BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIOETHANOL TỪ BÃ MÍA

9 Hình 2.2 Quá trình thủy phân sản xuất đường từ cellulose và quá trình lên men để sản xuất ethanol sinh học... Đây chính là một trong những nguồn nguyên liệu tiềm năng cho việc sản xu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIOETHANOL TỪ BÃ MÍA

CÔNG NGHỆ SINH HỌC

TỪ THỊ ANH

2008 – 2012

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIOETHANOL TỪ BÃ MÍA

ThS NGUYỄN CỬU TUỆ

Tháng 07/năm 2012

LỜI CẢM ƠN

Xin chân thành cảm ơn

Bố mẹ là người đã sinh ra, nuôi dưỡng tôi nên người và đã luôn bên cạnh động viên, tạo mọi điều kiện cho tôi ăn học đến ngày hôm nay

Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh, ban chủ nhiệm Bộ môn Công nghệ Sinh học cùng tất cả quý Thầy Cô trong và ngoài trường đã truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt quá trình học tập tại trường

PGS.TS Phan Phước Hiền đã tận tình giúp đỡ, dìu dắt, động viên và hướng dẫn tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp

ThS Nguyễn Cửu Tuệ và các anh chị trong Trung tâm Môi trường trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh đã cung cấp cho tôi những trang thiết bị và những kinh nghiệm quý báu trong quá trình thực hiện đề tài tốt nghiệp

Cùng toàn thể thành viên lớp DH08SH đã hỗ trợ, động viên, giúp đỡ cho tôi trong quá trình học tập cũng như trong thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp

Xin chân thành cảm ơn

Tp Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2012

Từ Thị Anh

TÓM TẮT

Đã có nhiều nghiên về cứu hoạt động của enzyme cellulase từ nấm Trichodema

reesei trong việc tạo dịch đường hóa từ các nguyên liệu giàu cellulose như: rơm rạ,

thân ngô, trấu, bã mí để sản xuất bioethanol

Với nguồn bã mía phế liệu ở Việt Nam chứa hàm lượng lignocellulose rất lớn là điều kiện thúc đẩy hướng nghiên cứu và xác định điều kiện thích hợp nhất cho việc chuyển hóa bã mía thành nguồn bioethanol

Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ NaOH 1%, 5% và 10% đến việc tinh sạch hàm lượng chất xơ có trong bã mía

Khảo sát các điều kiện ảnh hưởng đến sự thủy phân của nấm Trichoderma

reesei trong quá trình tạo dịch đường hóa gồm pH 4; 4,8; 5,2; tỷ lệ hàm lượng dinh

dưỡng với khối lượng cơ chất là 2:1; 3:1; 4:1 (v/w) trong thời gian 3; 5; 7 ngày

Khảo sát nồng độ nấm men từ 1%; 5%; 10% trong thời gian 4 ngày thích hợp cho việc tạo thành ethanol

Theo kết quả thí nghiệm, tiền xử lý đạt hiệu quả tối ưu là 63,79% và khả năng thủy phân đạt hiệu suất cao nhất là 12,56 mg/g đối với nồng độ NaOH 1% Quá trình

thủy phân của nấm Trichoderma reesei đạt 12,56 mg/g đối với nồng độ dinh dưỡng

theo tỷ lê 2:1 (v/w), độ pH là 4,8 trong thời gian 3 ngày Ở điều kiện nhiệt độ phòng thí nghiệm, nuôi cấy lắc, bổ sung thêm 5% nấm men ở nồng độ 108 tế bào/ ml sau 3 ngày thu được hàm lượng ethanol cao nhất

SUMMARY

Thesis title “The first step research process of ethanol production from bagasse”

The activity of cellulase from fungi Trichoderma reesei in the cellulose rich

materials such as straw, cornstalk, rice husk, bagasse to producing bioethanol has been studied

In Vietnam, with the sources of bagasse waste containing abundant lignocellulose, has prompted the research to determine the most appropriate conditions for transformation of bagasse into bioethanol

Affect of different concentration of NaOH (1%, 5%, 10%) the purification of bagasse fiber was investigated

The conditions affecting the hydrolysis of Trichoderma reesei in the creation

process including the pH (4; 4.8; 5.2), the ratio between the weight of nutrient content and the substrate (2:1, 3:1, 4:1) (v/w), the results of the above factor was obtained in 3,

concentration of 1% Hydrolysis of the fungus Trichoderma reesei reached 12.56 mg/g

for nutrient concentration is 2:1 (v/w), the pH is 4.8 in 3 days In the room temperature, shaking culture, adding 5% yeast at a concentration of 108 cell/ml after 72 hours, get the highest concentration of ethanol

Key word: Trichoderma reesei, ethanol, bagasse

MỤC LỤC

Trang

TRANG TỰA i

LỜI CẢM ƠN ii

TÓM TẮT iii

SUMMARY iv

MỤC LỤC v

DANH DÁCH CÁC BẢNG viii

DANH SÁCH CÁC HÌNH ix

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1

1.2 Mục tiêu đề tài 1

2.1 Tổng quan về nhiên liệu sinh học 3

2.1.1 Nhiên liệu sinh học 3

2.1.2 Các dạng nhiên liệu sinh học: 3

2.1.3 Nguyên liệu để sản xuất NLSH 3

2.1.4 Những lợi ích khi sử dụng nhiên liệu sinh học 4

2.2 Tổng quan về ethanol sinh học 5

2.2.1 Giới thiệu chung về ethanol 5

2.2.3 Một số phương pháp sản xuất ethanol sinh học 6

2.2.3.1 Nguồn nguyên liệu sinh khối 6

2.2.3.2 Nguồn nguyên liệu từ bã mía 8

2.2.3.3 Một số công nghệ chuyển hóa ethanol 9

2.2.4 Tình hình sản xuất và sử dụng nhiện liệu etanol sinh học 14

2.2.4.1 Tình hình sử dụng trên thế giới 14

2.2.4.2 Sử dụng ethanol sinh học 16

2.2.4.3 Xu hướng sản xuất ethanol từ nguyên liệu sinh khối 17

2.2.4.4 Tình hình nghiên cứu ứng dụng ở Việt Nam 17

2.3 Tổng quan về vi sinh vật phân giải hợp chất hữu cơ 19

2.3.1.1 Cellulose 19

2.3.1.2 Vi sinh vật phân giải cellulose 20

2.3.2 Hemicellulosese và vi sinh vật phân giải hemicellulosese 21

2.3.2.1 Hemicellulose 21

2.3.2.2 Vi sinh vật phân giải hemicellulose 21

2.3.3 Vai trò của vi sinh vật trong quá trình lên men rượu 22

2.3.3.1 Quá trình lên men rượu 22

2.3.3.2 Nấm men dùng trong lên men rượu ethylic 22

2.3.4 Chưng cất rượu ethylic 23

CHƯƠNG 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24

3.1 Thời gian và địa điểm thực tập 24

3.2 Vật liệu nghiên cứu 24

3.2.1 Thu thập mẫu 24

3.2.2 Thiết bị và hóa chất sử dụng 25

3.2.2.1 Dụng cụ và thiết bị 25

3.2.2.2 Hóa chất sử dụng 25

3.3 Phương pháp nghiên cứu 25

3.3.1 Phân lập lại chủng Trichodema reesei X - 4 đã được cung cấp 25

3.3.2 Phân lập chủng Saccharomyces cerevisiae từ chế phẩm có sẵn 27

3.3.3 Tiền xử lý nguyên liệu 27

3.3.4 Khảo sát các điều kiện ảnh hưởng đến sự thủy phân của Trichoderma X - 4 28

3.3.5 Lên men và chưng cất ethanol 29

3.3.5.1 Nội dung: 29

3.3.5.2 Phương pháp 29

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30

4.1 Kết quả phân lập chủng Trichodermai X - 4 và Saccharomyces cerevisiae 30

4.2 Ảnh hưởng của nồng độ NaOH lên hàm lượng chất xơ và hiệu suất thủy phân của nấm Trichoderma X - 4 31

4.3 Khảo sát các điều kiện ảnh hưởng đến khả năng thủy phân cellulose tạo đường của nấm Trichoderma X - 4 32

5.1 Kết luận 36

5.2 Đề nghị 36

TÀI LIỆU THAM KHẢO 37

PHỤ LỤC 39

DANH DÁCH CÁC BẢNG

Trang

Bảng 2.1 Thành phần lignocellulose trong trong rác thải và trong phế phụ nông

nghiệp phổ biến 7

Bảng 2.2 Thành phần hóa học trong bã mía 8

Bảng 2.3 Một số quy trình tiền xử lý nguồn nguyên liệu từ cellulose 12

Bảng 2.4 Tổng sản lượng ethanol hàng năm của một số nước 15

Bảng 2.5 So sánh một số chỉ tiêu giữa ethanol, ETBE, xăng 16

Bảng 2.6 Quan hệ áp suất, nhiệt độ và nông độ rượu 23

Bảng 4.1 Ảnh hưởng của NaOH đến hàm lượng chất xơ 31

Bảng4.2 Ảnh hưởng của NaOH đến khả năng thủy phân tạo đường của nấm Trichoderma X - 4 31

Bảng 4.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ dinh dưỡng : cơ chất và thời gian đến sự tạo thành đường của Trichoderma X - 4 ở pH 4 32

Bảng 4.4 Ảnh hưởng của tỷ lệ dinh dưỡng : cơ chất và thời gian đến sự tạo thành đường của Trichoderma X - 4 ở pH 4.8 33

Bảng 4.5 Ảnh hưởng của tỷ lệ dinh dưỡng : cơ chất và thời gian đến sự tạo thành đường của Trichoderma X - 4 ở pH 5,2 33

Bảng 4.6 Ảnh hưởng của nồng độ nấm men đến hàm lượng glucose còn lại 34

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Trang

Hình 2.1 Thành phần hóa học chính trong bã mía 9

Hình 2.2 Quá trình thủy phân sản xuất đường từ cellulose và quá trình lên men để sản xuất ethanol sinh học 10

Hình 2.3 Sử dụng enzyme để thủy phân và lên men tách riêng 13

Hình 2.4 Sử dụng enzyme để thủy phân và lên men đồng thời 14

Hình 3.1 Chế phẩm chứa nấm Trichoderma reesei X - 4 24

Hình 3.2 Chế phẩm Saccharomyces cerevisiae 24

Hình 3.3 Mẫu bã mía được nghiền nhỏ 25

Hình 4.1 Chủng nấm Trichoderma reesei X – 4 30

Hình 4.2 Nấm men Saccharomyces cerevisiae 30

Hình 4.3 Ethanol thu được sau khi chưng cất 35

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU

1.1 Đặt vấn đề

Ngày nay khi các nguồn nguyên liệu hóa thạch như than, dầu mỏ, khí đốt tự nhiên đang ngày càng cạn kiệt thì các hoạt động tìm nguồn nguyên liệu thay thế trở nên cấp thiết Từ nhiều thập kỷ qua, người ta đã nghĩ đến việc sử dụng ethanol thay thế cho nguồn nguyên liệu hóa thạch Nguồn cung cấp ethanol hiện nay chủ yếu được tổng hợp hóa học Nhìn chung, hiện nay các nước trên thế giới sản xuất ethanol từ các nguồn nguyên liệu chủ yếu là ngô, đậu tương, mía đường, lúa mì, lúa gạo… nhưng việc sản xuất từ các nguồn nguyên liệu như trên sẽ ảnh hưởng rất lớn đến nguồn cung lương thực, không phù hợp với các nước nghèo, các nước đang phát triển và nhất là Việt Nam

Hiện nay, trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về hoạt động của enzyme

cellulase từ nấm Trichodema reesei trong việc tạo dịch đường hóa từ các nguyên liệu

giàu cellulose như: rơm, thân ngô, trấu, bã mía…Nước ta có nhiều nhà máy sản xuất đường tạo ra lượng đường lớn cung cấp cho thị trường đồng thời cũng thải ra một lượng bã mía rất lớn Lượng bã mía có thể được xử lý bằng nhiều cách, trong đó có việc đem đi làm chất đốt hoặc thải ra ngoài môi trường Trong tro của chất đốt bã mía

có nhiều thành phần hữu cơ dễ gây ô nhiễm môi trường và nguồn nước

Bã mía có lượng hàm lượng lớn chủ yếu là cellulose và hemicellulose Đây chính là một trong những nguồn nguyên liệu tiềm năng cho việc sản xuất nhiên liệu sinh học từ nguồn nguyên liệu sinh khối giàu cellulose hà hemicellulose Trên cơ sở

đó, được sự cho phép của Bộ môn Công nghệ sinh học, tôi đã tiến hành đề tài “Bước đầu nghiên cứu quy trình sản xuất bioethanol từ bã mía”

1.2 Yêu cầu đề tài

Xác định các điều kiện tối ưu cho quá trình sản xuất bioethanol từ nguồn nguyên liệu bã mía tạo nguồn nhiên nhiện sinh học thay thế dần cho nhiên liệu dầu mỏ góp phần tích cực hạn chế ô nhiễm môi trường

1.3 Nội dung đề tài

Khảo sát các điều kiện thích hợp cho Trichodema reesei X - 4 hoạt động sản xuất cellulase, bao gồm: nồng độ NaOH thích hợp cho tiền xử lý bã mía, giá trị pH, tỷ

lệ nồng độ dinh dưỡng : cơ chất và thời gian tối ưu cho hoạt động thủy phân cellulose

tạo glucose bởi enzyme cellulase của nấm Trichodema reesei X - 4

Khảo sát hiệu suất tạo bioethanol bởi Saccharomycces cerevisiae bao gồm

nồng độ nấm men sử dụng và thời gian lên men

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN

2.1 Tổng quan về nhiên liệu sinh học

2.1.1 Nhiên liệu sinh học

NLSH là loại nhiên liệu có nguồn gốc từ sinh khối, có thể là từ các sinh vật sống hoặc sản phẩm phụ từ quá trình lên men chuyển hóa của chúng (ví dụ như phân gia súc) NLSH thuộc loại năng lượng tái tạo hoàn toàn khác với các dạng năng lương khác như hóa thạch, hạt nhânvà có đặc điểm là khi bị đốt cháy sẽ giải phóng ra năng lượng hóa học tiềm ẩn (Nguyễn Thị Hằng Nga, 2009)

2.1.2 Các dạng nhiên liệu sinh học:

NLSH là khái niệm chung chỉ tất cả những dạng nhiên liệu có nguồn gốc sinh học, có thể chia thành các dạng sau:

Dạng rắn: củi, gỗ, than bùn và các loại phân thú khô

Dạng khí: methane (CH4) và một số khí khác phát sinh từ sự thủy phân các vật chất hữu cơ trong môi trường yếm khí, nhiệt trị của CH4 là 3771,103 KJ/m3 nên có thể

sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong Nhưng để sử dụng được loại khí methane này thì cần phải qua xử lý trước khi tạo nên hỗn hợp nổ với không khí

Dạng lỏng: các chế phẩm dạng lỏng nhận được trong quá trình chế biến vật liệu

có nguồn gốc sinh học như xăng sinh học và diesel sinh học

Xăng sinh học (Gasohol): gồm Biometanol, bioethanol, biobutanol Trong các dạng nhiên liệu này thì bioethanol là loại nhiên liệu thông dụng nhất hiện nay trên thế giới vì có khả năng sản xuất ở quy mô công nghiệp từ nhiều nguồn nguyên liệu chứa đường, tinh bột Tuy nhiên xăng chứa ethanol còn nhiều bất lợi và cần phải có nhiều cải tiến về các dạng động cơ để phù hợp với dạng nhiên liệu này

Diesel sinh học (Biodiesel): một dạng nhiên liệu có tính chất tương đương với nhiên liệu dầu diesel nhưng không được sản xuất từ dầu mỏ mà được sản xuất từ dầu thực vật hay mỡ động vật bằng phản ứng chuyển este (transesterification) Các chất dầu trộn với sodium hydroxide và methanol (hay ethanol) tạo ra dầu diesel sinh học và glycerine bằng phản ứng chuyển hóa este (www.pvoil.com.vn)

2.1.3 Nguyên liệu để sản xuất NLSH

Nguyên liệu để sản xuất NLSH rất đa dạng và phong phú bao gồm: các loại nông sản giàu tinh bột và đường (sắn, ngô, mía, củ cải đường), các loại cây có chứa

dầu (lạc đậu tương, cây hướng dương, dầu, cọ dầu, jatropha), các chất thải nông nghiệp dư thừa giàu cellulose (rơm rạ, thân cây bắp, gỗ, bã mía, vỏ trấu), mỡ cá, tảo

Tùy theo lợi thế về nguồn nguyên liệu ở mỗi quốc gia mà người ta chọn những loại nguyên liệu phù hợp để sản xuất NLSH Ví dụ như Brasil sản xuất ethanol chủ yếu từ mía, ở Mỹ là từ ngô Các thế hệ NLSH trên thế giới

Thế hệ thứ nhất: được làm từ các loại cây trồng có lượng đường và tinh bột cao, dầu thực vật và mỡ động vật Tinh bột từ các loại ngũ cốc chuyển hóa thành đường và lên men tạo bioethanol Trong khi đó thì dầu thực vật hoặc mỡ động vật trộn với ethanol (hoặc methanol) có sự hiện diện của chất xúc tác sẽ sinh bioethanol và glycerine bằng phản ứng chuyển hóa este

Thế hệ thứ hai: vì nguyên liệu sinh học thế hệ thứ nhất còn gặp nhiều hạn chế

và có nhiều ảnh hưởng tới nguồn an ninh lương thực nên người ta đã hướng tới nguồn NLSH thế hệ 2 Đây là nguồn nhiên liệu được sản xuất từ nguồn nhiên liệu sinh khối, qua nghiền, sấy rồi lên men thành NLSH Các nguyên liệu này được gọi là sinh khối cellulose có nguồn gốc từ chất thải nông nghiệp, chất thải rừng, các phụ phẩm từ quá trình chế biến thực phẩm, loại cỏ sinh trưởng nhanh như rơm rạ, bã mía, vỏ trấu, cỏ

Thế hệ thứ ba: được chế tạo từ các loài vi tảo trong nước, trên đất ẩm, sinh ra nhiều NLSH (7 – 30 lần) so với NLSH thế hệ trước trên cùng diện tích nuôi trồng (www.pvoil.com.vn).

2.1.4 Những lợi ích khi sử dụng nhiên liệu sinh học

Nhiên liệu sinh học là một dạng năng lượng đóng góp vào cơ cấu năng lượng của đất nước bên cạnh những nguồn năng lượng khác như xăng, dầu khí (là nguồn năng lượng không tái tạo được nên cần tìm nguồn năng lượng bổ sung và Chính phủ cũng đang có các dự án tìm nguồn năng lượng thay thế)

Góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường, giảm tính bức xúc và căng thẳng của biến đổi khí hậu NLSH được sản xuất từ sinh khối (chủ yếu từ thực vật) và là một phần trong chu trình carbon ngắn Nguyên liệu để làm NLSH đã loại hết các hợp chất thơm, hàm lượng lưu huỳnh cực thấp và không chứa các chất độc hại NLSH khi thải vào đất bị phân hủy sinh học cao hơn nhiều so với nguồn nguyên liệu từ dầu mỏ nên làm giảm được tình trạng ô nhiễm nguồn nước ngầm

Bên cạnh đó, việc tận dụng các nguồn phụ, phế phẩm nông nghiệp để sản xuất NLSH sẽ giúp bảo đảm không ảnh hưởng đến an ninh lương thực khi phát triển NLSH,

đồng thời nâng cao giá trị của sản phẩm nông nghiệp Trong quá trình sản xuất NLSH còn tận dụng nhiều chất phế thải từ các hoạt động sản xuất và sinh hoạt Về bản chất là cellulose sẽ là một nguồn nguyên liệu tiềm năng vô cùng to lớn để sản xuất NLSH Hiện nay, khi cuộc bàn cãi về việc ảnh hưởng của NLSH đến nền an ninh lương thực chưa ngã ngũ, nền sản xuất NLSH trên thế giới đang tập trung vào phát triển các nguồn nguyên liệu không ảnh hưởng đến lương thực loài người như các loại phụ, phế phẩm từ ngành nông nghiệp và các ngành khác (rơm rạ, vỏ trấu, chất thải từ nhà máy giấy, rác sinh hoạt)

Phát triển kinh tế nông nghiệp: Thông qua nguyên liệu đầu vào của các nhà máy là sản phẩm nông nghiệp, do đó nhiên liệu sinh học có thể kích thích sản xuất nông nghiệp và mở rộng thị trường cho sản phẩm nông nghiệp trong nước Việc sản xuất nhiên liệu sinh học từ một số cây trồng như mía, ngô và sắn (cho ethanol) và dừa, đậu phộng, jatropha (cho biodiesel) mở ra cơ hội thị trường sản phẩm mới cho nông dân với tiềm năng tăng thu nhập hoặc tăng năng lực sản xuất của đất canh tác hiện có, tận dụng các vùng đất hoang hóa và tạo thêm công ăn việc làm cho người dân Chính sách phát triển nguồn nguyên liệu cho sản xuất nhiên liệu sinh học phù hợp cũng sẽ tạo

ra sự đa dạng môi trường sinh học với các chủng loại thực vật mới

Nếu sử dụng được nguồn nguyên liệu sinh học sẽ làm cân đối năng lượng, giảm

tỷ lệ nhập khẩu từ bên ngoài, đảm bảo an ninh năng lượng trong tương lai vì nguồn nguyên liệu sản xuất NLSH từ sinh khối là nguồn năng lượng tái sinh (tietkiemnangluong.com.vn)

2.2 Tổng quan về ethanol sinh học

2.2.1 Giới thiệu chung về ethanol

Ethanol còn được biết đến như là rượu ethylic, ancol ethylic, rượu ngũ cốc hay cồn, là một hợp chất hữu cơ, nằm trong dãy đồng đẳng của rượu methylic, dễ cháy, không màu, là một trong các rượuthông thường có trong thành phần của đồ uống chứa cồn Ethanol là một ancol mạch thẳng, công thức hóa học của nó là C2H6O hay

C2H5OH Ethanol là một chất lỏng, không màu, trong suốt, mùi thơm dễ chịu và đặc trưng, vị cay, nhẹ hơn nước (khối lượng riêng 0,7936 g/ml ở 150C), dễ bay hơi (nhiệt

độ sôi 78,39 C), hóa rắn ở -114,150

C, tan trong nước, tan trong ete và chlorofom, hút

ẩm, dễ cháy, khi cháy không có khói và ngọn lửa có màu xanh da trời Sở dĩ rượu ethylic tan vô hạn trong nước và có nhiệt độ sôi cao hơn nhiều so với este hay

aldehydecó khối lượng phân tửxấp xỉ là do sự tạo thành liên kết hydro giữa các phân

tửrượu với nhau và với nước

Ethanol mang đầy đủ tính chất của rượu đơn chức như phản ứng với kim loại kiềm, este hóa, phản ứng loại nước, phản ứng oxy hóa thành andehyd, acid hay CO2, phản ứng butadien 1 - 3 và phản ứng lên men giấm

2.2.3 Một số phương pháp sản xuất ethanol sinh học

Ethanol có thể được sản xuất theo con đường hóa học hoặc sản xuất bằng con đường sinh học (bioethanol) Công nghệ chiếm ưu thế hiện nay là chuyển hóa sinh khối thành ethanol thông qua lên men rượu rồi chưng cất Quá trình lên men là quá trình chuyển hóa sinh học Sinh khối sẽ bị phân hủy bằng vi khuẩn hoặc nấm men tạo thành ethanol, và các sản phẩm theo mong muốn của nhà sản xuất Phương pháp lên men có thể áp dụng đối với nhiều nguồn nguyên liệu sinh khối khác nhau (Nguyễn Thị Hằng Nga, 2009)

2.2.3.1 Nguồn nguyên liệu sinh khối

Là nguồn vật liệu hữu cơ có nguồn gốc từ sinh vật có khả năng tái tạo như cây cối, phân gia súc Sinh khối được xem là một phần của chu trình carbon trong tự nhiên Nguyên liệu sản xuất ethanol thích hợp nhất là từ đường (củ cải đường hay mía), rỉ đường, tinh bột (khoai tây, lúa mì, ngô, đại mạch) Tuy nhiên, các nguồn nguyên liệu trên cũng dẫn đến nhiều vấn đề bất cập về an ninh lương thực trên thế giới Hiện nay

đã có nhiều hướng nghiên cứu sản xuất ethanol từ nhiều nguồn sinh khối khác đặc biệt tập trung vào ản xuất ethanol có nguồn nguyên liệu từ cellulose, chất thải nông nghiệp (rơm, bã mía )

Nguyên nhân chủ yếu khiến các nhà khoa học chuyển hướng sang sản xuất ethanol từ nguyên liệu sinh khối cellulose vì nguồn nguyên liệu rẻ tiền, sẵn có trong tự nhiên và trong hoạt động sản xuất, giúp góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường và không làm ảnh hưởng tới an ninh lương thực Tuy nhiên, quá trình chuyển hóa các vật liệu này gặp khó khăn hơn nhiều so với các nguồn nguyên liệu khác do trong thành phần của sinh khối chứa cellulose, hemicellulose, lignin, đường, tro

Bảng 2.1 Thành phần lignocellulose trong trong rác thải và trong phế phụ nông nghiệp

(Howard, Abotsi, Jansen van Rensburg và Howard 2003)

Lượng lớn lignocellulose được thải ra từ các ngành lâm nghiệp, nông nghiệp, công nghiệp giấy và gây ra ô nhiễm môi trường Tuy nhiên, lượng lớn các sinh khối thực vật dư thừa được coi là rác thải có thể được biến đổi thành nhiều sản phẩm có giá trị khác nhau như nhiên liệu sinh học, hóa chất, các nguồn năng lượng rẻ cho quá trình

lên men, bổ sung chất dinh dưỡng cho con người và thức ăn cho động vật (Nguyễn Vũ

Minh Hạnh, 2011)

2.2.3.2 Nguồn nguyên liệu từ bã mía

Nước ta nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới, rất thuận lợi cho ngành mía đường phát triển Niên vụ 2006 – 2007, diện tích mía cả nước là 310,067 ha, sản lượng mía thu hoạch trên 17 triệu tấn Theo quy hoạch phát triển đến năm 2010, sản lượng mía đường trong cả nước phấn đầu đạt 1,5 triệu tấn

Phát triển mía đường là một hướng đi đúng dắn Tuy nhiên, các nhà máy sản xuất đường cũng thải ra một lượng lớn bã mía Theo tính toán, việc sản xuất ra 10 triệu tấn mía để làm đường thì cũng sinh ra một lượng phế thải khoảng 2,5 triệu tấn bã mía Trước đây, 80% lượng bã mía này được dùng để đốt lò hơi trong các nhà máy sản xuất đường sẽ sinh ra khoảng 50 000 tấn tro Trong tro và bã mùn lại có nhiều chất hữu cơ, các chất này là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường và nguồn nước rất nặng Bã mía

có thể được dùng làm bột gỗ, ép thành ván trong kiến trúc và cao hơn là làm furfual là nguyên liệu cho ngành sợi tổng hợp Trong tương lai khi rừng giảm đi thì bã mía là nguyên liệu quan trọng để thay thế cho các nguồn nguyên liệu từ hóa thạch

Tùy theo từng loại mía và đặc điểm nơi trồng mía mà các thành phần hóa học

có trong bã mía khô có thể bị biến đổi Tuy nhiên, trong thành phần bã mía khô hàm lượng cellulose và hemicellulose là rất lớn và bã mía sẽ trở thành nguồn nguyên liệu tiềm năng cho việc sản xuất nhiên liệu sinh học từ nguồn nguyên liệu sinh khối nhằm tìm hướng đi mới cho nguồn nhiên liệu trong tương lai (www.scribd.com)

Bảng 2.2 Thành phần hóa học trong bã mía

Sự phân bố cellulose, hemicellulose và lignin trong bã mía

Hình 2.1 Thành phần hóa học chính trong bã mía

(Hoàng Ngọc Hiền và Lê Hữu Thiềng, 2008)

Cellulose: cellulose là polysaccharid do các mắt xích α-glucose [C6H7O2(OH)3]n nối với nhau bằng liên kết 1,4 - glicozit Phân tử khối của cellulose rất lớn khoảng từ 10 000 – 150000u

Hemicellulose: về cơ bản, hemicellilose là polisaccharide giống như cellulose, nhưng có số lượng mắt xích nhỏ hơn Hemicellulose thường bao gồm nhiều loại mắt xích và có chứa các nhóm thế acetyl và methyl

Lignin: lignin là loại polymer được tạo bởi các mắt xích phenylpropan Lignin giữ vai trò là chất kết nối giữa cellulose và hemicellulose

2.2.3.3 Một số công nghệ chuyển hóa ethanol

Quá trình chuyển hóa nguyên liệu chứa đường: ethanol có thể sản xuất từ nhiều loại nguyên liệu sinh khối khác nhau, nhưng chỉ có một vài loại cây trồng chứa nhiều loại đường đơn giản, dễ tách nên thuận lợi cho quá trình xử lý và lên men Thông thường để tách đường hoàn toàn, quá trình tách (chiết hoặc nghiền nhỏ) cần phải được lặp đi lặp lại vài lần

Lignin

Hemicellulose

Cellulose

Quá trình chuyền hóa từ nguyên liệu chứa tinh bột: các loại tinh bột ngũ cốc là các phân tử carbonhydrad phức tạo nên phải phân hủy chúng thành đường đơn nhờ quá trình thủy phân Hạt sẽ được nghiền hoặc xay ướt thành dạng bột nhão Trong quá trình này đã có một lượng đường được giải phóng, nhưng để chuyển hóa tối đa lượng tinh bột thành đường tạo điều kiện cho quá trình lên men rượu, bột nhão được nấu và đem thủy phân bằng enzyme (amylase), trong trường hợp thủy phân bằng acid thì cần cho acid vào khối bột nhão trước khi đem đi nấu Quá trình lên men được tiến hành khi

có mặt một số chủng vi sinh vật lên men Để thuận lợi cho quá trình lên men, pH của dịch thủy phân cần điều chỉnh ở mức 4,8 – 5 Ethanol sinh ra trong quá trình lên men

sẽ hòa tan vào trong nước Quá trình lên men rượu này sinh ra CO2 Nhờ hàng loạt bước chưng cất và tinh chế để loại nước, nồng độ ethanol sẽ tăng đến mức tối đa (Nguyễn Thị Hằng Nga, 2007)

Quá trình chuyển hóa nhiên liệu chứa cellulose:

Hình 2.2 Quá trình thủy phân sản xuất đường từ cellulose và quá trình lên men để sản

xuất ethanol sinh học (Se Hoon Kim, 2004)

