BÀI TIỂU LUẬN SINH KHỐI

 Sinh khối là dạng vật liệu sinh học từ sự sống, hay gần đây là sinh vật sống, đa số là các cây trồng hay vật liệu có nguồn gốc từ thực vật.[1] Được xem là nguồn năng lượng tái tạo, n

Trang 1

Bài tiểu luận : Hệ thống đồng phát sử

dụng năng lượng sinh khối.

Sinh viên thực hiện :Trần Trọng Tuân

Nguyễn Đức Thắng Đậu Tam Thạch Hồ Hữu Tuấn

Trang 2

 Sinh khối là dạng vật liệu sinh học từ sự sống, hay gần đây là sinh vật sống, đa

số là các cây trồng hay vật liệu có nguồn gốc từ thực vật.[1] Được xem là nguồn năng lượng tái tạo, năng lượng sinh khối có thể dùng trực tiếp, gián tiếp một lần hay chuyển thành dạng năng lượng khác như nhiên liệu sinh học Sinh khối có thể chuyển thành năng lượng theo ba cách: chuyển đổi nhiệt,

chuyển đổi hóa học, và chuyển đổi sinh hóa.

 Về mặt lịch sử, con người đã khai thác các sản phẩm có nguồn gốc từ năng lượng sinh khối khi họ bắt đầu dùng củi và cỏ khô để nhóm lửa sưởi ấm.[2]

Ngày nay, thuật ngữ này có thể hiểu theo hai nghĩa Nghĩa thứ nhất, sinh khối

là vật liệu cây trồng dùng để tạo ra điện năng (dùng turbin hơi hoặc nén khí), hoặc tạo ra nhiệt (thông qua việc đốt trực tiếp).

Tiểu Luận Năng Lượng Tái Tạo

2

Trang 3

3

Trang 4

 II Lợi ích của việc sử dụng năng lượng sinh khối.

 (1) Lợi ích kinh tế

 -Phát triển nông thôn là một trong những lợi ích chính của việc phát triển NLSK, tạo thêm công

ăn việc làm cho người lao động (sản xuất, thu hoạch…)

 -Thúc đẩy sự phát triển công nghiệp năng lượng, công nghiệp sản xuất các thiết bị chuyển hóa năng lượng.v.v

 -Giảm sự phụ thuộc vào dầu, than, đa dạng hóa nguồn cung cấp nhiên liệu.

 (2) Lợi ích môi trường :

 Đây là một nguồn năng lượng khá hấp dẫn với nhiều ích lợi to lớn cho môi trường

 -NLSK có thể tái sinh được.

 -NLSK tận dụng chất thải làm nhiên liệu Do đó nó vừa làm giảm lượng rác vừa biến chất thải thành sản phẩm hữu ích.

 Đốt sinh khối cũng thải ra CO2 nhưng mức S và tro thấp hơn đáng kể so với việc đốt than bitum

Ta cũng có thể cân bằng lượng CO2 thải vào khí quyển nhờ trồng cây xanh hấp thụ chúng Vì vậy, sinh khối lại được tái tạo thay thế cho sinh khối đã sử dụng nên cuối cùng không làm tăng CO2 trong khí quyển.

 Như vậy, phát triển NLSK làm giảm sự thay đổi khí hậu bất lợi, giảm hiện tượng mưa axit, giảm sức ép về bãi chôn lấp v v…

4

Trang 5

 1.Ethanol từ sinh khối

 Ethanol được sản xuất từ sự chuyển hóa tinh bột trong các nguyên liệu sinh khối (bắp, khoai tây, mía ) thành rượu Quá trình lên men tương tự như quá trình sản xuất nước giải khát chứa cồn Chú ý, bât lợi chính của các nhiên liệu alcohol

(metanol, etanol…) là dù chúng được sản xuất từ sinh khối, khí than…thì 30-40% năng lượng trong nhiên liệu ban đầu đã bị mất đi cho quá trình chuyển hóa

alcohol.Các tính toán cho thấy, việc sản xuất alcohol từ hoa màu tiêu tốn nhiều năng lượng cho quá trình trồng trọt, thu hoạch…Vì vậy, nhiên liệu alcohol sản xuất

từ hoa màu không kinh tế

 Hiện nay có một quá trình sản xuất etanol sử dụng phần cellulose trong các sinh khối như cây, cỏ và phế thải nông nghiệp Cellulose là một dạng hydrocacbon khác cũng có thể phân hủy thành các đường đơn Quá trình này còn tương đối mới và chưa phổ biến rộng rãi trên thị trường nhưng cho thấy tiềm năng khá lớn nếu tận dụng được nguồn nguyên liệu rẻ tiền và dồi dào trên

