sản xuất cồn sinh học và ứng dụng trong xăng sinh học

CỒN SINH HỌCKHÁI NIỆM • Bao gồm metanol, ethanol, Bio-butanol… Trong số các dạng cồn sinh học này, Bio-ethanol là loại nhiên liệu sinh học thông dụng nhất hiện nay trên thế giới v

SX cô n sinh ̀

hoc ̣ & ư ́ ng dung trong ̣

Xăng sinh học

Cồn sinh học là

gì?

Cuộc sống phát triển

Môi trường gánh chịu

Cồn sinh học ngày càng phát triển.

VÌ SAO???

Nguồn nhiên liệu cổ sinh cạn kiệt

Giảm phụ thuộc nhập khẩu xăng dầu

Cồn sinh học là gì???

CỒN SINH HỌC

KHÁI NIỆM

• Bao gồm metanol, ethanol,

Bio-butanol… Trong số các dạng cồn sinh

học này, Bio-ethanol là loại nhiên liệu

sinh học thông dụng nhất hiện nay trên

thế giới vì có khả năng sản xuất ở quy

mô công nghiệp.

Nguyên liệu sản xuất

• Nông phẩm chứa dầu • Cây kĩ nghệ chứa dầu

Nguyên liệu

từ gỗ và rác

phế phẩm nông nghiệp

(cellulose)

Nông ph m ch a tinh b t ẩ ứ ộ

24 Jan 2008 R Shanthini

Thực vật hoang dại

• Ethanol C2H5OH là một chất lỏng không

màu, sôi ở 78,3oC và là một dung môi hữu

cơ đa dụng, có thể sản xuất từ dầu khí

thông qua phản ứng hydrat hóa ethylene

(ethanol tổng hợp,không sử dụng vào mục

đích năng lượng) hoặc từ nguyên liệu sinh

học (ethanol sinh học, sử dụng chủ yếu

vào mục đích năng lượng).

• Ethanol sinh học có khả năng thay thế

hoàn toàn xăng sản xuất từ dầu mỏ hoặc

có thể pha trộn với xăng để tạo ra xăng

sinh học Xăng sinh học được ghi danh

bằng ký tự “E” kèm theo một con số chỉ số

phần trăm của ethanol sinh học được pha

trộn trong xăng đó

• Trên thị trường ta thường gặp các loại xăng sinh học như E5, E20, E95 tức là xăng sinh học chứa 5%, 20%, 95% ethanol.

• Công thức hóa học của nó là C2H5OH, hay CH3-CH2

-OH, viết tóm tắt là C2H6O.

• Ethanol được sản xuất từ nhiều nguyên liệu khác

nhau như: mía, ngô, sắn, củ cải đường, các phó phẩm nông nghiệp…

Trích dịch từ tài liệu của Bộ Năng Lượng Mỹ

Nguyên liệu Sản lượng ethanol dự tính( theo lí thuyết ) 

cho mỗi tấn nguyên liệu khô

Hạt bắp ngô 470.854 gallon

Thân và lá bắp ngô 427.705 gallon

Phế phẩm của bông sợi 214.988 gallon

Phế phẩm lâm nghiệp 308.477 gallon

Giấy vụn 439.817 gallon

Sản xuất ethanol từ cây mía đường

Phân t đ ngử ườ

Mía đ ng và c c i đ ng d tr năng ườ ủ ả ườ ự ữ

l ng d ng đ ng đ n, glucose (C ượ ạ ườ ơ 6H12O6)

nâ m men ́

Ethanol

(Ki khi ) ̣ ́

Mía

đ ng ườ Mía đ c ép và đ ng ượ ườ

S lên men c a đ ng t o ự ủ ườ ạ

ra 5 - 12% ethanol

Men

(zymase)

Ch ng c t t o ra ư ấ ạ ethanol 80 – 95%

Acid photphoric 

và ure

ethanol1.flv ethanol 2.flv

ứng dụng trong sản xuất xăng sinh

học

XĂNG SINH HỌC

Xăng sinh học là gì?

