ti ến nhanh ho ặc làm ch ậm q trình trích ly Nếu bột trích ly có kích thước hình dạng thích h ợp, có vận tốc chuyển động tốt dung môi vào khe vách hệ mao quản nguyên liệu Nhiệt độ bột trích ly: chất q trình trích ly trình khuếch tán, tăng nhiệt độ, trình khuếch tán đ ược tăng c ường độ nhớt dầu nguyên liệu giảm làm tăng vận tốc chuy ển động dầu vào dung môi Tuy nhiên, tăng nhiệt độ ph ải có gi ới hạn nh ất đ ịnh, nhiệt độ cao gây tổn thất nhiều dung mơi gây bi ến tính d ầu Khi đun dung môi đến nhiệt độ sôi tạo lượng l ớn b ọt khí có kh ả Trang 29 Báo cáo Seminar phá vỡ thành tế bào chứa dầu đó, vận tốc khuếch tán phân tử tăng lên Độ ẩm nguyên liệu trích ly: tăng lượng ẩm làm ch ậm trình khuếch tán làm tăng kết dính hạt bột trích ly ẩm b ột trích ly tương tác với protein chất ưa nước khác, ngăn c ản s ự th ấm sâu dung môi thấm sâu vào bên hạt bột trích ly, làm ch ậm trình khuếch tán phân tử đối lưu Vận tốc chuyển động dung mơi lớp bột trích ly gây ảnh hưởng đến trình khuếch tán phân tử đối lưu Tăng v ận tốc chuy ển đ ộng dung môi làm tăng mức chênh lệch nồng độ mixen l ớp nguyên liệu Từ đó, rút ngắn thời gian trích ly, tăng suất thiết bị Tỉ lệ dung môi nguyên liệu ảnh hưởng đến vận tốc trích ly, lượng bột trích ly nhiều cần nhiều dung mơi II.4.6 Một số phương phương pháp trích ly Trích ly phương pháp dùng dung môi (đơn hay hỗn hợp dung mơi) đ ể tách lấy chất hay nhóm chất từ hỗn hợp cần nghiên cứu Một số phương pháp trích ly: a Phương pháp chiết xuất sử dụng chất lỏng siêu tới hạn Chất lỏng siêu tới hạn có khả khuếch thấm vào bên mẫu chiết lôi kéo dầu Hỗn hợp chất rắn cần thiết đặt vào nồi hấp áp su ất nhiêt độ phòng Nồi khóa chặt lại cho luồn khí CO sục vào để đuổi hết khơng khì khỏi nồi Khi nồi hấp áp suất nâng lên đ ến nhi ệt đ ộ mong muốn điều chỉnh áp suất lên đến 300±5 bar, khí CO2 hóa lỏng, cho chất lỏng siêu giới hạn CO ngang qua mẫu chiết đặt nồi khỏi n ồi để đến phận giảm áp Tại phận giảm áp, áp su ất b ị h xu ống đ ưa đ ến hệ chất lỏng siêu tới hạn CO2 hóa thành khí CO2, khí dẫn trả máy bơm để tiếp tục trình chiết chất chi ết k ết t xu ống đ ược dẫn vào phận tiếp nhận thành phẩm chiết Trang 30 Báo cáo Seminar b Phương pháp chiết Soxhlet[4] Hệ thống ngưng tụ C Ống ống B B Túi lọc D Ống thông E Bếp đun Hình 4.5: Hệ thống Soxhlet Bột nguyên liệu sấy khô dạng mịn, hỗn hợp bột cho vào túi vải để thuận tiện cho việc lấy khối bột kh ỏi ống L ượng b ột ống D không cao vượt q mức cong ống thơng E Rót dung mơi lựa chọn vào bình cầu, kiểm tra hệ th ống kín, m n ước chảy hồn lưu phận ngưng tụ dung môi Dung mơi đun nóng đến nhiệt độ đạt điểm sôi bốc lên cao, dung môi theo ống B lên cao đến ph ận ngưng tụ, h dung môi làm lạnh, ngưng tụ thành thể lỏng, rớt xuống túi vải chứa bột nguyên liệu Dung môi ngấm vào bột nguyên liệu chiết chất hữu có th ể hòa tan vào dung mơi Theo q trình đun nóng, l ượng dung môi r vào túi vải nhiều, mức dung môi dâng cao ống D đ ồng th ời dâng cao ống E Đến mức cao ống E, dung môi hút bình c ầu A, l ực hút rút hét lượng dung môi chứa ống D Quá trình ti ếp t ục chiết kiệt chất có bột ngun liệu Q trình chiết kết thúc giọt dung môi chảy xu ống từ ống h ồi l ưu chảy xuống không làm loang giấy lọc bay hết dung môi C ất thu h ồi dung mơi bình cầu thu cao chiết Trang 31 Báo cáo Seminar c Phương pháp ngấm kiệt Bột nguyên liệu nghiền thô (3mm) Đáy bình ngấm kiệt lót bột thủy tinh tờ gi l ọc Bột nguyên liệu đặt vào bình, bên lớp boont thủy tinh đ ặt g ần đ ầy bình Đậy bề mặt lớp bột tờ giấy lọc chặn lên viên bi thủy tinh dung môi không làm xáo trộn bề mặt lớp bột Từ từ rót dung mơi cần thiết vào bình dung mơi ph ủ xấp xấp phía bề mặt, sử dụng dung mơi nóng hay nguội Để yên thời gian (12-24 tiếng) Mở van bình ngấm ki ệt cho dung dịch chiết chảy xuống bình ngấm kiệt điều chỉnh cho vận t ốc dung mơi tinh khiết chảy vào bình ngấm kiệt với dung sịch chảy khỏi bình Đây phương pháp sử dụng phổ biến khơng đòi hỏi thi ết bị tốn kém, phức tạp Vì q trình chiết liên tục, dung mơi bình ng ấm kiệt bão hòa mẫu chiết thay liên tục dung môi tinh ết d Phương pháp ngâm dầm Kỹ thuật ngấm dầm tương tự kỹ thuật chiết ngấm kiệt khơng đòi hỏi thiết bị phức tạp dễ dàng thao tác v ới m ột l ượng m ẫu l ớn Ngâm bột nguyên liệu bình chứa thủy tinh thép không gỉ, lưu ý bình phải có nắp đậy kín Tránh sử dụng bình b ằng nhựa dung mơi hữu hòa tan nhựa, gây nhầm lẫn h ợp ch ất có ch ứa nguyên liệu Rót dung mơi tinh khiết vào bình xấp xấp bề mặt l ớp b ột nguyên liệu Giữ yên nhiệt độ phòng vòng đêm ngày, đ ể cho dung môi xuyên thấm vào cấu trúc tế bào nguyên liệu cần chi ết hòa tan hợp chất chứa Sau đó, dung dịch chiết lọc qua tờ gi l ọc, thu hồi dịch lọc ta có cao chiết Rót dung mơi vào bình chứa mẫu tiếp tục chi ết thêm m ột vài l ần chiết kiệt mẫu Trang 32 Báo cáo Seminar Có thể gia tăng hiệu chiết cách đảo tr ộn, xốc lớp ngun liệu gắn bình vào máy l ắc để lắc nhẹ (chú ý không để nắp bình bị bung làm dung dịch chiết bị trào ngồi) Mỗi lần ngâm dầm dung mơi cần 24 đủ với lượng dung mơi cố định bình, mẫu chất hòa tan vào dung môi đạt đ ến m ức bảo hòa, khơng thể hòa tan thêm nhiều hơn, có ngâm lâu h ơn ch ỉ m ất thời gian nên ta cần chiết nhiều lần, lần chiết lượng dung mơi Trang 33 Báo cáo Seminar Bảng 4.3: So sánh số phương pháp trích ly dầu Phương Soxhlet Ngấm kiệt Tiết kiệm dung Ít tốn công môi phương pháp Không cần công ngâm dầm đoạn lọc châm Hiệu cao dung môi phương pháp Chiết kiệt ngâm dầm Dung môi tinh Liên tục thay khiết hồn dung mơi tinh lưu liên tục Giới hạn lượng khiết pháp Ưu điểm Nhược bị biến tính điểm nhiệt Thiết bị phức tạp, khó gia cơng, giá thành cao Thiết bi đơn giản Trích lượng mẫu lớn Hiệu không cao nguyên liệu Hợp chất chiết Ngâm dầm phương Thiết bị pháp khác phức tạp Mất nhiều thời gian Mất nhiều thời Liên tục châm dung gian môi Phải trải qua công đoạn lọc II.5 Tách dầu Mục đích: tạo sản phẩm dầu thô thu hồi dung môi hexan Phương pháp: chưng cất máy cô quay chân không Chưng cất trình phân tách hỗn hợp l ỏng h b ằng ph ương pháp gia nhiệt Nguyên lý: dựa khác biệt nhiệt độ sôi Chất có nhiệt đ ộ sơi thấp bay trước thu hồi Chất có nhiệt độ sôi cao h ơn giữ lại Trang 34 Báo cáo Seminar Hình 4.6: Máy quay chân khơng II.6 Tinh chế dầu thô Phương pháp: sắc ký cột II.6.1 Khái niệm Sắc ký cột cổ điển tên gọi để loại sắc ký sử dụng ống hình trụ, đặt dựng đứng, với đầu hở đầu có gắn khóa, dụng cụ giống buret để định phân phòng thí