NGHIÊN CỨU CHUYỂN HÓA SINH KHỐI THÀNH NHIÊN LIỆU, VẬT LIỆU MỚI ĐỂ ỨNG DỤNG TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Nguyễn Thị Mai Hương 1 , Nguyễn Thị Thu Thảo 1 , Huỳnh Thành Công 1 , Trương Thanh Ngọc 1 , Hồ Sơn Long 1 , Trần Thị Bội Châu 2 , Đào Phạm Duy Quang 1 , Nguyễn Thụy Đoan Trang 1 , Nguyễn Văn Dũng 1 , Nguyễn Thị Lê 3 , Hồ Sơn Lâm 1, 2 (1)-Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng, Viện KH&CN Vietnam (2)Trường Đại học Tôn Đức Thắng (3) Golden Lotus Consultant Design Construction Company. sonlamho05@yahoo.com Tóm tắt: Trong bối cảnh biến đổi khí hậu, mực nước biển sẽ dâng lên từ 0,2-1mét, nhiều dự án trồng rừng ngập mặn đã được xây dựng kèm theo các giải pháp thích ứng cho giải quyết các vấn đề này như nước sạch, năng lượng, vật liệu cũng được đề cập đến. Để nâng cao hiệu quả kinh tế của rừng ngập mặn cũng như giải quyết các vấn đề năng lượng và vật liệu, việc chuyển hóa sinh khối thành nhiên liệu và vật liệu mới sẽ góp phần nâng cao thu nhập của người trồng rừng nói chung, vùng dân cư bị ngập nước nói riêng. Ngoài ra, hướng nghiên cứu này còn góp phần tạo ra năng lượng và vật liệu không sử dụng dầu mỏ, thân thiện với môi trường, đáp ứng yêu cầu của một nền kinh tế các bon thấp trong tương lai. Báo cáo giới thiệu sơ lược về sinh khối, các dạng sinh khối và vai trò của nó trong sản xuất nhiên vật liệu mới. Một số kết quả trong nghiên cứu chuyển hóa sinh khối thành nhiên liệu và vật liệu mới cho thấy đây là hướng đi phù hợp với xu thế thời đại và là những giải pháp hữu ích phục vụ công tác đối phó với tình hình biến đổi khí hậu đã và đang xẩy ra tại Việt nam. I. ĐẶT VẤN ĐỀ: Tại hội thảo lần thứ 2 về "Xây dựng kế hoạch phòng tránh, khắc phục thiên tai, ứng phó và giảm nhẹ tác động do biến đổi khí hậu" do Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn tổ chức ngày 30/8/2010 ở Vĩnh Phúc, các chuyên gia cho biết biến đổi khí hậu đã tác động tiêu cực đến hầu hết lĩnh vực của nền kinh tế Việt Nam. Các chuyên gia đã đưa ra nhiều giải pháp cụ thể như: nâng cấp hệ thống đê biển, đê sông cao thêm 50cm vào năm 2020, nhất là hệ thống đê biển từ Quảng Ngãi đến Kiên Giang, để ứng phó với mực nước biển đang dâng; trồng 300.000-350.000ha rừng ngập mặn, rừng chống cát di động ven biển; phân phối sử dụng hợp lý và tiết kiệm nguồn nước ngọt, cung cấp nước, vệ sinh môi trường cho những vùng bị nhiễm mặn, hải đảo, vùng hạn hán, lũ lụt, ngập úng, xâm nhập mặn; áp dụng giống mới cho các vùng đặc thù mặn, hạn, ngập, chuyển đổi cơ cấu cây trồng, cơ cấu giống để thích ứng với biến đổi khí hậu Điều phối viên Chương trình Phát triển Liên Hiệp Quốc (UNDP) tại Việt Nam, khẳng định: trước mắt, băng tan sẽ đe dọa hơn 40% dân số toàn thế giới. Mặt khác, biến đổi khí hậu sẽ làm cho năng suất nông nghiệp giảm, thời tiết cực đoan tăng, thiếu nước ngọt trầm trọng trên toàn thế giới, hệ sinh thái tan vỡ và bệnh tật gia tăng Nhằm giúp Việt Nam ứng phó với biến đổi khí hậu, UNDP sẽ cung cấp nhiều thông tin cần thiết để các nhà hoạch định chính sách của Việt Nam đưa ra những chiến lược thích ứng và giảm thiểu tác hại của biến đổi khí hậu vào chiến lược tổng thể phát triển kinh tế xã hội của quốc gia.