Nghiên cứu điều kiện lên men ethanol từ dịch thủy phân rong Lục.

- TS Nguyễn Thanh Hằng Tên luận văn: Nghiên cứu điều kiện lên men ethanol từ dịch thủy phân Rong Lục.
- Sự phát triển ethanol từ nguyên liệu rong biển.
- Tình hình nghiên cứu và sản xuất ethanol trên thế giới.
- Những nghiên cứu và triển vọng sản xuất ethanol sinh học từ rong biển ở Việt Nam.
- Nguyên liệu sản xuất ethanol từ rong biển.
- Tiềm năng rong biển sản xuất ethanol.
- Công nghệ sản xuất ethanol từ rong biển.
- Quá trình thủy phân rong biển.
- Quá trình lên men ethanol từ dịch thủy phân rong biển.
- Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lên men ethanol.
- Đối tượng nghiên cứu.
- Vi sinh vật lên men ethanol.
- Xác định hiệu suất lên men.
- Quá trình thực nghiệm khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng tới quá trình lên men ethanol từ dịch thủy phân rong Lục.
- Thủy phân rong biển bằng axit.
- Tiến hành lên men các chủng nấm men.
- Xác định thành phần dịch thủy phân rong lục.
- Tuyển chọn các chủng nấm men lên men từ dịch thủy phân rong Lục.
- Quá trình lên men ethanol từ dịch thủy phân rong Lục của Thermosacch.
- 31 3.2.4 Quá trình lên men ethanol từ dịch thủy phân rong Lục của Red ethanol 32 3.2.5.
- Quá trình lên men ethanol từ dịch thủy phân rong Lục của Candida ablican.
- Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình lên men của Red Ethanol.
- 38 3.4 Phân tích săc ký quá trình lên men của Red Ethanol.
- Vi sinh vật lên men ethanol, buthanol từ sinh khối rong biển.
- Thành phần dịch thủy phân rong lục.
- Số lượng tế bào nấm men của các chủng nấm men nghiên cứu.
- Hiệu suất lên men của ba chủng nấm men.
- Sơ đồ công nghệ sản xuất ethanol từ rong biển.
- Sơ đồ thể hiện quá trình lên men của Thermosacch đối với dịch thủy phân rong Lục theo thời gian.
- Sơ đồ thể hiện quá trình lên men của Red ethanol đối với dịch thủy phân rong Lục theo thời gian.
- Sơ đồ thể hiện quá trình lên men của Candida ablican đối với dịch thủy phân rong Lục theo thời gian.
- Quá trình sinh ethanol của ba chủng nấm men.
- Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình lên men.
- Ảnh hưởng của pH đến quá trình lên men.
- Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình lên men.
- Một trong những nguồn tài nguyên phong phú và có giá trị mà vùng biển ban tặng cho chúng ta là rong biển.
- Trên thế giới Rong biển thuộc vào loại tài nguyên có giá trị kinh tế và được khai thác từ nhiều năm nay phục vụ nhiều mục đích khác nhau của nền kinh tế quốc dân.
- Một trong lĩnh vực sản xuất đang được thế giới quan tâm chính là sản xuất nhiên liệu sinh học nhằm thay thế cho nhiên liệu hóa thạch đang dần cạn kiệt.
- Rong biển ngoài đa dạng về chủng loại, phong phú về sản lượng, khả năng sinh sản, sinh trưởng nhanh, chúng còn chứa các thành phần hóa học quan trọng như: chất khoáng vô cơ, lipid, protein, cacbonhydrate…Hầu hết sinh khối từ thực vật cạn là gỗ có chứa nhiều lignin, mà hiện nay phương pháp thủy phân lignin này còn gặp nhiều khó khăn.
- Rong biển không có lignin, do đó qui trình sản xuất nhiên liệu từ rong biển đơn giản và thuận lợi hơn.
- Bên cạnh đó, rong biển có sản lượng tự nhiên lớn, vòng đời sinh trưởng ngắn, dễ thu hoạch, giá thành rẻ, không cạnh tranh với đất nông nghiệp, không sử dụng nước ngọt.
- Đây là nguồn nguyên liệu tiềm năng cho công nghệ sản xuất cồn sinh học tại Việt Nam.
- Mục đích nghiên cứu: nghiên cứu điều kiện lên men ethanol từ dịch thủy phân rong Lục và ứng dụng trong sản xuất cồn nhiên liệu.
- Đối tƣợng nghiên cứu: Rong lục Chaetomorpha sp Ý nghĩa khoa học của đề tài: Góp phần tìm nguồn nguyên liệu mới thay thế cho các nguồn nguyên liệu phổ biến trong sản xuất bioethanol hiện nay đang ảnh hưởng đến an ninh lương thực và chất đốt.
- Tìm ra những điều kiện lên men ethanol từ dịch thủy phân rong Lục và ứng dụng sản xuất cồn nhiên liệu.
- Nhằm đối phó với giá dầu không ngừng tăng, nhiều quốc gia trên thế giới đề ra biện pháp khẩn cấp nhằm khuyến khích phát triển các nguồn nhiên liệu thay thế, trong đó sản xuất nhiên liệu sinh học được nhiều nước lựa chọn vì lợi ích lớn về kinh tế và môi trường.
- Với sự phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật nhiều loại nhiên liệu có nguồn gốc sinh học đã được phát hiện và ứng dụng rộng rãi.
- Phân tích tổng thể toàn bộ quá trình sản xuất cho thấy nhiên liệu sinh học có lợi thế hơn so với nhiên liệu hóa thạch.
- Ethanol là nhiên liệu sinh học dễ sản xuất, có nguồn nguyên liệu sản suất đa dạng và phong phú.
- Các nguồn nguyên liệu đã được nghiên cứu sản xuất ethanol bao gồm lignocellulose từ gỗ, phụ phẩm nông nghiệp, tinh bột từ các loại hạt, đường mía, rong tảo.
- Trong đó các nguồn sinh khối từ gỗ, phụ phẩm nông nghiệp, đường mía, tinh bột là những nguyên liệu gây tác động đến an ninh lương thực, kỹ thuật sản xuất và môi trường sản xuất.
- Do vậy rong tảo biển là nguồn sinh khối thích hợp cho sản xuất bioethanol.
- Rong biển có thể được coi như là vũ khí chống lại sự ấm dần của Trái Đất.
- Sinh khối rong biển là nguồn polysaccharid vô tận và rong Lục là rong có chứa nhiều loại đường thích hợp cho sản xuất ethanol.
- Trên thế giới, nhiều quốc gia đang tập trung nghiên cứu sản xuất ethanol từ nguồn sinh khối rong biển, số lượng các nghiên cứu ngày một gia tăng và quy mô ngày càng lớn.
- 3 Ở Đan Mạch, các viện nghiên cứu và trường đại học như National Evironmental Research Institute (NERI), Technological University of Denmark (Rio DTU), Danish Technology Institute đã chuẩn bị dự án nghiên cứu tiềm năng sản xuất Ethanol từ rong lục Ulva sp.
- Ở Irael, với dự án kỹ thuật xanh “Green Technology”, đã sản xuất thành công ethanol từ rong biển và tính toán được rằng cứ 5 kg rong khô sẽ sản xuất được 1 lít nhiên liệu sinh học.
- (Irael Seambiotic Ltd) Dự án giữa Indonesia và Hàn Quốc phát triển nhiên liệu sinh học dựa trên các nguồn nguyên liệu rong biển của Indonesia và sử dụng công nghệ sản xuất nhiên liệu sinh học của Hàn Quốc.
- Tương tự một dự án giữa chính phủ Philippin và Viện Kỹ thuật công nghệ Hàn Quốc, đầu tư 5 triệu USD để trồng 250 acre rong biển và sản xuất ethanol từ công nghệ Hàn Quốc.
- Dự án Sea Gardens Project của trường University of Costa Rica với tài trợ của World Bank để nuôi trồng rong biển sản xuất bioethanol.
- Dự án Biomara, phối hợp giữa Hiệp hội Khoa học Biển Scotland và Liên minh châu Âu với sự điều hành của 2 chính phủ Ailen và Scotland, với mục tiêu sản xuất nhiên liệu sinh học thế hệ thứ ba từ sinh khối tảo.
- Đã đầu tư 8 triệu USD vào năm 2009, để đánh giá tiềm năng rong biển và chọn dòng miccroalgae để sản xuất quy mô công nghiệp.
- Tại Hàn Quốc, dự án 275 triệu USD trong 10 năm để sản xuất 400 triệu gallon vào năm 2020 xấp xỉ 13% nhu cầu tiêu thụ trong nước.
- Dự án sẽ nuôi trồng rong biển trên diện tích 8.600 ha.
- Tại Chile, dự án sản xuất ethanol từ rong biển của Chile giữa Bio-Architecture Lab (BAL) với Công ty dầu khí ENAP và trường Đại học Los Angeles.
- Đã đầu tư 5 triệu USD từ năm 2010 để sản xuất 165 triệu lít ethanol vào năm 2012.
- Tại Ý, dự án giữa thành phố Venice JV và Nhà máy điện, đã đầu tư 200 triệu Euro để sản xuất 40 MW bằng nhiên liệu từ rong biển cung cấp cho 1/2 nhu cầu 4 điện của thành phố và cảng.
- Tại Mỹ, các công ty tham gia vào dự án Nghiên cứu Năng lượng sản xuất nhiên liệu từ rong biển gần đây và đã được Oilgae (2010) thống kê vào danh sách các công ty tham gia sản xuất nhiên liệu sinh học từ rong biển.
- Năm 2007, các nhà nghiên cứu của trường Đại học Công nghệ và Khoa học biển (Tokyo University of Marine Science and Technology), viện nghiên cứu Mitsubishi (Mitsubishi Research Institute), Viện Công nghiệp nặng (Mitsubishi Heavy Industries) có kế hoạch triển khai dự án mang tên “Ocean Sunrise Project”, dự án sẽ thành lập nông trại rong biển và xây dựng nhà máy sản xuất ethanol từ rong biển.
- Dự kiến sản xuất 5,3 tỉ gallons ethanol mỗi năm.
- Tại Nhật, dự án Sunrise [12] sản xuất biethanol từ rong biển Sargassum được nuôi trồng ở ngoài biển Nhật Bản.
- Kế hoạch của họ bắt đầu vào năm 2012, phát triển công nghệ nuôi rong biển vào năm 2016, và thiết lập một quy trình sản xuất khoảng năm 2020.
- Tại Na Uy, dự án sản xuất ethanol và các sản phẩm Lipids, Proteins, Iodine từ rong biển theo quỹ tài trợ của BAL’s R&D bắt đầu từ cuối năm 2010.
- Vì thế, ở Việt Nam đã hình thành hướng nghiên cứu chuyển hóa sinh khối rong biển thành nhiên liệu sinh học ethanol.
- Năm 2004 phân viện vật liệu thành phố Hồ Chí Minh đã nghiên cứu hình 5 thành sản xuất dầu biodiesel từ mỡ động vật.
- Phòng nghiên cứu tảo của Viện Công Nghệ Sinh Học đã và đang nghiên cứu diesel sinh học được sản xuất từ sinh khối vi tảo của Việt Nam.
- Ngoài ra còn một nhóm nghiên cứu quá trình tiền xử lý và chuyển hóa sinh khối rong Lục (Enteromorpha intestinalis ) thành đường lên men ứng dụng trong công nghệ sản xuất ethanol của Viện Sinh học Nhiệt đới.
- Dưới đây là thành phần hóa học của một số loài rong biển: 6 Bảng 1.1.
- Nhiên liệu sinh học từ rong biển Nhiên liệu sinh học như ethanol và buthanol được sản xuất từ rong biển thông qua quá trình chuyển đổi sinh học từ sinh khối rong biển bằng nấm men hoặc vi khuẩn.
- Bởi trong thành phần rong biển giàu carbonhydrat chính là lợi thế để sử dụng cho quá trình lên men sản xuất nhiên liệu sinh học.
- Sinh khối rong biển có thể thu được bằng nuôi trồng hay thu thập rong biển trôi dạt trong tự nhiên.
- Sau đó được rửa bằng nước để đảm bảo quá trình lưu trữ và vận chuyển cho quá trình sản xuất sau này.
- Trong sản xuất ethanol sinh học, rong biển được thủy phân để giải phóng đường sau đó có thể được dùng cho sản xuất ethanol hoặc các nhiên liệu cao cấp khác.
- Lợi ích của việc sản xuất nhiên liệu sinh học từ rong biển Mặc dù trên thế giới đã hình thành nhiều hướng nghiên cứu và phát triển sản xuất nhiên liệu sinh học tuy nhiên vẫn còn gặp nhiều thách thức.
- Hiện nay, hai phương pháp khả thi nhất cho sản xuất nhiên liệu sinh học quy mô lớn là sản xuất ethanol từ ngô, mía và diesel sinh học từ cây dầu như dầu đậu nành hoặc dầu cọ, những loại cây lương thực bởi đó là nguồn nguyên liệu dễ kiếm, chứa nhiều tinh bột, đường hoặc dầu….
- Hơn nữa, nhu cầu sử sụng cây lương thực làm nguyên liệu cho sản xuất nhiên liệu sinh học dẫn đến những lo ngại về sự khan hiếm nguồn thực phẩm, giá thành các mặt hàng thực phẩm tăng cao cùng với những lo ngại về ô nhiễm môi trường đất nông nghiệp.
- Nguồn nguyên liệu thay thế đáng tin cậy được tập trung nghiên cứu sâu rộng là nguồn nguyên liệu phi thực phẩm như chất thải nông nghiệp, chất thải gỗ, hoặc rong biển,… Đặc biệt, nguồn sinh khối rong biển thực sự là nguồn nguyên liệu chiếm ưu thế vì nó không chỉ có giá thành thấp, diện tích nuôi trồng có thể thay đổi, không gây ảnh hưởng tới an ninh lương thực và sự cạnh tranh về đất nông nghiệp.
- Tại Mỹ đã có hàng trăm ngàn ôtô chạy bằng ethanol sản xuất từ ngũ cốc và xăng chạy xe được trộn đến hơn 40% ethanol.
- Thứ nhiên liệu này ra đời từ quy trình lên men ngô hoặc lúa mạch.
- Một mẫu ngô mỗi năm chỉ cung cấp gần 4.000 lít ethanol và để sản xuất một lít ethanol phải tiêu tốn 8.000 lít nước ngọt.
- Bên cạnh đó, đất nông nghiệp quý giá để sản xuất lương thực bị mất đi.
- Vụ ngô năm ngoái, lần đầu tiên nông dân Mỹ thu hoạch ngô để sản xuất ethanol nhiều hơn là để chăn nuôi.
- Sản xuất nhiên liệu sinh học bùng phát đã đẩy giá lương thực, thực phẩm tăng vọt.
- Vì khi quang hợp, chúng tiêu thụ lượng CO2 tương tự như lượng CO2 thải ra khi đốt dầu được sản xuất từ chúng, nên nhiên liệu tảo vô hại với khí hậu.
- Một kết quả so sánh dưới đây chứng minh sản xuất cồn sinh học từ rong biển thuận lợi hơn so với thực vật trên cạn 8 Bảng 1.2.
- So sánh năng suất nuôi trồng của các nguồn sinh khối Thực vật trên cạn Thực vật biển Đường- Tinh bột Gỗ Rong biển Nguyên liệu thô Đường, bắp, các loại củ Gỗ mục, giấy Các loài rong biển Thời gian thu hoạch 1-2 lần/ năm Ít nhất 8 năm 4-6 lần/ năm Năng suất (tấn tươi/ha Khả năng hấp thụ CO2 (tấn/ha Quá trình sản xuất Đơn giản Phức tạp (do tách ligin) Đơn giản (không chứa ligin) Điều kiện nuôi trồng Ánh sáng, CO2, thuỷ lợi, đất, phân bón Ánh sáng, CO2, thuỷ lợi, đất, phân bón Ánh sáng, CO2, nước biển Tảo biển như một nguồn nguyên liệu hấp dẫn cho sản xuất nhiên liệu thay thế cho nhiên liệu hóa thạch.
- Trong điều kiện bình thường tảo sử dụng ánh mặt trời và CO2 trong không khí cho quá trình đồng hóa được khai thác để sản xuất nhiên liệu sinh học.
- Khả năng phát triển của tảo biển trong việc sản xuất nhiên liệu sinh học là một yếu tố vô cùng quan trọng trong việc sản xuất nhiên liệu sinh học ổn định và bền vững trong tương lai.
- Rong lục rất thích hợp làm nguồn nguyên liệu để sản xuất ethanol.
- Nguồn sinh khối từ rong lục sẽ là sự lựa chọn thích hợp cho sản xuất ethanol.

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt