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:...................29
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
Bài tập lớn vi sinh
Page 3
GVHD: Lê Lý Thùy Trâm
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.
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
Bài tập lớn vi sinh
Page 6
GVHD: Lê Lý Thùy Trâm
tinh bột từ sắn, khoai, ngô…. Đây là nguồn nguyên liệu dồi dào trong tự
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 (PCI ethanol =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:
C2H5OH + H2O
CH3OH + CO + 2 H2
- 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
Bài tập lớn vi sinh
Page 15
GVHD: Lê Lý Thùy Trâm
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.
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
Bài tập lớn vi sinh
Page 16
GVHD: Lê Lý Thùy Trâm
Miền Trung sẽ sử dụng nguồn sắn lát của khu vưc tây Nguyên và Đông
Nam Bộ.
Ngô:
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:
Bài tập lớn vi sinh
Page 17
GVHD: Lê Lý Thùy Trâm
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
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.
Bài tập lớn vi sinh
Page 18
GVHD: Lê Lý Thùy Trâm
Một số vi sinh vật phân giải tinh bột.
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.
Bài tập lớn vi sinh
Page 19
GVHD: Lê Lý Thùy Trâm
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.
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:
Bài tập lớn vi sinh
Page 20
- Xem thêm -