• Xăng sinh học là hỗn hợp của xăng truyền thống và cồn sinh học (bio-ethanol), trong đó 95% là xăng A92 không chì và 5% cồn sinh học, được sử dụng làm nhiên liệu cho các loại động

cơ đốt trong như xe gắn máy, ôtô Xăng sinh học được ký hiệu

là “Ex” (trong đó, x là % cồn sinh học nhiên liệu biến tính

trong công thức pha trộn xăng sinh học)

• Cồn pha trộn trong xăng sinh học bao gồm metanol, ethanol, Bio-butanol… Trong số các dạng xăng sinh học này, Bio-ethanol là loại nhiên liệu sinh học thông dụng nhất hiện nay trên thế giới

Bio-XĂNG SINH HỌC

Vai trò

Do có trị số octan cao (RON = 109) nên khi pha

ethanol vào xăng gốc giúp gia tăng trị số octan cho hỗn hợp nhiên liệu đồng thời nâng cao hiệu suất cháy, tỷ số nén cao hơn giúp tiết kiệm nhiên liệu, công suất và

moment xoắn tốt hơn làm động cơ vận hành êm hơn và tăng tuổi thọ động cơ

Đây là nguồn nguyên liệu tái tạo được và có khả

năng phân hủy sinh học, nên việc sử dụng ethanol làm nhiên liệu sẽ giảm bớt sự lệ thuộc vào nguồn nhiên liệu hóa thạch đang dần cạn kiệt

Giảm khí thải nhà kính

Bảo vệ môi trường

Bảng so sánh lượng CO 2  thải ra giữa nhiên liệu tự nhiên và nhiên liệu ở Anh 

Xăng sinh học sản xuất

như thế

nào?

SẢN XUẤT XĂNG SINH HỌC

Biến tính ethanol

Tại nhà máy, sản phẩm ethanol dùng làm nhiên liệu sẽ

được pha trộn với một lượng nhỏ chất biến tính theo tỷ lệ 1- 5 % thể tích nhằm đánh dấu mục đích sử dụng Ethanol sau khi đã pha chất biến tính được gọi là ethanol biến tính Chất biến tính thường được sử dụng là xăng thương phẩm như RON 90, RON91, RON 92 hoặc phân đoạn naphtha

SẢN XUẤT XĂNG SINH HỌC

 Bồn chứa ethanol

Ethanol có lẫn nước khi pha

vào xăng sẽ làm giảm chất

lượng của nhiên liệu, vì vậy

ethanol phải được chứa trong

các bồn chuyên dùng nhằm

hạn chế sự tiếp xúc với môi

trường ẩm ướt Các bồn này

được làm kín gắn ống thông

áp, có thể được lắp đặt thêm

hệ thống ngưng tụ

(condensor) để giảm lượng

hao hụt do bay hơi

SẢN XUẤT XĂNG SINH HỌC

 Pha trộn và phân phối gasohol

Quá trình pha trộn ethanol vào xăng được thực hiện theo hai cách: pha trộn theo mẻ trong bồn chứa và pha trộn trên tuyến ống Đối với quá trình pha trộn trong bồn chứa, ethanol và

xăng được trộn theo tỷ lệ phần trăm theo thể tích, ví dụ 10 % thể tích ethanol và 90% thể tích xăng, đồng thời một số phụ gia ổn định cũng được thêm vào Khi pha trộn trong bồn chứa lớn, hỗn hợp được bơm tuần hoàn trong khoảng thời gian nhất định để tạo sự pha trộn đồng nhất

SẢN XUẤT XĂNG SINH HỌC

Đối với quá trình pha trộn trên tuyến ống, ethanol và xăng được chứa trong hai bồn riêng biệt và đi theo hai đường ống khác nhau để qua thiết bị trộn Tại thiết bị trộn, phụ gia ổn

