Tài liệu Khảo sát khả năng sản xuất cồn nhiên liệu trực tiếp từ mía

Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -------------------- TRẦN HOÀI ĐỨC KHẢO SÁT KHẢ NĂNG SẢN XUẤT CỒN NHIÊN LIỆU TRỰC TIẾP TỪ MÍA Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 2008 2 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành tốt luận văn này trước hết tôi xin chân thành gửi những lời tri ân tới TS. Trịnh Văn Dũng, người thầy đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức, những kinh nghiệm bổ ích, và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình làm luận văn này. Tôi xin cảm ơn đến các quý thầy cô trong Khoa Công nghệ hoá học, Trường Đại Học Bách Khoa TpHCM đã giảng dạy, truyền đạt những kiến thức khoa học quý báu trong những năm ngồi trên giảng đường đại học và sau đại học cũng như quá trình làm đề tài. Tôi cũng xin cảm ơn đế các thầy cô và bạn đồng nghiệp tại Trung Tâm Máy Thiết Bị, Viện Công nghệ sinh học và thực phẩm, Trung tâm công nghệ hóa học, Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM đã nhiệt tình hỗ trợ, giúp đỡ tạo mọi điều kiện làm việc tốt nhất có thể để tôi hoàn thành tốt đề tài. Cảm ơn gia đình, bạn bè và người thân đã giúp đỡ, hỗ trợ nhiệt tình về vật chất cũng như động viên khích lệ tinh thần cho tôi trong quá trình học tập và thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn! 3 TÓM TẮT LUẬN VĂN Nội dung chính của luận văn là khảo sát các quá trình lên men từ các nguyên liệu có nguồn gốc từ mía từ đó đánh giá được khả năng sản xuất cồn từ các loại nguyên liệu này. Căn cứ vào tính chất của nguyên liệu, bản chất của quá trình mà ta đã xây dựng được mô hình để khảo sát. Để đánh giá quá trình lên men, ta đã khảo sát sự ảnh hưởng của pH, nồng độ cơ chất và hàm lượng tế bào nấm men lên quá trình. Quy trình thí nghiệm được xây dựng theo phương án quy hoạch thực nghiệm. Kết quả thí nghiệm được xử lý bằng phương pháp thống kê toán học từ đó xây dựng phương trình mô tả quá trình lên men, từ đó đưa ra được chế độ công nghệ thích hợp cho quá trình. So sánh, đánh giá được khả năng lên men giữa các loại nguyên liệu có nguồn gốc từ mía 4 ABSTRACT The main content of this thesis is studied of a fermentation process from feedstocks originating from sugar-cane in order to evaluate competence for ethanol production. Depending on the characteristics of feedstocks and fermentation processes, we built a experimental model to survey it. In order to study the fermentation process, first of all we survey the influences of pH, concentration of substrates and the number of yeast cells on the process. The experiment method is built by experimental design, the experimental results is treated by statistical calculation, then the mathematical equation of describing the fermentation process is founded. Therefore, we can decide the suitable working regime. 5 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .........................................................................................................1 LỜI NÓI ĐẦU ...................................................................................................... 11 PHẦN I. TỔNG QUAN....................................................................................... 14 Chương 1 ĐẠI CƯƠNG VỀ CỒN NHIÊN LIỆU.............................................. 15 1.1. Tình hình nhiên liệu thế giới........................................................................... 15 1.2. Tình hình sử dụng cồn ethanol nhiên liệu trên thế giới.................................... 19 1.3. Đặc điểm khi sử dụng cồn nhiên liệu .............................................................. 