[1]. Có thể nói rằng, Chính phủ Việt nam đang cố gắng làm hết sức mình để phòng tránh, khắc phục thiên tai, ứng phó và giảm nhẹ tác động do biến đổi khí hậu gây ra. Ngày nay, sự biến đổi khí hậu không còn là những khái niệm chung chung nữa, mà mỗi người dân, từ thành thị đến nông thôn đều cảm nhận được qua thực tế hàng ngày. Nhiệt độ không khí trung bình của cả Việt nam đã tăng lên một đến hai độ. Nước mặn đã đi sâu vào đất liền, mưa nắng thất thường…khi thì úng lụt, khi thì khô hạn kéo dài. Sự tổn thất của loài người trong các cơn bão, sóng thần hay lũ lụt trên thế giới cho thấy rằng các biện pháp phòng tránh nhân tạo, dù trình độ khoa học kỷ thuật hiện đại và nguồn tài chính khổng lồ đến mấy, cuối cùng cũng không ngăn được thiên tai. Sự thay đổi khí hậu, có thể do con người, có thể do biến đổi chung của hệ mặt trời, cũng có thể do sự chuyển động của vũ trụ- những điều mà cho đến nay, sự hiểu biết của loài người còn rất ít. Tuy nhiên, có một điều mà chúng ta biết rất rõ, là trái đất đã tồn tại hàng triệu năm, đã hứng chịu nhiều thảm họa của vũ trụ, có thể đã gần như diệt vong, nhưng rồi vẫn tái sinh, vẫn tiến hóa và phát triển. Rõ ràng, tự nhiên biết cách thích ứng, biết cách chống đỡ, biết cách phát triển phù hợp với qui luật chung của vũ trụ. Dựa vào tự nhiên để phòng tránh, khắc phục các biến cố của tự nhiên là phương pháp tối ưu nhất mà con người nên làm. Những bãi biển đẹp của Nhật bản, Thái lan hay Indonesia, được xây dựng hoành tráng và nhiều tiền nhưng cũng trở thành bình địa khi sóng thần tràn vào bờ.Trong khi đó, một làng nhỏ của Ắn độ, dù nằm trong tâm của sóng thần, nhưng thiệt hại hầu như không đáng kể, vì họ có một khu rừng ngập mặn che chở. Cho nên, dự án trồng các rừng ngập mặn và rừng chống cát [2] là cách tốt nhất cho phòng chống biến đổi khí hậu trên nhiều khía cạnh, mà hai trong số nhiều lợi ích đó là năng lượng và vật liệu mới từ sinh khối. II. NĂNG LƯỢNG VÀ VẬT LIỆU MỚI TỪ NGUỒN SINH KHỐI: II.1. Năng lượng tái tạo nói chung và năng lượng sinh khối nói riêng: Hiện nay, nhân loại đang phải đối mặt với một cuộc khủng hoảng về năng lượng khi các nguồn nhiên liệu hoá thạch đang dần cạn kiệt và gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Giải pháp mà con người tìm đến để khắc phục những vấn đề đó chính là các nguồn năng lượng mới như năng lượng gió, mặt trời, hạt nhân, sinh khối… Các dự án về năng lượng gió, mặt trời, hạt nhân đang được thực hiện một cách khẩn trương. Điều chúng ta cần quan tâm là các dạng năng lượng này, không chỉ phải phù hợp với