Tìm hiểu tình hình, công nghệ sản suất bioethanol

  • Số trang: 34 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 46 |
  • Lượt tải: 0
nganguyen

Đã đăng 34173 tài liệu

Mô tả:

GVHD: Lê Lý Thùy Trâm MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU ....................................................................................... 3 1.Lý do chọn đề tài: ................................................................................... 3 2.Mục tiêu của đề tài: ................................................................................ 4 3.Nhiệm vụ của đề tài: ............................................................................... 4 4.Phương pháp nghiên cứu. ....................................................................... 5 PHẦN NỘI DUNG ................................................................................... 6 1.Các định nghĩa: ....................................................................................... 6 2.Lợi ích và hạn chế khi sử dụng nhiên liệu Ethanol:............................... 6 2.1. Lợi ích: ............................................................................................. 6 2.1.1. Lợi ích về kinh tế: ...................................................................... 6 2.1.2. Lợi ích về môi trường: ............................................................... 7 2.2. Hạn chế khi sử dụng nhiên liệu ethanol: ......................................... 7 3.Tình hình sản xuất và sử dụng nhiên liệu ethanol hiện nay trên thế giới và tại Việt Nam:......................................................................................... 9 3.1. Tình hình sản xuất và sử dụng nhiên liệu sinh học trên thế giới: 10 3.2. Tình hình sản xuất và sử dụng nhiên liệu sinh học ở Việt Nam: .. 11 3.2.1. Theo lộ trình của nghị định 53: ............................................... 11 3.2.2. Tình hình sản xuất chung: ....................................................... 12 4.Công nghệ sản xuất bio-ethanol: .......................................................... 13 4.1.Công nghệ sản suất xăng sinh học thế hệ 1: chế biến từ đường và tinh bột của nông phẩm ........................................................................ 13 4.1.1. Sản xuất bioethanol từ rỉ đường: ............................................. 13 4.1.2. Sản xuất bio-ethanol từ tinh bột: ............................................. 16 Bài tập lớn vi sinh Page 1 GVHD: Lê Lý Thùy Trâm 4.2.Công nghệ xăng sinh học thế hệ 2: từ cellulose, chất xơ của dư thừa thực vật (rơm, rạ, thân bắp, gỗ, mạt cưa, bã mía, ,,,) ................... 19 4.2.1.Các nguồn nguyên liệu chứa cellulose: .................................... 19 4. 2.2.Quy trình sản xuất từ cenllulose: ............................................. 20 4.3. Công nghệ xăng sinh học thế hệ 3................................................. 22 4.3.1 Sản xuất ethanol từ tảo: ............................................................ 22 4.3.2 Sản xuất ethanol từ rong biển: .................................................. 