Nguyên liệu SK

Lên men glucose

Ligin làm nhiên liệu cung cấp nhiệt Nồi hơi

Thủy phân giải phóng

Quá trình lên men chuyển hóa sinh khối từ cellulose chỉ khác quá trình lên men tinh bột ở chỗ xử lý tinh bột thành đường đơn sẵn sàng cho quá trình lên men Thủy phân hỗn hợp cellulose khó hơn thủy phân tinh bột vì hỗn hợp cellulose là tập hợp các phân tử đường liên kết với nhau thành mạch dài (polycarbonhydrat) gồm khoảng 40 – 60% cellulose, 20 – 40% hemicellulose, có cấu trúc tinh thể và bền Hemicellulose chứa hỗn hợp các polymer có nguồn gốc từ xylose, manose, galaetose hoặc arabinose kém bền hơn cellulose Nói chung hỗn hợp cellulose khó hòa tan trong nước Phức polymer thơm là ligine (10 – 25%) không thể lên men vì khó phân hủy sinh học nhưng

có thể tận dụng vào việc khác

2.2.3.3.1 Một số quy trình tiền xử lý sơ bộ

Tác động của bazo lên sinh khối lignocellulose là cơ sở của phương pháp tiền

xử lý bằng kiềm, là phương pháp hiệu quả phụ thuộc vào hàm lượng lignin của sinh khối Các phương pháp tiền xử lý bằng kiềm làm tăng khả năng khả năng thủy phân cellulose và giúp sự hòa tan lignin tốt hơn và ít hòa tan cellulose và hemicellulose hơn

so với các quy trình tiền xử lý bằng acid hay nhiệt (Carvalhheiro và cs, 2008)

Tiền xử lý bằng kiềm có thể tiến hành trong nhiệt đọ phòng và trong thời gian nhiều giây đến nhiều ngày và được được xem nhu là ít gây ra sự biến đổi đường so với

xử lý bằng acid và có hiệu quả cao đối với sản phẩm nông nghiệp (Kumar và cs., 2009a) Các bazo kiềm (NaOH, KOH ) là các bazo thich hợp cho quá trình tiền xử lý NaOH làm đã được nghiên cứu là có tác dụng làm trương và tăng diện tích bề mặt bên trong của cellulose, làm giảm mức độ polymer hóa và mưc độ tinh khiết, là những yếu

tố gây ra sự phá vỡ cấu trúc của lignin (Taherzaden và Karimi, 2008)

Ca(OH)2 đã được nghiên cứu rộng rãi, tiền xử lý bằng Ca(OH)2 giúp loại bỏ các hợp chất như lignin giúp làm tăng mức độ tinh khiết ngoài ra khi sử dụng Ca(OH)2giúp làm tăng khả năng phân giaiar cellulose Tiền xử lý bằng Ca(OH)2 có chi phí thấp

và an toàn hơn so với xử lý bằng NaOH hay KOH và có thể thu hồi dễ dàng

Ngoài ra còn có nhiều phương pháp tiền xử lý nguồn nguyên liệu từ cellulose khác đã được nghiên cứu và ứng dụng trong thực tiễn Tùy vào từng nguồn nguyên liệu mà ta chọn phương pháp tiền xử lý thích hợp để đạt được hiệu suất thủy phân nhằm thu lượng đường tối ưu nhất (www.scribd.com)

Bảng 2.3 Một số quy trình tiền xử lý nguồn nguyên liệu từ cellulose (Badger, 2002)

PP tiền xử lý Đặc điểm Ưu điểm Nhược điểm TLTK Bằng hơi

(có H2SO4,

SO2, CO2)

Hơi nước bão hòa

áp suất cao và giảm

áp 160-2690C (0,7 – 4,8 Mpa)

NH3/g SK khô ở

900C trong 30 phút

- Đường hóa nhanh đối với cây thảo mộc

- Xylan mất ít hơn cách xử lý bằng hơi axit

- Không hình thành

sự ức chế

- Hiệu quả thấp đối với sinh khối chứa lignin cao

-Thu hồi amoniac

Holtzapple và

cs, 1991 Vlasenko và cs,

- Đòi hỏi lượng ozone lớn

- Ăn mòn và độc tố

- Thu hồi acid

- Khá đắt

Bhandari, 1983 Ragg và cs,1987 Carrasco,1992

Thủy phân

bằng kiềm

NaOH, Ca(OH)2, NH3

-Loại bỏ este hiệu quả

-Tăng diện tích bề mặt

Thu hồi kiềm Fan và cs,1987

Chang và cs,

1998 Kaar và cs, 2000 Organosolvol

ysis

MeOH,EtOH, Axeton với HCl hoặc H2SO4

- Năng xuất xylose cao

- Thu hồi dung môi

- Đắt

Chum và cs,

1990 Vázquez, 1997 Sinh học Nấm nâu, nấm trắng - Phân hủy lignin

hiệu quả

- Yêu cầu năng lượng thấp

- Ức chế vi sinh vật -Mất Cellulose và nắng suất thấp

Crawford, 1984 Costa và cs,

2002

2.2.3.3.2 Quá trình thủy phân bằng enzyme

Quá trình thủy phân bằng enzyme và quá trình lên men có thể diễn ra đồng thời với nhau hoặc tách riêng

Thủy phân và lên men tách riêng: vật liệu sau khi được nghiền mịn (giảm kích thước) sẽ được xử lý sơ bộ bằng axit loãng để thuỷ phân hemicellulose, chất rắn còn lại (cellulose, lignin) sẽ được thuỷ phân bằng enzyme Trong bước xử lý sơ bộ, chuỗi liên kết các loại đường cấu thành nên hemicellulose bị phá vỡ, các phân tử hemicellulose sẽ bị phân hủy thành các đường đơn Cụ thể là các đường 5C có thể hoà tan như xylose, arabinose và các đường 6C có thể hoà tan như mannose và galactose Một lượng nhỏ cellulose cũng được chuyển hóa thành glucose trong bước này Tiếp đến cần thu nhận enzyme cellulose để thuỷ phân cellulose tạo đường glucose

Hình 2.3 Sử dụng enzyme để thủy phân và lên men tách riêng

(Nguyễn Thị Hằng Nga, 2009)

Trong phản ứng thuỷ phân cellulose, enzyme cellulase được sử dụng để phá vỡ chuỗi liên kết glucan của cellulose, giải phóng ra glucose Quá trình thuỷ phân cellulose còn được gọi là sự đường hóa cellulose Dung dịch thu được sau giai đoạn xử

lý sơ bộ và giai đoạn thuỷ phân cellulose được lên men bằng vi sinh vật Sau đó người

ta chưng cất để thu hồi ethanol tinh khiết Trong quy trình này quá trình thuỷ phân và quá trình lên men được tiến hành tách rời

Xử lý sơ bộ bằng NaOH

Thủy phân cellulose bằng enzyme

Giảm kích

thước

Thu hồi ethanol Lên men

Chế biến chất thải rắn

Sản xuất enzyme

Thủy phân với đường

từ cellulose

Thủy phân lấy đường từ

hemicellulose

Thủy phân và lên men đồng thời: khác với quy trình thủy phân và lên men tách

riêng, ở quy trình này quá trình thuỷ phân cellulose và quá trình lên men được tiến hành đồng thời Quy trình này tuy không phải thực hiện sự thủy phân trước nhưng hạn chế của nó là làm xuất hiện các phản ứng lên men đồng thời phức tạp, và làm phát sinh các sản phẩm của sản xuất ethanol sinh học ức chế hoạt động của enzyme

Hình 2.4 Sử dụng enzyme để thủy phân và lên men đồng thời

là khoảng 80 tỷ lít; năm 2005 sản xuất 4 triệu tấn diesel sinh học (B100), năm 2010 sẽ

tăng lên khoảng trên 20 triệu tấn

Năm 2005, Brazil sản xuất 16 tỷ lít ethanol, chiếm 1/3 sản lượng toàn cầu Năm

2006, Brazil đã có trên 325 nhà máy ethanol, và khoảng 60 nhà máy khác đang xây cất, để sản xuất xăng ethanol từ mía (đường, nước mật, bả mía), và bắp; đã sản xuất 17,8 tỷ lít ethanol, dự trù sẽ sản xuất 38 tỷ lít vào năm 2013 Hiện tại, diện tích trồng mía ở Brazil là 10,3 triệu ha, một nửa sản lượng mía dùng sản xuất xăng-ethanol, nửa kia dùng sản xuất đường Dự đoán là Brazil sẽ trồng 30 triệu ha mía vào năm 2020 Vì lợi nhuận khổng lồ, các công ty tiếp tục phá rừng Amazon để canh tác mía, bắp, đậu

Tiền xử lý bằng NaOH Giảm kích thước

Sản xuất enzyme

Chế biến chất thải rắn

Thu hồi ethanol

Đường hóa

và lên men đồng thời

Thủy phân lấy đường từ

hemicellulose

nành cho mục tiêu sản xuất xăng sinh học vừa tiêu thụ trong nước vừa xuất khẩu Giá

xăng ethanol được bán bằng nửa giá xăng thường tại Brazil (Hoàng Minh Nam, 2009)

Bảng 2.4 Tổng sản lượng ethanol hàng năm của một số nước

Tổng sản lượng ethanol hàng năm của 15 nước đứng

đầu (2004-2006) (Triệu tấn gallon Mỹ)

Tổng sản lượng ethanol hàng năm 15 nước đứng đầu (2007) (Triệu tấn gallon Mỹ)

1 004

449

240

114 1/9

Canada Thái Lan Campuchia

Ấn Độ Trung Mỹ Australia Thổ Nhĩ Kỳ Pakistan Peru Argentina Paraquay

6 5498.6

5 019.2 570.3

486 211.3 79.2 74.9 52.8 39.6 26.4 15.8 9.2 7.9 5.2 4.7

Hoa Kỳ sản xuất ethanol chủ yếu từ hạt bắp, hạt cao lương và thân cây cao

lương ngọt, và củ cải đường Khoảng 17% sản lượng bắp sản xuất hàng năm ở Hoa Kỳ

dùng để sản xuất ethanol Hiện tại nông dân Hoa Kỳ chuyển hướng sản xuất lúa mì và

bắp cho xăng sinh học

Ðức là nước tiêu thụ nhiều nhất xăng sinh học trong cộng đồng EU, trong đó có

khoảng 0,48 triệu tấn ethanol Nguyên liệu chính sản xuất ethanol là củ cải đường

Pháp là nước thứ hai tiêu thụ nhiều ethanol sinh học trong cộng đồng châu Âu với mức

khoảng 1,07 triệu tấn ethanol và diesel sinh học năm 2006 Thuỵ Ðiển có chương trình

chấm dứt hoàn toàn nhập khẩu xăng cho xe hơi vào năm 2020, thay vào đó là tự túc

bằng xăng sinh học Hiện nay, 20% xe ở Thuỵ Ðiển chạy bằng xăng sinh học, nhất là

xăng ethanol Thuỵ Ðiển đang chế tạo xe hơi vừa có khả năng chạy bằng ethanol vừa

có khả năng chạy bằng điện Vương quốc Anh đặt chỉ tiêu 5% xe giao thông sử dụng xăng sinh học năm 2010 Hiện tại các xe bus đều chạy xăng sinh học

Trung quốc đã sản xuất 920.000 tấn ethanol Hiện nay Trung quốc chỉ cho phép trồng sắn, lúa miến ngọt và một số hoa màu không quan trọng khác trên các loại đất nghèo dinh dưỡng, không thích ứng sản xuất nông nghiệp như ở Shangdong và Xinjiang Uygur Ở Ấn Ðộ, Ần Ðộ gia tăng diện tích trồng cây dầu lai để sản xuất diesel sinh học, và diện tích mía cho sản xuất xăng ethanol Thái Lan bắt đầu nghiên cứu sản xuất xăng sinh học từ năm 1985 Năm 2001, Thái Lan thành lập Uỷ ban nhiên liệu sinh học để điều hành và phát triển nghiên cứu nhiên liệu sinh học Xăng E10 đã bắt đầu bán ở các trạm xăng từ 2003 (Nguyễn Thị Hằng Nga, 2009)

2.2.4.2 Sử dụng ethanol sinh học

Ethanol sinh học chủ yếu được nghiên cứu sử dụng làm nhiên liệu:

Ethanol có thể làm phụ gia cấp oxy cho xăng (nồng độ 3%) giảm phát thải khí

CO đồng thời làm phụ gia thay thế chì tetraetyl, hoặc cũng có thể thành nguyên liệu sản xuất etylterbutyleter (ETBE)- một phụ gia cho xăng Ethanol còn được dùng làm yếu tố tăng chỉ số octan cho xăng và qua đó giảm nổ và cải thiện tiếng ồn động cơ Chỉ

số octan ở ethanol cao nên rất thích hợp với hệ đánh lửa động cơ đốt trong của ô tô, song chỉ số xetan thấp nên không thích hợp lắm với động cơ diezel Giải pháp kỹ thuật đối với điều này là người ta sẽ đưa vào nhiên liệu một lượng nhỏ dầu diezel hoặc là sử dụng phụ gia

Bảng 2.5 So sánh một số chỉ tiêu giữa ethanol, ETBE, xăng

6 Áp lực bay hơi Reid là chỉ số đo độ

bay hơi của nhiên liệu (kPa) ở 150

C

8 Giá trại calo thấp hơn (MJ/kg) ở

hơn Pha trộn với tỉ lệ hợp lý giữa ethanol và xăng sẽ làm tăng hiệu quả động cơ xe Các loại xe chạy nhiên liệu xăng pha ethanol được gọi là xe chạy nhiên liệu gasohol Thông thường gasohol có tỉ lệ pha trộn 10% ethanol 90% xăng không pha chì (E10) Nếu xe được cải thiện bộ phận đánh lửa ở động cơ, có thể chạy với nhiên liệu gasohol E85 (85% ehtanol và 15% xăng) Ða số các loại xe thiết kế ở Mỹ hiện nay có thể chạy nhiên liệu tùy ý cả E85 lẫn xăng (E0) Dùng gasohol có tỷ lệ pha trộn từ 10 - 30% ethanol vào xăng thì không cần cải tiến động cơ xe (Nguyễn Thị Hằng Nga, 2009)

2.2.4.3 Xu hướng sản xuất ethanol từ nguyên liệu sinh khối

Theo nhận định của ông Donald Coxe, nhà chiến lược hàng đầu, của tập đoàn tài chính BMO Canada, một cuộc khủng hoảng lương thực mới đang xuất hiện và sẽ trở nên trầm trọng hơn bất kỳ cuộc khủng hoảng lương thực nào trước đây thế giới từng chứng kiến Việc sử dụng đất để trồng cây nguyên liệu sản xuất NLSH 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 nông dân trồng cây nguyên liệu có lợi hơn trồng cây lương thực sẽ làm giảm sản lượng lương thực Ðể giải quyết nguồn nguyên liệu sinh khối sản xuất năng lượng sinh học, ngoài cây lương thực, các quốc gia có nguy cơ thiếu nhiều năng lượng đang tìm kiếm các nguồn cây trồng khác có thể canh tác trên đất hoang hóa, trên cạn, dưới nước, đồng thời tích cực tìm kiếm công nghệ mới thu hiệu suất cao, tiết kiệm nguyên liệu, hạ giá thành

Bảng 2.6 Sản lượng lý thuyết ethanol từ 1 tấn nguyên liệu khô

(Nguyễn Thị Hằng Nga, 2009)

Nguyên liệu

Sản lượng dụ tính (theo lý thuyết) cho mỗi tấn

nguyên liệu thô

2.2.4.4 Tình hình nghiên cứu ứng dụng ở Việt Nam

Ðứng trước cuộc khủng hoảng năng lượng trên thế giới, Việt Nam cũng đã tiến hành nghiên cứu sử dụng các dạng năng lượng tái tạo Trong đó năng lượng sinh học rất được chú ý Các cuộc hội thảo diễn ra vào tháng 7/2006 tại Tp Hồ Chí Minh và tháng 10/2007 tại Hà Nội đã thu hút sự chú ý của hàng trăm nhà khoa học và kinh doanh chung quanh vấn đề xăng sinh học Qua các cuộc hội thảo này, một số chuyên gia và nhà kinh doanh đã đề cập đến việc sử dụng lúa gạo, mía đường, cây dầu lai

(Jatropha curcas) để sản xuất ethanol

Hội thảo cũng đề cập đến các lý do chính hạn chế phát triển xăng sinh học Các nhà khoa học và kinh doanh đang mong chờ Chính phủ ban hành chính sách và luật lệ

rõ ràng Nhiều công ty đã sẵn sàng đầu tư nghiên cứu phát triển NLSH như mía đường Lam Sơn ở Thanh Hoá, Sài Gòn Petro, Công ty Rượu Bình Tây, Công ty Chí Hùng, v.v Tuy nhiên chưa có một nhà kinh doanh nào dám mạnh dạn đầu tư nghiên cứu khi chính phủ chưa có chính sách quy định cụ thể

“Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 12/015, tầm nhìn đến năm 2025”

đã được Chính phủ phê duyệt vào ngày 20/11/2007 theo đó “Giai đoạn 2011-2015, sẽ phát triển mạnh sản xuất và sử dụng nhiên liệu sinh học thay thế nhiên liệu truyền thống, mở rộng quy mô sản xuất và mạng lưới phân phối phục vụ cho giao thông và các ngành sản xuất công nghiệp khác Ðến năm 2020, công nghệ sản xuất nhiên liệu sinh học ở Việt Nam sẽ đạt trình độ tiên tiến trên thế giới, với sản lượng đạt khoảng 5

tỷ lít xăng E10 và 500 triệu lít dầu biodiesel B10/năm”

Việt Nam với diện tích đất hẹp, dân đông, kinh tế chưa phát triển, vùng sản xuất nông nghiệp chính là đồng bằng Cửu Long và Sông Hồng đã quá tải, đất canh tác hiện nay phải tiếp tục sản xuất lương thực thiết yếu cho đời sống người dân Vì vậy, Việt Nam phải tìm nguồn nguyên liệu thực vật nào để sản xuất xăng sinh học mà không ảnh hưởng đến sản xuất và cung cấp lương thực

Hiện nay, cây lúa miến ngọt (sweet sorghum) là một cây trồng được quan tâm trrong nghiên cứu sản xuất ethanol sinh học: Trồng cây lúa miến ngọt trong mùa hạn trên vùng ruộng sạ ở đồng bằng Cửu Long, lúa miến chịu hạn hán, chịu được đất phèn, đất mặn, đất kiềm, chịu được nước ngập, ít sâu bọ bệnh tật, ít đòi hỏi phân bón, ít tốn nước tưới (chỉ bằng 1/4 nhu cầu nước của mía) Đây là loại cây trồng phù phợp với đất vùng Tứ Giác Long Xuyên