GVHD: TS Đặng Đức Long Đồ án công nghệ 1 PHỤ LỤC MỞ ĐẦU. Việc khám phá ra dầu mỏ đã đánh dấu một bước ngoặt lớn trong lịch sử phát triển của xã hội loài người. Tuy nhiên, nó cũng làm phát sinh những vấn đề nan giải trong quá trình khai thác và SVTH: Phạm Minh Lân – Lớp 10SH. Page 1 GVHD: TS Đặng Đức Long Đồ án công nghệ 1 sử dụng dầu mỏ gây ra, đáng kể nhất là sự ô nhiễm môi trường do khí thải của quá trình đốt cháy nhiên liệu. Khí thải từ các hoạt động có liên quan đến sản phẩm dầu mỏ và nhiên liệu hóa thạch chiếm khoảng 70% tổng lượng khí thải trên toàn thế giới. Hằng năm, toàn thế giới phát thải khoảng 25 tỷ tấn khí độc hại và khí nhà kính, tăng thêm 30% so với thời kỳ tiền công nghiệp (từ 280 ppmtăng lên 360 ppm), khiến nhiệt độ trái đất tăng 0,2 đến 0,4 o C. Nếu không có giải pháp tích cực, thì đến năm 2050, tác hại của khí độc hại và nồng độ khí nhà kính có thể tăng lên 400 ppm và sẽ gây ra hậu quả khôn lường về môi trường sống. Mặc khác, thế giới đang đứng trước nguy cơ khủng hoảng năng lượng trầm trọng. Theo dự báo của các nhà khoa học trên thế giới, nguồn năng lượng từ các sản phẩm hoá thạch dầu mỏ sẽ bị cạn kiệt trong vòng 40- 50 năm nữa [1]. Để đảm bảo an ninh năng lượng đáp ứng cho nhu cầu con người cũng như các ngành công nghiệp và giảm thiểu ô nhiễm môi trường, các nhà khoa học đang tập trung nghiên cứu tìm ra những nguồn nhiên liệu mới, trong đó nghiên cứu phát triển nhiên liệu sinh học có nguồn gốc từ sinh khối động, thực vật là một hướng đi có thể tạo ra nguồn nhiên liệu thay thế phần nào nguồn nhiên liệu hoá thạch đang cạn kiệt, đảm bảo an ninh năng lượng cho từng quốc gia. Sử dụng nhiên liệu sinh học mang lại các lợi ích như giảm thiểu ô nhiễm môi trường vì so với xăng dầu khoáng giảm được 70% khí CO 2 và 30% khí độc hại Ðồng thời, NLSH chứa một lượng cực nhỏ lưu huỳnh, chứa 11% ô-xy nên cháy sạch hơn. Phần lớn, nhiên liệu sinh học là cồn và dầu mỡ động thực vật, không chứa các hợp chất thơm, không chứa chất độc hại, mặt khác nhiên liệu sinh học khi thải vào đất có tốc độ phân hủy sinh học cao nhanh hơn gấp 4 lần so với nhiên liệu dầu mỏ và do đó giảm được rất nhiều tình trạng ô nhiễm nước ngầm. [2] Trong khi đó, Việt Nam là một quốc gia chiếm 70% dân số làm nông nghiệp, vậy nên tiềm năng NLSH từ các sản phẩm nông nghiệp như sắn (mì), ngô, dứa, lạc, rỉ đường (từ mía) chế biến thành cồn pha xăng, mè (vừng), dầu cọ ở Việt Nam là khá lớn. [3] Với ý nghĩa thiết thực đó, “ đánh giá tính kinh tế, chu kì vòng đời của nhiên liệu sinh học ethanol từ tinh bột (sắn)” nhằm xác định được khả năng sản xuất etanol từ sắn lát. Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU. 1.1. Giới thiệu chung về nhiên liệu sinh học ( NLSH ) từ sắn và tính ứng dụng.   Sinh khối (Biomas): là các 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 cacbon trong tự nhiên. Cacbon từ khí quyển được biến đổi thành vật chất sinh học qua quá trình quang SVTH: Phạm Minh Lân – Lớp 10SH. Page 2 GVHD: TS Đặng Đức Long Đồ án công nghệ 1 hợp của thực vật. Khi phân giải hoặc đốt cháy, cacbon quay trở lại khí quyển hoặc đất. Vì vậy cacbon khí quyển được giữ ở mức tương đối ổn định. Các vật liệu hữu cơ được tạo thành bởi các quá trình địa chất tạo than đá, dầu mỏ, khí thiên nhiên không