25 4.3.3 .Sản xuất ethanol từ khí thải công nghiệp: ............................... 27 5.Thực trạng và giải pháp sử dụng bioethanol ở Việt Nam: ................. 229 5.1. Thực trạng:..................................................................................... 29 5.2. Giải pháp:....................................................................................... 32 6.Kết luận: ............................................................................................... 33 Bài tập lớn vi sinh Page 2 GVHD: Lê Lý Thùy Trâm PHẦN MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài: Theo kết quả điều tra của tập đoàn dầu mỏ BP của Anh quốc, trữ lượng dầu mỏ trên trái đất đã khảo sát được khoảng 150 tỷ tấn. Năm 2003, lượng dầu mỏ trên trái đất tiêu thụ khoảng 3,6 tỷ tấn. Nếu không được phát hiện thêm những nguồn mới thì lượng dầu mỏ trên thế giới chủ đủ dùng khoảng 40 năm nữa. Theo các chuyên gia kinh tế trên thế giới, trong vòng 15 năm nữa, cung vẫn luôn thấp hơn cầu dầu mỏ, chính vì nhu cầu về xăng dầu và khí đốt không thấy điểm dừng như vậy đã đẩy mạnh giá dầu trên thế giới. Mặt khác, nguồn năng lượng trên thế giới chủ yếu lại tập trung ở các khu vực luôn có tình hình bất ổn như Trung Đông (chiếm 2/3 trữ lượng dầu mỏ trên thế giới), Trung Á, Trung Phi… Mỗi một đợt khủng hoảng giá dầu lại làm lay chuyển các nền kinh tế thế giới, đặc biệt là các nước đang phát triển như Việt Nam. Hiện nay dầu mỏ chiếm hơn 35% tổng mức tiêu thụ nhiên liệu thương mại chủ yếu của toàn thế giới. Xếp thứ hai là than đá (chiếm khoảng 23%) và khí thiên nhiên đứng thứ 3 (chiếm 21%). Những loại nguyên liệu hóa thạch này là nguồn phát thải khí nhà kính chủ yếu gây nóng lên toàn cầu và làm biến đổi khí hậu. Các loại nhiên liệu sinh học chiếm 10% tổng mức tiêu thụ năng lượng chủ yếu trên toàn cầu, năng lượng loại này dưới dạng nhiêu liệu rắn, khí sinh học, nhiên liệu lỏng như ethanol sinh học và các diezel sinh học lấy từ các loại cây trồng như cây mía đường, các loại cỏ năng lượng hoặc từ gỗ nhiêu liệu, than củi, chất thải nông nghiệp và các sản phẩm phụ, những phế thải rừng, phân vật nuôi và các sản liệu,… Trong số các nguồn năng lượng thay thế dầu mỏ đang sử dụng hiện nay (năng lượng gió, năng lượng mặt trời, năng lượng hạt nhân,…), năng lượng sinh học đang là xu thế phát triển tất yếu, nhất là ở các nước nông nghiệp và nhập khẩu nhiên liệu, do các ưu điểm vượt trội về nguyên liệu sản xuất, công nghệ và tính thân thiện với môi trường. Bài tập lớn vi sinh Page 3 GVHD: Lê Lý Thùy Trâm Tuy nhiên hiện nay NLSH mới chỉ chiếm một phần rất nhỏ trong cán cân năng lượng thế giới do giá thành cao và gây ra những nguy cơ đến vấn đề an ninh lương thực, nhất là đối với những nước đang phát triển. Chính vì thế, các nhà khoa học vẫn không ngừng nghiên cứu nhằm tìm ra giải pháp khắc phục những hạn chế của NLSH. Để hiểu được vai trò, lợi ích cũng như tình hình sản xuất, sử dụng cùng với những yếu điểm của loại nhiên liệu này đề đưa ra giải pháp phù hợp với tình hình Việt Nam, nhóm chúng em đã chọn "Tìm hiểu tình hình và công nghệ sản xuất bioethanol, một giải pháp mới thay thế xăng dầu và hạn chế ô nhiễm không khí, tại các nước trên thế giới. Đề xuất giải pháp cho vấn đề này tại Việt Nam" làm đề tài để thảo luận. 2. Mục tiêu của đề tài: Tìm hiểu tình hình, công nghệ sản xuất, sử dụng, lợi ích và những mặt khác của nhiên liệu sinh học. 3. Nhiệm vụ của đề tài: Trong bài tiểu luận này tập trung giải quyết các nhiệm vụ sau: - Giải thích được nhiên liệu sinh học cũng như xăng sinh học là gì? Phân tích các tài liệu khoa học liên quan đến đề tài. - Đề xuất được những biện pháp để phát triển nguồn nhiên liệu mới này. Bài tập lớn vi sinh Page 4 GVHD: Lê Lý Thùy Trâm 4. Phương pháp nghiên cứu. - Phương pháp nghiên cứu tài liệu. - Phương pháp quan sát. Bài tập lớn vi sinh Page 5 GVHD: Lê Lý Thùy Trâm PHẦN NỘI DUNG 1.Các định nghĩa: Bioethanol: là loại nhiên liệu được hình thành từ các hợp chất có nguồn gốc động thực vật( sinh học) như nhiên liệu chế xuất từ chất béo của động thực vật( mỡ động vật, dầu,...), ngũ cốc( lúa mỳ, ngô, đậu tương,…), chất thải trong nông nghiệp( rơm ra, phân,…), sản phẩm thải trong công nghiệp (mùn cưa, sản phẩm gỗ thải...), ... Xăng sinh học: là một loại nhiên liệu lỏng, trong đó có sử dụng ethanol như là một loại phụ gia nhiên liệu pha trộn vào xăng thay phụ gia chì. Ethanol được chế biến thông qua quá trình lên men các sản phẩm hữu cơ như tinh bột, cenllulose, lignocellulose. Ethanol được pha chế với tỷ lệ thích hợp với xăng tạo thành xăng sinh học có thể thay thế hoàn toàn cho loại xăng sử dụng phụ gia chì truyền thống. 2.Lợi ích và hạn chế khi sử dụng nhiên liệu Ethanol: 2.1. Lợi ích: Sử dụng nhiên liệu sinh học vừa đem lại lợi ích về kinh tế, vừa giúp bảo vệ môi trường. Nhiên liệu Ethanol giúp làm tăng chỉ số octane( chỉ số đặc trưng cho khả năng chống cháy nổ của nhiên liệu) của xăng, giảm sự phụ thuộc , giảm sự tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch đồng thời giảm phát thải các khí độc hại, bảo vệ môi trường và đảm bảo an toàn năng lượng cho mỗi quốc gia. 2.1.1. Lợi ích về kinh tế: Sản xuất ethanol làm nhiên liệu góp phần thúc đẩy nền nông nghiệp phát triển. Nguyên liệu chủ yếu của quá trình sản xuất ethanol là tinh bột từ sắn, khoai, ngô…. Đây là nguồn nguyên liệu dồi dào trong tự Bài tập lớn vi sinh Page 6 GVHD: Lê Lý Thùy Trâm nhiên, dễ trồng, ngắn ngày, chi phí thấp nên được nhiều nông dân gieo trồng. Điều này sẽ tạo ra nhiều công ăn việc làm cho nhiều lao động ở nông thôn, giải quyết được lượng lương thực bị tù đọng, nâng cao giá trị nông sản, đem lại lợi ích cho người nông dân và đặc biệt khuyến khích được tinh thần lao động sản xuất của người dân. Trên thực tế, ý nghĩa lớn nhất của xăng sinh học là nó giúp giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch cũng như giảm tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch. Với những nước phải nhập khẩu dầu mỏ thì xăng sinh học giúp giảm phụ thuộc nguồn dầu mỏ nước ngoài, giúp cho các quốc gia chủ động trong chính sách năng lượng của mình. Nước nào càng có nhiều xăng sinh học thì càng ít phụ thuộc vào nước khác và từ đó có thể phát triển nền kinh tế của mình một cách bền vững. 2.1.2. Lợi ích về môi trường: Các tài liệu về xăng sinh học cả trong và ngoài nước đều khẳng định khí thải từ các động cơ sử dụng xăng sinh học ít hơn so với các loại xe sử dụng xăng dầu thông thường, với mức giảm lượng khí thải carbon monoxide (CO-khí thải gây hiệu ứng nhà kính) từ 20-30%. Việc dùng ethanol làm nhiên liệu, có tác dụng ngăn chặn hiệu ứng nhà kính. Vì vậy nó được mệnh danh là “xăng xanh”. Ngoài ra, khi đốt ethanol sự cháy xảy ra hoàn toàn hơn so với khi đốt xăng. Ta thường thấy trong các động cơ xăng thường xuất hiện các bụi bẩn chính là do các hydrocacbon cháy không hết. Điều đó phải tốn thời gian lau chùi, sửa chữa động cơ. Khi pha ethanol vào xăng làm cho xăng cháy hoàn toàn hơn, giảm phát thải các khí gây ô nhiễm môi trường. Hơn nữa, ethanol được điều chế từ sản phẩm nông nghiệp sẽ làm tăng diện tích đất trồng cây. Điều này có nghĩa làm tăng diện tích lá phổi của trái đất lên 2.2. Hạn chế khi sử dụng nhiên liệu ethanol: Tuy nhiên nhiên liệu ethanol cũng có những mặt hạn chế của nó: Bài tập lớn vi sinh Page 7 GVHD: Lê Lý Thùy Trâm - Hạn chế cơ bản của nhiên liệu sinh học là tính hút nước của nó. Ethanol có khả năng hút ẩm và hòa tan vô hạn trong nước. Do đó phải đựng và bảo quản trong các hệ thống thùng chứa đặc biệt. - Về hiện tượng gây ô nhiễm: tuy giảm các hàm luợng các chất gây ô nhiễm như HC, CO nhưng lại gây ra một số hợp phần khác như các andehyt, NOx cũng là những chất gây ô nhiễm. - Do nhiệt trị của ethanol nói riêng (PCIethanol =26,8 MJ/kg) và các loại ancol khác nói chung đều thấp hơn so với xăng (PCIxăng =42,5 MJ/kg) nên khi dùng ethanol để pha trộn vào xăng sẽ làm giảm công suất động cơ so với khi dùng xăng. Tuy nhiên sự giảm công suất này là không đáng kể nếu ta pha với số lượng ít - Sự đa dạng môi trường sinh thái có thể bị đe dọa khi hàng trăm ngàn ha đất được sử dụng để trồng một thứ thực vật duy nhất, ví dụ như những cánh đồng trông toàn ngô, toàn mía hoặc toàn sắn… chỉ để cung cấp nguyên liệu sản xuất ethanol. - Mở rộng vùng trồng nguyên liệu có thể dẫn tới việc phá rừng để lấy đất trồng trọt: nếu như 1 ha đất trồng mía để chế tạo ethanol cho phép giảm 13 tấn CO2 một năm ở Brazil, thì cũng cần biết là 1 ha rừng có khả năng hấp thụ đến 20 tấn CO2 một năm. Hủy hoại 1 ha rừng để trông mía như vậy "không có lãi" về khối lượng khí thải carbon. - Để đảm bảo chất lượng nguyên liệu, người ta cần dùng thêm rất nhiều phân bón và nước để trồng cây nguyên liệu, và điều này có thể dẫn tới các vấn đề khác về môi trường như tồn dư hóa chất trong đất từ phân bón, hoặc thiếu nước phục vụ dân sinh. Để có được một lít diesel sinh học, người ta cần sử dụng từ 1000 đến 4000 lít nước. - Theo một báo cáo của Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế OCDE, phải trưng dụng đến 70% đất canh tác của châu Âu mới có thể cung ứng 10% nhu cầu năng lượng xanh của châu lục này. - Tổ chức chống nghèo đói và bất công Oxfam cũng đã có nhiều cảnh báo về việc năng lượng xanh có thể đe dọa đến vấn đề an ninh lương thực. Khi đất trồng trọt được sử dụng tối đa để trồng cây làm nguyên liệu sản xuất năng lượng sinh học thì sẽ thiếu đất để trồng cây lương Bài tập lớn vi sinh Page 8 GVHD: Lê Lý Thùy Trâm thực, điều này có thể đe dọa cuộc sống của người nghèo vì giá lương thực và các loại nông sản gia tăng. Tác động của nó sẽ thấy rõ hơn ở các nước chậm phát triển, nơi chính phủ có thể chú trọng đẩy mạnh sản xuất ethanol phục vụ xuất khẩu tới các nước giàu, nhưng lại đẩy dân chúng vào cảnh thiếu ăn. Theo Oxfam, quyền con người của một số nơi bị chà đạp khi các nước giàu tung tiền ra mua năng lượng sinh học và để nhanh chóng trở thành một nhà cung cấp có uy tín quốc tế, nhiều chính phủ đã không ngần ngại đuổi nông dân để trưng dụng đất. => Tóm lại, việc sử dụng nhiên liệu ethanol có nhiều ưu điểm nhưng cũng có những mặt hạn chế. Tuy nhiên khi phân tích tương quan giữa các mặt lợi và hại người ta vẫn thấy mặt lợi lớn hơn, mang ý nghĩa chiến lược hơn. 3.Tình hình sản xuất và sử dụng nhiên liệu ethanol hiện nay trên thế giới và tại Việt Nam: Ethanol có thể sản xuất bằng nhiều phương pháp khác nhau: - Công nghệ sản xuất ethanol tổng hợp: Tổng hợp ethanol có nghĩa là sản xuất ethanol bằng phương pháp hoá học, trên thế giới người ta sản xuất ethanol bằng nhiều phương pháp khác nhau. Trong công nghệ tổng hợp hoá dầu ethanol được sản xuất bằng dây chuyền công nghệ hydrat hoá đối với khí etylen hoặc công nghệ cacbonyl hoá với methanol. Hydrat hoá: CH2=CH2 + H2O C2H5OH Cacbonyl: CH3OH + CO + 2 H2 C2H5OH + H2O - Công nghệ sản xuất ethanol sinh học: Bài tập lớn vi sinh Page 9 GVHD: Lê Lý Thùy Trâm Công nghệ này dựa trên quá trình lên men các nguồn hydratcacbon có trong tự nhiên như: nước quả ép, nước thải men bia, ngô, sắn, mùn, gỗ... (C6H10O5)n + n H2O nC6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + Q Trong quá trình sản xuất ethanol sinh học có thể phân thành 2 công đoạn là công đoạn lên men nhằm sản xuất ethanol có nồng độ thấp và công đoạn làm khan để sản xuất ethanol có nồng độ cao để phối trộn vào xăng. Hiện nay, tình hình sản xuất và sử dụng ethanol trên thế giới phát triển rất mạnh mẽ. 3.1. Tình hình sản xuất và sử dụng nhiên liệu sinh học trên thế giới: - Năm 2005, Mỹ đã thông qua đạo luật về tỷ lệ phối trộn ethanol bắt buộc vào xăng thông thường. Hiện nay, Mỹ là nhà xuất khẩu ethanol lớn nhất thế giới, và tỷ lệ phối trộn ethanol trung bình trên cả nước Mỹ là 88,5%. - Brazil không quy định tỷ lệ bắt buộc phối trộn ethanol, nhưng quy định tối thiểu 25%, và các công ty có thể tăng lên 26% hoặc cao hơn nữa. - Ở Thái Lan hiện nay, nhiên liệu sinh học là lựa chọn duy nhất cho người tiêu dùng. Hiện Thái Lan chiếm 71% tổng sản lượng sử dụng ethanol toàn thế giới. Bài tập lớn vi sinh Page 10 GVHD: Lê Lý Thùy Trâm - Liên minh Châu Âu (EU) quyết định giảm thiểu phát tán khí nhà kính và giảm nhu cầu nhập khẩu xăng dầu bằng cách thực hiện mục tiêu thay thế 10% nhiên liệu dùng trong vận tải bằng các nhiên liệu tái tạo - Từ năm 2010 đã có 3 nhà máy ở Nhật Bản sản xuất xăng sinh học và cả nước có trên 2000 trạm bán xăng sinh học. - Từ năm 2012 Hàn Quốc xác định sẽ yêu cầu phối trộn với 2% nhiên liệu sinh học nhằm nâng cao tính độc lập về nguồn năng lượng ở Hàn Quốc. - Trung Quốc, nước có dân số đứng đầu thế giới cũng đã xác định tạo ra chính sách ưu tiên sản xuất và sử dụng nhiên liệu sinh học sản xuất từ mỡ động vật và dầu thực vật - Và còn nhiều quốc gia khác sử dụng nhiên liệu sinh học…. 3.2. Tình hình sản xuất và sử dụng nhiên liệu sinh học ở Việt Nam: 3.2.1. Theo lộ trình của nghị định 53: Theo lộ trình đã được chính phủ phê duyệt, từ ngày 1/12/2014,xăng sinh học E5 sẽ được sản xuất để sử dụng cho phương tiện cơ giới đường bộ tại 7 tỉnh thành: Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Đà Nẵng, Cần Thơ, Quảng Ngãi, Bà Rịa - Vũng Tàu. Từ ngày 1/12/2015, xăng E5 sẽ được tiêu thụ đại trà trên toàn cả nước. Từ Bài tập lớn vi sinh Page 11 GVHD: Lê Lý Thùy Trâm ngày 1/12/2016, xăng E10 sẽ được sản xuất, phối chế, kinh doanh tiêu thụ trên địa bàn 7 tỉnh, thành phố: Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Đà Nẵng, Cần Thơ, Quảng Ngãi, Bà Rịa - Vũng Tàu và đến ngày 1/12/2017 xăng E10 sẽ được sản xuất, phối chế, kinh doanh tiêu thụ trên toàn quốc. 3.2.2. Tình hình sản xuất chung: Ở nước ta, công nghệ sản xuất ethanol còn rất nhỏ bé và lạc hậu. Chỉ có ngành sản xuất ethanol sinh học mà nguồn nguyên liệu chủ yếu từ tinh bột (sắn, ngô, khoai…) và từ rỉ đường. Hoàn toàn chưa có nhà máy sản xuất ethanol từ các nguồn nguyên liệu chứa cellulose (rơm rạ, mùn cưa, cây cỏ…). Sản phẩm chủ yếu là ethanol thực phẩm (nồng độ 40% đến 45%) và cồn công nghiệp (nồng độ từ 95,57% đến 96%), một lượng nhỏ được làm khan thành ethanol tuyệt đối (nồng độ 99,5%).  Một số nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học ở Việt Nam: Hiện nay, ở nước ta xây có các nhà máy sản xuất bioethanol đặt ở 3 miền: - Nhà máy Nhiên liệu sinh học Phú Thọ Địa điểm: Huyện Tam Nông, tỉnh Phú Thọ Công suất khoảng 100 triệu lít sản phẩm Ethanol nhiên liệu/năm - Nhà máy Nhiên liệu sinh học Quảng Ngãi Địa điểm: Khu Kinh tế Dung Quất, tỉnh Quảng Ngãi Bài tập lớn vi sinh Page 12 GVHD: Lê Lý Thùy Trâm Công suất khoảng 100 triệu lít sản phẩm Ethanol nhiên liệụ/năm - Nhà máy Nhiên liệu sinh học Bình Phước Địa điểm: Huyện Bù Đăng, tỉnh Bình Phước Công suất khoảng 100 triệu lít sản phẩm Ethanol nhiên liệu/năm - Nhà máy Nhiên liệu sinh học Quảng Nam Địa điểm: Huyện Đại Lộc, tỉnh Quảng Nam Công suất khoảng 100 triệu lít sản phẩm Ethanol nhiên liệu/năm. - Nhà máy Nhiên liệu sinh học Đồng Nai Địa điểm: huyện , tỉnh Đồng Nai Công suất khoảng 100 triệu lít sản phẩm Ethanol nhiên liệu/năm. 4.Công nghệ sản xuất bio-ethanol: 4.1.Công nghệ sản suất xăng sinh học thế hệ 1: chế biến từ đường và tinh bột của nông phẩm: 4.1.1. Sản xuất bioethanol từ rỉ đường: Rỉ đường là nguyên liệu chứa các loại đường không tinh khiết thu được trong quá trình sản xuất đường, tỉ lệ rỉ đường chiếm 3 trọng lượng nước mía. Năm 2006, công nghệ đường từ cây mía ở Việt Nam sản sinh ra 783.930 tấn rỉ đường. Từ lượng rỉ đường này, chúng ta có thể sản xuất được 187 triệu lít Bio-Ethanol. Tuy nhiên do các nhà máy đường phân tán, nên khả năng thu gom rỉ đường với số lượng lớn rất khó khăn. Bài tập lớn vi sinh Page 13 GVHD: Lê Lý Thùy Trâm Thành phần của rỉ đường gồm: Nước chiếm 18-20% Chất khô chiếm 80-82%.Trong đó 60% là đường (gồm đường saccarose, đường glucose và