yêu cầu năng lượng, mà còn phải phù hợp với sự biến đổi khí hậu. Các kịch bản của biến đổi khí hậu tại Việt nam đã được các nhà khoa học về môi trường cảnh báo, trong đó hiện tượng mưa nhiều, gió bão sẽ tác động mạnh đến sản xuất năng lượng từ các nguồn năng lượng kể trên. Những vấn đề của năng lượng hạt nhân (nguồn năng lượng rẻ nhât) cũng bộc lộ sau thiên tại tại Nhật, khiến nhiều nước phải xem xét lại chính sách hạt nhân của mình. Năng lượng từ sinh khối là nguồn năng lượng gần gủi với con người từ xa xưa.Cho đến nay, đây vẫn là nguồn năng lượng chính của những nước nghèo và đông dân trên hành tinh chúng ta. Khác với các nguồn năng lượng tái tạo khác, năng lượng sinh khối không chỉ thay thế năng lượng hoá thạch mà còn góp phần xử lý ô nhiễm môi trường. Vì vậy, năng lượng sinh khối ngày nay thường được gắn liền với chủ thuyết nền kinh tế cácbon thấp, góp phần bảo vệ môi trường, sinh thái, đồng nghĩa với phát triển nông nghiệp, xóa đói, giảm nghèo, làm cho đất nước xanh hơn, sạch hơn. Tại Việt Nam, năng lượng có nguồn gốc sinh khối hiện đang được sử dụng theo bốn cách sau đây[3]: - Sử dụng trực tiếp như than, củi, rơm, rạ dùng làm chất đốt; - Khí biogas từ rơm rạ, chất thải chăn nuôi; - Bioetanol từ sắn, mía, ngô và xenlulozo lên men - Biodiesel từ hạt có dầu, mở cá, mỡ động vật. Trong đó phổ biến nhất vẫn là sử dụng trực tiếp và khí Biogas. Các loại hình khác vẫn còn ở trong giai đoạn thử nghiệm. II.2.Vật liệu từ sinh khối Vật liệu từ sinh khối đã được sử dụng hàng ngàn năm nay như gỗ, tre, nứa, lá, mây làm nhà, những vật dụng trong đời sống con người từ thủa còn mông muội đến lụa, vải, đồ thủ công mỹ nghệ ngày nay. Cấu tạo chính của sinh khối là cenllulose, hemicenllulose, lignin. Các chất này chiếm tỷ lệ trên 70% và là nguồn nguyên liệu chính cho ngành công nghiệp vật liệu không dầu mỏ. Ngày nay, các loại vật liệu thân thiện môi trường được quan tâm dưới tên gọi “composit xanh” đã và đang được nghiên cứu, sản xuất để phục vụ cho việc tạo ra nhiều loại vật liệu chất lượng cao trong nền kinh tế cacbon thấp.[4-9] II.3.Nguồn sinh khối: Một vài số liệu đã được công bố sau đây có thể giúp chúng ta có cái nhìn đúng đắn hơn với nguồn tài nguyên sinh khối của nước nhà[10]: Bảng 1: Nguồn sinh khối từ gỗ Nguồn sinh khối Tiềm năng (triệu tấn) Dầu tương đương (triệu tấn) Tỷ lệ (%) Rừng tự nhiên 6,842 2,390 27,2 Rừng trồng 3,718 1,300 14,8 Đất không rừng 3,850 1,350 15,4 Cây trồng phân tán 6,050 2,120 24,1 Cây công nghiệp & ăn quả 2,400 0,840 9,6 Phế liệu gỗ 1,649 0,580 6,6 TỔNG 25,090 8,780 100,0 Bảng 2: Nguồn sinh khối từ nông nghiệp Nguồn sinh khối Tiềm năng (triệu tấn) Dầu tương đương (triệu tấn) Tỷ lệ (%) Rơm rạ 32,52 7,30 60,4 Trấu 6,50 2,16 17,9 Bã mía 4,45 0,82 6,8 Các loại khác 9,00 1,80 14,9 TỔNG 53,43 12,08 100,0 Từ số liệu trong các bảng trên, có thể thấy nguồn sinh khối của Việt nam khá dồi dào và phong phú. Để làm rõ hơn vai trò của từng chủng loại, chúng tôi xếp sinh khối thành các nhóm nguyên liệu để phục vụ cho mục đích nghiên cứu sử dụng như sau: - Sinh khối cho nguyên liệu làm thuốc: Trong nhóm này, chủ yếu là các loại thảo mộc tự nhiên hay trồng có công dụng trong đông –y dược. Số lượng này không lớn về mặt thực vật học nên sinh khối của chúng không có tác dụng để sản xuất nhiên liệu, vật liệu. - Sinh khối cho tinh dầu: Đây là nhóm thực vật lớn, sau khi trích ly tinh dầu, bả chiếm một tỷ lệ cao nên có khả năng sử dụng làm nguyên liệu. - Sinh khối từ hạt có dầu các loại: Trong nhóm này, ngoài những loại hạt ăn được và cho dầu thực phẩm, còn nhiều loại hạt từ cây ăn quả hay cây công nghiệp, cho dầu béo từ 15-40%. Phần còn lại là vỏ hạt và bả. - Sinh khối từ cây cho tinh bột: Các loại này bao gồm sắn, khoai, lúa. Đây là nguồn lương thực quan trọng của con người nên việc chế biến chúng thành nhiên liệu, vật liệu cần phải cân nhắc đến an toàn lương thực cho cả thế giới. Các nguồn phế thải như rơm, rạ, trấu là nguyên liệu cung cấp năng lượng truyền thống cho con người. - Sinh khối rừng: trong đó bao gồm rừng tự nhiên, rừng gỗ trong, rừng tre, nứa: Đây là dạng vật liệu tự nhiên thân thiện với môi trường, nên việc khai thác và chế biến chúng cần phải có qui hoạch, kế hoạch để bảo vệ nguồn tài nguyên này. Tuy nhiên, từ đây hàng năm cũng thải ra hàng trăm ngàn tấn mùn cưa, dăm bào, cành nhánh, lá khô có thể làm nguyên liệu cho sản xuất nhiên vật liệu. - Sinh khối từ rừng ngập mặn, cỏ lác, lau sậy hay rừng chống cát: Đây là nguồn sinh khối tự nhiên, không có nhiều lợi ích từ sự phát triển của chúng, tuy nhiên lại đóng vai trò hết sức quan trọng cho điều hòa sinh trưởng vùng đầm lầy, ngập mặn, ngăn cản hiện tượng xói lở đất, giữ phù sa, cát bay, bảo vệ xóm làng. Khai thác nguồn sinh khối này không có nghĩa là chặt phá mà phải biết nuôi dưỡng, cắt tỉa, chăm sóc để chúng có điều kiện phát triển. Trong bối cảnh biến đổi khí hậu, khi đồng bằng sông Hồng hay sông Cữu long có thể bị ngập đến 40%, thì không một loài thực vật nào sống được, ngoại trừ nhóm sinh khối này. II.4. Tình hình nghiên cứu chuyển hóa sinh khối ở trong và ngoài nước: Nghiên cứu chuyển hóa sinh khối đã có từ rất lâu.Tinh dầu, cây thuốc, nhựa cây, gỗ, tre, nứa, song mây…đã được con người sử dụng từ khi còn mông muội. Với sự phát triển của KHCN, những sản phẩm mới ra đời, trong đó có giấy, tơ tằm, thuốc nhuộm, vải sợi cho đến những sản phẩm cao cấp hơn như đồ thủ công mỹ nghệ, bàn ghế tủ giường hiện đại… II.4.1: Trên thế giới: a/ Trong lĩnh vực nhiên liệu: Sản xuất etanol từ tinh bột đã được công nghiệp hóa. Việc lên men xenlulozo thành đường cũng đã được nghiên cứu và sản xuất công nghiệp. Biodiesel từ một số loại hạt cho dầu như cọ, cải dầu, hướng dương, dừa…cũng đã được ứng dụng để pha chế với diesel dầu mỏ. Tổng