TỔNG hợp NHIÊN LIỆU có NGUỒN gốc SINH học vật LIỆU PHÂN hủy SINH học

 Chương I: Nhiên liệu và các dạng nhiên liệu: Chương II: Vai trò của nhiên liệu có nguồn gốc sinh học: Chương III : Đặc tính kỷ thuật của động cơ và xăng , dầu diesel đi từ dầu mỏ 

I GIỚI THIỆU CHƯƠNG TRÌNH.

 Chương I: Nhiên liệu và các dạng nhiên liệu:

 Chương II: Vai trò của nhiên liệu có nguồn gốc sinh học:

Chương III : Đặc tính kỷ thuật của động cơ và

xăng , dầu diesel đi từ dầu mỏ

 Chương IV: Tổng hợp xăng sinh học (biofuel)

 Chương V: Tổng hợp diesel sinh học( biodiesel)

Chương VI : Tiêu chuẩn chất lượng nhiên liệu sinh học (E100 &B100)

 Chương VII : Tỷ lệ phối trộn và khí thải của động

cơ khi sử dụng nhiên liệu sinh học

 Chương VIII : Đại cương về polyme

phân hủy sinh học.

Chương IX : Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình

phân hủy sinh học.

 Chương X : Tổng hợp Polyme phân hủy sinh học.

 Chương X : Tổng hợp Polyme phân hủy sinh

Ôn tập cuối chương trình KIỂM TRA.

THI CUỐI HỌC KỲ.

 Chương I: Nhiên liệu và các dạng nhiên liệu:

 Chương II: Vai trò của nhiên liệu có nguồn gốc sinh học:

Chương I: Nhiên liệu và các dạng

nhiên liệu:

1.ĐỊNH NGHĨA NHIÊN LIỆU:

 Cách đây vài thập niên, con người nhận thức về nhiên

liệu rất đơn giản và cho rằng: Nhiên liệu là một dạng vật liệu tồn tại ở thể khí, rắn hay lỏng, thông qua tác động

của ngọai lực, tạo nên năng lượng nhằm cung cấp cho

các nhu cầu trong đời sống của con người. Thông thường chỉ là than, dầu mỏ, khí đốt, còn những chất tạo ra năng lượng nguyên tử, được xếp vào dạng đặc biệt

 Ngày nay, nhiên liệu hiểu theo nghĩa rộng là các dạng vật chất mà từ đó, con người có thể sử dụng để tạo ra năng

lượng, phục vụ nhu cầu của mình. Theo đó, nhiên liệu

bao gồm các dạng sau đây:

Nhiên liệu dạng tia bức xạ:

 Trong vũ trụ, có nhiều dạng tia bức xạ với

bước sóng khác nhau Về bản chất, tia bức xạ

cũng tồn tại ở dạng vật chất, nhưng có kích thước

vô cùng nhỏ, thường gọi là những hạt cơ bản, ta

có thể xếp chúng vào dạng nhiên liệu đặc biệt.

 Mặt trời là nguồn bức xạ vô tận của dãi thiên

hà nói chung, của trái đất nói riêng Đối với

những vùng quanh năm có mặt trời chiếu sáng

(ban ngày) thì đó là một lợi thế không nhỏ Năng lượng mặt trời với cường độ lớn nhất vào khoảng

1 kW/m2, là một nguồn năng lượng sạch, không

có sự phát xạ

A/Sử dụng trực tiếp nhiệt năng bức xạ:

 Các hệ thống thu nhận nhiệt năng mặt trời được sử

dụng rộng rãi để đun nước trong gia đình Chúng có cấu trúc phẳng và thường lắp trên các mái nhà kèm theo các

bộ tạo nước nóng cho nhu cầu gia đình.

B/Hiệu ứng quang điện

 Việc phát điện bằng cách sử dụng hiệu ứng quang điện của các vật liệu bán dẫn được phát triển để cung cấp

điện cho những vùng hẻo lánh cũng như cho các con tàu

vũ trụ Do tính chất sạch với tự nhiên của nó với môi

trường, việc sản xuất và ứng dụng của pin mặt trời đã được mở rộng trong những năm gần đây

 Ứng dụng phổ biến nhất là hệ thống nhà mặt trời (SHS) với những tấm pin mặt trời được đặt trên mái, tiếp theo

là việc lắp đặt các phương tiện công cộng như tín hiệu chỉ đường và thông tin khẩn cấp.

Nhiên liệu dạng khí:

A/Khí thiên nhiên & khí đồng hành:

B/Khí CO2 công nghiệp:

 Trong quá trình họat động của mình, con nguời

sử dụng than đá để sản xuất điện, thép, ximăng, giấy… và tạo ra một lượng lớn khí CO2 Có thể dùng phản ứng hóa học với những hệ xúc tác

khác nhau để chuyển CO2 trở lại thành

hydrocacbon dạng khí hoặc dạng lỏng

C/Khí Hydro và Oxy

là một dạng nhiên liệu đặc biệt:

Hydro và Oxy là 2 lọai khí tự nhiên tồn tại song song với trái đất.

Đ/Gió cũng là một dạng nhiên liệu ở thể khí tự nhiên:

Lịch sử của việc sử dụng năng lượng gió đã có cách đây nhiều thế kỷ

Nhiều loại cối xay gió khác nhau đã được sử dụng trong

hầu hết các ứng dụng nông nghiệp

Nâng nước bằng bơm dẫn động bằng các cối xay gió tốc độ

thấp vẫn còn hữu dụng ở các vùng xa, Ngày nay, khi công nghệ phát triển, người ta lợi dụng sức gió để chạy các turbin phát điện, tạo ra nguồn năng lượng sạch

Do điện năng sinh ra bởi cối xay gió tỉ lệ với lập phương vận tốc gió nên ta chỉ sử dụng phương pháp này ở những nơi có vận tốc gió trung bình hàng năm không nhỏ hơn 5m/s

Giá thành của một thiết bị sản xuất điện khá lý tưởng khi vận tốc gió lớn hơn 6m/s Nếu sử dụng các turbin hiện đại, ta

thường chọn các loại 2 hay 3 cánh để có tính năng vận hành cao

Do điện năng tỉ lệ với bình phương chiều dài lưỡi nên turbin

có đường kính càng lớn, chi phí sản xuất càng nhỏ

Nhiên liệu dạng rắn:

Các lọai than:

 -Than antraxít, có hàm lượng cac bon trên 95%

 -Than đá, có hàm lượng cac bon từ 75-90%

 -Than nâu, có hàm lượng cac bon từ 65-70%

 -Than bùn, có hàm lượng cac bon từ 55-60%

Cặn dầu mỏ:

 Trong tự nhiên không có dạng nhiên liệu này.Nó chỉ xuất

hiện sau quá trình chế biến dầu mỏ Đây là phần cặn, có

thành phần hóa học gồm các dãy hyrocacbon mạch dài hay polyme của các hydrocacbon thơm, hình thành qua quá trình chưng cất các phân đọan từ nhẹ đến nặng, phần còn lại cuối cùng gọi là cặn hay còn gọi là nhựa đường, nhựa

ASPHANTEN Khi nhiệt độ cao, chúng hóa lỏng và có thể đốt cháy

 Các lọai mỡ động thực vật: Dạng nhiên liệu này có nguồn gốc sinh học và sẽ là một trong những chủ đề chính được đề cập đến trong các phần tiếp theo.Thông thường, các lọai mỡ của động vật như mỡ bò, heo, cừu… hay mỡ các lọai cá là các axit béo tồn tại dưới dạng triglyxerit như dầu thực vật nhưng có

dãy hydrocacbon dài hơn, nhiệt đông đặc thấp hơn, nên ở nhiệt

độ thường, nó đông lại thành vật thể rắn Một số nhựa thực vật

có dãy hydrocacbon dài, có nhiệt độ nóng chảy cao, nên tồn tại

ở dạng rắn như nhựa thông (colophan), nhựa cao su (latex)…

tính phóng xạ mạnh, được sử dụng thông qua phản ứng phân

rã hạt nhân, gọi là phản ứng hạt nhân, để tạo ra nguồn năng

lượng mạnh Năng lượng hạt nhân là dạng nhiên liệu đặc biệt nên việc sử dụng nó đòi hỏi phải có kỷ thuật

vẫn tồn tại cho đến ngày nay Gỗ, tre, nứa, rơm, rạ, lá cây,

cành…là những chất được hình thành qua con đường sinh tổng hợp Bản chất của dạng nhiên liệu này là các hợp chất hữu cơ

mà thành phần chủ yếu là xenllulozơ.

CO2 H O 2

hv

+

+

CO

2 _ OP

S COENZIM A

PROTEIN ENZIM ALCALOID

TERPENOID STEROID CAROTENOID POLYPHENOL

O

OH

OH 2

Con đường tạo nên nhiên liệu từ biomass:

 Tóm lại, các chất có nguồn gốc sinh học có thể sử dụng để tạo ra năng lượng là:

 1-Đường, tinh bột, các hợp chất xenlulozơ, qua phản ứng lên men, có thể tạo ra cồn Cồn được làm khan ( sau khi lọai bớt

nước gọi là etanol, với hàm lượng C2H5OH trên 97%) để phối trộn với xăng, gọi là gasohol hay còn gọi là xăng sinh học

có mạch ngắn hơn, lên men vi sinh để tạo thành cồn, sử dụng như biofuel.

 4-Các phế thải có nguồn gốc sinh học, được chôn ủ trong các hầm yếm khí sẽ tạo nên khí metan, được sử dụng dưới dạng

biogaz.

Chương II: Vai trò của nhiên liệu có

nguồn gốc sinh học

Cơ cấu nhiên liệu:

Bước sang thế kỷ 21, con người phải đối mặt với 10 vấn đề có tính chất tòan cầu trong vòng 50 năm tới, đó là:

 Năng lượng (ENERGY)

 Nguồn nước (WATER)

 Thực phẩm (FOOD)

 Môi trường (ENVIRONMENT )

 Nghèo đói (POVERTY)

 Chủ nghĩa khủng bố và chiến tranh (TERRORISM & WAR)

 Bệnh tật (DISEASE)

 Giáo dục (EDUCATION)

 Dân chủ (DEMOCRACY)

 Dân số (POPULATION)

Solar, wind

, geothermal

0.5%

Source: BP & IEA

2004

Cơ cấu nhiên liệu trong thế

kỷ 20

(Nguồn: BP& IFA)

(Nguồn: BP& IFA)

NHU CẦU NĂNG LƯỢNG

Năng lượng nguyên tử

Than và Khí thiên nhiên Dầu mỏ

Nhu cầu năng lượng thế giới đến năm 2060

qui đổi ra Exajoule:

Năng lượng nguyên tử

Than và Khí thiên nhiên Dầu mỏ

NHU CẦU NĂNG LƯỢNG QUI RA THÙNG

DẦU TRONG 1 NGÀY.

1) Nhu cần năng lượng trên thế giới

- Tốc độ tăng nhu cầu năng lượng:

Thị phần dầu thô trong thị trường năng lượng thế giới: ~ 44%, xu thế

giảm:

+ Năm 1994: 40%

+ Năm 2010: 37%

- Tốc độ tăng nhu cầu dầu thô:

+ 1980 – 2010: 1,4%/năm, thấp hơn tốc độ tăng trưởng nhu cầu năng lượng

+ Nhu cầu dầu thô 1994 – 2010: tăng từ 3.100 lên 3.900 triệu tấn/năm

- Khoảng 80% nhu cầu nhiên liệu GTVT sản xuất từ dầu thô

- Tốc độ tăng nhu cầu sản phẩm dầu trong 15 năm gần đây: 1,4%/năm

+ Distillate trung bình: tăng 1,7%/năm

+ Xăng: 1,6 %/năm

+ LPG và Naphta: thứ ba, nhưng có tốc độ tăng nhanh hơn xăng: 1,7%/ năm

+ Dầu FO giảm nhu cầu 0,2%/năm.

+ Tổng công suất các nhà máy lọc dầu năm 2010 tăng 780 triệu tấn/năm

đổi công nghệ và công suất của các lọc nhà máy lọc – chế biến dầu

Trữ lượng khí thiên nhiên của thế giới:

5.100 ngàn tỷ feet khối  còn khai thác 65 năm

Nhu cầu khí thiên nhiên, NGL và LPG tăng nhanh nhất trong 15 năm qua:

+ Tăng trung bình 2,6%/năm

+ Lĩnh vực sử dụng:

sưởi ấm và sản xuất năng lượng nhiên liệu vận tải thay cho xăng và diesel

LPG - công nghiệp chế biến nông sản

- Sinh khối và than đá: Thị phần đang giảm:

+Ấn Độ: Sinh khối chiếm 25% thị trường năng lượng,

nhưng đang giảm dần

+ Điện: 14% năng lượng các nước không thuộc OPEC

+ Than:18% thị phần năng lượng các nước không thuộc OPEC

 Phát triển nhanh chóng nhu cầu năng lượng, cạn kiết nhanh chóng nguồn nhiên liệu hóa thạch  vấn đề năng lượng rất khó khăn trong tương lai không xa.