fructose) và 40% không phải đường( hợp chất vô cơ và hợp chất hữu cơ) Trong rỉ đường lượng P2O5 chiếm 0,02-0,05%. P2O5 rất cần cho sự phát triển của nấm men. Ngoài ra rỉ đường còn có các loại vi sinh vật gây ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của rỉ đường. Thuyết minh sơ đồ: Bài tập lớn vi sinh Page 14 GVHD: Lê Lý Thùy Trâm  Sản xuất ethanol từ rỉ đường bao gồm các công đoạn sau:  Chuẩn bị dích đường lên men  Gây men giống  Lên men  Chưng cất và tinh chế Rỉ đường nguyên với hàm lượng chất khô hòa tan 55 khối lượng, tương đương 80 Bx ( Bx là nồng chất khô được biểu diễn bằng %) . Khi nồng độ Bx quá cao thì độ nhớt lớn, xử lý không tốt, quá trình lên men kém hiệu quả do đó cần tiến hành pha loãng. Tuy nhiên nếu pha loãng quá nhiều, nồng độ Bx thấp sẽ tốn nhiều năng lượng. Do đó trước tiên rỉ đường sẽ được pha loãng đến độ Brix thích hợp ( khoảng 45-50Bx) và điều chỉnh pH. Sau đó tiến hành lên men, chuyển hóa đường thành cồn. Dịch đi ra khỏi thùng lên men gọi là dấm chín có nồng độ cồn thấp được chuyển qua khu chưng cất bao gồm chưng cất thô và chưng cất tinh để nâng độ cồn lên và thu cồn thành phần. Nếu sản xuất cồn nhiên liệu thì phải có thêm công đoạn tách nước làm khan cồn. Bài tập lớn vi sinh Page 15 GVHD: Lê Lý Thùy Trâm  Vai trò của vi sinh vật : Các vi sinh vật được sử dụng nhiều nhất cho quá trình lên men là nấm men thuộc họ Saccharomyces cerevisiae để thủy phân sucrose từ mật mía thành glucose và fructose,hai hexoses dễ dàng đồng hóa. Sự lên men quá trình liên quan đến việc chuyển đổi của các loại đường rượu và carbon dioxide của nấm men Saccharomyces cerevisiae Ethanol. được sản xuất thông qua quá trình lên men của phụ phẩm nông nghiệp như mía ngô và lúa mì, củ cải đường Saccharomyces cerevisiae 4.1.2. Sản xuất bio-ethanol từ tinh bột: Sắn: Hiện nay diện tích trồng sắn ở nước ta khoảng gần 500.000 ha và đươc phân bố chủ yếu ở Tây Nguyên và Đông Nam Bộ. Năng suất thu hoạch sắn tại nước ta trung bình là 15-20 tấn/ha và tăng đều qua các năm Hàm lượng tinh bột sắn tươi ở nước ta khoảng 25-35%. Cứ 2,3 kg sắn tươi thì có thể thu được 1kg sắn lát. Vùng nguyên liệu sắn chủ yếu của Việt Nam tập trung ở 2 khu vực: Tây Nguyên và Đông Nam bộ. Nhà máy sản xuất Bio-Ethanol Miền Trung sẽ sử dụng nguồn sắn lát của khu vưc tây Nguyên và Đông Nam Bộ. Ngô: Bài tập lớn vi sinh Page 16 GVHD: Lê Lý Thùy Trâm Ngô được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau.Ở nước ta ngô là một trong những nông sản chính,là loại cây quan trọng sau lúa. Thành phần hóa học chủ yếu của ngô: ở nước ta, thành phần tinh bột trong ngô chiếm 14%, protit 10%, chất béo 4,6%, gluxit 67,7%, cenlulose 2,2%, tro 1,3 %. Sơ đồ công nghệ: Thuyết minh sơ đồ công nghệ: Nguyên liệu đươc đưa đi xử lí bởi các công đoạn như làm sạch sơ bộ để tách các tạp chất, nghiền mịn thành bột, hòa trộn với nước tạo thành dung dịch bột. Tiếp theo là quá trình nấu có thể sử dụng hơi trực tiếp Bài tập lớn vi sinh Page 17 GVHD: Lê Lý Thùy Trâm hoặc gián tiếp, ở đây tinh bột sẽ được chuyển hóa bởi enzyme Alpha amylaza. Dòng dịch sau khi nấu được đưa qua công đoạn đường hóa với sự có mặt của enzyme đường hóa ( enzyme Gluco Amylaza) nhằm mục đích chuyển hóa tinh bột thành đường lên men. Sau khi đường hóa, dịch này được đưa vào thùng lên men chuyển hóa thành rượu và C02 cùng với nhiều sản phẩm phụ khác.  