23 1.3.1. Ưu điểm....................................................................................................... 23 1.3.2. Nhược điểm ................................................................................................. 24 1.4. Chất lượng của cồn, ảnh hưởng của cồn.......................................................... 25 1.4.1. Ảnh hưởng của khói thải của ethanol lên môi trường và con người.............. 25 1.4.2. Các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC: Volatile Organic Compound) ......... 26 1.4.3. Sulfur dioxide và các hạt bụi........................................................................ 26 1.4.4. Aldehyt........................................................................................................ 26 1.5. Các phương pháp sản xuất nhiên liệu cồn ethanol........................................... 27 1.5.1. Phương pháp hóa học................................................................................... 27 1.5.2. Phương pháp lên men cacbonhydrat............................................................. 28 Chương 2 SẢN XUẤT CỒN BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN................... 30 2.1. Nguyên liệu .................................................................................................... 30 2.1.1. Giới thiệu về cây mía................................................................................... 30 2.1.2. Đặc điểm và tính chất của nguyên liệu ......................................................... 33 6 2.2. Các phương pháp lên men............................................................................... 41 2.2.1. Nấm men ..................................................................................................... 41 2.2.2. Phương pháp cấy giống sang môi trường lên men........................................ 43 2.2.3. Phương pháp lên men .................................................................................. 43 2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men .................................................. 44 2.3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ............................................................................... 44 2.3.2. Ảnh hưởng của pH....................................................................................... 45 2.3.3. Ảnh hưởng của nồng độ dịch lên men .......................................................... 46 2.3.4. Ảnh hưởng của sục khí ................................................................................ 46 2.3.5. Ảnh hưởng của nguồn nitơ bổ sung: ............................................................ 46 PHẦN II. NGHIÊN CỨU.................................................................................... 47 Chương 3 XÂY DỰNG MÔ HÌNH KHẢO SÁT ............................................... 48 3.1. Những yêu cầu của fermentor ......................................................................... 48 3.2. Xây dựng mô hình khảo sát ............................................................................ 49 3.3. Mô hình khảo sát ............................................................................................ 50 Chương 4 KHẢO SÁT CÁC QUÁ TRÌNH LÊN MEN..................................... 51 4.1. Điều kiện nghiên cứu...................................................................................... 51 4.2. Khảo sát quá trình lên men nước mía.............................................................. 51 4.2.1. Nguyên liệu – Hóa chất................................................................................ 51 4.2.2. Bố trí thí nghiệm.......................................................................................... 