công suất sản xuất biodiesel của Châu Âu đã vượt ngưỡng 2 triệu tấn/năm. Trong những năm trước 2004, người ta thống kê được khoảng 50 nước và vùng lãnh thổ đã bắt đầu sử dụng biodiesel, thì từ đó đến nay, theo báo cáo thống kê của IFQC’s “Global Biofuels Center” [11], số nước và vùng lãnh thổ đang sử dụng, đang có các chương trình đã chiếm gần hết bản đồ thế giới. Riêng Nga, một số nước trung đông, châu phi là chưa có thông tin. Điều đó chứng tỏ rằng Biodiesel đang từ từ xâm nhập vào đời sống xã hội loài người và sẽ là một trong những những dạng nhiên liệu quan trọng trong thế kỷ 21. Vấn đề này cũng thể hiện rõ ở số lượng các patent được cấp giấy chứng nhận [12]. Thống kê số lượng patent trong các năm từ 2002 đến 2007 cho thấy có sự tăng đều trong từng năm và đến hết năm 2007 đã có khoảng 2796 patent, trong đó, năm 2007 đã gấp 7 lần năm 2002. Nếu so sánh số lượng patent trong lĩnh vực biodiesel so với các lĩnh vực năng lượng mới khác trong năm 2007, chúng ta cũng sẽ thấy bức tranh tương tự : Biodiesel: 1045 [56%] Năng lượng mặt trời: 555 [29%] Năng lượng gió: 282 [15%] Song song với công tác nghiên cứu, nhu cầu thực tế của Biodiesel trên thị trường cũng tăng lên đáng kể: Nếu năm 2001, nhu cầu là 2 triệu tấn B-100, thì đến năm 2008, nhu cầu đã gần 12 triệu tấn [13]. Nhiên liệu mới đi từ sinh khối ở thế hệ thứ hai, hay còn gọi là sunfuel, đã được nghiên cứu cách đây 35-40 năm[14,15,16], tuy nhiên vẫn còn gặp nhiều khó khăn nên chưa thể triển khai ra sản xuất. Các yếu tố gây khó khăn chính là tốn quá nhiều năng lượng và khả năng hòa tan của xenlulozo vào dung môi rất kém. Nhiệt phân sinh khối để tạo thành CO2 và H2 rồi tiếp tục chuyển thành hydrocacbon như trong quá trình hóa dầu, đòi hỏi năng lượng và khả năng phác thải ô nhiễm cao. Tan kém trong dung môi làm cho việc cắt mạch và chuyển hóa xenlulozo thành hydrocarbon bị hạn chế. Gần đây nhiều công trình nghiên cứu việc lên men visinh xenlulozo để tạo thành etanol sinh học cho thấy quá trình này đòi hỏi năng lượng lớn cho việc chưng cất và loại nước trong etanol thành phẩm, dẫn đến giá thành cao tương tự như sản xuất etanol từ tinh bột. b/ Trong lĩnh vực vật liệu: Đã có nhiều công trình nghiên cứu và sản xuất sinh khối thành sản phẩm , trong đó việc sản xuất giấy hay các dạng xenlulozo làm nguyên liệu cho vải, sợi, hóa chất, chất dẻo. Nhiều nghiên cứu ứng dụng sợi tự nhiên để thay sợi thủy tinh, sợi hóa học trong vật liệu composit thân thiện môi trường(composite xanh) cũng đã và đang được chú trọng nghiên cứu trong thập kỷ đầu của thế kỷ 21. II.4.2: Ở Việt nam: Nghiên cứu chuyển hóa sinh khối ở Việt nam cũng được các nhà khoa học ở các Trường Đại học, Viện nghiên cứu trong cả nước quan tâm. Nhiệt phân dầu thực vật để nhận hydrocarbon đã được Viện KH&CN VN tiến hành từ những năm 80. Vật liệu composit cốt tre nứa để sản xuất thuyền cho đồng bằng sông cửu long những năm 90, hố xí tự hoại cho vùng ngập lũ những năm 2000 đã được Viện khoa học vật liệu ứng dụng đưa vào triển khai với kết quả tốt. Những năm gần đây, nhiều đề tài cấp nhà nước về sử dụng sợi thiên nhiên để tạo ra vật liệu composit xanh cũng được tiến hành. Trong lĩnh vực nhiên liệu đi từ sinh khối, một số nghiên cứu thăm dò nhiệt phân sinh khối thành khí CO2,Metan, Hydro cũng được triển khai với kết quả khả quan. Nghiên cứu và sản xuất bioetanol từ tinh bột, biodiesel từ dầu thực vật Việt nam hay chuyển hóa rơm rạ thành etanol cũng được đặc biệt quan tâm và có nhiều kết quả ghi nhận. Trong xu thế chung của thời đại, năng lượng càng ngày càng trở thành điểm tựa quan trọng nhất trong phát triển kinh tế, xã hội. Dù ở giai đoạn nào thì con người cũng cần năng lượng và giải quyết năng lượng là bài toán khó nhất với con người, đặc biệt năng lượng sạch. III. MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM: III.1. Nghiên cứu sử dụng hạt của các loại cây ăn quả làm nguyên liệu sản xuất biodiesel. Sử dụng công nghệ chiết liên tục với hai loại dung môi khác nhau, có thể nhận được dầu béo trong một số loại hạt của cây ăn quả như Chôm chôm, Nhãn, Chè. Kết quả cho thấy trong hạt chôm chôm có thể thu được 22,36% dầu béo, trong hạt nhãn có thể thu được 23% và trong hạt chè có thể thu được đến 52,4% dầu béo.Tính chất vật lý và thành phần hóa học của các loại dầu này tương tự như các loại dầu béo khác và có thể làm nguyên liệu cho sản xuất biodiesel. Sau khi thu hồi dung môi, dầu béo của cả hai lần chiết được kết hợp lại với nhau để tiến hành phân tích thành phần hóa học và các chỉ số hóa lý của dầu thu được. Kết quả cuối cùng của quá trình chiết dầu được thể hiện trong bảng 3: Bảng 3: Tổng hợp kết quả thu hồi dầu béo từ hạt cây ăn quả: Hạt Chè 300 80 75 165,4 157,26 52,42 Tổng 900 210 190 580,8 294,76 Kết quả thực nghiệm trong bảng 3 cho thấy: - Hàm lượng dầu béo trong một số hạt nêu trên khá cao và có khả năng sử dụng như là nguyên liệu cho sản xuất biodiesel. - Do chi phí cho nguyên liệu (hạt) rất thấp ( chủ yếu là thu gom, chuyên chở), chi phí cho dung môi ( phần thất thoát khoảng 10%) không lớn, từ đó giá dầu nguyên liệu sẽ thấp hơn giá dầu của một số cây cho dầu khác như jatropha, cọ, dừa… Một số sản phẩm phụ khác thu được trong quá trình sản xuất các loại dầu này( sáp, các chất có HTSH…đã được nghiên cứu sử dụng cho các mục đích khác và đã công bố trong [20, 21]). Các chỉ số vật lý của dầu thu được như trong bảng 4: Bảng 4: Một số tính chất của dầu béo III.2.Nghiên cứu chuyển hóa sinh khối thành hydrocarbon lỏng: III.2.1. Chuyển hóa xenlulozo thô không có áp suất: + Xúc tác Raney-Nikel: Trong tổng số 74,35 % nguyên liệu chuyển hóa thành sản phẩm mới, có: + 57,02% thành hydrocacbon không chứa oxy. + 14,23% thành sản phẩm chứa oxy: Các chỉ số Dầu hạt Chôm Chôm Dầu hạt Trà