2) Xu hướng hiện nay trong sử dụng năng lượng và hiệu suất sử dụng

+ là chìa khóa trong việc sử dụng năng lượng và giảm phát thải CO2: + Từ 1990 đến nay: ~ ½ lượng tăng tiêu thụ năng lượng là do sử dụng năng lượng tăng và một nửa còn lại là do nguyên nhân về hiệu suất

sử dụng năng lượng

+ Trong giai đoạn 1990-2005: mức tăng hiệu suất sử dụng năng lượng

và giảm 14% lượng CO2 (Tiết kiệm được 180 tỷ USD trong năm 2005) + Tốc độ tăng hiệu suất sử dụng năng lượng chỉ bằng ½ so với giai đoạn

1973 – 1990

+ Vẫn còn tiềm năng cho tiết kiệm năng lượng hơn nữa

+ Khu vực công nghiệp: có thể tiết kiệm từ 18 đến 26% năng lượng,

giảm 1,9 ÷ 3,2 Gt CO2/năm,

+ Sản xuất điện: tiết kiệm từ 23 – 32 % năng lượng,

Sản xuất điện năm 2005:

+ sử dụng 32% nhiên liệu hóa thạch

(66% nhiên liệu sử dụng trong khu vực này)

+ Lượng CO2 chiếm 41%

- Hiệu suất sử dụng năng lượng:

- Việt Nam nhập khẩu:

2,5 triệu tấn xăng 5,8 triệu dầu diesel (DO)

• 3) Tìm kiếm năng lượng thay thế cho nhiên liệu hóa thạch

• - Thành phần nhiên liệu được sử dụng hiện nay (2007):

• năng lượng tái sinh (gió và mặt trời): 1%

• - Công suất khai thác dầu giảm từ 4000 triệu tấn/năm xuống 2750 triệu tấn/năm

(2020)

• + Tốc độ giảm công suất khai thác dầu tăng từ 1% lên đến 5%(2040).

• + Phát triển kinh tế trong các nước sản xuất dầu  lượng dầu thô xuất khẩu sẽ

giảm mạnh cuối thế kỷ 21 các nước nhập khẩu khó khăn.

• - Công suất khai thác khí đạt đỉnh vào năm 2025 -2030:

• khoảng 3200 Mtoe/năm

• Giảm 8%/năm đến năm 2050

• - Than đá: khai thác tăng, đạt đỉnh (2025) và sau đó giảm 5%/năm (2010)

• - Hạt nhân: 6% thị phần

• + Đạt đỉnh vào 2010 (650 Mtoe/năm), sau đó giảm dần

• + 2028-2070: 400 Mtoe/năm.

 Năng lượng tái sinh: cả gió, mặt trời và sóng (~1%)

 + Gió (0,5% tổng sản lượng điện), tốc độ tăng trưởng

34%/năm

 Công suất điện gió tiến gần tới 50.000 megawat (MW)

 Năng lượng gió có thể đáp ứng 20% nhu cầu về điện tại Mỹ

 Các quốc gia EU: điện gió tăng 33%

 (đạt 23.056 Megawatt/2002)

 + Mặt trời:

 20 năm trước: 1 Kwh điện mặt trời tốn 2,5 USD,

 hiện nay, 8 - 23 cent/ Kwh

 Thị trường pin mặt trời tăng 44% trong năm 2002

 + Thủy điện: đảm bảo 17,5% nhu cầu điện,

 chiếm 97% lượng điện từ các nguồn năng lượng

sạch

 Ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường sinh thái

Nhiên liệu sinh học:

+ giá dầu mỏ > 50 USD/thùng  nhiên liệu sinh học (gasohol (etanol) và biodiesel) có thể cạnh tranh được với xăng và DO dầu mỏ

+ Ảnh hưởng đến sản xuất lương thực cho thế giới + Các chương trình nhiên liệu sinh học vẫn được

+ Các nước Đông Nam Á: sử dụng nhiên liệu thay thế - chiến lược phát triển

 Quan trọng nhất: etanol và hydro

học,

xăng etanol khá phổ biến

etanol

 E85 (85% etanol + 15%xăng)

MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA VÀ SỰ CẦN

THIẾT CỦA NHIÊN LIỆU SINH HỌC

Vấn đề môi trường:

Nhiên liệu có nguồn gốc sinh học-Nhiên liệu tương lai:

 Xăng sinh học (biofuel)

 Diesel sinh học (biodiesel):

CÂY JATROPHA CÓ NGUỒN GỐC TỪ MEXICO

CÂY JATROPHAMỌC Ở HÀNG RÀO NHÀ DÂN Ở TỈNH KONTUM

Vườn cây J trồng thử nghiệm tại tỉnh Bình Phước

Malaixia khẳng định

nước này sẽ tăng

cường nghiên cứu, sản

xuất D.O SH từ dầu cọ

2 Malaixia đứng đầu thề

giới về sản xuất dầu

cọ: 13,9 triệu tấn năm

2004

3 Sản xuất D.O SH góp

phần đảm bảo sự phát

triển kinh tế bền vững

CÂY CỌ DẦU

RUBBER TREE

car-diesel motor ( MERCEDEX 2229 cm3 )

for engine testing

Electric Generator for engine testing

Pilot for production bio-diesel

(Maximal capacity: 1 ton ester per day)