52 4.2.3. Quy trình thí nghiệm.................................................................................... 53 4.2.4. Kết quả thí nghiệm....................................................................................... 55 4.3. Khảo sát lên men rỉ đường .............................................................................. 55 7 4.3.1. Nguyên liệu – Hóa chất................................................................................ 55 4.3.2. Bố trí thí nghiệm.......................................................................................... 55 4.3.3. Quy trình thí nghiệm.................................................................................... 56 4.3.4. Kết quả thí nghiệm....................................................................................... 57 4.4. Khảo sát lên men hỗn hợp nước mía và bã...................................................... 57 4.4.1. Nguyên liệu – Hóa chất................................................................................ 57 4.4.2. Bố trí thí nghiệm.......................................................................................... 58 4.4.3. Quy trình thí nghiệm.................................................................................... 58 4.4.4. Kết quả thí nghiệm....................................................................................... 59 Chương 5 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG SẢN XUẤT CỒN..................................... 60 5.1. Xác định điều kiện tối ưu của các quá trình lên men ....................................... 60 5.1.1. Lên men nước mía ....................................................................................... 60 5.1.2. Lên men rỉ đường ........................................................................................ 67 5.1.3. Lên men hỗn hợp bã và nước mía ................................................................ 72 5.2. Đánh giá khả năng sản xuất cồn từ các quá trình lên men ............................... 78 5.2.1. Nhận xét trong quá trình thí nghiệm............................................................. 78 5.2.2. Nhận xét kết quả quá trình thí nghiệm.......................................................... 78 KẾT LUẬN.......................................................................................................... 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................... 82 PHỤ LỤC............................................................................................................. 86 8 MỤC LỤC BẢNG Bảng 1.1: Sản lượng mía các vùng ở nước ta ......................................................... 13 Bảng 1.2: Tỉ số năng lượng tái sinh/tổng năng lượng của các nước OECD ............ 17 Bảng 1.3: Giới thiệu các dự án triển khai ở nước ta ............................................... 18 Bảng 1.4: Giới thiệu các dự án nhiên liệu sinh học dự kiến ở nước ta .................... 19 Bảng 1.5: Tình hình sử dụng cồn sinh học ở một số nước...................................... 22 Bảng 1.6: Sản lượng cồn nhiên liệu của thế giới (tỉ lít) .......................................... 22 Bảng 1.7: Một số thông số của Ethanol so sánh với nhiên liệu............................... 24 Bảng 1.8: Trị số octane của các phụ gia chứa oxy.................................................. 27 Bảng 1.9: Tính chất của các phụ gia oxygenate ..................................................... 27 Bảng 2.1: Thành phần tương đối của một số vật liệu lignocellulosic...................... 