Ứng dụng thực vật trong sản xuất nhiên liệu sinh học pptx

Nguồn nhiên liệu thì hữu hạn vì vậy chúng ta phải sử dụng hợp lý , tiết kiệm và tìm ra nguồn nhiên liệu mới thay thế .Nhiên liệu truyền thống nhiên liệu hóa thạch ngày càng khan hiếm v

Bộ giáo dục và đào tạo Trường đại học bình dương Khoa công nghệ sinh học

SEMINAR:

ỨNG DỤNG THỰC VẬT TRONG SẢN XUẤT NHIÊN LIỆU SINH HỌC

Khái niệm

• Nhiên liệu sinh học ( tiếng Pháp là

biocarburant) là loại nhiên liệu được hình thành từ các hợp chất có nguồn gốc

động thực vật ( sinh học ) Ví dụ như nhiên liệu chế xuất từ chất béo của động thực vật ( mỡ động vật , dầu dừa , ), ngũ cốc (

lúa mỳ , ngô , đậu tương ), chất thải trong

nông nghiệp ( rơm rạ , phân , ), sản phẩm thải trong công nghiệp ( mùn cưa , sản

phẩm gỗ thải ),

Đặt vấn đề

Nhiên liệu là một chất sinh ra năng

lượng Nếu thiếu năng lượng thì nền văn minh của con người sẽ không

có ,chính vì thế nhiên liệu rất cần thiết cho đời sống con người.Có nhiều

dạng nhiên liệu khác nhau: nhiên liệu hóa thạch ( than đá , dầu mỏ…)

,nhiên liệu hạt nhân (uranium ), nhiên liệu sinh học (etanol,butanol…)

Nguồn nhiên liệu thì hữu hạn vì vậy chúng

ta phải sử dụng hợp lý , tiết kiệm và tìm ra nguồn nhiên liệu mới thay thế Nhiên liệu truyền thống ( nhiên liệu hóa thạch ) ngày càng khan hiếm và ngay ra nạn ô nhiễm

môi trường (hiệu ứng nhà kính ),nhiên liệu hạt nhân cũng nguy hiểm (rò rỉ chất phóng

xạ ) nhiên liệu sinh học có thể giải quyết các vấn đề nan giải trên cho thấy tầm quan trọng của nhiên liệu sinh học hiện nay và cho cả tương lai.

Nhiên liệu sinh học từ thực vật

• Loại nhiên liệu này có nhiều ưu điểm nổi bật so với các loại nhiên liệu truyền thống ( dầu khí ,

than đá ):

• tính chất thân thiện với môi trường: chúng sinh

ra ít hàm lượng khí gây hiệu ứng nhà kính (một hiệu ứng vật lý khiến Trái Đất nóng lên) và ít gây

ô nhiễm môi trường hơn các loại nhiên liệu

truyền thống

• nguồn nhiên liệu tái sinh: các nhiên liệu này lấy

từ hoạt động sản xuất nông nghiệp và có thể tái sinh Chúng giúp giảm sự lệ thuộc vào nguồn tài nguyên nhiên liệu không tái sinh truyền thống

Tuy nhiên hiện nay vấn đề sử dụng

nhiên liệu sinh học vào đời sống còn nhiều hạn chế do chưa hạ được giá thành sản xuất xuống thấp hơn so

với nhiên liệu truyền thống Trong

tương lai, khi nguồn nhiên liệu

truyền thống cạn kiệt, nhiên liệu sinh học có khả năng là ứng cử viên thay thế.

Vai trò của nhiên liệu sinh học

•

Tầm quan trọng của nhiên liệu sinh học

trong việc thay thế nhiên liệu khoáng và bảo vệ môi trường Loại nhiên liệu này phát huy tác

dụng tốt khi sử dụng nguồn dầu cây công

nghiệp (các loại dầu không ăn được) hoặc có

những chính sách thật hợp lý để phát triển nông nghiệp, trồng thêm các loại cây lấy dầu với sản lượng lớn tại các vùng đất dư thừa để vừa đáp ứng nhu cầu về lương thực vừa có thêm nguyên liệu để sản xuất nhiên liệu sinh học

•

Ưu điểm của nhiên liệu sinh học từ

thực vật

Nhiên liệu sinh học có ưu điểm hơn nhiên liệu truyền thống không gây ô nhiễm môi trường (hiệu ứng nhà kính) còn làm tăng giá trị cho một số loài thực vật giảm một lượng lớn rác thải có nguồn gốc từ thực vật ,biến rác thành nguồn nguyên liệu có thể sử dụng được.