nghiệm Pha tĩnh rắn nhồi vào ống trụ Mẫu cần tách đặt lên bề mặt pha tĩnh Pha đ ộng dung mơi rót liên tục vào đầu cột nhờ trọng lực dung môi di chuy ển t đầu cột xuống cột, xuyên ngang qua pha tĩnh, kh ỏi c ột hứng ống nghiệm, ống nghiệm với thể tích Nh thiết bị thu nhận mẫu tự động hoạt động th ời gian dài, người ta triển khai sắc ký cột qua đêm thuận ti ện Như v ậy, dung môi chảy từ xuống kéo theo phân tử thích hợp làm chúng tách kh ỏi h ỗn hợp Tóm lại, yếu tố định đến hiệu sắc ký cột phụ thuộc vào vi ệc lựa chọn pha động, độ đặc khít cột, dung mơi sử dụng, tốc độ giải ly… nên cần phải lưu ý chúng II.6.2 Nguyên tắc yêu cầu phương pháp Nguyên lý tách sắc kí cột loại sắc kí khác: m ột mẫu thử nạp lên cột chứa chất hấp phụ (thường silica gel, nhôm oxyt) Cột chứa chất hấp phụ đóng vai trò pha tĩnh Một dung môi khai triển (pha động) di chuyển dọc theo cột làm di chuy ển c ấu t c m ẫu thử, cấu tử có độ phân cực khác nên l ực c chúng v ới pha tĩnh khác nhau, chúng bị dung môi gi ải hấp b ị đẩy v ới v ận t ốc Trang 35 Báo cáo Seminar khác tạo dãy riêng biệt có vị trí khác kh ỏi c ột t ại th ời ểm khác nhau, làm sở cho việc phân tích định tính định lượng II.6.3 Ưu nhược điểm phương pháp - Ưu điểm: Có thể sử dụng hai lĩnh vực phân tích điều chế Sắc ký cột dùng để xác định số lượng thành phần hỗn hợp mà dùng để tách tinh chế thành phần phân tích Điều trái ngược với sắc ký giấy, ph ương pháp phân tích Pha tĩnh dụng cụ thí nghiệm rẻ tiền, dễ kiếm; triển khai với lượng lớn mẫu chất - Nhược điểm: Khi chạy cột sắc ký cần đòi hỏi ý theo dõi liên tục đ ể trì m ức dung mơi khơng dễ gây xuất bọt khí làm tắc c ột, n ứt cột, biến dạng đường dung môi Chạy cột tốn thời gian và công việc lặp lặp lại, đặc biệt chạy mẫu lớn Quá trình tách chậm hiệu thấp so với sắc ký lỏng cao áp II.7 Phản ứng biodiesel II.7.1 Định nghĩa Phản ứng chuyển hóa ester gọi phản ứng alcol phân, ph ản ứng ester với alcol tạo thành ester m ột alcol m ới Đ ối v ới nguyên liệu dầu mỡ, thành phần ester triglyceride, phương trình ph ản ứng mơ tả sau: Trang 36 Báo cáo Seminar Trang 37 Báo cáo Seminar II.7.2 Cơ chế phản ứng Phản ứng tổng hợp biodiesel diễn theo giai đoạn: Yếu tố khiến cho xúc tác có khả làm tăng hi ệu trình ph ản ứng nhờ vào trình hấp phụ nhóm carbonyl Sự tác động qua l ại gi ữa xúc tác chất mang làm tăng tính điện tử nguyên tố carbon nhóm carbonyl kế cận, làm cho dễ dàng bị cơng tác nhân nhân Sự sản xuất biodiesel hay gọi thông thường methyl ester acid béo (FAME) thu hút ý quan tr ọng nh ững năm gần yêu cầu ngày tăng nguồn lượng hơn, an tồn h ơn có th ể tái sử dụng FAME sản xuất chủ yếu từ dầu thực vật, m ột ngu ồn có th ể tái sử dụng trì lâu dài Quá trình sản xuất FAME có th ể phân loại thành phương pháp đồng thể, dị th ể không cần xúc tác, s ự phân lo ại phụ thuộc vào loại xúc tác sử dụng quy trình s ản xu ất Hi ện t ại, phương pháp sử dụng xúc tác đồng thể sử dụng nhi ều quy trình sản xuất thương mại Tuy nhiên, phương pháp có nhiều vấn đề khơng thuận lợi Trang 38 Báo cáo Seminar Theo báo cáo gần đây, phương pháp chuyển hoá ester b ằng xúc tác dị thể tỏ có nhiều ưu điểm so sánh với ph ương pháp chuy ển hoá s dụng xúc tác đồng thể, đặc biệt trình phân