định cũng được thêm vào Sản phẩm sau cùng được bơm ngay vào xe bồn để chở đi tiêu thụ tại các trạm bán lẻ xăng dầu

Trên thế giới, phương pháp pha trộn trên tuyến ống rất

phổ biến do có nhiều ưu điểm như: không phải đầu tư thêm

bồn bể, đáp ứng nhanh với nhu cầu thị trường, giảm thời gian tồn trữ gasohol Trong quá trình vận chuyển gasohol bằng xe bồn, ethanol và xăng tiếp tục được khuấy trộn một cách tự

nhiên

Sơ đồ pha trộn trên tuyến ống như sau:

SẢN XUẤT XĂNG SINH HỌC

Hiện trạng sử dụng xăng

sinh học trên

thế giới

Nhà máy năng lượng sạch

Nguyên liệu củ cải đường, 24 MW

Nhà máy

năng lượng sinh học Thái Lan

(nhiên liệu chủ yếu từ đường)

Nhà máy sản xuất xăng sinh học ở Ấn Độ

Công suất 5MW (ethanol + diesel sinh học)

Khu vực sản xuất xăng sinh học

THỐNG KÊ

Sản xuất Ethanol nhiên liệu hàng năm theo quốc gia ( 2007 – 2010)

Top 10 quốc gia/ khu vực (hàng triệu US gallon)

Xếp hạng thế

Chạy máy móc

Xe hơi sử dụng xăng sinh học

Phương tiện giao thông công cộng

Xăng sinh học

ở Việt Nam

như thế

nào???

• Tại Việt Nam năm 2007, Chính phủ đã phê duyệt "Đề án Phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015 tầm nhìn

đến năm 2025", theo đó mục tiêu đề ra đến năm 2015, sản phẩm nhiên liệu sinh học sẽ đáp ứng được 1% nhu cầu xăng dầu cả nước và đến 2025 sẽ đáp ứng 5% nhu cầu

• Việc sản xuất ethanol sinh học cũng đã được tiến hành bắt đầu bằng việc Petrosetco (thuộc Petro Vietnam) ký kết thỏa thuận hợp tác thành lập liên doanh xây dựng

nhà máy sản xuất ethanol từ sắn (củ mì) với tập đoàn

Itochu (Nhật Bản) vào ngày 9-3-2007

SỬ DỤNG XĂNG SINH HỌC Ở VIỆT NAM

Nghiên cứu quy trình sản xuất

Nghiên cứu nguyên liệu mới có thể

chế biến thành xăng sinh học

Tháng 9/2008 Việt Nam bắt đầu

bán xăng sinh học

MỘT SỐ VẤN ĐỀ KHI SỬ DỤNG XĂNG SINH HỌC

• Bất lợi của ethanol là hút ẩm nên xăng ethanol có chứa nhiều

nước, làm máy khó “đề”, làm rỉ sét kim loại, hư mòn chất nhựa, nên đòi hỏi phải thay đổi vật liệu làm động cơ, phải bảo trì xe thường

xuyên Bồn chứa ethanol cũng phải làm từ kim loại đặc biệt, việc chuyên chở cũng khó khăn hơn xăng thường (dùng bồn đặc chủng) nên cuối cùng tổn phí cao hơn.

• Giải pháp:

Ngày nay mọi hiệu xe hơi đều có thể chạy xăng ethanol E10 (xăng thường pha 10% ethanol), tuy nhiên để bảo đảm máy móc, khuyến cáo nên dùng xăng ethanol E5 (xăng pha 5% ethanol).

Một vài loại động cơ xe hơi cải biến sử dụng xăng ethanol E85 như ở Brazil Xăng pha với ethanol thải ít khí nhà kính hơn

xăng thường

PHAN THỊ MINH NGUYỄN THỊ MINH SƯƠNG