33 Bảng 2.2: Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của mật rỉ............................. 35 Bảng 2.3: Thành phần hóa học của nước mía......................................................... 37 Bảng 2.4: Sự thay đổi các thành phần của nước mía theo thời gian bảo quản......... 38 Bảng 4.1. Các mức giới hạn của các yếu tố khảo sát.............................................. 52 Bảng 4.2. Bảng bố trí thí nghiệm ........................................................................... 53 Bảng 4.3: Kết quả thí nghiệm lên men nước mía ................................................... 55 Bảng 4.4: Kết quả thí nghiệm lên men rỉ đường..................................................... 57 Bảng 4.5: Kết quả thí nghiệm lên men hỗn hợp nước mía và bã ............................ 59 Bảng 5.1. Ma trận quy hoạch trực giao của quá trình lên men nước mía ................ 60 Bảng 5.2: Bảng kết quả xác định các hệ số của phương trình hồi quy .................... 61 Bảng 5.3: Kết quả thí nghiệm lặp tại tâm phương án ............................................. 62 9 Bảng 5.4: Kết quả kiểm định ý nghĩa của các hệ số phương trình hồi quy.............. 62 ^ Bảng 5.5: Kết quả tính toán các giá trị ( y i  y i ) 2 ................................................... 64 Bảng 5.6: Ma trận quy hoạch trực giao của quá trình lên men rỉ đường ................. 67 Bảng 5.7: Bảng kết quả xác định các hệ số của phương trình hồi quy .................... 67 Bảng 5.8: Kết quả thí nghiệm lặp tại tâm phương án ............................................. 68 Bảng 5.9: Kết quả kiểm định ý nghĩa của các hệ số phương trình hồi quy............. 68 ^ Bảng 5.10: Kết quả tính toán các giá trị ( y i  y i ) 2 ................................................. 69 Bảng 5.11: Ma trận quy hoạch của quá trình lên men hỗn hợp bã và nước mía ...... 72 Bảng 5.12: Bảng kết quả xác định các hệ số của phương trình hồi quy .................. 72 Bảng 5.13: Kết quả thí nghiệm lặp tại tâm phương án............................................ 73 Bảng 5.14: Kết quả kiểm định ý nghĩa của các hệ số phương trình hồi quy............ 74 ^ Bảng 5.15:Kết quả tính toán các giá trị ( y i  y i ) 2 .................................................. 75 Bảng 5.16: Kết quả tính toán 3 quá trình lên men .................................................. 79 10 MỤC LỤC HÌNH Hình 1.1: Biểu đồ tình hình giá dầu thô thế giới ($/thùng) của NYMEX................ 11 Hình 2.1: Cấu trúc tiêu biểu của cellulose............................................................. 33 Hình 2.2: Phương pháp Micomal ........................................................................... 40 Hình 2.3: Phương pháp Amilo ............................................................................... 41 Hình 2.4: Một số hình ảnh của tế bào nấm men ..................................................... 43 Hình 2.5: Ảnh hưởng của nhiệt độ lên tốc độ sinh trưởng của nấm men ................ 45 Hình 3.1: Sơ đồ hệ thống khảo sát quá trình lên men ............................................. 50 Hình 5.1: Ảnh hưởng của 3 yếu tố khảo sát lên quá trình lên men nước mía .......... 66 Hình 5.2: Ảnh hưởng của 3 yếu tố khảo sát lên quá trình lên men rỉ đường ........... 71 Hình 5.3: Ảnh hưởng của 3 yếu tố khảo sát lên quá trình lên men hỗn hợp bã và nước mía ............................................................................................................... 77 Hình 5.4: Kết quả so sánh quá trình lên men giữa 3 loại nguyên liệu ..................... 