Dầu hạt Nhãn Tỷ Trọng 0.882 0.868 0.866 Độ nhớt 33.15 57.75 30.45 I A 17.23 5.15 49.75 n D 20 1.4606 1.4679 1.4606 + 3,1% hao hụt do hình thành các sản phẩm khí, nước và sai số. Tổng sản phẩm hydrocarbon không chứa oxy bao gồm: + 2,6-dimethyl, 3-heptene, C 9 H 18 (3,07%) + 2,6-dimethyl heptane, C 9 H 20 (10,1%) + 2,6-dimethyl heptene, C 9 H 18 (4,21%) + 2,6-dimethyl, 2-heptene, C 9 H 18 (11,32%) + 2,6-dimethyl, 1,5-heptadiene, C 9 H 16 (14,09%) Các hydrocarbon trên đây là xăng không cần phải trải qua giai đoạn reforming như trong chế biến hóa dầu. + Xúc tác Hydroxy-Raney-Nikel: Trong tổng số 74,54 % nguyên liệu đã chuyển hóa, hình thành: + 58,22% hydrocarbon vòng không chứa oxy: chiếm 81,62% tổng sản phẩm, trong đó, Cymene chiếm 50%. + 12,56 % hydrocacbon vòng có chứa oxy. + 3,0% hao hụt do hình thành các sản phẩm khí, nước và sai số. Hầu hết các sản phẩm đều được đóng vòng để tạo ra nhiều hợp chất có giá trị như: + 1,4-Cyclohexadiene, 1-methyl- C 7 H 10 (9,13%) + m-Cymene, C 10 H 14 (33,15%) + p-Isopropenyl toluen, C 10 H 12 (14,76%) + Trans-Carveol, C 10 H 16 O (0,86%) + Piperitone, C 10 H 16 O (1,16%) + Xúc tác oxit kim loại có cấu trúc nano: Nhiệt phân CMC trên xúc tác Me-nano /C-active trong dòng khí Oxy ở vùng nhiệt độ 180 0 C-190 0 C. A-Sản phẩm Khí: Bảng 5: sản phẩm khí trong quá trình nhiệt phân trong O2 STT Tên sản phẩm CuO/C PbO/C Zn/C 1 Propiolic axit HC≡C-COOH 8,89 7,34 7.98 2 Nitrous Oxide N 2 O 35.8 36,5 38,30 3 Carbon dioxide CO 2 40,35 42,15 39,48 4 Formic acid etylester 2,5 1,25 1,95 87,54 87,24 87,71 Sản phẩm khí chiếm 80% B-Sản phẩm lỏng: Bảng 6:Sản phẩm lỏng trong quá trình nhiệt phân trong O2 STT Tên sản phẩm CuO/C PbO/C Zn/C 1 Propiolic axit HC≡C-COOH 1.18 1,35 1,21 2 Acid axetic 3,10 3,33 3,13 3 Etylic alcohol 63,09 60,87 62,40 4 Formic acid 32,63 34,45 33,26 5 CMC 0 0 0 100 100 100 Sản phẩm lỏng chiếm 20%. Nhận xét chung: Các sản phẩm cellulose rất khó tan trong hầu hết các dung môi hữu cơ, do đó việc sử dụng chúng làm nguyên liệu cho công nghệ hóa học gặp nhiều khó khăn. Đây cũng là hạn chế lớn của việc sử dụng biomass thay thế dầu mỏ. Các nghiên cứu nhiệt phân CMC (hòa tan trong axit formic) trên đây cho thấy, khả năng cắt mạch CMC trong vùng nhiệt độ 180-190 0 C với sự tham gia của oxit kim loại màu có kích thước nano để tạo thành các hợp chất hữu cơ có thành phần các bon C2-C3 là hiện thực. III.2.2. Chuyển hóa xenlulozo thô có áp suất hydro(2 at): +Xúc tác Raney-Nikel và Hydroxy-Raney-Nikel Bảng III.3.1: Sản phẩm mới trong quá trình hydro hóa có áp suất: STT Tên sản phẩm và đặc trưng MS RN HRN 1 6-methyl-5-hepten-2-one, C 8 H 14 O {MS: 43 55 69 93 108 126} 0.61 - 2 2,6-Dimethyl-1,3,5,7-octatetraene, C 10 H 14 {MS: 77 91 105 119 134} - 5.23 3 1,3,8-p-Menthatriene C 10 H 14 .{MS: 77 91 119 134} - 7.46 4 Cyclohexanol, 2-methylene-5-1methylethenyl- C 10 H 16 O .