 Sử dụng etanol, thậm chí với mức hòa trộn thấp (ví dụ E10 : 10% etanol, 90%

xăng), cũng có thể đem lại những ích lợi cho môi trường (Etanol dễ phân hủy sinh học hơn xăng) E10sinh ra ít CO, SO2, CO2 hơn xăng

5

Trang 6

 Tuy nhiên E10 sinh ra nhiều chất hữu cơ bay hơi và NOx hơn Ở mức hòa trộn cao hơn (E85, 15% xăng), hay thậm chí E100 (100% etanol) nhiên liệu cháy với sự giảm gần như tất cả các chất ô nhiễm kể trên Điều cần lưu ý duy nhất khi sử dụng mức etanol hòa trộn cao

(ETBE :ethanol-based oxygenate) là nồng độ các acetaldehydes Tuy nhiên, điều này có thể khống chế được nhờ bộ lọc khói thải trong xe hơi (catalytic converter).

 Ethanol bay hơi kém hơn xăng nên, giống như metanol, nó khó khởi động khi trời lạnh, và vấn đề hiệu suất năng lượng thấp có thể khắc phục nhờ những thiết kế động cơ thích hợp và sự hòa trộn với xăng như trên.

6

Trang 7

7

Trang 8

 Được mệnh danh là “cuộc cách mạng nâu” trong lĩnh vực năng lượng mới (The Brown Revolution), Biogas hiện nay được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trên thế giới, đặc biệt ở các nước đang phát triển có khí hậu nhiệt đới (Trung Quốc, Ấn Độ, Brazil, Nepal, Kenia, Thái Lan, Việt Nam…) thích hợp cho quá trình lên men kỵ khí các chất thải hữu

cơ để tạo khí sinh học

 Biogas cháy với ngọn lửa xanh, không sinh khói, nhiệt độ và nhiệt lượng cao (1 mét khối khí cháy phát ra nhiệt 4700-5900 kcal tùy theo hàm lượng CH4 (mêtan); mà hàm lượng CH4 lại ohụ thuộc vào nguyên liệu ủ)

 Biogas sử dụng nguyên liệu đa dạng, thường là tận dụng các chất thải, phế thải, phế phẩm trong nông lâm ngư nghiệp Quy mô gia đình thường sử dụng phân gia súc, quy mô lớn hơn có thể phát triển sử dụng các loại rác đô thị và rác công nghiệp làm nguyên liệu (VD : Nhà máy Biogas ở Tilburg (Ấn Độ) khai thác nguyên liệu từ rác thải của các thành phố lớn) Ở Việt Nam ta cũng có những đề tài nghiên cứu sản xuất

Biogas từ việc ứng dụng mô hình bể lọc kỵ khí UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) để xử lý nước thải của những ngành công nghiệp giàu chất hữu cơ (nước thải nhà máy chế biến thực phẩm, đường, rượu…) trong điều kiện khí hậu nhiệt đới

8

Trang 9

 Sản xuất mêtan sinh học từ chất thải lưu giữ cơ chất trong thời gian dài (ủ nhiều tuần lễ) ở điều kiện kỵ khí nên làm giảm đến 90% ký sinh trùng gây bệnh, khử được mùi khó chịu Do đó, vấn đề vệ sinh môi trường được cải thiện.

 Không chỉ xử lý chất thải hữu cơ, làm sạch môi trường, phát triển Biogas còn cung cấp bã thải là phân bón có giá trị cao cho nông nghiệp, tăng độ phì cho đất.

 Trở lại với vai trò năng lượng, việc sản xuất khí mêtan sinh học có thể tự đáp ứng đủ nhu cầu chất đốt, kể cả điện khí hóa ở các vùng nông thôn Bigas cũng góp phần làm giảm nạn phá rừng ở các nước đang phát triển, giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch.

 Các hầm ủ Biogas có thể xây dựng với công suất bất kỳ, vốn đầu tư nhỏ, nguyên liệu sẵn có nên nó khá phù hợp với nền kinh tế các nước đang phát triển Người ta sử dụng năng lượng Biogas để đun nấu, thắp sáng, chạy máy…Biogas thực sự đem lại cuộc sống văn minh, tiện nghi hơn cho nông thôn.

9

Trang 10

 Với hàng loạt những lợi ích về kinh tế – xã hội và môi trường trên, Biogas hứa hẹn tiềm năng to lớn trong việc góp phần giải quyết vấn

đề chất đốt sinh hoạt hiện nay.

10

Trang 11

 3.Nhà máy điện từ rác-Một chiến lược năng lượng mới

 (bài đăng trên báo Người Lao Động-Ghi chép của Thái Nguyễn Bạch Liên)

 Kỹ thuật đốt rác phát điện từng có lịch sử nghiên cứu phát triển hơn 30 năm trở lại đây, nhiều nhà máy ở Đức (32% lượng rác được xủ lý bằng đrpđ), Đan Mạch (70%), Bỉ (29%), Pháp (38%) đã trở thành hình mẫu cho ngành công nghệ “năng lượng và bảo vệ môi trường” này Ở châu Á, Singapore (100% lượng rác được xử lý bằng đốt rác phát điện) và Nhật Bản (72,8%) là hai nước đi đầu trong kỹ thuật đốt rác phát điện.

 Quy trình công nghệ của nhà máy điện rác tương tự như nhà máy nhiệt điện, chỉ khác ở chỗ nhiên liệu không giống nhau và phải trang bị thêm hệ thống xử lý làm sạch khói, khí khá phức tạp.

 Tính ưu việt của nhà máy điện rác so với các lò đốt rác thông thường chính là ở chỗ trong khi giảm trọng lượng và thể tích rác nhờ quá trình đốt, nó còn có tác dụng “tài nguyên hóa”, biến rác trở thành nhiên liệu sản xuất năng lượng, “vô hại hóa” rác Tro bụi từ lò thiêu được phân tuyển bằng từ tính, sau đó trở thành vật liệu phủ mặt đường hoặc lấp lấn biển.

11

Trang 13

 lấy con số này thì ước tính hiện nay có khoảng trên 770 nghìn chuồng trại chăn nuôi có xử lý chất thải Riêng Dự án hỗ trợ chương trình Khí sinh học cho ngành chăn nuôi do Cục Nông nghiệp, Bộ Nông nghiệp và PTNT chủ trì, Hà Lan tài trợ trong giai đoạn 2003 – 2005 đã xây dựng được 18 nghìn công trình KSH gia đình Công nghệ được ứng dụng đều do Việt Nam phát triển Công nghệ phổ biến nhất hiện nay là thiết bị KSH nắp cố định vòm cầu xây gạch do Viện Năng lượng phát triển trước đây Công nghệ này đã được Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn xây dựng thành thiết kế mẫu trong bộ tiêu chuẩn ngành về công trình KSH nhỏ

 III.Ưu điểm và nhược điểm của năng lương sinh khối.

 Việt Nam có điều kiện tự nhiên thuận lợi: nóng ẩm, mưa nhiều, đất đai phì nhiêu vv nên sinh khối phát triển rất nhanh Do vậy, nguồn phụ phẩm từ nông, lâm nghiệp vô cùng phong phú và ngày càng tăng cùng với sự phát triển của nông, lâm nghiệp Tuy nhiên, những nguồn phụ phẩm đó lại đang bị coi là rác thải tự nhiên, đang bị bỏ phí hoặc lại chính là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường (như tình trạng đốt rơm rạ ở miền Bắc hoặc đổ trấu xuống song, kênh rạch ở đồng bằng sông Cửu Long, đốt bỏ mùn cưa tại Yên Bái,…)

13

Trang 14

 Năng lượng sinh khối nằm trong trong chu trình tuần hoàn C ngắn (UNEP), được các tổ chức về phát triển bền vững và môi trường khuyến khích sử dụng Tận dụng được nguồn nhiên liệu này vừa cung cấp năng lượng cho phát triển kinh tế và đảm bảo bảo vệ môi trường Tiềm năng về năng lượng sinh khối của Việt Nam có thể được ước lượng như sau:

14

Nguồn cung cấp Tiềm năng

(triệu tấn)

Dầu tương đương (triệu

Trang 15

Nguồn cung cấp Tiềm năng

(triệu tấn) đương (triệu Dầu tương

Trang 16

 Tuy nhiên năng lượng sinh khối cũng có một số nhược điểm như phân bố

không tập trung, nhiệt trị thấp, khối lượng riêng nhỏ nên rất phức tạp khi vận chuyển và chứa trữ, bù lại giá thành cực kỳ rẻ, thích hợp nhất với sự tiêu thụ trong các hộ gia đình và các mô hình công nghiệp nhỏ và vừa Vì vậy, cùng với hoàn thiện công nghệ sử dụng nhiên liệu thì phát triển công nghệ phụ trợ như tiền xử lý, đóng gói, chuyên chở vv cũng là một trong những yêu cầu phụ trợ và là cơ hội phát triển công ăn việc làm cho các địa phương

Để tiếp cận và khai thác nguồn tài nguyên tái tạo vô cùng phong phú này, hiện nay, dự án Đổi mới Sản phẩm Bền vững (SPIN) đang tiến hành phát triển các kỹ thuật, thiết bị và triển khai hỗ trợ các doanh nghiệp vừa và nhỏ ứng dụng công nghệ khí hóa nhiên liệu sinh khối, cùng với các thiết

bị phụ trợ hỗ trợ toàn diện cho công nghệ này như nhà sấy năng lượng mặt trời, máy băm chặt sinh khối, tấm phủ toptex vv Với gói công nghệ

và thiết bị đầy đủ này, các doanh nghiệp có thể tận dụng được nguồn nguyên liệu giá rẻ và sẵn có tại địa phương thay thế cho nhiên liệu hóa thạc hiện nay, qua đó cắt giảm lượng chi phí vô cùng đáng kể cho quá trình sản xuất và ô nhiễm môi trường.

16

Trang 17

 IV.Các ứng dụng và tiềm năng,thách thức nguồn năng lượng sinh khối ở việt nam.

 Biến rơm thành nhiên liệu

 Từ 1 tấn rơm rạ, có thể cho ra 250kg nhiên liệu lỏng Các nhà khoa học thuộc viện Hóa học (Viện KH&CN Việt Nam) vừa sản xuất

thành công loại dầu sinh học (Bio-oil) từ rơm rạ bằng công nghệ nhiệt phân.

 Nghiên cứu trên đã mở ra khả năng tìm kiếm nguồn nhiên liệu thay thế cho nguồn nhiên liệu hóa thạch đang có nguy cơ ngày một khan hiếm.

 Đốt rơm = đốt dầu

 “Nếu đốt 1 tấn rơm rạ, người nông dân chỉ thu được một lượng tro không

đáng kể để bón ruộng, đồng thời gây ô nhiễm môi trường Trong khi đó, 1 tấn rơm rạ có thể tạo ra khoảng 250kg nhiên liệu lỏng thô để sản xuất dầu sinh học…”

17

Trang 18

18

Trang 19

 Hướng đi mới để tạo nhiên liệu sinh học

 Nhiều nước đã chế tạo nhiên liệu sinh học từ sản phẩm nông nghiệp như từ ngô (Mỹ), từ mía đường (Brazil), củ cải đường (các nước ở châu Âu)… để thay thế nhiên liệu hóa thạch Song nguồn nguyên liệu này khá đắt và chưa

ổn định, đó là chưa kể đến việc có thể gây ra khủng hoảng lương thực dẫn đến mất an ninh lương thực.

 Trong khi đó, nguồn rơm rạ sẵn có và rẻ tiền chiếm khoảng 66% trên tổng lượng phế thải nông nghiệp hầu như chưa được sử dụng hiệu quả Nếu tận dụng được nguồn rơm rạ này để sản xuất nhiên liệu sinh học sẽ có ý nghĩa hết sức to lớn về nhiều mặt.

 Theo PGS.TS Đặng Tuyết Phương, sử dụng phương pháp nhiệt phân rơm rạ không sử dụng xúc tác (ở nhiệt độ 550 độ C) hiệu suất tạo nhiên liệu lỏng đạt 25-30% Nếu sử dụng xúc tác, nhiệt độ nhiệt phân có thể giảm đến 100 độ C với hiệu suất tạo dầu tương đương so với khi không sử dụng xúc tác.

 Theo đó, rơm rạ được thu gom và làm sạch, hong khô rồi đưa vào lò nhiệt

phân Sau phản ứng nhiệt phân sẽ thu được sản phẩm ở cả ba dạng khí, lỏng

và rắn Sản phẩm lỏng chiếm phần lớn, chứa dầu sinh học (bio-oil), có thể sử dụng vào nhiều lĩnh vực như sản xuất hóa chất, y dược, công nghiệp, thực phẩm hoặc làm nhiên liệu.

19

Trang 20

 Riêng trong lĩnh vực năng lượng, bio-oil có thể sử dụng trực tiếp làm nhiên liệu trong nhà

máy điện (gia nhiệt nồi hơi, lò…) hoặc thay thế diezel dầu mỏ để chạy động cơ Sản phẩm rắn

(than) có thể sử dụng làm than hoạt tính, hoặc được làm phân bón quay lại cải thiện đất trồng khi được bổ sung thêm một số nguyên tố vi lượng.

 Việt Nam là nước nông nghiệp lâu đời, nguồn nguyên liệu sản xuất năng lượng sinh khối (NLSK) khoảng 118 triệu tấn/năm Nếu quy đổi ra dầu sẽ tương đương 80,7 triệu tấn quy dầu, gấp 2 lần tổng lượng khai thác dầu khí của Tập đoàn Dầu khí Việt Nam Tiềm năng lớn như vậy nhưng hầu hết các nguồn NLSK của chúng ta vẫn chưa thể tận dụng, lãng phí thậm chí là nguồn gây ô nhiễm môi trường.

 2.1:Nguồn năng lượng dồi dào

 Hiện nay, trên thế giới NLSK là nguồn năng lượng thứ tư, chiếm tới 15% tổng năng lượng tiêu thụ toàn thế giới Ở các nước đang phát triển, NLSK thường là nguồn năng lượng lớn nhất, chiếm 35-45% tổng cung cấp năng lượng Sẽ không ngoa khi nói NLSK giữ vai trò sống còn trong việc đáp ứng nhu cầu năng lượng của thế giới cũng như ở Việt Nam.

20

Trang 21

 Ðất nước ta có điều kiện tự nhiên thuận lợi như nóng ẩm, mưa nhiều, đất đai phì nhiêu… nên sinh khối phát triển rất nhanh Do vậy, nguồn phụ phẩm từ nông, lâm nghiệp phong phú, liên tục gia tăng Tuy nhiên, những nguồn phụ phẩm đó lại đang bị coi là rác thải tự nhiên, đang

bị lãng phí, nguy hiểm hơn lại trở thành nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường như tình trạng đốt rừng, rơm rạ, mùn cưa ở miền Bắc hoặc đổ trấu xuống sông, kênh rạch ở Ðồng bằng sông Cửu Long… NLSK nằm trong trong chu trình tuần hoàn ngắn, được các tổ chức về phát triển bền vững và môi trường khuyến khích sử dụng Tận dụng được nguồn nhiên liệu này sẽ đồng thời cung cấp năng lượng cho phát triển kinh tế và đảm bảo bảo vệ môi trường.

 Trong những năm gần đây, sự quan tâm phát triển các công nghệ NLSK đã tăng mạnh trên toàn cầu để thay thế các nguồn năng lượng hóa thạch Ngay cả những nước phát triển như

Mỹ cũng đã có những chính sách để thay thế dần nguồn năng lượng hóa thạch Nguyên nhân

là do các nguồn năng lượng hóa thạch đang cạn kiệt dần và chi phí cho nhiên liệu này ngày càng tăng cao Nếu với tốc độ tiêu thụ năng lượng hiện tại thì trữ lượng dầu của thế giới được dự báo sẽ cạn kiệt trước năm 2050 và các nguồn năng lượng này còn là một trong những nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.

21

Định dạng
Số trang	26
Dung lượng	1,79 MB