Một số ví dụ về việc sản xuất nhiên liệu

sinh học:từ bã càphê, mùn cưa dăm

bào, đũa phế thải.vv

ở mỹ:

• Quá trình chiết xuất diesel từ cà phê cũng như chiết xuất các loại dầu thực vật

• khác Theo tiến sĩ Misra, 1 lít diesel sinh

học cần 5-7kg bã cà phê Nhiên liệu sinh

• học này có giá khoảng 0,25 USD/lít với

quy mô sản xuất vừa Để sản xuất thương mại, cần xây dựng mạng lưới thu gom bã

cà phê từ các tiệm cà phê Theo Bộ Nông nghiệp Mỹ, nhu cầu cà phê mỗi năm hơn

7 triệu tấn, cho lượng bã cà phê có thể

sản xuất 1.200 triệu lít diesel sinh học.

• ở nhật: Là một nước có rất ít tài nguyên năng lượng tự nhiên, Nhật xem nhiên liệu sinh học

như là một nguồn năng lượng thay thế có lợi

cho môi trường, làm nhẹ bớt sự lệ thuộc vào

nguồn cung cấp chất đốt từ nước ngoài, đồng thời góp phần hạn chế tình trạng khí thải gây

hiệu ứng nhà kính

• Sản xuất nhiên liệu sinh học từ đũa phế thải:Với

dân số 127 triệu người, Nhật mất đi hàng năm 90.000 tấn gỗ để sản xuất các đôi đũa “dùng

một lần” rồi bỏ Chính phủ Nhật đang dự định

biến những đôi đũa đã xài rồi thành nhiên liệu sinh học để tiết kiệm

• ở mỹ:

• Các nhà nghiên cứu trường Đại học Georgia có khả

năng sản xuất dầu từ gỗ nhưng họ không thể thực hiện một cách hiệu quả với chi phí thấp đối với các động cơ

cổ điển Họ đã phát triển một phương pháp hóa học mới nhằm xử lý dầu để sử dụng trong các loại động cơ

diesel không sửa đổi hay trộn chất dầu này với ethanol hoặc dầu hỏa

• Dăm bào và cặn gỗ được đun ở nhiệt độ cao và

không oxy, kỹ thuật này được gọi là sự hóa phân Các nhà khoa học hiện đang nghiên cứu kỹ thuật này nhằm sản xuất nhiều dầu hơn từ dăm bào Theo Tiến sĩ

Adams, loại nhiên liêu sinh học mới này được thuận lợi

về mặt môi trường vì chứa rất ít carbon

• Sản xuất Ethanol từ cây ngô:Thân cây ngô, thức

ăn thừa, thậm chí cả lốp xe cũ là sự kết hợp

tuyệt vời để cho ra thứ nhiên liệu Ethanol sinh học Trong môi trường yếm khí, dưới sức nóng của vài nghìn độ C, không có ôxy, hỗn hợp này không cháy mà bị “bẻ gẫy vụn” bởi carbon ôxít, carbon đi-ôxít và hydro Hỗn hợp khí thu được dạng gas sạch, lạnh và chỉ cần chất xúc tác tách được Ethanol và nhiều loại cồn khác.

• Cuối năm 2009, nhiều nhà máy tách Ethanol như thế sẽ trình làng sản phẩm tại bang

Pennsilvania và Georgia nước Mỹ Phương

pháp điều chế Ethanol này không tốn nhiều

nước và cho hiệu suất cao.

Butanol sinh học:Giống như Ethanol, quá

trình chiết suất Butanol cũng từ xác thực vật thuộc họ cây có đường, tuy nhiên

được thực hiện dựa trên khía cạnh biến

đổi di truyền học của thực vật Các loại vi khuẩn sẽ giúp lên men và biến đường thô thành cồn Không nhờ đến nước, butanol sinh học sẽ đậm đặc sẽ dễ chứa cũng như

dễ vận chuyển Butanol là nhiên liệu rất

quan trọng cho ngành công nghiệp chế

tạo tên lửa Trước đó theo cách chiết xuất truyền thống chỉ lấy được Butanol từ dầu mỏ.

