Đang tải... (xem toàn văn)
[r]
(1)o Các lo i nhiên li u sinh h c.ạ ệ ọ
o Công ngh s n xu t c n, d u sinh h c.ệ ả ấ ầ ọ
Câu h i chỏ ương 7:
1. Nhiên li u sinh h c là gì?ệ ọ 2. Các lo i nhiên li u sinh h c?ạ ệ ọ
(2)Chương 7 Nhiên li u sinhệ h cọ
7.1 Nhiên li u sinh h c là gì?ệ ọ
Là m t d ng năng lộ ượng tái t o, đạ ược hình thành t các h p ch t h u c có ngu nừ ợ ấ ữ g c t th c v t, đ ng v t (sinh v t) nh : tinh b t ngũ c c (g o, mì, ngơ, khoai,ố ự ậ ộ ậ ậ ộ ố s n…), d u m đ ng th c v t, ph th i nông nghi p (r m, r , phân), ph th i côngắ ầ ỡ ộ ự ậ ế ả ệ ế ả nghi p (mùn c a, v bào…). Nó đệ ỏ ược tơn vinh là nhiên li u xanh, b i nh ng tính ch tệ ữ ấ u vi t: thân thi n v i môi tr ng và là ngu n nhiên li u vô t n. Đi u này khác v i
ư ệ ệ ườ ệ ậ ề
nhiên li u truy n th ng (d u m , khí thiên nhiên, than đá) v n có h n, khi s d ngệ ề ố ầ ỏ ố ụ phát th i ra khí dioxyt cacbon (CO2) gây hi u ng nhà kính, làm trái đ t nóng lên, bi nả ệ ứ ấ ế đ i khí h u.ổ ậ
Đ s n xu t nhiên li u sinh h c, nguyên li u c b n đ u tiên ph i có là ethanol sinhể ả ấ ệ ọ ệ ả ầ ả h c. Nh ng năm cu i th k XX, t t c các nọ ữ ố ế ỉ ấ ả ước trên th gi i đã t s d ng cácế ụ lo i lạ ương th c th c ph m đ s n xu t ethanol. Brazin, ethanol sinh h c đự ự ẩ ể ả ấ Ở ọ ượ ảc s n xu t t mía; M và Nam Phi là t ngô; Thái Lan, Philippin là t s n, c m d a…ấ ỹ ừ ắ Tuy nhiên, l i b t c p h i. Vi c s d ng lợ ấ ậ ệ ụ ương th c, th c ph m đ s n xu t nhiênự ự ẩ ể ả ấ li u sinh h c đã đ y giá lệ ọ ẩ ương th c, th c ph m lên cao, gây ra tình tr ng thi u h tự ự ẩ ế ụ lương th c, th c ph m ph c v con ngự ự ẩ ụ ụ ười và gia súc, đ ng th i nh hồ ả ưởng đ n anế ninh lương th c trên toàn th gi i. B i v y hi n nay, nhi u nự ế ậ ệ ề ước đã đình ch vi c s nỉ ệ ả xu t Ethanol sinh h c t lấ ọ ương th c, th c ph m. Hi n t i, M và các nự ự ẩ ệ ỹ ước châu Âu ch s n xu t diesel sinh h c t lo i đ u tỉ ả ấ ọ ậ ương bi n đ i gen, ch a đế ổ ược phép dùng cho người và gia súc
(3)tr kinh t cao h n (mía, cao su, măng c t…). G n đây, nhu c u th gi i v s n đ s nị ế ụ ầ ầ ế ề ắ ể ả xu t nhiên li u sinh h c tăng cao nên ngu n s n c a Thái Lan l i càng b gi m sútấ ệ ọ ắ ủ ị ả nghiêm tr ng. Ngay c trong nọ ả ước, các nhà máy ch bi n liên quan đ n s n cũng đangế ế ế ắ trong tình tr ng thi u nguyên li u kho ng 10 tri u t n/năm, ph i ch nh p kh u. Tháiạ ế ệ ả ệ ấ ả ậ ẩ Lan đã phát tri n hàng lo t nhà máy s n xu t ethanol t s n nh ng cũng vì thi uể ả ấ ắ ế nguyên li u nên không th ho t đ ng. Nhà máy ethanol NPK l n nh t Thái Lan đ t t iệ ể ộ ấ ặ NaKhon Ratche Sima kh i cơng đã 3 năm đang đ ng trở ứ ước nguy c ng ng s n xu t vìơ ả ấ thi u nguyên li u.ế ệ
Vì v y, xu th m i c a th gi i v nguyên li u đ s n xu t nhiên li u sinh h c là xóaậ ế ủ ế ề ệ ể ả ấ ệ ọ b nguyên li u lỏ ệ ương th c, th c ph m chuy n sang s d ng nguyên li u phi lự ự ẩ ể ụ ệ ương th c là ch t x xenlulo g m: xác thân cây mía, r m r lúa mì, các ph ph m c a nôngự ấ ơ ế ẩ ủ lâm nghi p, chăn ni, cơng nghi p v i s i, các lo i h t có d u (khơng ph i là lệ ệ ả ợ ạ ầ ả ương th c, th c ph m). Đ ng th i, chú tr ng tr ng nh ng lo i cây hoang d i, chi phí tr ngự ự ẩ ọ ữ ạ tr t th p nh ng phát tri n nhanh chóng, s n lọ ấ ể ả ượng l n, không c nh tranh v i đ t đaiớ ấ s n xu t nông nghi p nh cây c c rào (cây bã đ u Jatropha) đ l y d u, cây nhoả ấ ệ ọ ậ ể ấ ầ Kudzu (nh p t Nh t B n), cây Purple loosestrigle (m t lo i cây hoang d i nh p tậ ậ ả ộ ạ ậ ừ châu Âu ) sinh s n r t nhanh, đã m c tràn lan, ph kín các đ m l y mênh mơng Mả ấ ọ ủ ầ ầ ỹ và Canada. Đi xa h n, các nhà khoa h c đã và đang ti n t i nghiên c u s n xu t (đã cóơ ọ ế ứ ả ấ nh ng thành công bữ ước đ u) nhiên li u sinh h c tiên ti n (advanced biofueles), trongầ ệ ọ ế đó có nhiên li u sinh h c t sinh kh i t o bi n và nhiên li u xanh trong không trung.ệ ọ ố ả ể ệ
7.2 Phân lo i nhiên li u sinh h cạ ệ ọ
(4)Th h 1ế ệ : s n xu t t đả ấ ường (mía, c c i đủ ả ường) và tinh b t c a nơng ph m (h tộ ủ ẩ b p, lúa mì, lúa, hay t c khoai tây, khoai mì,…) đ t o c n sinh h c; hay t d u (h tắ ủ ể ọ ầ d ad u, đ u nành, đ u ph ng, …) đ t o d u sinh h c. K thu t đ n gi n và kinh từ ầ ậ ậ ộ ể ầ ọ ỹ ậ ả ế nh t.ấ
Th h 2ế ệ : s n xu t t cellulose, ch t x c a d th a th c v t (r m, r , thân b p, g ,ả ấ ấ ủ ự ậ ắ ỗ m t c a, bã mía,…), hay th cv t (c voi, l c bình). K thu t hi n nay ch a hồnạ ự ậ ỏ ụ ỹ ậ ệ h o, hi u năng còn kém, con men ch a h u hi u và giá đ t, ch m t ph n cellulose vàả ệ ữ ệ ắ ỉ ộ ầ lignin bi n thành ethanol, nên giá thành s n xu t còn cao.ế ả ấ
Th h 3ế ệ : s n xu t t t o, k thu t này đang phát tri n.ả ấ ả ỹ ậ ể
7.3 C n sinh h c (bioethanol)ồ ọ
C n sinh h c là m t lo i nhiên li u thay th d ng c n, đồ ọ ộ ệ ế ượ ảc s n xu t b ng phấ ằ ương pháp lên men và ch ng c t các lo i ngũ c c ch a tinh b t nh b p, lúa mì, lúa m ch. ư ấ ố ứ ộ ắ Ho c s n xu t t cây, c có ch a cellulose.ặ ả ấ ỏ ứ
C n sinh h c là ch t ph gia đ tăng tr s Octane (tr s đo kh năng kích n ) và ồ ọ ấ ụ ể ị ố ị ố ả ổ gi m khí th i đ c h i c a xăng. ả ả ộ ủ
Trong chính sách năng lượng c a mình, t kh i EU đ n M , Trung Qu c, Australia, ủ ố ế ỹ ố Nh t B n… đ u chú tr ng đ n ng d ng ethanol.ậ ả ề ọ ế ứ ụ
u nh c đi m c a c n sinh h c:
Ư ượ ể ủ ồ ọ
u đi m Ư ể :
• Ch s Octan cao h n xăng, cháy s ch h n, phát th i ít CO h n và gi m đáng kỉ ố ơ ả ả ể lượng bu i than, SOx.ộ
• Nhi t n hóa h i cao nên có hi n tệ ẩ ệ ượng làm mát bên trong và đi u này cho phépề xylanh n p đ y h n.ạ ầ
(5)• C n có ch a axít axêtic gây ăn mịn kim lo i, ăn mịn các chi ti t máy đ ng cồ ứ ế ộ ơ làm gi m th i gian s d ng đ ng c ả ụ ộ
• Nhi t tr c n th p, thùng nhiên li u l n.ệ ị ấ ệ • Đ u t ban đ u cao.ầ ầ
• Ng n l a c a nhiên li u c n cháy khơng có màu, gây khó khăn trong vi cọ ủ ệ ệ nghiên c u quá trình cháy c a nhiên li u c n.ứ ủ ệ
• Các đ c ch t ti m n trong nhiên li u c n v n đang trong quá trình nghiên c u.ộ ấ ề ẩ ệ ẫ ứ
7.4 D u sinh h c (biodiesel)ầ ọ
D u sinh h c là m t lo i nhiên li u có tính ch t tầ ọ ộ ệ ấ ương đương v i nhiên li u d uớ ệ ầ diesel nh ng không ph i đư ả ượ ảc s n xu t t d u m mà t d u th c v t hay m đ ngấ ầ ỏ ầ ự ậ ỡ ộ v t.ậ
D uầ sinh h c nói riêng, hay nhiên li u sinh h c nói chung, là m t lo i năng lọ ệ ọ ộ ượng tái t o. Nhìn theo phạ ương di n hóa h c thì dệ ọ ầu sinh h c là methyl este c a nh ng axítọ ủ ữ béo
u nh c đi m c a d u sinh h c:
Ư ượ ể ủ ầ ọ
u đi m:Ư ể
o Có ch s cetan cao h n diesel.ỉ ố
o Có đi m ch p cháy cao h n diesel.ể
o Có tính bơi tr n t t. ơ ố
o S d ng khơng c n c i thi n b t kì chi ti t nào c a đ ng c ụ ầ ả ệ ấ ế ủ ộ
(6)o Đ ng th i đa d ng hố n n nơng nghi p và tăng thu nh p vùng mi n nôngồ ề ệ ậ ề thôn
o H n ch nh p kh u nhiên li u diesel.ạ ế ậ ẩ ệ Nhược đi m:ể
o Ph i tr ng các cây tr ng luân canh, do đó tăng s n xu t nguyên li u là m t vi ồ ả ấ ệ ộ ệ khó khăn
o Vi c s n xu t diesel sinh h c t cây th c v t c n dùng r t nhi u năng lệ ả ấ ọ ự ậ ầ ấ ề ượng cho phân bón và x lý ti p theo và vì th tiêu h y m t ph n l n ti m năng ti tử ế ế ủ ộ ầ ề ế ki m năng lệ ượng
7.5 Công ngh ệs n xu tả ấ c n sinh h c và d u sinh h cồ ọ ầ ọ
7.5.1 Công ngh s n xu t c n sinh h cệ ả ấ ồ ọ
Công ngh s n xu t c n sinh h c g m 3 cơng ngh chính nh sau:ệ ả ấ ọ ệ • Cơng ngh ch bi n c n sinh h cệ ế ế ọ t nhiên li u ch a tinh b t.ừ ệ ứ ộ
(7)Hình 7.2 Quy trình s n xu t c n t r đả ấ ỉ ường