Yên Phong là một huyện có diện tích đất sản xuất nông lớn nên phế phụ phẩm nông nghiệp cũng rất lớn. Đây là một yếu tố quan trọng để sản xuất nhiên liệu sinh học. Mặt khác theo các nhà khoa học Đài Loan đã thành công trong phòng thí nghiệm chế biến ethanol sinh học từ rơm rạ, (2013) và các nhà nghiên cứu khác: Cứ mỗi 10 kg rơm rạ thu được 2 lít cồn 99,5% để pha làm xăng sinh học (Taipei Times, 19/02/2008). Do đó tiềm năng ethanol thu được từ phế phụ
phẩm của huyện Yên Phong chủ yếu từ phụ phẩm cây lúa và ước tính được lên đến 9,6 triệu lít ethanol sinh học mỗi năm.
Kết quả nghiên cứu của Trần Diệu Lý (2008): 1 kg rơm rạ tạo ra 113,72g = 144 ml ethanol. Hiệu suất 82,62% trong 74 giờ.
Nguyễn Thị Hằng Nga (2013) thu được: 12,654 kg thân ngô tạo được 1 lít ethanol. Hiệu suất 70%-75%. 1 kg thân ngô tạo 78,8g = 79ml ethanol.
Theo Huỳnh Xuân Phong và công sự (2019), thuộc Viện Nghiên cứu và phát triển Công nghệ Sinh học, Trường Đại học Cần Thơ nghiên cứu đưa ra kết quả: điều kiện lên men thích hợp của chủng S. cererevisiae Y8 trong môi trường dịch ép mía ở 37 °C với hàm lượng đường ban đầu là 248,2 g/L, lên men 6 ngày và nồng độ giống 107 tế bào/mL, hàm lượng ethanol đạt 10,58%.
Theo Nguyễn Thị Minh và cs. (2012), phương pháp lên men yếm khí được lựa chọn để thực hiện quá trình thực nghiệm xử lý và lên men hỗn hợp phế thải tạo thành cồn. Lựa chọn công thức xử lý phế thải bằng tổ hợp giống VSV trong điều kiện yếm khí kết hợp với phương thức bổ sung các chủng giống VSV gián đoạn, phù hợp với quá trình chuyển hóa thủy phân nguyên liệu và lên men phế thải trong quy trình lên men. Từ đó kết quả được thể hiện tại bảng sau:
Bảng 4.12. Ảnh hưởng của phương pháp lên men đến hiệu quả sinh cồn (g/100g phế thải)
Loại phế thải Hàm lượng cồn (g/100g)
Hảo khí Bán HK Yếm khí Lúa Mía Rau củ 0,68 0,88 0,73 1,17 1,52 1,36 1,35 1,76 1,54
Từ bảng 4.12, lượng cồn tạo thành ngược lại cho kết quả cao nhất trong điều kiện yếm khí (1,35 - 1,76%) rồi đến bán hảo khí, cuối cùng là hảo khí và đạt hiệu quả cao nhất đối với phế thải từ cây mía. Điều này được giải thích là do hàm lượng đường còn tồn dư trong phế thải từcây mía là lớn nhất. Mặt khác, lượng sinh khối VSV và lượng cồn tạo thành trong các điều kiện lên men khác nhau phù hợp với đặc tính sinh học của các giống VSV sử dụng; trong đó các giống VSV có khả năng thủy phân và chuyển hóa nguyên liệu từ phế thải (Streptomyces
sp., Bacillus subtillis, Mucor và Aspergillus niger) đều là các giống VSV hảo khí còn các giống nấm men (Saccharomyces sp1, Saccharomyces sp2, Saccharomyces cerevisiae) thường thực hiện quá trình lên men tốt nhất trong điều kiện yếm khí. Vì vậy, phương pháp lên men yếm khí được lựa chọn để thực hiện quá trình thực nghiệm xử lý và lên men hỗn hợp phế thải tạo thành cồn. Hơn thế nữa, bã thải sau lên men và chiết xuất cồn hoàn toàn có thể tận dụng làm phân bón hữu cơ, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế và giảm chi phí cho quá trình sản xuất.
Từ các kết quả nghiên cứu trên tác giả tiến hành thực nghiệm và kết quả đạt được thể hiện như sau:
a. Đối với lúa
Hàm lượng cellulose và hemicellulose trong lúa lớn nhất nhưng trong các điều kiện khác nhau lượng cồn được tạo ra là nhỏ nhất. Kết quả được thể hiện tại hình sau: 0.71 1.22 1.45 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 hảo khí bán HK yếm khí Phế phụ phẩm lúa Phế phụ phẩm lúa
Hình 4.6. Lượng ethanol được tạo thành từ phế phụ phẩm lúa trong các điều kiện ủ sinh học khác nhau (g/ 100g cồn)
b. Đối với ngô
Do trong phế phụ phẩm ngô còn chứa một lượng đường lớn nên việc chuyển hóa thành ethanol được dễ hơn và mang lại hiệu quả cao hơn. Kết quả được thể hiện tại hình:
0,83 1,52 1,67 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 hảo khí bán HK yếm khí Phế phụ phẩm ngô Phế phụ phẩm ngô
Hình 4.7. Lượng ethanol được tạo thành từ phế phụ phẩm ngô trong các điều kiện ủ sinh học khác nhau (g/ 100g cồn)
c. Đối với khoai
Khoai có lượng phế phụ phẩm ít nhưng lượng tinh bột và đường nhiều hơn lúa nên lượng ethanol được tạo thành trong phế phụ phẩm cao hơn. Kết quả thể hiện tại hình:
Hình 4.8. Lượng ethanol được tạo thành từ phế phụ phẩm khoai trong các điều kiện ủ sinh học khác nhau (g/ 100g cồn)
Hình 4.9. Lượng ethanol được tạo thành từ phế phụ phẩm các cây trồng chính trong các điều kiện khác nhau (g/ 100g cồn)
Từ các biểu đồ4.6 đến 4.9, thấy được hàm lượng cồn sinh ra từ phế phụ phẩm ngô là lớn nhất 0,83g/100g phế phụ phẩm sau đó là khoai và cuối cùng là lúa 0,71g/ 100g phế phụ phẩm. Trong điều kiện môi trường ủ sinh học khác nhau thì lượng cồn sinh ra cũng khác nhau. Điều kiện yếm khí đạt lượng cồn lớn nhất 1,45g/ 100g phế phụ phẩm lúa. Điều kiện hảo khí ít nhất 0,71g/ 100g phế phụ phẩm lúa.