slide thuyết trình tiểu luận ETHANOL SINH học từ bèo tây

Quá trình xử lý sơ bộBằng hơi Hiệu quá với gỗ cứng Phân hủy xylanh Phân hủy Lignin Các giai đoạn trong sản xuất Ethanol sinh học... Quá trình thủy phânAxit loãng B1: chuyển hóa hemicellu

ETHANOL SINH HỌC

TỪ BÈO

TÂY

1 Tổng quan

Những lợi ích khi sử dụng nhiên liệu sinh học

nhà kính

kinh tế nông nghiệp

Lý học

Chất lỏng, không màu, mùi thơm dễ chịu, vị cay, nhẹ hơn nước, sôi ở nhiệt độ 78.39oC, tan vô hạn trong nước

Nguyên liệu sản xuất ethanol sinh học

Thành phần Phần trăm trọng lượng khô

2 – 4 tấn vật liệu → 1 tấn ethanol

Quá trình chuyển hóa từ nguyên

liệu chứa cellulose

Quá trình xử lý sơ bộ

Bằng hơi

Hiệu quá với gỗ cứng

Phân hủy xylanh

Phân hủy Lignin

Các giai đoạn trong sản xuất Ethanol sinh học

Quá trình thủy phân

Axit loãng

B1: chuyển hóa hemicellulose thành đường 5C

và 6C B2: chuyển hóa hoàn toàn cấu trúc cellulose thành đường

glucocacbon

Axit đặc

B1: thủy phân hemicellulose

B2: axit đặc phá hủy liên kết hidro, biến đổi chúng thành dạng vô định hình.

Enzyme

Tách riêng: quá trình thủy phân và lên men được tiến hành tách rời Đồng thời: xuất hiện các phản ứng lên men phức tạp, phát sinh chất ức chế hoạt động enzyme

Các giai đoạn trong sản xuất Ethanol sinh học

0.32 – 0.54 euro/lít

Ethanol từ đường

0.11 – 0.32 euro/lít

Tình hình sản xuất và sử dụng Ethanol sinh học

Mỹ 6.498

Brazil 5.019

LM Châu Âu 570.3

Trung Quốc 486

Astralia 26.4

Trước 2007: Hạn chế phát triễn xăng sinh học

Sau 2007: Nhiên liệu sinh học thay thế nhiên liệu truyền thống

Lúa miến ngọt được quan tâm trong SX ethanol sinh học

Vi sinh vật

- Là thành phần chủ yếu của vách tế bào thực vật

- Dễ bị phân hỷ bởi acid → hydro celullose

- Phản ứng với kiềm/KL kiềm → celullose ancolat

- Bị oxi hóa → oxi-celullose

Có khả năng tổng hợp được hệ enzyme Celulloza

Quá trình lên men rượu

Yêu cầu chung của nấm men dung trong sản xuất cồn etylic là

Nấm men chìm: một số chủng có chứa enzyme -galactozidaza có khả năng lên men hoàn toàn

đường rafinoza.

Nấm men nổi: chỉ có một số ít chúng có khả năng chuyển hóa đường rafinoza thành rượu và CO và đường chỉ vào khoảng 1/3 tổng số đường

Trong sản xuất

cồn, rượu vang và

bia hay dùng loài

Saccharomyces

 Thuốc kháng sinh trong y

học nhân gian

 Làm sạch nguồn nước và

phân giải các chất độc hại

 Cung cấp năng lượng

 Chế biến và gia công đồ

2.Phương Pháp

Nghiên Cứu

Phương Pháp Tiền Xử Lý

Rửa sạch cắt bỏ phần rễ

Cắt ngắn 2-3 cm

Nghiền Bảo quản hộp

Sấy 70 độ =>

khối lượng không đổi

Phương pháp thủy phân

Bèo tây

120ml dd H2SO4 loãng 2,5%

Máy điều nhiệt

Làm lạnh => nhiệt

độ phòngNaOH

 Thời gian

 Nồng độ acid

 Tỷ lệ rắn lỏng

Phương pháp xác định hàm lượng đường khử

Nguyên tắc: dựa trên cơ sở tạo màu giữa đường khử

và thuốc khử acid dinitrosalicylic (DNS)

Tiến hành so màu ở bước sóng

Cường độ màu của hỗn hợp phản ứng tỉ lệ thuận với nồng độ đường khử trong phạm vi nhất định