Nhược điểm của nhiên liệu sinh

học sản xuất từ thực vật

• 1.Vấn đề lương thực

• 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

• Khi người nông dân thấy trồng cây nguyên liệu (như mía đường, cọ ) có lợi hơn trồng lúa, ngô, khoai, sắn, họ sẽ thôi cấy lúa, chuyển sang trồng mía, cọ để cung cấp cho các nhà máy và làm cho sản lượng lương thực giảm.

Chủ tịch Ngân hàng thế giới (WB) Robert Zoellick đánh giá, nhu cầu đối với ethanol và các loại

nhiên liệu sinh học khác là một trong những yếu

tố chính đẩy giá lương thực lên cao trên quy mô toàn thế giới "Không còn nghi ngờ gì nữa, nhiên liệu sinh học là một trong những tác nhân chính

Rõ ràng, các chương trình gia tăng sản xuất

nhiên liệu sinh học ở Mỹ và châu Âu đã góp

phần làm tăng nhu cầu lương thực" Ông cho

biết thêm, hạn hán, nạn đầu cơ trên thị trường tài chính và nhu cầu lương thực ngày càng tăng

đã khiến giá cả các mặt hàng leo thang Giá

lương thực và nhiên liệu nhảy vọt đã châm ngòi cho hàng loạt các cuộc bạo loạn tại Haiti, Ai Cập

và đình công trên diện rộng ở Burkina Faso

• Giá lương thực tăng mạnh là chủ đề thảo luận hàng đầu trong chương trình nghị sự của hội

nghị mùa xuân hàng năm giữa WB và Quỹ tiền

tệ quốc tế (IMF) tại Washington

• Tại cuộc họp báo, ông Zoellick giơ cao chiếc bánh mì để bày tỏ sự nghiêm trọng của cuộc

khủng hoảng lương thực "Ở Bangladesh, túi

gạo 2 kg giờ đây tiêu tốn tới một nửa tổng thu nhập một ngày của một gia đình nghèo Giá một

ổ bánh mỳ đã tăng hơn hai lần Dân nghèo ở

Yemen chi tới 1/4 thu nhập của họ chỉ để mua bánh mỳ"

• 2.Ô nhiễm và cạn kiệt nguồn tài nguyên

nước

• Nhiều loại cây nguyên liệu đòi hỏi rất nhiều nước trong quá trình sinh trưởng, vì vậy nếu

trồng với số lượng quá lớn, diện tích quá rộng

sẽ làm cạn kiệt các nguồn nước trong khu vực Ngoài ra, việc sử dụng tràn lan vinhoto, một chất được dùng để bón và tưới khi trồng mía đường cũng có thể gây ô nhiễm sông ngòi, kênh rạch

và làm cho các loài thủy sinh không thể tồn tại Năm 2003, người ta đã ghi nhận được một

trường hợp bội nhiễm vihoto xảy ra tại Sao

Paolo khiến cá chết hàng loạt trên suốt 95 dặm sông Rio Grande của Braxin.m

• 3.Giảm diện tích rừng

• Để có đất trồng cây nguyên liệu,

người ta có thể tiếp tục phá rừng Điều

này đi ngược lại với mục tiêu cắt giảm

khí thải nhà kính mà những nhà phát

triển nhiên liệu sinh học vẫn mong muốn Giảm diện tích rừng cũng đồng nghĩa với tai họa từ sự xói mòn đất, giảm lượng gỗ dùng cho xây dựng và các nhu cầu khác của người dân

• 4.Nguy cơ từ sự độc canh

• Trồng duy nhất một loại cây trong một thời gian dài trên cùng diện tích đất sẽ làm đất đai trở nên cằn cỗi và không thể tiếp tục canh tác được

• Để tránh ảnh hưởng xấu từ sự độc canh,

chính quyền Sao Paolo đã phải thông qua một đạo luật về chính sách xoay vòng cây trồng,

theo đó yêu cầu 20% diện tích trồng mía đường hàng năm phải được trồng thay thế bằng một loại cây khác, trước khi tiếp tục trở lại trồng cây mía đường

• 5.Nguy cơ từ sự biến đổi gen cây nguyên

liệu

• Nhằm tăng năng suất, ngày nay các cây

công nghiệp đều được biến đổi gen Nguy cơ từ thực vật biến đổi gen đã được nhiều nhà khoa học nhắc tới Trong đó có sự mất cân bằng sinh thái, hoặc kéo theo sự biến đổi gen tự nhiên ở những loài động thực vật sinh sống trong môi trường xung quanh, trong đó có cả các sinh vật gây hại, làm cho các sinh vật này có khả năng tồn tại mạnh mẽ hơn, khó diệt trừ hơn và phá hoại các cây trồng nông nghiệp vô tội khác

• 6.Nguy cơ do khai thác nhiên liệu sinh học từ rác

thải nông nghiệp và một số loài thực vật khác

• Ngoài mía đường, đậu tương, cọ nhiên liệu sinh

học còn có thể được sản xuất từ rác thải nông nghiệp khác và cỏ Tuy nhiên, rác thải nông nghiệp và cỏ cũng

có vai trò riêng đối với môi trường, không thể khai thác một cách không tính toán

• Rác thải nông nghiệp, từ lâu vẫn được dùng như

một biện pháp tái tạo độ phì nhiêu, giúp duy trì khả năng sản xuất của đất đai Tận thu rác thải nông nghiệp mà không có biện pháp đền bù thì đất đai sẽ trở nên cằn

cỗi, không thể cho sản phẩm

• Một số loài cỏ có tác dụng trong việc giữ nước,

chống xói mòn và lũ, cũng không thể khai thác một

chiều

• 7.Nguy cơ về kinh tế, xã hội

• Nền công nghiệp nhiên liệu sinh học không thể chỉ

dừng lại ở mức sản xuất nhỏ lẻ, mà không ngừng phát triển Những đồn điền lớn, những cánh đồng mía rộng thẳng cánh cò bay ngày càng xuất hiện nhiều tại Braxin, nhưng ẩn đằng sau cảnh hoành tráng đó là nhiều vấn đề

về kinh tế, xã hội cần được giải quyết

• Những người nghèo, không có khả năng tự chủ

canh tác phải bán ruộng Đất đai tập trung vào một số điền chủ lớn Như vậy, một lớp người sẽ tước mất

phương tiện sản xuất, rơi vào tình trạng thất nghiệp,

nghèo đói, làm bất ổn đời sống xã hội Kéo theo đó là

tình trạng phân hóa giàu nghèo ngày càng rõ rệt

• Nhận thức được nguy cơ, gần đây Braxin đã đưa ra một chương trình gọi là "nhiên liệu sinh học xã hội hóa", tạo điều kiện cho việc canh tác nhỏ lẻ với mục đích xóa đói, giảm nghèo cho nhiều người nông dân

• 8.Và nhiều nguy cơ khác

• Còn có nhiều khó khăn khác ảnh hưởng đến quá

trình phát triển nhiên liệu sinh học của mỗi quốc gia

Ngay như việc các nước phát triển gần đây đã dựng nên một hàng rào thuế quan về việc nhập khẩu nhiên liệu

sinh học, nhằm hạn chế các nước nghèo phát triển loại năng lượng này cũng có thể coi là một khó khăn cần

được lường trước

• Tóm lại, ngoài những vấn đề chính, khó có thể kể hết

những nguy cơ trong quá trình phát triển nhiên liệu sinh học Nhưng vượt lên trên hết, rõ ràng nhiên liệu sinh học vẫn mang những lợi ích khổng lồ, không thể tranh cãi

nhằm đảm bảo an ninh năng lượng của mỗi quốc gia,

xóa đói, giảm nghèo cho người dân và góp phần chung vào công cuộc giữ gìn, bảo vệ môi trường chung trên

thế giới

• ứng dụng nhiên liệu sinh học từ

thực vật trên thế giới.

• Bộ Nông nghiệp Nhật Bản vừa công bố một

dự án sản xuất nhiên liệu sinh học từ các thành phần không ăn được của cây lúa nhằm tránh

việc thực phẩm tăng giá "Chúng tôi đã có công nghệ sản xuất nhiên liệu ethanol từ rơm lúa

nhưng chỉ thực hiện ở phòng thí nghiệm", ông Elichiro Kitamura phụ trách dự án nói Bộ Nông nghiệp sẽ đưa đơn xin ngân sách để thử nghiệm việc sản xuất và sử dụng nhiên liệu sinh học

này

• Hiện tại, nhiên liệu ethanol chủ yếu được sản xuất từ các cây cho đường như

• cây mía, cây bắp hay cây củ cải đường Những người phản đối nhiên liệu sinh học khẳng định rằng nó làm tăng giá các thực phẩm cơ bản, khiến tình trạng đói kém tại các nước nghèo càng nghiêm trọng hơn

"Nếu có thể sản xuất các nhiên liệu sinh học từ các thành phần không ăn được ở cây trồng, thị trường nhiên liệu sinh học

và thực phẩm sẽ không cạnh tranh với

• nhau", ông Kitamura giải thích.

Tại Brazil, taxi không còn chạy xăng mà đều

chuyển sang chạy etanol được sản xuất từ mía Tại Đức và Mỹ, các lái xe đứng xếp hàng chờ

mua xăng từ hạt cải dầu Ở Trung Quốc, đã đưa vào vận hành nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học lớn nhất thế giới, còn tại thành phố Graz

(Áo) các xe buýt đều chạy bằng dầu chế tạo từ món khoai tây rán của nhà hàng McDonald's

Trong cuộc đua xe ôtô được tổ chức tại Le Mans tháng 6/2005, đoàn xe của Anh đã thi quyết liệt trong suốt 24 tiếng đồng hồ, chỉ dùng nguồn

nhiên liệu được sản xuất từ các loại dầu thực

vật Ông Lew Fulton, chuyên gia hàng đầu về

nguồn nhiên liệu sinh học, thuộc Tổ chức Năng lượng Quốc tế (IEA) đã nhận xét rằng,

sau những cú sốc về sự leo thang của giá dầu thô đã buộc nhiều quốc gia có những đối sách mang tính đột phá

trong việc tìm kiếm nguồn nhiên liệu thay thế xăng, dầu truyền thống

Các nhà đầu tư đã tung tiền ra mua bản quyền và áp dụng những công nghệ mới nhất về sản xuất nhiên liệu

từ nguồn thực vật Tại Mỹ, Brazil và châu Âu, việc sản xuất nguồn nhiên liệu sinh học đang tăng đột biến Ông Lew Fulton cho rằng năm 2005 là năm đánh dấu sự khởi đầu cuộc cách mạng nhiên liệu xanh

Tại các quốc gia châu Âu cũng đã khởi động cuộc chạy đua xây dựng các nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học Liên minh châu Âu đã đưa ra quy định trong mỗi lít xăng bán ra phải pha vài phần trăm etanol Tại Tây Ban Nha, hãng Abengoa đã hoàn tất xây dựng 4 nhà máy sản xuất etanol

• Anh cũng đang tiến hành xây dựng một nhà máy khổng

lồ sản xuất nhiên liệu

• từ thực vật có công suất 100.000 tấn nhiên liệu sinh học Tại Pháp, chính phủ đã đưa ra kế hoạch gia tăng sản

lượng nhiên liệu sinh học gấp 3 lần mức sản lượng hiện nay để thay thế nguồn xăng, dầu truyền thống

Những ông trùm nhiên liệu mới

Theo các chuyên gia năng lượng, nguồn nhiên liệu mới - còn có tên là "vàng xanh" có thể chiết xuất từ bất

cứ cây cỏ gì mọc trên hành tinh chúng ta Tại 30 quốc gia đang trồng cấy hàng loạt những loại cây công nghiệp ngắn ngày như lạc, vừng, sắn, đậu nành, ngô, mía, kê, cải dầu, khoai tây có thể chế ra những lít nhiên liệu

hoàn toàn thay thế được nguồn xăng, dầu từ dầu thô