Nghiên cứu khả năng chuyển đổi cenlulose từ phụ phẩm nông nghiệp thành etanol

Nghiên cứu khả chuyển đổi cenlulose từ phụ phẩm nông nghiệp thành etanol Nguyễn Quang Vinh Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Luận văn Thạc sĩ ngành: Khoa học môi trường bảo vệ môi trường; Mã số: 60 85 02 Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Mạnh Khải Năm bảo vệ: 2013 Abstract Tổng quan thực trạng sử dụng nhu cầu lượng tương lai, phế phẩm nông nghiệp tiềm sản xuất nhiên liệu sinh học, công nghệ sản xuât etanol sinh học Nghiên cứu trình thủy phân rơm qua tiền xử lý enzyme cellulase, tạo dịch đường Nghiên cứu trình thủy phân lên men đồng thời để chuyển hóa cellulose nguồn rơm rạ ban đầu thành ethanol Keywords Cenlulose; Phụ phẩm nông nghiệp; Chất thải tái chế; Etanol; Ơ nhiễm mơi trường Content: Mơc lơc Trang LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu đề tài: Nội dung nghiên cứu đề tài…… Chƣơng TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Thực trạng sử dụng nhu cầu lƣợng tƣơng lai………… 1.1.1 Thực trạng nguồn lượng 1.1.2 Thực trạng sử dụng nhu cầu lượng giới tương lai 1.1.3 Thực trạng sử dụng nhu cầu lượng Việt Nam 1.2 Tổng quan phế phẩm nông nghiệp tiềm sản xuất nhiên liệu sinh học 1.2.1 Phế phụ phẩm nông nghiệp trạng sử dụng 1.2.2 Nhiên liệu sinh học tình hình sản xuất nhiên liệu sinh học 11 1.2.3 Tiềm sản xuất nhiên liệu sinh học từ phế phẩm nông nghiệp 15 1.3 Công nghệ sản xuât etanol sinh học 19 1.3.1 Giới thiệu nguyên liệu Lignocellulose 19 1.3.2 Công nghệ sản xuất etanol từ nguyên liệu Lignocellulose 22 Chƣơng ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu 32 2.1.1 Lựa chọn đối tượng nghiên cứu 32 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 33 2.2.1 Nghiên cứu tổng quan ………………… 33 2.2.2 Nghiên cứu thực nghiệm.…………………… 33 2.2.3 Phân tích phịng thí nghiệm 38 Chƣơng KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết trình thủy phân 40 3.1.1 Thành phần dịch thủy phân 40 3.1.2 Ảnh hưởng phần trăm bã rắn 41 3.1.3 Ảnh hưởng lượng enzyme cho vào 43 3.1.4 Ảnh hưởng pH 48 3.1.5 Ảnh hưởng nhiệt độ 51 3.1.6 Hiệu suất thủy phân nồng độ đường tạo thành theo thời gian 56 3.2 Quá trình thủy phân lên men đồng thời 58 3.2.1 Thành phần dịch thủy phân lên men đồng thời 58 3.2.2 Ảnh hưởng lượng emzyme cho vào 59 3.2.3 Ảnh hưởng mật độ nấm men ban đầu 62 3.3.4 Hiệu suất tồn q trình theo thời gian 65 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN 68 ĐỀ NGHỊ 68 PHỤ LỤC 70 Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Khoa Môi Trường TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Thị Ngọc Bích (2003), Kỹ thuật cellulose giấy, Nhà xuất Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh Nguyễn Thế Bảo, Bùi Tuyên (2001), Điều tra quy hoạch dạng lượng địa bàn Tp Hồ Chí Minh, Sở Khoa học Cơng Nghệ Tp Hồ Chí Minh Bộ Cơng Thương (2006) Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2006-2015, Hà Nội Trần Hưng (2013), Hiện trạng giải pháp cho phát triển lượng tái tạo Việt Nam, Trung tâm tiết kiệm lượng sản xuất Hải Phịng Nguyễn Đức Lượng (2001), Cơng nghệ sinh học, Nhà xuất Đại học Quốc Gia Thành phố Hồ Chí Minh Nguyễn Đức Lượng (2001), Cơng nghệ enzyme, Nhà xuất Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh Hồng Minh Nam (2009): Nghiên cứu công nghệ thiết bị liên tục xử lý rơm rạ nước để lên men etanol ĐH Bách Khoa- Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh Niên giám thống kê 2004 (2005), NXB Thống Kê Hà Nội Nguyễn Văn Tặng (2012): Tổng quan sản xuất etanol sinh học từ rơm rạ Khoa CN Thực phẩm – ĐH Nha Trang 10 Trịnh Hoài Thanh (2007), Nghiên cứu trình xử lý rơm rạ để chế biến cồn nhiên liệu, Luận văn Thạc sĩ, Bộ mơn Máy Thiết bị - Khoa Cơng nghệ Hóa học Đại học Bách Khoa – ĐHQG TPHCM 11 Vũ Nguyên Thành (2010), Nghiên cứu công nghệ hệ thống thiết bị sản xuất cồn nhiên liệu từ phế phụ phẩm nông nghiệp Đề tài nghiên cứu cấp nhà nước Viện Cơng nghiệp Thực phẩm 12 Cao Đình Khánh Thảo (2007), Nghiên cứu thử nghiệm khả xử lý rơm rạ để lên men ethanol, Luận văn Đại học, Bộ mơn Cơng Nghệ Sinh Học – Khoa Cơng Nghệ Hóa Học 13 Hồ Sĩ Tráng (2006), Cơ sở hoá học gỗ cellulose, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, trang 30-81 14 Trung tâm Thông tin KH&CN Quôc gia (2013), Tổng luận “Năng lượng giới đến năm 2013” Nguyễn Quang Vinh 74 Luận văn Thạc sỹ Khoa học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Khoa Môi Trường Tiếng Anh 15 Hetti Palonen (2004), Role of lignin in the enzymatic hydrolysis of lignocellulose, VTT Biotechnology, pp 11-39 16 Charles E.Wyman (1996), Handbook on Bioethanol: Product and Utilization, Taylor & Francis, pp 119-285 17 Scott PT Rood JI (1989) Electroporation- medical transformation of lysostaphin-treated Clostridium perfringens Gene 82: pp 327-333 18 Keikhosro Karimi, Giti Emtiazi, Mohammad J Taharzadeh (2006), Ethanol production from dilute-acid pretreated rice straw by simultaneous saccharification and fermentation with Mucor indicus, Rhizopus oryzae, Saccharomyces cerevisiae, Science Direct, Enzyme and microbial Technology 40, pp 138-144 19 M.Roehr (2001), The Biotechnology of ethanol classical and future application, Weinheim, WILEY-VCH Verlag GmbH 20 Ilona Sárvári Horváth, Carl Johan Franzén, Mohammad J Taherzadeh, Claes Niklasson, Gunna Lidén (2004), Effect of Fufural on the Respiratory Metabolism of Saccharomyces Cerevisiae in Glucose-Limited Chemostats, American Scociety for Microbiology vol.69, pp.4076-4086 21 Lonnie O Ingram, Joy B.Doran (1995), Conversion of cellulosic materials to ethanol, FEMS Microbiology Reviews 22 Carlo N Hamelinck, Greertje van Hooijdonk, André PC Faaij (2005), Ethanol from lignocellulosic biomass: techno-economic performance in short-, middleand long-term, Science Direct, Biomass and bioenergy 28, pp.384-410 23 M Clark Dale Mark Moelhman (2001), Enzymatic Simultaneous saccharification and fermentation of biomass to ethanol in a pilot 130 liter multistage continuous reaction separator 24 Haagensen F., Ahring B.K.(2005), Enzymatic hydrolysis and glucose fermentation of wet oxidized sugarcane bagasse and rice straw for bioethanol production, Environment Microbiology & Biotechnology Research Group, Technical University of Denmark 25 Seungdo Kim, Bruce E Dale (2004), Global potential bioethanol production from wasted crops, Science Direct, Biomass and Bioenergy 26, pp.361-375 26 Jeibing li, Gunnar Henriksson, Goran Gellerstedt (2007), Lignin depolymerization/ repolymerization and its critical role for deligninfication of aspen wood by steam exposion, Science Direct, Bioresource Technology 98, pp Nguyễn Quang Vinh 75 Luận văn Thạc sỹ Khoa học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Khoa Môi Trường 3061-3068 27 Muhammad Ibrahim Rajoka (2008), The enzymatic hydrolysis and fermentation of pretreated wheat straw and bagasse to ethanol, ATDF Journal Volume 28 Ghasem Najafpour, Habibollah Younesi, Ku Syahidah Ku Ismail (2004), Ethanol fermentation in an immobilized cell reactor, Science Direct, Bioresource Technology 92, pp.251-260 29 Luiz Pereira Ramous (2003), The chemistry involved in the steam treatment of lignocellulosic materials, Quin Nova 30 Karin Ohgren, Oskar Bengtsson, Marie F.Gorwa-Grauslund (2008), Simultaneous saccharification and co-fermentation of glucose and xylose in steam-pretreated corn stover at high fiber content with Saccharomyces cerevisiae TMB3400, Science Direct Jesper Norgard (2009), Ethanol production from biomass – optimization of simultaneous saccharification and fermentation with respect to stirring and heating, Department of Chemical engineering, Lund Institute of Technology Nguyễn Quang Vinh 76 Luận văn Thạc sỹ Khoa học ... TPHCM 11 Vũ Nguyên Thành (2010), Nghiên cứu công nghệ hệ thống thiết bị sản xuất cồn nhiên liệu từ phế phụ phẩm nông nghiệp Đề tài nghiên cứu cấp nhà nước Viện Cơng nghiệp Thực phẩm 12 Cao Đình... PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu 32 2.1.1 Lựa chọn đối tượng nghiên cứu 32 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 33 2.2.1 Nghiên cứu tổng quan ………………… 33 2.2.2 Nghiên. .. sử dụng nhu cầu lượng Việt Nam 1.2 Tổng quan phế phẩm nông nghiệp tiềm sản xuất nhiên liệu sinh học 1.2.1 Phế phụ phẩm nông nghiệp trạng sử dụng 1.2.2 Nhiên liệu sinh học