Dựa vào đồ thị đường chuẩn của

D-Phương pháp xác định hàm lượng đường khử

Phương pháp lên men  Nhân giống vi khuẩn lên men

Pepton 5g/l

Nacl 5g/l

Nacl 5g/l

Lấy 100ml dung dịch Bình thủy tinh có nút cao su Khử trùng 60-70 độ C, 15 phút

Dùng que cấy vòng chấm vào lo đựng VSV

Đưa từ từ vào bình thủy tinh chứa dd nhân giống

Đưa từ từ vào bình thủy tinh chứa dd nhân giống

Nuôi cấy nhiệt độ phòng 24h

Nuôi cấy nhiệt độ phòng 24h Nuôi ở nhiệt độ

Phương pháp xác định hàm lượng ethanol

Điều kiện phân tích đã lựa chọn:

- Cột mao quản chiều dài 30m, đường kính trong 0,23mm

- Nhiệt độ cổng bơm mẫu 1200C

- Nhiệt độ detector ECD 2800C

- Khí mang N2 tốc độ dòng 1ml/phút Phương pháp bơm mẫu Splitless

- Chương trình nhiệt độ cột: Nhiệt độ ban đầu là 120 độ

C (giữ trong 1 phút), sau đó tang lên 150 độ C với tốc

độ 10 độ C/ phút và giữ ở 150 độ C trong 4 phút

- Tổng thời gian chạy mẫu là 8 phút

Phương pháp xác định hàm lượng ethanol

3.Kết luận

Cellulose Hemicellulose

Thành phần khối lượng của cây bèo tây ( theo Viện Chăn nuôi Viêt Nam, % khối lượng khô)

Kết quả thí nghiệm thủy phân chuyển hóa bèo tây thành đường

2.Ảnh hưởng nồng độ axit 3.Ảnh hưởng tỷ lệ rắn lỏng

1.Ảnh hưởng thời gian

Từ 3 thông số khảo sát, chọn ra điều kiện tối ưu của quá trình thủy phân bèo tây:

100°CLượng đường tạo ra ở 7% là lớn nhất à 2.754g

Bèo tây được thủy phân trong 120ml H2SO4 7% theo tỷ lệ R/L 1:20, 1:60, 1:40, 1:30, 1:24, 1:20 ở 100°C trong 50 phút

Khối lượng bèo tây là 3g( 1:30) là tối ưu

Thể tích axit V=120ml

Nồng độ axit: 7%

Khối lượng bèo: 3g

Thời gian thủy phân: 50 phútNhiệt độ: 100°C

Thành phần chất rắn còn lại sau

quá trình thủy phân

Cellulose

Lignin Hemicellulose

Khác

0.692g 0.593g 0.218g 0.415g

3g 0.45g 0.24g 1.29g 1.02g Ban đầu Còn lại

Khả năng chuyển hóa hydrocacbon trong quá trình thủy phân bằng axit

Kết quả cho thấy hemicellulose là hợp chất có khả năng chuyển hóa hydrocacbon tốt nhất 54,08% trong quá trình thủy phân bằng axit H2SO4, tiếp đến là cellulose 32,2%, lignin 9,21% Kết quả này chỉ ra rằng: lignin là hợp chất rất khó chuyển hóa trong quá trình thủy phân bằng axit

Khả năng chuyển hóa sản phẩm thủy phân thành Etanol

Hàm lượng Etanol tạo ra sau quá trình lên men

Ngày thứ 3: Nồng độ Etanol đạt giá trị cao nhất (7,22 mg/l), tương đương hàm lượng Etanol 0,217 mg/g

-Mối quan hệ tỉ lệ nghịch -Ban đầu hàm lượng đường giảm chậm và lượng Etanol sinh ra ít

-Khi hàm lượng đường giảm mạnh thì lượng Etanol sinh ra tăng vọt

Quy trình sản xuất Etanol từ bèo tây

Bèo tây (phơi khộ, nghiền Xử lý sơ bộ

khộ)

Thủy phân bằng axit (3g bèo, H2SO4 7% ơ 100°C, 50 phút)

Kết luận

cellulose và hemicellulose, qua quá trình thủy phân và lên men nhờ VSV, chuyển hóa cellulose trong bèo tây thành Etanol sinh học

tiềm năng để sản xuất Etanol trong