4. Quá trình lên men: 1 Cơ sở lí thuyết:
4.2.Triển vọng ethanol trong tương la i:
Trên thế giới, cơng nghiệp ethanol nhiên liệu đạt sản lượng trên 6.2 tỷ lít vào năm 2000. Hầu hết ethanol được sản xuất từ bắp .Một lượng lớn các chất thải nơng nghiệp từ lignocellulosic hiện tại được đem đốt hoặc bỏ đi. Việc tận dụng các nguyên liệu lignocellulosic cĩ thể thay thế gần như 40% gasoline trên thị trường. Sử dụng nguyên liệu lignocellulosic như cỏ, rơm rạ, bã mía cĩ thể giảm đáng kể chi phí về nguyên liệu khi so sánh với nguồn nguyên liệu là bắp.
Hiện nay trên thế giới cĩ 50 nước cĩ chương trình nghiên cứu và sử dụng nhiên liệu sinh học. Các nước APEC đã chọn nhiên liệu sinh học thay thế cho nhiên liệu hĩa thạch. Theo dự báo của các chuyên gia, đến năm 2025, thế giới sẽ sử dụng 12% nhiên liệu sinh học trong tồn bộ nhu cầu năng lượng; đến năm 2020, EU sẽ sử dụng 20% nhiên liệu sinh học.
Trong chương trình nghị sự của diễn đàn hợp tác Đơng Á - Mỹ Latinh (FEALAC) cũng đã bàn đến các nội dung liên quan đến sản xuất và sử dụng nhiên liệu sinh học, gồm: nguyên liệu cho sản xuất biodiesel; cơng nghiệp sản xuất biodiesel; sản xuất ơtơ sử dụng nguyên liệu thay thế; cơ chế chính hỗ trợ; các chương trình nghiên cứu và phát triển. Nhiên liệu sinh học (biofuel) là những nhiên liệu cĩ nguồn gốc từ biomass như củi, gỗ, rơm, trấu... nhưng đây chỉ là những dạng nhiên liệu thơ.
Theo dự báo, trữ lượng dầu thơ của thế giới sẽ cạn kiệt vào khoảng từ năm 2050 - 2060. Vấn đề an tồn nguồn năng lượng và đa dạng hĩa nguồn cung cấp nhiên liệu; tình trạng hiệu ứng nhà kính do khí thải; sự bất ổn về chính trị và chủ nghĩa khủng bố thế giới; những tiến bộ của khoa học và cơng nghệ của nhân loại đang đặt ra cho các nước trên thế giới phải quan tâm đến việc sản xuất và sử dụng nhiên liệu sinh học. Na Uy vốn là một nước xuất khẩu dầu mỏ cũng cĩ tới 50% năng lượng được cung cấp từ nguồn nhiên liệu sinh học. Mỹ cũng đặt ra kế hoạch làm giảm sự phụ thuộc của nền kinh tế vào dầu mỏ.
Hiện nay trên thế giới cĩ khoảng 800 triệu xe ơ tơ các loại, tiêu thụ mỗi ngày 10 triệu tấn dầu mỏ, bằng 1/2 sản lượng dầu mỏ khai thác mỗi ngày. Ngày nay sản xuất và sử dụng nhiên liệu bền vững là một nhiệm vụ vơ cùng to lớn, trong khi ngành cơng nghiệp lại đang bước sang một bước ngoặt quan trọng. Năm 2005, nước Đức đã sản xuất được 1,7 triệu tấn biodiesel từ hạt dầu cải làm nhiên liệu cho ơ tơ. Hiện nay, diện tích trồng dầu hạt cải ở Đức là 1,2 triệu ha, chiếm 10% đất trồng trọt ở nước này và các chuyên gia cho rằng khĩ cĩ thể mở rộng diện tích trồng dầu hạt cải hơn nữa. Đức chỉ cĩ thể sản xuất nhiều nhất 2 triệu tấn dầu hạt cải, trong khi nhu cầu mỗi năm lên tới 130 triệu tấn.
Tuy nhiên, Biodiesel cũng chỉ cĩ thể sử dụng ở một mức độ nhất định đối với một số loại động cơ diesel đời mới. Đây là lý do tập đồn Shell quan tâm nhiều hơn đến việc phát triển nhiên liệu sinh học thế hệ hai. Để sản xuất nhiên liệu này, người ta sử dụng cả các bộ phận của cây trong quá trình sản xuất nơng nghiệp, nhiều khi những bộ phận này là chất thải như rơm rạ, thân cây ngơ, hướng dương...
Ethanol là một loại nhiên liệu sinh học mà con người đã sản xuất từ hàng nghìn năm nay. Những năm 30 của thế kỷ trước, ở Mỹ người ta cũng đã cĩ ý định dùng rượu cồn làm nhiên liệu ơ tơ. Tuy nhiên, để sử dụng ethanol làm nguồn nhiên liệu thì cần phải trải qua một giai đoạn thử thách và cố gắng vượt bậc.
Brazil là quốc gia duy nhất đi theo con đường riêng của mình và sử dụng cồn làm nhiên liệu cho các loại ơ tơ. Khoảng 40% nhu cầu nhiên liệu của nước này được đáp ứng bằng bioethanol, một dạng cồn được điều chế từ đường mía. Trong khi đĩ ở Châu Âu và Bắc Mỹ người ta điều chế ethanol chủ yếu từ cây trồng. Chính phủ Mỹ cũng coi bioethanol là một loại nhiên liệu của tương lai.
Một loạt cơng nghệ mới, đang trong quá trình phát triển, hứa hẹn nhiều triển vọng, đĩ là “sundiesel”. Trong năm tới, một hệ thống sản xuất “sundiesel” sẽ đi vào hoạt động với năng suất 15.000 tấn/năm. Sundiesel hồn tồn khơng độc hại và khơng cĩ chất aromat.
Sau khi nghiên cứu kỹ thị trường nhiên liệu nước ta, tập đồn Itochu
(Nhật Bản) vừa chính thức ký thỏa thuận hợp tác liên doanh với Petrosetco (thành viên của Tập đồn dầu khí VN) xây dựng nhà máy sản xuất ethanol tại nước ta với cơng suất 100 triệu lít/ năm từ nguồn nguyên liệu sắn lát và đang phối hợp nghiên cứu sản xuất nhiên liệu từ nguyên liệu biomass. Theo kế hoạch, tồn bộ sản phẩm của nhà máy là ethanol 99,8% sẽ được cung ứng cho thị trường nội địa để pha vào xăng phục vụ cơng nghiệp và giao thơng - vận tải. Đây chỉ là bước khởi đầu cho quá trình triển khai đầu tư dài hạn của Itochu tại VN sắp tới.
Sự ra đời của liên doanh sản xuất ethanol sẽ là một trong những bước đi mang tính “đột phá”, đáp ứng nhu cầu về nhiên liệu ngày càng tăng (tỷ lệ pha ethanol vào xăng cho phép là 10%) và quan trọng hơn, sẽ giảm thiểu tối đa ơ nhiễm mơi trường, đáp ứng địi hỏi cấp bách của TP. Hồ Chí Minh nĩi riêng và cả nước nĩi chung. Dự án đã mở đầu cho sự ra đời một nguồn năng lượng mới, năng lượng sinh học cịn gọi là năng lượng sạch, thay thế một phần năng lượng từ dầu mỏ. Sử dụng nhiên liệu cĩ pha ethanol sẽ làm giảm thiểu nồng độ khí thải, gĩp phần đáng kể vào việc bảo vệ mơi trường.
Chương 5
KẾT LUẬN
Sản xuất ethanol từ nguyên liệu biomass là một hướng phát triển đầy triển vọng trong tương lai. Cơng nghệ sản xuất ethanol từ biomass đã được nghiên cứu từ rất sớm và đã gặt hái được những thành cơng nhất định. Nhưng hiệu suất thu hồi sản phẩm và hiệu quả kinh tế vẫn thấp hơn việc sản xuất từ các ngyuyên liệu truyền thống như mật rĩ, tinh bột… Do đĩ, cần tiếp tục nghiên cứu, cải tiến và tìm ra các thơng số thích hợp cho mỗi quá trình. Hiện nay, một số cơ sở đã sử dụng các giống vi sinh vật đã biến đổi gen để lên men dịch thủy phân như E.coli KO11 hay Zymmomonasmobilis. Chúng vừa cĩ khả năng lên men đường hexose vừa cĩ thể len men đường pentose nên tăng lượng ethanol thu được.