79 11 LỜI NÓI ĐẦU Đứng trước nạn khan hiếm nhiên liệu, giá cả thất thường, các nguồn nhiên liệu hóa thạch tự nhiên như than đá, xăng dầu đang có nguy cơ cạn kiệt và không thể tái tạo. Tình hình giá cả nhiên liệu luôn biến động có xu hướng ngày càng tăng, cụ thể là giá dầu thô trên thế giới trong. Kể từ tháng 5/2007 đến tháng 5/2008, giá dầu đã tăng gấp đôi từ mức 60 USD/thùng đến 120 USD/thùng, đến tháng 7/2008 giá tăng lên hơn 140 USD/thùng. Tuy nhiên đến tháng 11/2008 giá dầu thô có giảm mạnh, xuống dưới 50 USD/thùng nhưng không có gì chắc chắn giá nhiên liệu sẽ ổn định. Tập đoàn ngân hàng đầu tư Goldman Sachs dự báo giá dầu thô có thể lên đến 200 USD/thùng do thiếu hụt nguồn cung. Tổ chức các nước xuất khẩu dầu mỏ (OPEC) cũng cho biết việc giá dầu tăng lên 200 USD/thùng là điều hoàn toàn có thể xảy ra.. Hình 1.1: Biểu đồ tình hình giá dầu thô thế giới ($/thùng) của NYMEX Trước tình hình đó, việc tìm kiếm những giải pháp thay thế cho các loại nhiên liệu hóa thạch là một vấn đề quan trọng được đưa ra thảo luận tại Hội nghị về Ngày Môi trường LHQ ở thành phố San Francisco, tiểu bang California. 12 Đi theo hướng này, trên thế giới đã ghi nhận được nhiều thành công và số nước ứng dụng ngày một tăng, trong đó có Mỹ, Bzazil, Đức, Pháp, Na Uy, Thụy Điển, Canada, Nhật, Úc, Rumani, Thái Lan,… Bzazil là nước có bước đi đầu tiên với chương trình quốc gia “Proalcool” từ năm 1975 để chấm dứt tình trạng lệ thuộc vào dầu lửa khi bị cấm vận, sử dụng Ethanol sản xuất từ mía để pha vào xăng với tỉ lệ đến 20%, dùng trong vận tải. Gần ta nhất là Thái Lan cũng đã sử dụng xăng pha cồn sản xuất từ phế thải sắn, hạt ngô, cây ngô, đường, bã mía,.. Từ kinh nghiệm của Bra-xin, gần đây, các quốc gia phát triển như Mỹ, Đức, Nhật Bản... cũng đặc biệt quan tâm đến ethanol và các loại nhiên liệu sinh học khác Từ những nhận định trên ta có thể nhận thấy nhiên liệu sinh học là một trong những giải pháp ưu tiên trong chính sách năng lượng của nhiều nước trên thế giới. Giải pháp này không những giúp giảm sự phụ thuộc vào xăng dầu nhập khẩu mà còn thúc đẩy sản xuất nông nghiệp, giúp xóa đói giảm nghèo, tăng công ăn việc làm và tăng thêm sản phẩm hàng hóa cho xã hội Năm 2007, theo Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, nước ta có nguồn nguyên liệu là 550.000 tấn rỉ mật, có thể sản xuất được 155 triệu lít cồn/năm. Các cơ sở sản xuất cồn nhiên liệu từ rỉ mật có tổng công suất là 60 triệu lít/năm, bao gồm: Lam Sơn công suất 6 triệu lít/năm, Quảng Ngãi công suất 3 triệu lít/năm, Tuy Hòa công suất 6 triệu lít/năm, Hiệp Hòa công suất 6 triệu lít/năm, Long Mỹ Phát công suất 6 triệu lít/năm, Sơn Hà công suất 6 triệu lít/năm. Mặt khác do điều kiện về công nghệ của ta chủ yếu theo phương pháp truyền thống là chủ yếu nên chưa khai thác triệt để nguồn nguyên liệu dẫn đến hiệu suất sản xuất chưa cao, không đáp ứng nhu cầu (chủ yếu là nhập khẩu). Về tình hình sản xuất mía đường ở nước ta, nhằm chấn chỉnh và định hướng phát triển ngành mía đường, ngày 15/2/2007, Phó thủ tướng Nguyễn Sinh Hùng đã phê duyệt Quyết định số 26/2007/QĐ-TTG quy hoạch phát triển mía đường đến năm 2010, định hướng đến 2020. Theo tinh thần quyết định tổng công suất thiết kế các nhà máy đường sẽ tăng lên 105.000 tấn mía/ngày, nhưng không phát triển thêm 13 nhà máy. Đến năm 2020 tổng diện tích trồng mía khoảng 300.000 ha, năng suất mía bình quân đạt 80 tấn/ha, sản lượng mía đạt 24 triệu tấn; tổng công suất thiết kế của các nhà máy khoảng 120.000 tấn mía ngày Bảng 1.1: Sản lượng mía các vùng ở nước ta Mía (tấn) Cả nước Miền Bắc 2001 2002 2003 2004 2005 14.656.900 17.120.000 16.854.676 15.879.571 14.731.587 3.925.200 4.596.600 4.659.417 4.462.454 4.021.434 Đồng bằng sông Hồng 130.100 139.500 144.311 142.735 128.331 Đông Bắc 