tách làm s ạch s ản phẩm (FAME) Trong phương pháp dùng xúc tác đồng thể, chất phản ứng, xúc tác FAME tạo tồn pha l ỏng, d ẫn đ ến m ột q trình phân tách lỏng – lỏng phức tạp Quá trình thu hồi xúc tác đ ồng th ể r ất khó khăn Trái lại, phương pháp sử dụng xúc tác dị th ể, chất xúc tác dạng rắn, khơng có mặt hạn chế Q trình phân tách rắn - l ỏng diễn cách tương đối dễ dàng so sánh với trình phân tách l ỏng – lỏng, nên thu hồi xúc tác rắn dễ dàng nhiều H ơn n ữa, phương pháp s dụng xúc tác dị thể loại trừ hình thành xà phòng, h ạn ch ế lượng nước rửa cần sử dụng Với việc loại trừ hình thành xà phòng, phương pháp dị thể ngăn ngừa hình thành nhũ tương hỗn hợp, nhũ tương gây khó khăn cho trình phân tách làm s ạch sản phẩm Về bản, có ba kiểu xúc tác dị thể sử dụng q trình chuyển hố ester: acid, kiềm enzyme Trong phương pháp, loại chất xúc tác dị thể sử dụng, nói chung đặt tên theo tên c loại chất xúc tác Chẳng hạn, quy trình acid tương ứng v ới chất xúc tác d ị thể dạng acid sử dụng phản ứng chuyển hoá ester II.8 Thu hoạch biodiesel Thu hồi methanol Rửa nước Sấy Biodiesel thô Phản ứng biodiesel Lắng trọng lực Glycerin Trang 39 Báo cáo Seminar Biodiesel tinh khiết Hình 4.7: Các bước thu hoạch biodiesel tinh khiết Tách: phương pháp lắng trọng lực Hỗn hợp sau phản ứng lắng 12 để tách lớp Biodiesel thơ rửa nước sấy để có biodiesel Methanol thu hồi lại để sử dụng cho phản ứng chuyển hóa ester Ngồi ra, quy trình tạo bã tảo, qua xử lý (s ấy, nghi ền,…) dùng đ ể làm phân bón, biofilm… Trang 40 Báo cáo Seminar CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ Nguồn nhiên liệu dầu mỏ cạn kiệt dần, đốt nhiên liệu dầu mỏ sinh khí CO2 gây nên vấn đề môi trường Do vậy, dùng nhiện li ệu diesel sinh học để thay nhiên liệu dầu mỏ vấn đề cấp thi ết Qua trình nghiên cứu, rõ ràng dùng vi tảo l ợi h ơn dùng l ọai họ dầu suất dầu cao gấp 19-23 lần so v ới cọ d ầu Do t ảo nguồn nguyên liệu thích hợp để sản xuất biodiesel thay cho ngu ồn nguyên liệu dầu mỏ dần bị cạn kiệt Mặc dù có nhiều nghiên cứu phương pháp sản xuất biodiesel giá thành sản xuất dầu từ vi tảo cao Kiến nghị: tiếp tục nghiên cứu tối ưu phản ứng transesterification chế độ trích ly dầu q trình tinh luyện, thu h ồi, s dụng ph ụ phẩm phải cần nghiên cứu để giảm giá thành sản xuất TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình Kỹ thuật hệ thống sinh học – PGS TS Trương Vĩnh Luận văn tốt nghiệp Nghiên cứu số biện pháp nâng cao hiệu công nghệ nuôi tảo sản xuất biodiesel – Bùi Vĩnh Phúc, Hoàng Quang Tuấn http://123doc.org/document/786343-san-xuat-biodiesel-tu-vitao.htm?page=9 Trang 41 ... PHÁP Nguồn tảo giống Chlorella Tảo giống gốc Chlorella sp & Chlorella vulgaris cung cấp từ: - Trung tâm Quốc gia giống hải sản Nam - Khoa Thủy sản Trường Đại học Cần Thơ - Khoa Thủy sản Trường... lượng môi trường Biodiesel từ tảo giới nghiên cứu năm gần Tảo Chlorella sp giống quan tâm Ở Vi ệt Nam nguồn nguyên liệu tảo đa dạng phong phú Đây nguôn nguyên li ệu d ồi để sản xuất biodiesel Trang... mô sản xuất công nghiệp Ứng dụng tốt vi ệc nghiên cứu sản xuất biodiesel Biodiesel nghiên cứu sử dụng lo ại nhiên liệu thay cho nhiên liệu diesel truyền th ống Do ti ềm v ề vi ệc sản xuất biodiesel