được gọi là SK. Nhiên liệu hoá thạch có nguồn gốc sinh khối trong thời cổ xưa được xem là đã nằm ngoài chu trình cacbon từ rất lâu.Việc đốt cháy chúng làm hàm lượng CO 2 trong khí quyển mất ổn định. Nhiên liệu sinh học 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 chuyển hóa của chúng (ví dụ như phân gia súc). Chúng thuộc loại năng lượng tái tạo hoàn toàn khác với các loại năng lượng khác Như hóa thạch, hạt nhân. NLSH có đặc điểm là khi bị đốt cháy sẽ giải phóng ra năng lượng hóa học tiềm ẩn trong nó. 1.1.2 Nhiên liệu sinh học được sử dụng ở 03 dạng chính sau: [4] - Dạng rắn (sinh khối rắn dễ cháy): củi, gỗ và than bùn. - Dạng lỏng: Các chế phẩm dạng lỏng nhận được trong quá trình chế biến vật liệu nguồn gốc sinh học như: • Cồn sinh học: các loại cồn có nguồn gốc sinh học, ví dụ: etanol sinh học từ đường mía, ngô đang được sử dụng làm nhiên liệu hoặc phụ gia pha xăng tại Braxin, Mỹ và một vài nước khác; metanol sinh học (hiện đang được sản xuất chủ yếu từ khí tự nhiên, song có thể đi từ sinh khối). • Dầu mỡ các loại nguồn gốc sinh học: diezel sinh học (Biodiezel) - sản phẩm chuyển hóa ester từ mỡ động vật hoặc dầu thực vật; Phenol và các loại dung môi, dầu nhựa thu được trong quá trình nhiệt phân gỗ, v.v… - Dạng khí: Metan thu được từ quá trình phân hủy tự nhiên các loại phân, chất thải nông nghiệp hoặc rác thải - biogas; Hyđrô thu được nhờ cracking hyđrocacbon, khí hóa các hợp chất chứa cacbon (kể cả sinh khối) hoặc phân ly nước bằng dòng điện hay thông qua quá trình quang hóa dưới tác dụng của một số vi sinh vật; Các sản phẩm khí khác từ quá trình nhiệt phân và khí hóa sinh khối (các loại khí cháy thu được trong quá trình nhiệt phân gỗ). 1.1.3.  !"#$!%&'#()*+ ,- Đối với sản xuất rượu thì thành phần quan trọng nhất là gluxit lên men được, gồm tinh bột và một số đường. Trong đa số gluxit nói chung thì tỷ lệ giữa H và O đều tương tự như trong nước Cn(H 2 O)m. Tuy nhiên cũng có những gluxit tỷ lệ giữa H và O không giống như trong nước chẳng hạn như ramnoza. SVTH: Phạm Minh Lân – Lớp 10SH. Page 3 GVHD: TS Đặng Đức Long Đồ án công nghệ 1 Gluxit trong tự nhiên chia làm ba nhóm chính là mono, oligo, polysaccarit. Trong đó:  Monosaccarit: là những gluxit đơn giản không thể thủy phân được. Trong tự nhiên phổ biến nhất là hai loại hexoza và pentoza. Hexoza là guluxit lên men được, dưới tác dụng của nấm men đa số hexoza biến thành rượu và CO 2 . Pentoza thuộc gluxit không lên men được, gồm arabinoza, riboza…không có khả năng chuyển hóa thành rượu bằng nấm men.  Oligosaccarit: là những gluxit chứa từ 2 đến 10 gốc monosaccarit. Trong thiên nhiên phổ biến nhất là oligo chứa 2 hoặc 3 mono và còn gọi là disaccarit hay trisaccarit. Đại diện cho disaccarit là mantoza và saccaroza còn đại diện cho trisaccarit là rafinoza. Mantoza và saccaroza dễ dàng chuyển hóa thành rượu và CO 2 dưới tác dụng của nấm men, còn rafinoza chỉ lên men được 1/3.  Polysaccarit: là những gluxit chứa từ 10 gốc mono trở lên cấu tạo từ nhiều gốc mono mạch thẳng hay mạch nhánh. Dưới tác dụng của acide, nhiệt độ hoặc enzyme chúng sẽ bị thủy phân và tạo thành các phân tử thấp hơn là oligo hay cuối cùng là monosaccarit. Những polysaccarit điển hình: - Tinh bột: là gluxit dự trữ phổ biến nhất trong thực vật. Tinh bột là chất keo háo nước điển hình, cấu tạo từ amyloza mạch thẳng và amylopectin. Ngoài ra trong tinh bột còn chứa một lượng nhỏ các chất khác như muối khoáng, chất béo, protit… Hàm lượng chung của chúng khoảng 0,2 đến 0,7%. Dưới tác dụng của của acide hoặc amylaza tinh bột sẽ bị thủy phân. Khi đun với acide, tinh bột sẽ biến thành glucose, còn dưới tác dụng của amylaza thóc mầm thì dịch thủy phân gồm 70 đến 80% mantoza và 30 đến 20% dextrin. Nếu dùng amylaza của một số nấm mốc hay nấm men thì dịch thủy phân chứa tới 80 đến 90% là glucose. [5] - Cellulose (chất sơ): là thành phần chủ yếu của màng tế bào thực vật. Dưới tác dụng của acide vô cơ loãng ở nhiệt độ và áp suất cao, cellulose sẽ biến thành glucose. - Hemicellulose (chất bán sơ): cũng chứa nhiều trong thành tế bào thực vật. Trong hemicellulose có chứa hexozan và pentozan, dễ bị thủy phân hơn so với cellulose. 1.1.4 .$/!0 Là một loại cây lương thực phổ biến của các nước ở vùng nhiệt đới châu Á, châu Phi, châu Mỹ. Sắn là cây dễ trồng, có thể thích hợp với đất đồi, gò. Sản lượng sắn tương đối ổn định và cao. Củ sắn nhiều tinh bột, nên sản lượng tinh bột trên một đơn vị diện tích canh tác khá hơn so với nhiều loại cây trồng khác. [6] Ở Việt Nam, sắn được trồng từ Bắc tới Nam, được trồng ở nhiều vùng trung du. Hàng năm với 1,2 triệu tấn sắn lát xuất khẩu, chúng ta có thể sản xuất được ít nhất 400 triệu lít ethanol/năm và với tỷ lệ 10% ethanol pha vào xăng thì lượng ethanol nói trên đủ để đáp ứng 50% nhu cầu ethanol sinh học hiện tại của thị trường xăng. [7] SVTH: Phạm Minh Lân – Lớp 10SH. Page 4 GVHD: TS Đặng Đức Long Đồ án công nghệ 1  12+3 04 Về cơ bản củ sắn gồm 3 phần chính: vỏ, thịt củ và l‚i (ngoài ra còn có cuống và rễ củ). • 560 : gồm có 2 phần là vỏ gỗ và vỏ cùi. • 567 : có tác dụng bảo vệ củ và chống mất nước của củ, tuy nhiên vỏ gỗ dễ bị mất khi thu hoạch và vận chuyển. • 568 : là một lớp tế bào cứng phủ bên ngoài, thành phần chủ yếu là xenluloza ngoài ra còn có chứa polyphenol, enzim, và linamarin. • 9: : củ có chứa nhiều tinh bột, protein và các chất dầu, một ít polyphenol, độc tố và enzim. • ;<0 : nằm ở tâm củ dọc suốt chiều dài, thành phần chủ yếu là xenluloza. L‚i có chức năng dƒn nước và các chất dinh dưỡng giữa cây và củ đồng thời giúp thoát nước khi phơi hoặc sấy sắn.  Thành phần hoá học của sắn: [8] • Thành phần của sắn tươi dao động trong giới hạn khá lớn: tinh bột 20÷34%, protein 0,8÷1,2%, chất béo 0,3÷0,4%, cellulose 1÷3,1%, chất tro 0,54%, polyphenol 0,1÷0,3% và nước 60,0÷74,2%. • Thành phần sắn khô bao gồm: nước 13,12%, protit 0,2%, gluxit 74,7%,cellulose 11,1%, tro 1,69%.  Ngoài các chất kể trên, trong sắn còn có một lượng vitamin và độc tố: • Vitamin trong sắn thuộc nhóm B, trong đó B1 và B2 mỗi loại chiếm 0,03mg%, còn B6 chiếm 0,06mg%. Các vitamin này sẽ bị mất một phần khi chế biến, nhất là khi nấu trong quy trình sản xuất rượu. • Hàm lượng HCN trong sắn tươi nhỏ hơn 50mg/kg thì chưa gây độc hại cho con người, từ 50 ÷ 100mg sẽ gây ngộ độc và lớn hơn 100mg/kg, người ăn sẽ bị tử vong. Do đó sắn trước khi luộc cần ngâm và bỏ vỏ cùi. Sắn tươi đã thái lát và phơi khô sẽ giảm đáng kể lượng độc tố nói trên. Trong sản xuất rượu, khi nấu lâu ở nhiệt độ cao đã pha loãng nước nên hàm lượng độc tố trên là rất bé chưa ảnh hưởng tới nấm men. Hơn nữa, các muối xyanat (CN-) khi chưng cất không bay hơi nên bị loại cùng bã rượu.Sắn dùng trong sản xuất rượu chủ yếu là sắn lát khô.  Thời vụ thu hoạch: • Duyên Hải Miền Trung: Vùng đồng bằng, vùng thấp trũng thu hoạch vào mùa hè thu (khoảng tháng 9 đến tháng 10) nhằm tránh mùa mưa lụt, miền núi và những vùng cao thu hoạch tháng 12 đến tháng 3. • Tây Nguyên thời vụ thu hoạch nguyên liệu sắn tháng 12 đến tháng 3.  Tiêu chuẩn sắn lát sử dụng cho Nhà máy: • Hình dạng lát sắn: đường kính 30 – 70 mm, bề dày: 20 – 30 mm. • Độ ẩm: 12 – 14%kl. • Hàm lượng tinh bột: 70 – 75%klg. • Protein: 1,5 – 1,8%klg. SVTH: Phạm Minh Lân – Lớp 10SH. Page 5 GVHD: TS Đặng Đức Long Đồ án công nghệ 1 1.1.5. =+>? @-  =+> • Etanol hay Rượu etylic là một chất lỏng, không màu, mùi thơm dễ chịu, vị cay, nhẹ hơn nước (khối lượng riêng 0,7936 g/ml ở 15 o C), sôi ở nhiệt độ 78,39 o C, hóa rắn ở -114,15 o C, tan trong nước vô hạn. • Độ nhớt của etanol là 1,200 cP ở 20°C.  =+? Etanol là rượu no, đơn chức, có công thức C 2 H 5 OH. Etanol mang đầy đủ tính chất của một rượu đơn chức như phản ứng thể với kim loại kiềm, phản ứng este hóa, phản ứng loại nước hay phản ứng tách nước, phản ứng oxi hóa thành andehyt, axit hay CO 2 tùy theo điều kiện phản ứng. Ngoài ra etanol còn có một số phản ứng riêng như sau: • Phản ứng tạo ra butadien-1,3: cho hơi rượu đi qua chất xúc tác hỗn hợp, ví dụ: Cu + Al 2 O 3 ở 380 - 400 o C, lúc đó xảy ra phản ứng tách loại nước: 2C 2 H 5 OH  CH 2 =CH-CH 2 =CH + 2H 2 O + H 2 • Phản ứng lên men giấm: oxi hóa rượu etylic 10 độ bằng oxi không khí có mặt men giấm ở nhiệt độ khoảng 25 o C. CH 3 -CH 2 -OH + O 2  CH 3 -COOH + H 2 O 1.1.6. A'B/)@- Giá gasohol phụ thuộc nhiều vào giá ethanol nhiên liệu. Khi sản xuất ethanol ở qui mô lớn, công nghệ tiên tiến từ mật đường, rơm rạ hay ngũ cốc giá rẻ thì giá thành ethanol sẽ hạ. Trên thế giới, giá thành ethanol nhiên liệu trung bình khoảng 0,35 đến 0,39 USD/Lít (vào thời điểm năm 2004). [9] Ở Brazil, giá ethanol 95,57% khoảng 0,15 - 0,24 USD/Lít, ethanol tuyệt đối 99,8% khoảng 0,25 đến 0,28 USD/Lít. Thailan, một lít gasohol pha trộn 10% thể tích ethanol có giá bán thấp hơn xăng thông thường từ 0,5 đên 1,5 Bath. Trung Quốc, gasohol pha trộn 10% thể tích ethanol khoảng 3,16 Tệ/Lít. Ở nước ta, chưa có nhà máy sản xuất ethanol nhiên liệu mà chỉ có các nhà máy sản xuất cồn công nghiệp. Ethanol tuyệt đối phải nhập khẩu từ nước ngoài với giá rất cao. Hiện nay, nhà nước đang chủ trương sản xuất ethanol nhiên liệu để giảm bớt gánh nặng từ việc nhập khẩu xăng dầu. 1.2 . Lợi ích và hạn chế khi sử dụng nhiên liệu sinh học. 1.2.1. CDE=FG  HFGI)(BJ== SVTH: Phạm Minh Lân – Lớp 10SH. Page 6 GVHD: TS Đặng Đức Long Đồ án công nghệ 1 - Nhiên liệu sinh học được sản xuất từ sinh khối, là loại vật liệu xuất phát từ sinh vật (chủ yếu là thực vật) và là một phần trong chu trình cac bon ngắn. CO 2 mà cây hấp thụ từ không khí qua quá trình quang hợp sẽ quay trở lại bầu khí quyển khi chúng đã bị chuyển hóa thành năng lượng. Để có thể coi đó là nguồn năng lượng tái tạo thì ít nhất kho sinh khối đó phải được duy trì không thay đổi. Bởi vì trong chu trình không có lượng CO 2 thừa và nhiên liệu sinh học chạy xe phát tán ngược trở lại nên nhiên liệu sinh học có thể được coi là yếu tố "cân bằng về mặt môi trường" thuộc chu trình. - Hiện nay, hàng năm toàn thế giới phát thải khoảng 25 tỷ tấn khí độc hại và khí nhà kính. Nồng độ khí CO 2 , loại khí nhà kính chủ yếu, tăng trên 30% so với thời kỳ tiền công nghiệp (từ280 ppm tăng lên 360 ppm), nhiệt độ trái đất tăng 0,2- 0,4 o C. Nếu không có giải pháp tích cực, nồng độ khí nhà kính có thể tăng đến 400 ppm vào năm 2050 và 500 ppm vào cuối thế kỷ XXI, nhiệt độ trái đất tăng thêm 2-4 o C, gây ra hậu quả khôn lường về môi trường sống. - Sử dụng nhiên liệu sinh học so với xăng dầu khoáng giảm được 70% khí CO 2 và 30% khí độc hại, do nhiên liệu sinh học chứa một lượng cực nhỏ lưu huỳnh, chứa 11% oxy, nên cháy sạch hơn. Nhiên liệu sinh học phân huỷ sinh học nhanh, ít gây ô nhiễm nguồn nước và đất.  HFGI?K-)"B Ngành kinh tế nông nghiệp ngoài chức năng cung cấp lương thực thực phẩm, nguyên liệu công nghiệp, giờ đây có thêm chức năng cung cấp năng lượng sạch cho xã hội, đóng góp vào việc giảm thiểu khí nhà kính và khí độc hại. Đặc biệt, khi phát triển nhiên liệu sinh học có thể sử dụng các giống cây có dầu, chẳng hạn như J. Curcas trồng trên các vùng đất hoang hoá hoặc đang sửdụng kém hiệu quả, giúp nâng cao hiệu quả sử dụng đất. [10]  LM"NOE - Sản xuất và sử dụng nhiên liệu sinh học đơn giản hơn so với các dạng nhiên liệu hyđrô, pin nhiên liệu. Khi sử dụng E20, B20 không cần cải biến động cơ, sử dụng được cho các loại ôtô hiện có, cũng không cần thay đổi hệ thống tồn chứa và phân phối hiện có. - Nhiên liệu sinh học và nhiên liệu khoáng có thể dùng lƒn với nhau được. Công nghệ sản xuất nhiên liệu sinh học không phức tạp, có thể sản xuất ở quy mô nhỏ (hộ gia đình) đến quy mô lớn. Sự tiêu hao nhiên liệu, công suất động cơ tương tự như dùng xăng dầu khoáng. Nhiều công trình nghiên cứu về cân bằng năng lượng đã cho thấy: Từ 1 đơn vị năng lượng dầu mỏ sản xuất được 0,87 đơn vị năng lượng xăng, hoặc 1,02 đơn vị năng lượng ETBE (etyl ter butyl ete), hoặc 2,05 đơn vị năng lượng etanol. Từ 1 đơn vị .năng lượng dầu mỏ (dùng để cày bừa, trồng trọt, chăm sóc, vận chuyển đến chế biến) sẽ tạo ra 1,2 đơn vị năng lượng nhiên liệu sinh học. Nếu kể thêm các sản phẩm phụ (bã thải, sản phẩm phụ) thì tạo ra 2-3 đơn vị năng lượng nhiên liệu sinh học. Như vậy, cân bằng năng lượng đầu ra so với đầu vào là dương. SVTH: Phạm Minh Lân – Lớp 10SH. Page 7 GVHD: TS Đặng Đức Long Đồ án công nghệ 1 - Hiện tại, giá nhiên liệu sinh học còn cao do sản xuất nhỏ, giá nguyên liệu cao. Khi sản xuất quy mô lớn với công nghệ mới sẽ giảm giá thành. Nếu xăng dầu không bù giá thì nhiên liệu sinh học có giá thành thấp hơn. Có thể khẳng định, nhiên liệu sinh học sẽ đem đến đa lợi ích. 1.2.2. Hạn chế khi sử dụng nhiên liệu sinh học. - Hạn chế cơ bản của ethanol nhiên liệu là tính hút nước của nó. Ethanol có khả năng hút ẩm và hoà tan vô hạn trong nước. Do đó gasohol phải được tồn trữ và bảo quản trong hệ thống bồn chứa đặc biệt. - Về hiện tượng gây ô nhiễm: tuy giảm được hàm luợng các chất gây ô nhiễm như CO nhưng lại gây ra một số chất như các andehyt, NO x . Đây là những chất gây ô nhiễm. [5] - Do nhiệt trị của ethanol nói riêng (PCI ethanol =26,8 MJ/kg) và các loại ancol khác nói chung đều thấp hơn so với xăng (PCI xăng =42,5 MJ/kg) nên khi dùng ethanol để pha trộn vào xăng sẽ làm giảm công suất động cơ so với khi dùng xăng. Tuy nhiên sự giảm công suất này là không đáng kể nếu ta pha với số lượng ít. [8] PCồn có chứa axít axêtic gây ăn mòn kim loại, ăn mòn các chi tiết máy động cơ làm giảm thời gian sử dụng động cơ. - Ngọn lửa của nhiên liệu cồn cháy không có màu, điều này sẽ gây khó khăn trong việc nghiên cứu quá trình cháy của nhiên liệu cồn. Tóm lại việc sử dụng gasohol có nhiều ưu điểm nhưng cũng có những mặt hạn chế. Tuy nhiên khi phân tích tương quan giữa các mặt lợi và hại ta vƒn thấy mặt lợi lớn hơn, mang ý nghĩa chiến lược hơn. 1.3. Tổng quan tình hình nghiên cứu NLSH trong và ngoài nước. QH)*+FG@-"$  Hiện nay có khoảng 50 nước trên thế giới khai thác và sử dụng nhiên liệu sinh học ở các mức độ khác nhau. Nhiên liêu sinh học được dùng làm nhiêu liệu cho ngành giao thông bao gồm: Dầu thực vật sạch, etanol, diesel sinh học, dimetyl ether (DME), ethyl tertiary butyl ether (ETBE) và các sản phẩm từ chúng. [11] Năm 2006, toàn thế giới đã sản xuất khoảng 50 tỷ lít etanol (75% dùng làm nhiên liệu) so với năm 2003 là 38 tỷ lít, dự kiến năm 2012 là khoảng 80 tỷ lít; năm 2005 sản xuất 4 triệu tấn diesel sinh học (B100), năm 2010 sẽ tăng lên khoảng trên 20 triệu tấn. Sản lượng etanol ở một số nước đứng đầu trên thế giới được chỉ ra ở Bảng 1. RST U)4V)OE@-NW'O$ SVTH: Phạm Minh Lân – Lớp 10SH. Page 8 GVHD: TS Đặng Đức Long Đồ án công nghệ 1 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) Xếp hạng thế giới Đất nước 2006 2005 2004 Xếp hạng thế giới Đất nước / Vùng 2007 1 Mỹ 4.855 4.264 3.535 1 Mỹ 6.498,6 2 Brazil 4.491 4.227 3.989 2 Brazil 5.019,2 3 Trung quốc 1.017 1.004 964 3 Liên Minh Châu Âu 570,3 4 Ấn Độ 502 449 462 4 Trung Quốc 486 5 Pháp 251 240 219 5 Canada 211.3 6 Đức 202 114 71 6 Thái Lan 79,2 7 Nga 171 198 198 7 Campuchia 74,9 8 Canada 153 61 61 8 Ấn độ 52.8 9 Tây Ban Nha 122 93 79 9 Trung Mỹ 39,6 10 Nam Phi 102 103 110 10 Australia 26,4 11 Thái Lan 93 79 74 11 Thổ Nhĩ Kì 15,8 12 Anh Quốc 74 92 106 12 Pakistan 9,2 13 Ukraine 71 65 66 13 Peru 7,9 14 Ba Lan 66 58 53 14 Argentina 5,2 15 Saudi Arabia 52 32 79 15 Paraguay 4,7 Tổng số 13.489 12.150 10.770 Tổng số 13.101,7 (Ghi chú: 1gallon Mỹ = 3,785 lít) Brazil sản xuất 16 tỷ lít etanol, chiếm 1/3 sản xuất toàn cầu. Năm 2006, Brazil đã có trên 325 nhà máy etanol, và khoảng 60 nhà máy khác đang xây cất, để sản xuất xăng etanol từ mía (đường, nước mật, bảmía), và bắp; đã sản xuất 17,8 tỷ lít etanol, 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 etanol, 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 đểcanh tác mía, bắp, đậu SVTH: Phạm Minh Lân – Lớp 10SH. Page 9 GVHD: TS Đặng Đức Long Đồ án công nghệ 1 nành cho mục tiêu sản xuất xăng sinh học vừa tiêu thụtrong nước vừa xuất khẩu. Giá xăng etanol được bán bằng nửa giá xăng thường tại Brazil. Hoa kỳ sản xuất Etanol 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 etanol. Hoa Kỳ đặt chỉtiêu sản xuất E10 để cung cấp 46% nhiên liệu cho xe hơi năm 2010, và 100% vào 2012. Hãng General Motor đang thực hiện dự án sản xuất E85 từ cellulose (thân bắp), và hiện có khoảng hơn 4 triệu xe hơi chạy bằng E85. Hảng Coskata đang có 2 nhà máy lớn sản xuất xăng etanol. Hiện tại nông dân Hoa Kỳ chuyển hướng sản xuất lúa mì và bắp cho xăng sinh học, vì vậy số lượng xuất khẩu hạt ngũ cốc giảm từ nhiều năm nay, làm giá nông sản thế giới gia tăng. Vì giá cảxăng sinh học còn cao hơn xăng thường, chính phủ Mỹ phải trợ cấp, khoảng 1,9 USD cho mỗi gallon (=3,78 lít) xăng sinh học, trợ cấp tổng cộng khoảng 7 tỷ USD/năm. Đức là nước tiêu thụ nhiều nhất xăng sinh học trong cộng đồng EU, trong đó có khoảng 0,48 triệu tấn etanol. Nguyên liệu chính sản xuất etanol là củ cải đường. Pháp là nước thứ hai tiêu thụ nhiều etanol sinh học trong cộng đồng Âu châu với mức khoảng 1,07 triệu tấn etanol và diesel sinh học năm 2006. Công ty Diester sản xuất diesel sinh học và Téréos sản xuất etanol là 2 đại công ty của Pháp. Thụy Điển 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 Thụy Điển chạy bằng xăng sinh học, nhất là xăng etanol. Thụy Điển đang chế tạo xe hơi vừa có khả năng chạy bằng etanol vừa có khả năng chạy bằng điện. Để khuyến khích sử dụng xăng sinh học, chính phủ Thụy Điển không đánh thuế xăng sinh học, và trợ cấp xăng sinh học rẻ hơn 20% so với xăng thông thường, không phải trả tiền đậu xe ở thủ đô và một số thành phố lớn, bảo hiểm xe cũng rẻ hơn. 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. Hảng hàng không Virgin (Anh quốc) bắt đầu sử dụng xăng sinh học cho máy bay liên lục địa. Trung quốc đã sản xuất 920.000 tấn etanol. Chỉ tiêu sản xuất 4 triệu tấn etanol vào năm 2010, và 300 triệu tấn etanol vào 2020. 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. Ấn Độ, Chính phủ đã có chính sách sử dụng xăng etanol E5 hiện nay, và E10 và E20 trong những năm tới. Ần Độ gia tăng diện tích trồng cây dầu lai để sản xuất diesel sinh học, và diện tích mía cho sản xuất xăng etanol. 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 ởcác trạm xăng từ 2003. SVTH: Phạm Minh Lân – Lớp 10SH. Page 10 [...]... hoặc thậm chí có thể khuyến khích Chính phủ Việt Nam có ưu đãi tốt hơn cho dự án phát triển nhiên liệu sinh học Mục đích của nghiên cứu này là đánh giá việc sản xuất ethanol sinh học thương mại; đánh giá tác động lên môi trường ; đánh giá chi phí ethanol từ sắn ( dựa trên giá xuất nhà máy lọc dầu của xăng và ethanol) Để tránh những loại tác động môi trường như sự nóng lên toàn cầu, hiện tượng phú dưỡng,... 1,1% giá ethanol Theo bảng tính toán trên thì giá 1 lít ethanol 99,5% giá 17.600VNđ suy ra chi phí 10% thể tích nghĩa là 100ml ethanol là 1.760 VNđ Hiên tại giá xăng A95 là 24.710 VNđ, vậy 90% thể tích của 1 lít nghĩa là 900ml A95 giá 22.239 VNđ Từ đó suy ra rằng: Giá thành 1 lít E10 = 10% giá 1 lít ethanol + 90% giá 1 lít A95 + chi phí pha trộn = 1.760 + 22.239 + 193,6 = 24.246,6 VNđ 3.6.2 Đánh giá tính. .. Để nhiên liệu sinh học là một lựa chọn sáng suốt đối với tính bền vững năng lượng thì tác động môi trường phải được xem xét cùng với các khía cạnh kinh tế Dĩ nhiên, một sản phẩm công nghiệp dù ít hay nhiều cũng có những tác động lên môi trường Vì vậy, cần nghiên cứu về một nhiên liệu hạn chế tác động lên môi trường, do đó nhiên liệu sinh học là sự lưa chọn đúng đắn Nhà máy lọc dầu nhiên liệu sinh học. .. khói xe của NO x và NH3 từ các ứng dụng phân bón trong trồng sắn 3.4 Đánh giá chi phí thực hiện của E10 và xăng Vòng đời chi phí ( LCC) của sản xuất ethanol ( chi phí chuyển đổi ethanol ) sắn bao gồm : • • • • • Chi phí nguyên liệu Chi phí đầu tư Chi phí vận hành Chi phí bảo trì Chi phí vận chuyển - Chi phí trồng sắn bao gồm 5 loại:  Chu n bị đất, bao gồm cả chi phí thuê máy kéo và lái xe , nhiên liệu. .. 1 3.6 Tính toán giá thành và đánh giá tính khả thi sản phẩm 3.6.1 Tính toán giá thành sản phẩm Từ bảng 3, bảng 4 và hình 4 ta suy ra được bảng 11 Chi phí của mỗi giai đoạn sẽ được thể hiên rõ ở bảng 11 từ đó suy ra được giá thành sản phẩm ethanol 99,5% Bảng 11: Chi phí cần sản xuất 1 lít ethanol 99,5% qua từng giai đoạn Gi Tỷ lệ phần trăm trong 1 lít ethanol (%) 60 Chi phí (VN đồng) Lãi suất từ sản... nguyên liệu, nhiên liệu và kết thúc sử dụng ) với vòng đời năng lượng và hiệu quả môi trường của CG, E10 - b và E85 - b được thể hiện trong hình 3 [19] Hình 3: Đánh giá các giai đoạn (nguyên liệu, nhiên liệu, kết thúc sử dụng) vòng đời năng lượng và hiệu quả môi trường của CG, E10-b và E85-b Bảng 6: Kết quả LCA cho 9 loại tác động (Hiển thị trên mỗi đơn vị chức năng) CG E10 E85 (%) Yếu tố đánh giá Phần... kiệt các nguồn tài nguyên năng lượng nhiên liệu sinh học là bài toán cấp bách hiện nay Giới hạn của nghiên cứu là xác định phạm vi để phân tích sản phẩm, tức là giai đoạn vòng đời, đầu vào và đầu ra là yếu tố cần được xác định Từ đó đưa ra được giai đoạn vòng đời đa dạng như chu n bị đất, trồng, thu hoạch, đóng gói, vận chuyển đến nhà máy ethanol và chuyển đổi tạo ethanol (sấy, xay xát, thủy phân và... trên nền kinh tế nhiên liệu, như vậy, giá của E10 thực sự là cao hơn 9.13 Rp/lít so với xăng Chi phí nguyên liệu (sắn) đóng vai trò vô cùng quan trọng vào chi phí chuyển đổi sản xuất ethanol là 60% [21] - Để E10 có thể cạnh tranh được với xăng về chi phí, giá cả xuất từ nhà máy lọc dầu ethanol nên được giảm từ 5.106 Rp đến 5.198 Rp cho mỗi lít Lựa chọn thứ nhất, để giảm giá E10 là phải giảm giá chi... Ethanol 99,5% Nước thừa 1,0 1,7 Kg Kg 17.600,0 -50,0 Vỏ và tạp chất 6,6E-01 kg 19,6 Hơi nước Sỏi cát 8,1 1,1 kg kg -85,0 14,4 CO2 sinh ra 1,0 kg 25,8 Thùng chứa kim loại Condensate 3,1 11,0 kg kg 35,3 3.3 Đánh giá vòng đời năng lượng - ảnh hưởng đến môi trường Toàn bộ vòng đời n h i ên l i ệ u ethanol từ sắn bao gồm các giai đoạn: Khai thác nhiên liệu; sản xuất chế biến nhiên liệu; phân phối, vận chuyển... 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 HồChí 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 Hội thảo này đề cập đến 3 lý do chính hạn chế phát triển xăng sinh học là: [13]  Số lượng nguyên liệu sản xuất xăng sinh học là tinh bột ngủ cốc, mật rỉ đường và mỡ . khoa học đang tập trung nghiên cứu tìm ra những nguồn nhiên liệu mới, trong đó nghiên cứu phát triển nhiên liệu sinh học có nguồn gốc từ sinh khối động, thực vật là một hướng đi có thể tạo ra nguồn nhiên. đường mía, ngô đang được sử dụng làm nhiên liệu hoặc phụ gia pha xăng tại Braxin, Mỹ và một vài nước khác; metanol sinh học (hiện đang được sản xuất chủ yếu từ khí tự nhiên, song có thể đi từ sinh. thành andehyt, axit hay CO 2 tùy theo đi u kiện phản ứng. Ngoài ra etanol còn có một số phản ứng riêng như sau: • Phản ứng tạo ra butadien-1,3: cho hơi rượu đi qua chất xúc tác hỗn hợp, ví dụ: