Đang tải... (xem toàn văn)
Nhiên liệu sinh học Biofuel hay Agrofuellà loại chất đốt tái tạo sản xuất từ nguyên liệu động thực vật gọi là sinh khối biomass nhiên liệu sinh học là một loại năng lượng tái tạo.... • C[r]
(1)Trường cao đẳng kinh tế công nghệ thành phố HCM khoa: sinh học ứng dụng Tiểu luận: ứng dụng công nghệ sinh học sản xuất lượng (2) Giảng viên hướng dẫn: TRẦN THỊ DUNG Nhóm thực : MAI THỊ THANH LIÊN LÊ THỊ NGỌC MỸ (3) NỘI DUNG THUYẾT TRÌNH UYÊN NHÂN PHÁT TRIỂN ỮNG NGUỒN NĂNG LƯỢNG SẢN XuẤT TỪ CNSH ỮNG NGUY CƠ DO SảN XUấT NĂNG LƯỢNG CNS G LẠI ỰC TRẠNG PHÁT TRIỂN Ở VIỆT NAM (4) NGUYÊN NHÂN PHÁT TRIỂN (5) nói đến lượng dùng công ngh i ta thường nghĩ đến nguồn nguyên liệu từ phẩm dầu mỏ Đốt cháy dầu mỏ lấy nhiệt g,chuyển hóa thành điện các d lượng khác (6) gia tăng dân số, tăng trưởng kinh tế, g khai thác lượng dẫn đến tình trường tự nhiên ngày xấu n tượng khí hậu toàn cầu nóng dầ thách thức lớn nhấ n nhân loại kỷ này (7) m nguồn lượng bước tha mỏ, giảm thiểu ô nhiễm môi trường m chi phí sản xuất là yêu cầu cấp bác quốc gia n hiểu biết nguyên tử, lượng tử t kích cỡ nano giúp ngư truy tìm nhiều nguồn l (8) Nguồn lượng thay sản phẩm dầu mỏ sinh từ nhiên liệu +Nhiên liệu sinh học: Ethanol ,khí methane +Năng lượng Hydrogen +Đốt cháy, ôxy hóa Nguồn lượng thay sản phẩm dầu mỏ không dùng nhiên liệu +Năng lượng gió +Năng lượng mặt trời + Nguyên tử +Năng lượng từ vũ trụ (9) (10) NHỮNG NGUỒN NĂNG LƯỢNG SẢN XUẤ CNSH (11) Năng lượng sản xuất từ CNSH a.Nguồn chính:Nhiên liệu sinh học lỏng:xăng sh,diesel sinh h khí:methan sh b.Những nguồn khác: Pin sinh học Hidro sinh học (12) • Virgin Atlantic lần đầu tiên thử nghiệm nhiên liệu sinh học cho máy bay Virgin Atlantic 747 vào đầu năm 2008 (Ảnh: Bizbuzzmedia.com) Một nhóm học sinh Trường trung học La Joliverie St Sebastian -sur - Loire, Pháp vừa chế tạo thành công xe chạy cồn sinh học (ảnh) (13) A.NHIÊN LIỆU SINH HỌC Nhiên liệu sinh học (Biofuel hay Agrofuel)là loại chất đốt tái tạo sản xuất từ nguyên liệu động thực vật gọi là sinh khối (biomass) nhiên liệu sinh học là loại lượng tái tạo (14) • Các loại nguyên liệu có thể chuyển hoá thành nhiên liệu sinh học: mỡ cá tra, rơm rạ, trấu, dừa sáp, cây năn tượng, cây dầu mè (Jatropha), trái mù u, cây cỏ voi, mè, đậu phộng, đậu nành, bã mía, tảo biển… (15) XĂNG SINH HỌC Nhà máy chế biến xăng ethanol Ấn Độ • Xăng Ethanol (E) thông dụng trên giới vì dễ dàng biến chế từđường (sugar - mía,củ cải đường, sorgho-đường)và tinh bột (starch – ngũ cốc,khoai tây, khoai mì) (16) Ethanol (C2H5OH) 99,9% có thể chạy động xe chạy xăng Khi cháy, phân tử ethanol sinh nhiệt lượng 1409 kJ (17) (18) (19) (20) Nhiên liệu sinh học từ dưa hấu • Dưa hấu là nguồn đường glucose, fructose và sucrose dùng sản xuất ethanol, nhiên liệu sinh học dùng để vận hành xe và các loại máy móc nông nghiệp • Khoảng 360.000 dưa hấu “dưới chuẩn” thải năm (chỉ riêng Mỹ) có thể dùng để tạo triệu lít nhiên liệu sinh học năm (21) • Ngày hiệu xe có thể chạy xăng ethanol E10 (xăng thường pha 10% ethanol), nhiên để bảo đảm máy móc, khuyến cáo nên dùng xăng-ethanol E5 (Xăng pha 5% ethanol) • Ngoài Ra người ta còn dùng - Butanol (C4H10O) lên men nguyên liệu sinh-khối vi khuẩn Clostridium acetobutylicum - Methyl-alcohol :CH4+ H2O → CO + H2 CO + H2 → CH3OH vi khuẩn kỵ khí Clostridium ljungdahlii có thể biến khí chứa C methane (CH4), Carbon monoxide (CO) lò ủ yếm khí thành methanol (22) Nhược điểm xăng sinh học Ethanol chứa 33% lượng ít xăng cổ sinh, nên cần nhiều ethanol để xe chạy cùng đoạn đường Bất lợi Ethanol là hút ẩm nên xăngethanol có chứa nhiều nước, làm máy khó “đề”, làm rỉ sét kim loại, hư mòn chất nhựa (plastic), nên đòi hỏi phải thay đổi vật liệu làm động cơ, phải bảo trì xe thường xuyên Bồn chứa ethanol phải làm từ kim loại đặc biệt (23) • Diesel sinh học là loại nhiên liệu có tính chất tương đương với nhiên liệu dầu diesel sản xuất từ dầu thực vật hay mỡ động vật • Nhìn theo phương diện hóa học thì diesel sinh học là methyl este axít béo (24) • Sản xuất Pha khoảng 10% mêtanol vào dầu thực vật dùng nhiều chất xúc tác khác (đặc biệt là hiđrôxít kali, hiđrôxít natri và các ancolat) Ở áp suất thường và nhiệt độ khoảng 60°C liên kết este glyxêrin dầu thực vật bị phá hủy và các axít béo este hóa với mêtanol.Tách glyxêrin khỏi dầu diesel sinh học • Thông qua việc chuyển đổi este diesel sinh học có độ nhớt ít dầu thực vật nhiều và có thể dùng thay cho dầu diesel mà không cần phải cải biến động để phù hợp (25) • Một sở sản xuất diesel có hàm lượng xút cực thấp tập đoàn dầu khí Shell (26) • Tùy theo loại nguyên liệu người ta còn chia thành: • RME: Mêthyl este cây cải dầu (Brassica napus) theo DIN EN 14214 (có giá trị toàn châu Âu từ 2004) • SME: Mêthyl este dầu cây đậu nành hay dầu cây hướng dương • PME: Mêthyl este dầu dừa hay dầu hạt cau • Bên cạnh đó còn có mêthyl este từ mỡ sản phẩm hoàn toàn từ dầu thực vật (PME và đặc biệt là RME) là dùng các loại xe diesel đại (27) Cây cải dầu lượng dầu từ cây( 40% đến 50%) sản xuất 999 kg dầu/ ha/năm, hay 1,188 lít/ha/năm), (28) • Hương dương-Đậu nành đậu nành (sản xuất 379 kg dầu/ha/năm, hay 450 lít dầu/ha/năm) (29) Cây và hạt dừa dầu (oil palm, sản xuất 7,061 kg dầu/ha/năm), (30) Cây dầu mè (tỷ lệ dầu tới 32-37%) (31) (32) Tiềm diesel sinh học • Diesel sinh học san xuất đơn giản Có nhiều ưu điểm môi trường : Diesel sinh học từ cây cải dầu phát sinh khí thải ít nhiều so với nhiên liệu hóa thạch Bụi khí thải giảm nửa, các hợp chất hyđrocacbon.