BÀI GIẢNG NGUYÊN LIỆU SINH học

Thực trạng và dự báo tiềm năng sản xuất nhiên liệu hóa thạch thế giới Bài giảng NLSH-Bùi Minh Trí... Đóng góp của các dạng năng lượng đối với tổng nhu cầu của nhân loại Bài giảng NLSH-Bù

Trang 1

BÀI GIẢNG

NHIÊN LIỆU SINH HỌC

dành cho sinh viên ngành

CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Bài giảng NLSH-Bùi Minh Trí

Trang 2

NHIÊN LIỆU SINH HỌC

BÀI MỞ ĐẦU

Trang 3

Join:

https://www.facebook.com/groups/NhienLieuSinhHoc/

Trang 4

Nhóm các vật chất không thể thiếu đối với sự tồn vong của nhân loại?

Trang 5

XU HƯỚNG NHU CẦU NĂNG LƯỢNG TRONG TOÀN XÃ HỘI

Trang 7

Sự hình thành dầu mỏ và xu hướng cạn kiệt của các nguồn dầu thô trên qui mô toàn cầu

Trang 9

Thực trạng và dự báo tiềm năng sản xuất nhiên liệu hóa thạch thế giới

Trang 10

Thực trạng và dự báo tiềm năng sản xuất dầu thô tại các khu vực khác nhau trong vòng 40 năm tới

Trang 11

Truyện cổ tích 2010 & 2100

Trang 12

Nhu cầu của các nguồn nhiên liệu thay thế cho nhiên liệu hóa thạch

Vai trò của các dạng năng lượng mới, đặc biệt năng lượng tái

tạo là đặc biệt quan trọng, là nhu cầu cấp bách hiện nay và

những năm sắp tới !

Trang 13

Xu hướng giá nhiên liệu đến năm 2030

Trang 15

Đóng góp của các dạng năng lượng đối với tổng nhu cầu của nhân loại

Trang 17

NHIÊN LIỆU

Là các phân tử vật chất có thể phản ứng với oxygen phóng thích ra năng lượng

Nhiên liệu hóa thạch (Fossil Fuels)

Trang 18

o Xăng nhiên liệu truyền thống là hỗn hợp của khoảng trên

200 hydrocarbon dạng lỏng có từ 4 carbon đến 12 carbon

với điểm bắt lửa khoảng −40°C

o Dầu hỏa là hỗn hợp của khoảng 10 hydrocarbons dạng

lỏng có từ 10 đến 16 carbon, kém bay hơi so với xăng với

điểm bắt lửa khoảng 38°C

o Dầu diesel là hỗn hợp của các hydrocarbons dạng lỏng có

từ 8 đến 21 carbon, với điểm bắt lửa khoảng trên 52°C

Trang 19

Nhiên liệu sinh học:

những nhiên liệu có thể ở thể rắn, lỏng hay khí được chuyển hóa từ các nguồn sinh khối

Trang 20

 Ethanol là chất gây cháy có tính chất sạch sẽ hơn hầu hết các nhiên liệu khác vì sản phẩm thải chỉ là

CO2 và H2O Tuy nhiên Ethanol tinh khiết có tính

ăn mòn đối với một số chất dẻo và cao su nên một

số loại động cơ cần được cải biến khi sử dụng

ethanol tinh

 "E15" là nhiên liệu (15% ethanol + 85% xăng),

là ngưỡng an toàn cho các động cơ thông thường không cần phải cải biến

 "E85” bắt đầu được sử dụng trên phương tiên giao thông Mỹ không cần cải biến nhưng có khả

năng dò loại nhiên liệu để thay đổi chế độ động cơ

từ năm 1999

Trang 22

Nhiên liệu sinh học mang lại những lợi ích:

 Tạo ra nguồn nhiên liệu thay thế, bền vững, giảm khí thải nhà kính và các độc chất môi trường

 Giảm gánh nặng lên nhiên liệu hóa thạch,

 Gia tăng sự an toàn về năng lượng,

 Góp phần phát triển đồng đều giữa thành thị

và nông thôn

Trang 23

Khả năng giảm khí nhà kính từ một số dạng nhiên liệu sinh học so với dầu mỏ

Trang 24

Hiệu quả tính theo diện tích đất sử dụng của một số loại

nguyên liệu khi sử dụng làm nhiên liệu sinh học

Trang 25

Một số thách thức:

- Công nghệ sản xuất phải được thiết kế và tiến hành sao cho cung cấp lượng nhiên liệu có giá trị năng lượng cao, với giá thành thấp và mang lại lợi ích về môi trường nhiều nhất.

>>> Công nghệ Sinh học cần tham gia đóng góp giải quyết các vấn đề này !

Trang 26

Công nghệ Sinh học cần tham gia đóng góp giải quyết vấn đề nhiên liệu sinh học:

 Cải thiện năng suất sản xuất nguyên liệu

 Cải thiện chất lượng nguyên liệu

 Tối ưu hóa các qui trình công nghệ, nâng cao hiệu

suất

 Tìm kiếm & cải biến các gene điều khiển, các enzyme

xúc tác trong chuỗi quá trình sản xuất nhiện liệu sinh học

Trang 28

•CÁC DẠNG CHÍNH CỦA NHIÊN LIỆU SINH HỌC

Phân loại theo tính chất/đặc tính

•Biodiesel: được sản xuất từ dầu hoặc chất béo và là

một chất lỏng tương tự như diesel từ dầu mỏ; được

sử dụng cho động cơ diesel

•Các dạng nguyên liệu tiềm năng:

Trang 30

•CÁC DẠNG CHÍNH CỦA NHIÊN LIỆU SINH HỌC

quá trình lên men sinh học Bioalcohols phổ biến

là ethanol, rồi đến propanol và butanol

•Các dạng nguyên liệu tiềm năng:

•Nguồn tinh bột

•Nguồn lignocellulose tự nhiên (rơm rạ, bã mía, mạt cưa & phế liệu gỗ, vỏ & bã từ sản phẩm nông nghiệp

•Giấy thải

Trang 31

Lignocellulose, thành phần đầy tiềm năng trong sản xuất nhiên liệu sinh học thế hệ thứ 2

Trang 32

CÁC DẠNG CHÍNH CỦA NHIÊN LIỆU SINH HỌC

kỵ khí các chất hữu cơ bởi các vi sinh vật kỵ khí Sản phẩm phụ dạng rắn từ quá trình này có thể

được sử dụng làm nhiên liệu hoặc phân bón

Biogas chứa chủ yếu là methane

•Các nguồn nguyên liệu tiềm năng

•Các dạng hữu cơ thải dễ phân hủy trong nông nghiệp, dân dụng

Trang 33

•CÁC DẠNG CHÍNH CỦA NHIÊN LIỆU SINH HỌC

dehydrate hóa (khử nước)

từ nguồn nguyên liệu sinh khối BioHydrogen được dùng trong pin nhiên liệu (fuel cell)

•Nhiên liệu sinh học dạng rắn: gỗ, than, bột gỗ chế biến…

Trang 34

Xe Honda chạy bằng nhiêu liệu Biohydrogen

Trang 35

Phân loại nhiên liệu sinh học theo trình độ công nghệ:

Thế hệ thứ 2:

Loại năng lượng sinh học được sản xuất từ nguồn nguyên liệu bền vững, không cạnh tranh với nguồn lượng thực, thực phẩm: như các nguyên liệu giàu Cellulose, từ tảo

+ Mỗi hệ thống phần loại có một cách nhìn nhận, đánh giá

khác nhau >>> cùng một sản phẩm có thể được phân loại

thuộc nhóm khác nhau (Bioethanol có thể là NLSH thế hệ 1 hoặc 2)

Trang 36

Phân loại nhiên liệu sinh học theo trình độ công nghệ:

Thế hệ thứ 1:

Nhiên liệu sinh học thế hệ đầu tiên được làm từ nguyên liệu

có hàm lượng đường và tinh bột cao, dầu thực vật hoặc mỡ động vật

Trang 40

Diesel sinh học

-Diesel sinh học (biodiesel) là alkyl ester của dầu thực vật hay

mỡ động vật, là nguồn nhiên liệu có thể tái tạo, ít gây ô nhiễm môi trường nếu so với các loại diesel truyền thống từ dầu mỏ -Dầu thực vật chuyển hóa thành sản phẩm (m)ethyl ester thông qua phản ứng chuyển vị ester (transester hóa) khi có sự hiện

diện của chất xúc tác Mục đích của phản ứng chuyển vị ester là giảm độ nhớt của dầu/mỡ nhằm phù hợp cho yêu cầu động cơ sử dụng

-Phản ứng chuyển vị ester là cách tốt nhất để chuyển những

phân tử lớn, mạch nhánh thành phân tử nhỏ hơn, mạch thẳng

phù hợp với động cơ diesel thông thường

-Chất lượng của biodiesel tùy thuộc vào một số đặc tính của

nhiên liệu bao gồm tỷ trọng, độ nhớt, chỉ số iod, chỉ số acid,

điểm mù, nhiệt trị và khả năng bay hơi

Trang 41

Diesel sinh học

- Biodiesel tốt hơn diesel dạng nhiên liệu hóa thạch ở hàm lượng sulfur, điểm chớp, hàm lượng chất thơm và khả năng phân hủy sinh học

- Giá thành của biodiesel phụ thuộc vào nguyên vật liệu, khu vực địa lý, sự sản xuất dầu nguyên liệu

- Hầu hết biodiesel được sản xuất từ dầu đậu nành, cải dầu,

hướng dương và dầu cọ Methanol và kiềm được sử dụng làm chất xúc tác cho phản ứng chuyển vị ester

-Biodiesel là nhiên liệu thay thế thân thiện với môi trường và có thể sử dụng với bất kỳ động cơ diesel nào mà không cần thay đổi kết cấu động cơ Xét về hiệu quả của mục đích năng lượng,

biodiesel có lợi với môi trường và khu vực dân cư, tạo việc làm, cung cấp nguồn năng lượng hiện đại cho cộng đồng nông thôn

Trang 43

Cồn sinh học hay Bioethanol/Gasohol: là nguyên liệu sản xuất từ

nguyên liệu giàu Carbohydrate, tùy theo nguyên liệu, công nghệ sản xuất có những thay đổi khác nhau nhưng sẽ bao gồm những giai

đoạn chính

-TiỀN XỬ LÝ (Đối với nguyên liệu giàu Cellulose)

-THỦY PHÂN (Đường hóa): chuyển hóa carbohedrate mạch dài thành đường

-LÊN MEN: chuyển hóa đường thành ethanol (thông qua quá trình lên men)

-Tùy loại nguyên liệu (bản chất và thành phần đường) mà quá trình lên men có khác nhau

Trang 44

Một số nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học chính ở Việt Nam:

-Nhà máy sản xuất ethanol sinh học (Công ty CP Đồng Xanh) (130 triệu lít/năm)

-Nhà máy sản xuất ethanol sinh học (Công ty TNHH Tùng Lâm) (70 triệu lít/năm);

- Nhà máy sản xuất bioethanol Đắc Tô - Kon Tum (65 triệu lít/năm) -Nhà máy sản xuất ethanol sinh học Dung Quất (100 triệu lít/năm);

- Nhà máy sản xuất ethanol sinh học Bình Phước (BPVOIL) (100 triệu lít/năm)

-Nhà máy sản xuất ethanol sinh học Phú Thọ (100 triệu lít/năm);

-Nhà máy cồn sinh học Việt - Nhật (120 triệu lít/năm);

-Nhà máy sản xuất bioethanol nhiên liệu - Công ty cổ phần Tấn Phát (50 triệu lít/năm);

- Nhà máy sản xuất ethanol nhiên liệu - Công ty cổ phần Thảo

Nguyên (100 triệu lít/năm)

-Nhà máy cồn Đại Việt – Đắc Nông (50 triệu lít/năm);

Định dạng
Số trang	46
Dung lượng	2,39 MB