- Etanol sinh học (bio-ethanol) là một loại nhiên liệu sinh học dạng cồn, được sản xuất bằng con đường sinh học, chủ yếu bằng phương pháp lên men và chưng cất các loại ngũ cốc chứa tinh bột có thể chuyển hóa thành đường đơn, thường được sản xuất từ các loại cây nông nghiệp hàm lượng đường cao như bắp (ở Mỹ), lúa mì, lúa mạch, mía (ở Brazil). - Ngoài ra, etanol sinh học còn được sản xuất từ cây cỏ có chứa hợp chất cellulose (celluloic ethanol). - Celluloic ethanol đã được sản xuất thành công và đưa vào sử dụng làm nhiên liệu ở nhiều nước trên thế giới. - Chính vì vậy, thế giới đang đi theo hướng sản xuất etanol từ các nguyên liệu chứa hợp chất cellulose.. - Một số công trình nghiên cứu trên thế giới cho thấy, các loại phụ phẩm nông nghiệp, phế thải giàu hợp chất hydratcacbon có thể sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất etanol sinh học. - Với ý nghĩa thiết thực đó, “Nghiên cứu khả năng sản xuất etanol sinh học từ phụ phẩm nông nghiệp” nhằm xác định được khả năng sản xuất etanol sinh học từ thân cây ngô nhờ tác nhân sinh học là vi sinh vật.. - Lựa chọn chủng vi sinh vật làm tác nhân cho quá trình thủy phân thân cây ngô và quá trình lên men. - Nghiên cứu một số điều kiện phù hợp trong quá trình thủy phân thân cây ngô thành đường đơn bằng tác nhân hóa học và sinh học (vi sinh vật).. - Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất etanol sinh học từ thân cây ngô.. - metanol sinh học (hiện đang được sản xuất chủ yếu từ khí tự nhiên, song có thể đi từ SK).. - Sản xuất và sử dụng NLSH đơn giản hơn so với các dạng nhiên liệu hyđrô /pin nhiên liệu. - Hiện tại, giá NLSH còn cao do sản xuất nhỏ, giá nguyên liệu cao. - Etanol sinh học. - Phương pháp sản xuất etanol sinh học. - Etanol có thể được sản xuất theo phương pháp hóa học từ nguyên liệu etan hoặc etylen bằng phương pháp hydrat hóa etylen. - Trên thực tế etanol thường được sản xuất bằng con đường sinh học. - Quá trình lên men rượu này là quá trình chuyển hóa sinh hóa học. - đều thích hợp để làm nguyên liệu sản xuất etanol. - Quá trình chuyển hóa từ nguyên liệu chứa đường. - Etanol có thể sản xuất từ nhiều loại nguyên liệu SK khác nhau, nhưng chỉ có một vài loại cây trồng chứa nhiều loại đường đơn giản, dễ tách nên thuận lợi cho quá trình xử lý và lên men. - Etanol sinh ra trong quá trình lên men sẽ hòa tan trong nước.. - Quá trình lên men rượu này sinh ra CO 2 . - Quá trình chuyển hóa từ nguyên liệu chứa celluose [28]. - Quá trình xử lý sơ bộ:. - Hình 1: Quá trình thủy phân để sản xuất đường từ cellulose đi theo sau là quá trình lên men để sản xuất etanol sinh học [35]. - Lên men glucoce Bánh. - Lên men cả hai. - Thủy phân. - Quá trình thủy phân:. - Trong ngành công nghiệp sản xuất etanol, người ta ưu tiên sử dụng công nghệ thuỷ phân bằng axit vì giá thành của enzyme cellulase quá cao. - Sản xuất điện/ nhiệt. - lên men Thạch cao. - Nguy ễn Thị Hằ ng Nga 13 Cao học Môi trườ ng K15 Quá trình thủy phân nguyên liệu thành đường tự do sẵn sàng lên men bằng axit sunfuric loãng phải trải qua 2 bước:. - Lên men. - Sản xuất enzyme. - Nguy ễn Thị Hằ ng Nga 16 Cao học Môi trườ ng K15 các sản phẩm của sản xuất etanol sinh học ức chế hoạt động của enzyme. - Lên men đường và sản xuất etanol là công nghệ cổ truyền, đang được áp dụng trên phạm vi kinh doanh rộng. - Tình hình sản xuất và sử dụng etanol sinh học. - Sản xuất và sử dụng etanol sinh học trên thế giới [24]. - Nguy ễn Thị Hằ ng Nga 19 Cao học Môi trườ ng K15 Hoa kỳ sản xuất Etanol chủ yếu từ hạt bắp, hạt cao lương và thân cây cao lương ngọt, và củ cải-đường. - Hảng Coskata đang có 2 nhà máy lớn sản xuất xăng etanol. - Nguyên liệu chính sản xuất etanol là củ cải đường.. - Công ty Diester sản xuất diesel sinh học và Téréos sản xuất etanol là 2 đại công ty của Pháp.. - Trung quốc đã sản xuất 920.000 tấn etanol. - Nguy ễn Thị Hằ ng Nga 20 Cao học Môi trườ ng K15 phép trồng sắn, lúa miến ngọt và một số hoa màu không quan trọng khác trên các loại đất nghèo dinh dưỡng, không thích ứng sản xuất nông nghiệp như ở Shangdong và Xinjiang Uygur.. - Thái Lan bắt đầu nghiên cứu sản xuất xăng sinh học từ năm 1985. - Xu hướng sản xuất etanol từ nguyên liệu SK. - Việc sử dụng đất để trồng cây nguyên liệu sản xuất nhiên liệu sinh học có thể ảnh hưởng đến nguồn cung cấp lương thực, hoặc làm tăng giá lương thực, đặc biệt đối với các nước đang phát triển. - (i) số lượng nguyên liệu sản xuất xăng sinh học là tinh bột ngủ cốc, mật rỉ đường và mỡ cá ba sa còn hạn chế. - Vì vậy, Việt Nam phải tìm nguồn nguyên liệu thực vật nào để sản xuất xăng sinh học mà không ảnh hưởng đến sản xuất và cung cấp lương thực. - Sản xuất nông nghiệp và thực trạng sử dụng phế PPNN ở Việt Nam 1.3.1. - Tình hình sản xuất nông nghiệp. - Đây là lượng SK rất lớn, một nguồn nguyên liệu tiềm năng cho sản xuất etanol nếu được đầu tư nghiên cứu.. - Khi được sử dụng là nguồn nguyên liệu sản xuất phân bón hữu cơ sinh học, PPNN được phối trộn lẫn với một số nguyên liệu khác như phân chuồng, đạm, chế phẩm vi sinh vật. - c- Sản xuất điện. - Sử dụng PPNN sản xuất điện đã và đang được nghiên cứu. - Nguy ễn Thị Hằ ng Nga 26 Cao học Môi trườ ng K15 Năm 2006, Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch đã hoàn thiện công nghệ sản xuất điện từ các loại PPNN. - d- Sản xuất etanol sinh học. - Nghiên cứu sản xuất etanol làm nhiên liệu sinh học làm nhiên liệu từ PPNN đã được quan tâm.. - Các nghiên cứu ở Trung quốc cho thấy, xăng sinh học sản xuất từ rơm rạ đắt hơn xăng dầu mỏ khoảng 250 USD/tấn. - Đây là một lượng phụ phẩm rất lớn, nguyên liệu tiềm năng cho sản xuất ethanol sinh học.. - Vai trò của vi sinh vật trong quá trình lên men rượu [12]. - Quá trình lên men rượu. - Nguy ễn Thị Hằ ng Nga 34 Cao học Môi trườ ng K15 Như vậy, sự lên men rượu là một quá trình sinh học có lên hệ mật thiết tới hoạt động của tế bào men”.. - Nguy ễn Thị Hằ ng Nga 35 Cao học Môi trườ ng K15 Lên men thường được tiến hành ở nhiệt độ 28-32 0 C và pH = 4,5- 5,2. - Nấm men dùng trong sản xuất rượu etylic. - Phương pháp lên men. - Lựa chọn chủng VSV cho quá trình thủy phân và lên men 3.1.1. - Lựa chọn chủng vi sinh vật cho quá trình lên men. - Đây là một nguyên liệu SK tiềm năng cho việc sản xuất etanol nếu các điều kiện thủy phân và lên men được nghiên cứu một cách hiệu quả.. - Nghiên cứu quy trình sản xuất etanol từ thân cây ngô 3.2.1. - Quá trình xử lý sơ bộ. - Bảng 17: Khả năng chuyển hóa chất trong quá trình xử lý sơ bộ Chuyển hóa Hợp chất Nguyên liệu. - Bảng 18: Khả năng chuyển hydratcacbon trong quá trình thủy phân bằng axit Chuyển hóa Hợp chất Nguyên liệu. - Sau quá trình thủy phân bằng axit (H 2 SO 4 2%,. - trong quá trình thủy phân bằng ACT 06. - Sau quá trình thủy phân bằng. - Quá trình xử lý chỉ dùng axit:. - Đối với hemicellulose x Quá trình xử lý có sử dụng chủng vi sinh vật ACT 06:. - Nguy ễn Thị Hằ ng Nga 55 Cao học Môi trườ ng K15 quá trình xử lý sơ bộ bằng axit loãng và quá trình thủy phân bằng vi sinh vật cho hiệu quả chuyển hóa hợp chất hydratcacbon cao hơn.. - Hiệu suất của quá trình lên men. - LM1: Dịch lên men là dịch lọc thu được của quá trình Xử lý sơ bộ bằng H 2 SO 4. - Nguy ễn Thị Hằ ng Nga 56 Cao học Môi trườ ng K15 Bảng 20: Kết quả theo dõi sự thay đổi pH của dịch lên men. - Thời gian lên men. - Hiệu suất chuyển hóa đường khử trong quá trình lên men được biểu diễn trong Bảng 21.. - Nguy ễn Thị Hằ ng Nga 57 Cao học Môi trườ ng K15 Bảng 21: Hiệu suất chuyển hóa đường khử trong quá trình lên men (4 ngày). - thức lên men. - Trong dịch sau khi lên men. - Kết quả hàm lượng etanol trong nghiên cứu này tuy không cao nhưng cũng cho thấy rằng, thân cây ngô là nguyên liệu rất có triển vọng cho việc sản xuất etanol.. - Đề xuất quy trình sản xuất etanol từ thân cây ngô. - Từ các kết quả nghiên cứu trên, đề tài đề xuất 2 quy trình sản xuất etanol từ thân cây ngô với quá trình thủy phân và lên men tách rời như sau:. - Giả thiết hiệu suất chưng cất đạt 90% thì theo các kết quả trong nghiên cứu này có thể tính suất sản xuất ethnaol sinh học từ thân cây ngô sau thu hoạch như sau:. - Nguy ễn Thị Hằ ng Nga 59 Cao học Môi trườ ng K15 Sản xuất theo quy trình 1:. - 37,12g chất rắn sau quá trình thủy phân bằng vi sinh vật. - Như vậy, để sản xuất dịch có chứa 1 lít (10 3 ml) etanol cần dùng khối lượng thân cây ngô sau thu hoạch là. - Hàm lượng etanol không cao từ 1,9- 4,2%V nhưng cũng chứng tỏ thân cây ngô là nguyên liệu tiềm năng cho sản xuất etanol sinh học.. - Đề tài đã đề xuất 02 quy trình sản xuất etanol từ thân cây ngô. - Trong điều kiện thời gian hạn hẹp, đề tài chưa nghiên cứu được quy trình sản xuất etanol trong đó quá trình thủy phân và quá trình lên men diễn ra đồng thời, cần tiếp tục nghiên cứu vấn đề này.. - Nguyễn Đình Thưởng (2000), Công nghệ sản xuất &. - 5090.html, Sản xuất điện từ PPNN