được giảm thiểu đến 40% • Diesel sinh học gần không chứa đựng lưu huỳnh, không độc và có thể dễ dàng phân hủy sinh học (33) Nhược điểm diesel sinh học • Mặc dù là diesel sinh học đã có trên thị trường từ 10 năm phần lớn các ô tô sản xuất loạt không thích nghi với diesel sinh học • Điesel sinh học phá hủy các ống dẫn nhiên liệu và các vòng đệm cao su Do diesel sinh học có tính chất hóa học chất làm mềm, chất có các ống dẫn nhiên liệu và vòng đệm cao su (34) • Kinh nghiệm cho thấy là việc sử dụng diesel sinh học nhiều năm dẫn đến hư hỏng bơm nhiên liệu, đặc biệt là phận bơm phun nhiên liệu trực tiếp • Người ta nói là vì phân tử RME có độ lớn khác với diesel thông thường ,trong các kênh dẫn tinh vi không có khả bôi trơn đầy đủ áp suất cao là nguyên nhân dẫn đến hao mòn nhanh (35) • Từ đầu năm 2004 các trạm xăng ARAL và Shell Đức đã bắt đầu thực thị 2003/30/EC EU mà theo đó từ ngày 31 tháng 12 năm 2005 ít là 2% và 31 tháng 12 năm 2010 ít là 5,75% các nhiên liệu dùng để chuyên chở phải có nguồn gốc tái tạo • Tại Áo phần thị EU đã thực sớm và từ ngày tháng 11 năm 2005 còn (36) Sản xuất pin cao lượng từ virus sinh học Lithium - ion Battery (Ảnh: sony.net) Các nhà khoa học Học viện Công nghệ Massachusetts (MIT) vừa công bố cách sử dụng virus sinh học để chế tạo pin lithium-ion Những viên pin này có thể cung cấp điện cao gấp lần sản phẩm thông thường (37) (38) • Bằng phương pháp đột biến gen, các nhà khoa học đã khiến các loại virus tự phủ lên mình lớp phân tử coban oxide và các hạt vàng cực nhỏ chui vào ống dẫn nano siêu nhỏ, trở thành cực dương viên pin • Mỗi gen bị biến đổi, virus tự nhân lên hàng triệu lần Mỗi ống dẫn rộng khoảng nanomét (6 phần tỷ mét) và dài 880 nanomet Những ống dẫn nano có thể sản xuất điều kiện áp suất và nhiệt độ thông thường, hoàn toàn không cần đến thiết bị đắt tiền để làm môi trường nhân tạo bên viên pin Điểm mấu chốt thành tựu này là các “hạt” côban oxít và vàng vận chuyển đến và đặt vào đúng vị trí cần thiết (39) • Phải xây dựng tiêu chuẩn và có biện pháp để đảm bảo an toàn cho người sử dụng.Nếu nổ pin vi rus thoát ->gây nguy hiểm • Cần khá nhiều thời gian để ứng dụng vào sống (40) Hydro sinh học: nguồn lượng từ rác thải Phần lớn hydro là từ khí tự nhiên, từ dầu lửa, từ naphta và từ than.Những kỹ thuật này tiêu tốn nhiều lượng và tạo khí thải gây hiệu ứng nhà kính (41) • Quy trình sản xuất hydro sinh học (42) • Nghiên cứu sản xuất hyđrô quá trình lênmen kỵ khí truyền thống, sử dụng sinh khối, phương pháp này hếtsức khó khăn vì lượng hyđrô quá thấp Phương pháp nghiên cứu có thể khắc phục nhược điểm quá trình hoá sinh Hydro có thể chuyển thành điện với hiệu suất cao pin nhiênliệu Nó có thể tạo lượng lớn gấp - lần so với lượngđược đốt cháy từ dầu và sản phẩm là nước (43) Mọt gỗ giúp nghiên cứu nhiên liệu sinh học xanh • Mọt gỗ có khả tiêu hóa sản phẩm từ gỗ -> mọt gỗ có thể chuyển hóa đầu mẩu gỗ và rơm rạ thành nhiên liệu sinh vật thể lỏng • Sau nghiên cứu gen tiêu hóa mọt gỗ, các nhà khoa học phát hiện, đường tiêu hóa mọt gỗ có chứa loại Enzyme có thể phân hủy cellulose và lignin • Các nhà khoa học cho rằng, chúng ta có thể xây dựng nhà máy gia công nhiên liệu phục vụ cho các phương tiện giao thông tương tự hệ thống tiêu hóa mọt gỗ (44) 3.NHỮNG NGUY CƠ DO SẢN XUẤT NĂNG LƯỢNG CNSH MANG LẠI (45) • • • • • • Vấn đề lương thực Ô nhiễm và cạn kiệt nguồn tài nguyên nước Giảm diện tích rừng Nguy từ độc canh Nguy từ biến đổi gen cây nguyên liệu Nguy khai thác nhiên liệu sinh học từ rác thải nông nghiệp và số loài thực vật khác • Nguy kinh tế, xã hội • Và nhiều nguy khác (46) Dữ liệu từ trường Đại học Edinburg nhiên liệu sinh học tạo hàm lượng Nitơ oxit cao, khí nhà kính mạnh gấp 300 lần CO2 Xét cách tổng quát, so với nhiên liệu hoá thạch, chúng tạo thêm 70% các khí nhà kính Cây trồng nhiên liệu sinh học đòi hỏi các loại phân bón nitơ, là nguồn phát sinh hai loại khí nhà kính, đó là dioxit cacbon (CO2) và oxit nitơ (nitơ hóa trị III) (47) • Các nhà khoa học cảnh báo việc chế tạo nhiên liệu từ ngũ cốc, đậu nành, ngô làm tăng giá nhiên liệu và phá rừng (48) • Các cánh rừng bị tàn phá để trồng nguyên liệu sản xuất sinh học (49) 4.THỰC TRẠNG PHÁT TRIỂN Ở VIỆT NAM (50) Năm 2010, Việt Nam dự kiến đưa 0,4% nhiên liệu sinh học thay xăng dầu, đến thời điểm này chưa tìm nguyên liệu sản xuất chính (51) lý chính chưa phát triển ngành xăng sinh học là: • (i) số lượng nguyên liệu sản xuất xăng sinh học là tinh bột ngũ cốc, mật rỉ đường và mở cá ba-sa còn hạn chế; • (ii) chưa có đầu tư thích đáng vì chưa có hổ trợ chính phủ, • (iii) chính phủ chưa có chính sách (52) Ngành mía đường phát triển chưa ổn định nên không trông cậy vào nguyên liệu từ… mía Nguyên liệu từ mỡ cá tra, cá basa, dầu thực vật phế thải, dầu thực vật thô, dầu ép từ hạt cao su, hạt hướng dương, dầu cải… có giá thành cao và có thể ảnh hưởng đến an ninh lương thực Nguyên liệu :vỏ trấu, vỏ cà phê, tảo – rong biển, cao lương ngọt… Nhưng nguồn nguyên liệu này giai đoạn nghiên cứu, sản xuất thử nghiệm quy mô phòng thí nghiệm (53) TÀI LIỆU THAM KHẢO • • • • • http://ditjenbun.deptan.go.id http://www.sinhhocvietnam.com/vn Khoahoc.com.vn, Việt Báo (Theo_VietNam.Net) http://www.moit.gov.vn (54) CẢM ƠN CÔ VÀ CÁC BẠN ĐÃ LẮNG NGHE (55)