593.600 685.500 687.312 608.187 510.301 Tây Bắc 508.000 596.000 606.304 547.699 526.753 2.693.500 3.175.600 3.221.490 3.163.833 2.856.049 Bắc Trung Bộ Miền Nam 10.731.700 12.523.400 12.195.259 11.417.117 10.710.153 Duyên hải Nam Trung Bộ 2.345.000 2.407.700 2.345.581 2.408.578 2.059.179 Tây Nguyên 1.190.800 1.339.400 1.534.068 1.485.324 1.196.837 Đông Nam Bộ 2.765.900 3.217.400 3.106.323 3.007.699 2.825.757 Đồng bằng sông Cửu Long 4.430.000 5.558900 5.200.287 4.515.516 4.628.380 Đề tài: “Khảo sát khả năng sản xuất cồn nhiên liệu trực tiếp từ mía” được thực hiện để tận dụng khai thác nguồn nguyên liệu vô cùng lớn như thế nhằm đáp ứng nhu cầu thực tế theo xu hướng chung của thế giới hiện nay. 14 PHẦN I TỔNG QUAN 15 Chương 1 ĐẠI CƯƠNG VỀ CỒN NHIÊN LIỆU 1.1. Tình hình nhiên liệu thế giới Theo Ford thì cồn là “nhiên liệu của tương lai” và là loại nhiên liệu tái tạo khả thi nhất cho ngành công nghiệp ôtô vừa mới ra đời lúc bấy giờ. Nhưng vào đầu thế kỷ 20, ngành công nghiệp lọc dầu phát triển nhanh chóng, đưa xăng chiếm vị trí hàng đầu của cồn. Nhờ giá rẻ, khối lượng cung cấp lớn và nhiều tiện lợi khác xăng đã dần dần đẩy cồn ra khỏi thị trường nhiên liệu ôtô. Hiện nay, do giá dầu cao nên ở nhiều nước vị trí của cồn đang được phục hồi, và nhiên liệu này được xem là một hướng ưu tiên trong chính sách phát triển nhiên liệu tái tạo. Ở Mỹ, trong tháng 6/2006, Bill Ford, cháu của Henry Ford, cùng các ông chủ của các hãng xe khổng lồ của Mỹ như General Motors, Chrysler đã cùng với Tổng thống Bush thảo luận tìm giải pháp để cồn được dùng nhiều hơn trong ngành vận tải, cụ thể là yêu cầu chính phủ cung cấp tài chính để xây dựng hệ thống phân phối cồn nhiên liệu trên toàn Liên bang. Trước đó, trong cuộc khủng hoảng năng lượng đầu thập kỷ 70 của thế kỷ 20, các nhà máy sản xuất cồn được Chính phủ Mỹ trợ cấp và xăng pha cồn được dùng khá phổ biến trên thị trường. Sang thập kỷ 80, giá dầu lại giảm mạnh làm cho giá cồn cao hơn giá xăng nên một lần nữa nhiên liệu này lại bị đẩy lùi. Từ năm 1990 đến nay, do giá dầu lại tăng liên tục trở lại nên cồn lại được đưa vào chương trình an ninh năng lượng Mỹ. Ba hãng sản xuất ôtô lớn nhất của Mỹ đã sản xuất các loại xe lưỡng tính, tức là có thể chạy bằng xăng thông thường đồng thời có thể chạy bằng cồn hoặc xăng pha cồn. Công nghiệp sản xuất cồn nhiên liệu cũng đang phát triển mạnh mẽ ở các nước châu Âu. Với mục tiêu giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch, EU đặt mục tiêu 16 đến năm 2010 các loại nhiên liệu sinh học sẽ chiếm 5,7% tổng mức tiêu thụ nhiên liệu trong giao thông vận tải. Giáo sư Tofield cho biết nếu chuyển tất cả diện tích trồng cây cải dầu ở vương quốc Anh sang sản xuất cồn thì sẽ thay thế được 5% khối lượng xăng tiêu thụ ở Anh hiện nay, còn nếu chuyển sang trồng ngô thì con số này là 10%. Hiện British Sugar đã có một nhà máy sản xuất cồn ở Norfolk từ củ cải đường và nước Anh còn dự định xây dựng không ít hơn 15 nhà máy như thế trong thời gian tới. Gần nước ta nhất là Thái Lan, một nước đã có chính sách sản xuất nhiên liệu sinh học từ 10 năm nay. Công ty PAT đã bán trên thị trường loại xăng pha cồn 10% với giá rẻ hơn so với xăng thông thường 3,3%. Từ năm 2002, Thái Lan đã xây dựng thêm 4 nhà máy sản xuất cồn, chi phí 2,7 tỷ bath/nhà máy (64 triệu USD) nhằm giảm chi phí nhập khẩu xăng dầu. Hiện nay, Thái Lan sản xuất 2 triệu lít cồn/ngày từ mía và phế phẩm nông nghiệp, tiết kiệm cho nước này 10 tỷ bath/năm. Ở Trung Quốc, Chính phủ đang tăng cường hỗ trợ cho năng lượng sinh khối và hoạt động sản xuất cồn. Trong kế hoạch xã hội-kinh tế 5 năm lần thứ 11 (20062010) đã xác định rõ nhiệm vụ sản xuất nhiên liệu này cần tăng mạnh trong những năm tới. Trong kế hoạch 2006-2010 Chính phủ đặt mục tiêu sản xuất 6 triệu tấn cồn, phục vụ cho vận tải trong các thành phố lớn trong đó có Bắc Kinh, Thượng Hải, Thiên Tân. Chi phí sản xuất cồn hiện nay vẫn ở mức cao, giá thành một tấn cồn là 4.500 Nhân dân tệ (563 USD) nếu sử dụng ngũ cốc cũ và khoảng 4.000 NDT nếu sử dụng kê, sắn làm nguyên liệu thô. OECD là tên viết tắt của Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế (Organization for Economic Cooperation and Development), thành lập năm 1961 trên cơ sở Tổ chức Hợp tác Kinh tế Châu Âu (OEEC) với 20 thành viên sáng lập gồm các nước có nền kinh tế phát triển trên thế giới như Mỹ, Canada và các nước Tây Âu. Hiện nay, số thành viên của OECD là 30 quốc gia, gồm Mỹ, Canada, Áo, Bỉ, Đan Mạch, Pháp, Đức, Hy Lạp, Iceland, Ireland, Ý, Luxembourg, Hà Lan, Na Uy, Bồ Đào Nha, Tây Ban Nha, Thụy Điển, Thụy Sỹ, Thổ Nhĩ Kỳ, Anh, Nhật Bản, Phần Lan, Úc, 17 New Zealand, Hàn Quốc, Mexico, Cộng hòa Séc, Hungary, Ba Lan, Cộng hòa Slovakia. Theo kết quả điều tra về nguồn năng lượng tái sinh ta thấy tỉ lệ năng lượng tái sinh trên tổng năng lượng của các nước vẫn còn rất thấp (bảng 1.2). Năng lượng mới và năng lượng tái sinh ở đây gồm: Bức xạ nhiệt, năng lượng mặt trời, pin nhiên liệu, năng lượng gió, nước, rác thải, năng lượng sinh học (LFG, Bio-diesel), Hidro, Địa nhiệt,.... Bảng 1.2: Tỉ số năng lượng tái sinh/tổng năng lượng của các nước OECD [21] Quốc gia Tỉ số năng lượng Thụy Điển 14.6% Pháp 6.3% USA 4.5% Pháp 4.3% Nhật Bản 3.4% Hàn Quốc 2.24% (nguồn: Energy balance of OECD Countries, IEA, 2006. Số liệu Hàn Quốc năm 2006, nước khác 2004) Hiện nay, theo tổ chức lương thực thế giới FAO, tình hình khan hiếm lương thực đang là một nguy cơ có thể xảy ra và cần được giải quyết. Do đó việc sản xuất cồn từ các nguyên liệu có chứa tinh bột cần được hạn chế và thay thế dần sang các loại nguyên liệu khác. Chương trình nhiên liệu sinh học và hiện trạng đầu tư sản xuất Bioethanol tại Việt Nam (Nguồn: trích quyết định 177/2007/QD-TTg). Đến năm 2010, xây dựng và phát triển được các mô hình sản xuất thử nghiệm và sử dụng nhiên liệu sinh học quy mô 100 nghìn tấn E5 và 50 nghìn tấn B5/năm bảo đảm đáp ứng 0,4% nhu cầu xăng dầu của cả nước. Tiếp cận và làm chủ được công nghệ sản xuất giống cây trồng cho năng suất cao để sản xuất nhiên liệu sinh học. 18 Giai đoạn 2010-2025 - Nghiên cứu, làm chủ và sản xuất các vật liệu, chất phụ gia phục vụ sản xuất nhiên liệu sinh học. - Phát triển sản xuất và sử dụng rộng rãi nhiên liệu sinh học để thay thế một phần nhiên liệu hóa thạch truyền thống. - Phát triển các vùng nguyên liệu theo qui hoạch. - Ứng dụng thành công công nghệ lên men hiện đại để đa dạng hóa các nguồn nguyên liệu cho quá trình chuyển khối thành nhiên liệu sinh học. - Đến năm 2015, sản lượng ethanol và dầu thực vật đạt 250 nghìn tấn (pha được 5 triệu tấn B5, E5), đáp ứng 1% nhu cầu xăng dầu của nước. - Tầm nhìn đến 2025: công nghệ sản xuất nhiên liệu sinh học ở nước ta đạt trình độ tiên tiến trên thế giới, sản lượng ethanol và dầu thực vật đạt 1,8 triệu tấn, đáp ứng khoảng 5% nhu cầu xăng dầu cả nước. Các nguồn nguyên liệu sinh học để sản xuất ethanol: - Các định hướng sản xuất từ sắn - Các định hướng từ nguồn mía đường - Các định hướng từ rơm, trấu - Các định hướng từ vỏ café, bột gỗ, tre. Bảng 1.3: Giới thiệu các dự án triển khai ở nước ta [21] Dự án dự kiến triển khai Dự án Petrosetco (hợp tác với Nhật) Dự án securitar Việt Nam Công suất 100 triệu lít /năm 160 triệu lít /năm Nguyên liệu Sắn Mía Địa điểm KCN Hiệp Phước Quảng Ngãi 19 Bảng 1.4: Giới thiệu các dự án nhiên liệu sinh học dự kiến ở nước ta [21] Dự án nhiên liệu sinh học Công ty cổ phần nhiên liệu sinh học và dầu khí miền Bắc Công ty TNHH Đồng Xanh Công ty nhiên liệu sinh học miền Trung Công ty nhiên liệu sinh học và hóa dầu Sài Gòn Qui mô 100 triệu lít /năm 100.000 tấn /năm 100 triệu lít /năm 40 triệu lít /năm Nhu cầu nguyên liệu 200000 tấn sắn/năm Sắn 200.000 tấn sắn/năm 40.000m3 ethanol 96%/năm Địa điểm Phú Thọ Quãng Nam KCN Dung Quốc Cát LáiTpHCM Chủ đầu tư Công ty dầu Việt Nam Công ty dầu Việt Nam Trung tâm tiết kiệm năng lượng TpHCM Tổng đầu tư 85 triệu USD 85 triệu USD Thời gian dự kiến Quý 4/2009 Sản phẩm Ethanol 99.7% Quý 1/2009 2010 Quý 2/2009 Ethanol 99.7% Ethanol 99.7% 1.2. Tình hình sử dụng cồn ethanol nhiên liệu trên thế giới Brazil: theo báo cáo mới được công bố, hiện nay Brazil dẫn đầu khu vực Mỹ Latinh và thế giới về việc sử dụng cồn ethanol, điều này thỏa mãn được một nửa nhu cầu về nhiên liệu cho ngành giao thông trong nước bằng cồn ethanol. Đây là lý do vì sao mà hiện giờ quốc gia này xuất hiện rất nhiều trạm cung ứng cồn ethanol cho các phương tiện giao thông. Ngoài cung cấp trong nước, Brazil còn cung cấp cả cho các nước trong khu vực, nhất là các phương tiện giao thông của Mỹ. Nguồn sản xuất cồn ethanol chính ở Brazil là mía và các chế phẩm từ mía tương đối rộng, bởi vậy nguồn nguyên liệu đầu vào rất phong phú.Tại Brazil hiện nay có rất nhiều cơ sở sản xuất mía và cồn ethanol như HTX trồng mía Cocamar, 20 một nông trại khổng lồ có hẳn một nhà máy chưng cất cồn ethanol riêng có tên Sao Tome. Theo ông Celosodos Santos – Giám đốc của Sao Tome – triển vọng ngành công nghiệp sản xuất cồn ethanol của Brazil nói riêng và ở châu Mỹ nói chung rất sáng sủa, kể cả đầu vào lẫn đầu ra, tránh được tình trạng lệ thuộc vào dầu, khí và các loại nhiên liệu hóa thạch nhất là than, hạn chế tình trạng ô nhiễm môi trường và tạo thêm nhiều công ăn việc làm cho người lao động. Tại nhà máy Sao Tome hiện nay có tới hàng nghìn công nhân, đặc biệt là trong khoảng thời gian thu hoạch từ tháng ba đến tháng mười một hàng năm với công suất mỗi ngày sản xuất được 350000 lít cồn ethanol. Nguồn phế thải mía được tận dụng tối đa để đốt cháy tạo hơi chạy tuabin phát điện cung cấp điện năng ngay cho nhu cầu tiêu dùng của nhà máy, nguồn điện dư thừa cung cấp cho các hộ gia đình ở Sao Tome dùng trong sinh hoạt. Công nghệ sản xuất cồn ethanol dùng ở nhà máy Sao Tome tuy không hiện đại nhưng lại được xem là có tính kinh tế cao và được coi là mô hình sản xuất năng lượng lựa chọn tối ưu trong bối cảnh giá nhiên liệu tăng cao như hiện nay và cũng là bằng chứng cho thấy quyết định đúng đắn của chính phủ Brazil đưa ra những thập niên 70. Hiện nay Brazil đang có kế hoạch sản xuất cồn ethanol để xuất khẩu, trước mắt là xuất sang các quốc gia trong khu vực, sau nữa là thâm nhập, vươn ra thị trường toản cầu. Tại Brazil hiện nay có nhóm Groupo Costan là hãng sản xuất cồn ethanol lớn nhất quốc gia và thứ hai trên thế giới sau tập đoàn Atcher Danidls Midland Co của Mỹ. Hiện tại thị trường cồn ethanol tương đối sáng sủa, nhất là khi giá dầu tăng trên 60 USD/thùng thậm chí ngay cả khi giá này giảm xuống dưới 35 hoặc 40 USD/thùng thì việc sản xuất cồn ethanol vẫn có lãi. Từ kinh nghiệm Brazil, gần đây các quốc gia phát triển như Mỹ, Đức, Nhật Bản…cũng đặc biệt quan tâm đến cồn ethanol và các loại nhiên liệu sinh học khác. Mới đây, một ủy ban của Thượng viện Mỹ đã nhất trí thông qua nghị quyết đòi hỏi các nhà máy lọc dầu nước này phải tăng lên gấp hai lần việc sử dụng cồn ethanol và các loại nhiên liệu có thể tái tạo được trước năm 2012. Điều này có thể hạn chế việc nhập tới hai tỷ thùng dầu thô trong khoảng từ năm 2006 đến 2012… Tất nhiên,