Vai trò của vi sinh vật: Để biến chế ethanol từ tinh bột, tinh bột trước hết phải được điều chế thành đường, rồi từ đó mới lên men rượu. Men dùng thường là vi nấm Saccharomyces cerevisiae, Aspergillus oryzae, Mucor, Rhizopus, vi khuẩn Zymomonas mobilis. Để đạt độ cồn 99.9%, trước đây dùng benzene và cyclohexane để loại nước. Kỹ thuật ngày nay dùng “chất sàng phân tử” (molecular sieve như silica gel, zeolite, hút thấm nước nhưng không hút rượu, vì rượu có phân tử lớn hơn) thay thế, rẻ tiền và hiệu quả hơn. Một kỹ thuật mới được áp dụng hiệu quả hơn, không cần phải nấu tinh bột (tiết kiệm năng lượng) là sử dụng một loại men (yeast) mới, giúp lên men biến tinh bột thành đường ở nhiệt độ 32°C. Một số vi sinh vật phân giải tinh bột. Bài tập lớn vi sinh Page 18 GVHD: Lê Lý Thùy Trâm 4.2.Công nghệ xăng sinh học thế hệ 2: từ cellulose, chất xơ của dư thừa thực vật (rơm, rạ, thân bắp, gỗ, mạt cưa, bã mía,…): 4.2.1.Các nguồn nguyên liệu chứa cellulose: Về nguyên tắc ta có thể sản xuất Bio-Ethanol từ bất cứ nguồn nguyên liệu nào có chứa cellulose. Tuy nhiên để phù hợp tính kinh tế và điều kiện ở Việt Nam, ta có thể sử dụng các nguồn nguyên liệu sau: rơm, trấu, bả mía, lõi ngô, vỏ ngô, cỏ dại… Tuy nhiên các sản phẩm này tập trung chủ yếu ở hai đồng bằng lớn là đồng bằng Sông Hồng và đồng bằng Sông Cửu Long. Đây là vùng nguyên liệu lí tưởng để xây dựng nhà máy. Nhưng việc thu mua và việc chuyển hóa còn gặp nhiều khó khăn, hiệu suất chưa cao. Nguyên liệu chứa xenlulo khác nhau có thành phần cấu tạo chất không giống nhau nhưng về cơ bản chúng được cấu tạo từ 3 hợp chất Cellulose, Hemicellulose, Lignin •Cellulose: Công thức phân tử (C6H10O5)n. Là thành phần cấu tạo chủ yếu của màng tế bào thực vật và là hợp chất chính của nguyên liệu chứa cellulose để sản xuất ethanol. Nguyên liệu càng giàu cellulose thì sản xuất ethanol càng đạt hiệu quả cao. •Hemicellulose: dễ bị thủy phân hơn so với cellulose. Khi thủy phân đến cùng, hemicellulose tạo ra các monosaccarit chủ yếu là hexose, pentose. Trong đó hexose có khả năng lên men tạo ethanol còn pentose không có khả năng này. •Lignin: trong quá trình sản xuất ethanol từ cellulose thì nó hoàn toàn không bị thủy phân để tạo các hợp chất có khả năng lên men tạo ethanol. Bài tập lớn vi sinh Page 19 GVHD: Lê Lý Thùy Trâm Vì vậy lignin là thành phần không mong muốn trong quá trình sản xuất ethanol từ cellulos. 4.2.2.Quy trình sản xuất từ cenllulose: Về nguyên tắc, quá trình sản xuất ethanol từ các nguồn nguyên liệu chứa cellulose cũng giống như từ tinh bột hay rỉ đường. Nó bao gồm ba bước cơ bản:  Xử lí nguyên liệu  Đường hoá và lên men  Tinh chế sản phẩm (chưng cất, tách nước, bốc hơi, tách lỏng rắn Sơ đồ sản xuất: Thuyết minh sơ đồ công nghệ: Nguyên liệu từ kho chứa được đưa đến nhà máy. Sau đó, nguyên liệu được băm nghiền nhằm phá vỡ cấu trúc màng tế bào thực vật, tạo Bài tập lớn vi sinh Page 20
- Xem thêm -