{MS: 41 84 91 108 119 137} 4.89 2.24 5 p-Isopropenyl toluen C 10 H 12 {MS: 41 69 91 105 119 143 157 225} - 3.97 6 Podocarp-7-en-3-one,13.beta methyl-13-vinyl- C 20 H 30 O.{MS: 41 69 79 91 106 119 135 286} - 2.18 7 Retinol, C 20 H 30 O [RT: 53.55].{MS: 69 91 105 119 133 157 199} - 8,09 8 Podocarp-7-en-3-one,13.beta methyl-13-vinyl- C 20 H 30 O.{MS: 41 69 91 105 119 286} - 5.35 9 1,6,10,14-Hexadecatetraen-3-ol, 3,7,11,15- tetramethyl-, (E,E)-, C 20 H 34 O {MS: 41 69 91 107 119 134 } - 1.25 10 Copaiferic acid, C 20 H 32 O 2 {MS: - 1.87 11 2-[4-methyl-6-(2,6,6-trimethylcyclohex-1- enyl)hexa-1,3,5-trienyl]cyclohex-1-en- 1carboxaldehyde, C 23 H 32 O {MS: 43 69 93 119 137 289 304} - 1.81 12 5.alpha Androstan-17.beta ol, 2.alpha., 3.alpha.,3.alpha epoxy-3-methyl-, C 20 H 32 O 2 {MS: 43 69 93 119 137 289 304} 0.26 1.55 13 13alpha-delta(8)-dihydroabietic acid, C 20 H 32 O 2 {MS: 43 69 93 119 137 289 304} 0.45 3.21 Xúc tác (HRN) đã hình thành 8 chất mới- là phát hiện mới của công trình này. Tám chất mới này chiếm 47 % và có cấu trúc hoàn toàn khác, tương tự các chất có hoạt tính sinh học có giá trị cao như Retinol, [C 20 H 30 O] (chiếm 8%), Podocarp-7-en-3-one, 13.beta methyl-13-vinyl-[C 20 H 30 O] (còn có tên là Sandracopimaric acid, chiếm 7,53%). Đây là những chất có giá trị cao trong việc sản xuất thuốc chữa bệnh. Nếu các chất có hoạt tính sinh học trong thực vật chiếm từ 0,5-1%, được xem là nguồn nguyên liệu có khả năng khai thác công nghiệp, thì những chất trên đây, hoàn toàn đáp ứng điều đó và mở ra khả năng tổng hợp chúng bằng công nghệ mới này. Trong khi đó, xúc tác raney-nikel không tạo ra các sản phẩm mạch vòng. III.3: Nghiên cứu vật liệu composit từ sinh khối: Một số kết quả cụ thể của dạng vật liệu này, đã đăng ký nhãn hiệu hàng hóa VINAPOL ® và GPHI với các loại polyme: - Màng Vinapol ® PL-AW- Dùng để bọc phân vô cơ, phân visinh. - Màng Vinapol ® FfS- Dùng làm bầu ươm cây tự phân hủy. - Màng Vinapol ® FfF- Dùng để bọc trái cây khi vận chuyển hay xuất khẩu mà không cần tẩm hóa chất bên ngoài. IV. MÔ HÌNH DỰ KIẾN: Cùng với công ty Golden Lotus Consultant Design Construction Company, Viện KHVLUD đang xúc tiến tư vấn công nghệ cho dự án trồng nhiều ha dừa nước tại Trà vinh do Công ty Fist-Flower đề xuất. Các nghiên cứu về thực vật học cho thấy cây dừa nước có thể chịu được nước mặn và góp phần giữ phù sa cho vùng duyên hải rất tốt. Trong bối cảnh biến đổi khí hậu và mực nước biển dâng lên thì các loại cây như dừa nước có vai trò rất lớn trong việc giữ đất và cải tạo khí hậu. Công dụng của dừa nước đã được biết đến khá lâu và khá đầy đủ. Đây là nguồn tài nguyên thực vật khá phong phú nhưng chưa được khai thác sử dụng một cách hiệu quả. Nếu có một chương trình bảo vệ, trồng mới và qui hoạch khai thác có hiệu quả, sẽ mang lại lợi ích cho người dân. Sản phẩm chủ yếu của dự án là nhiên liệu sinh học, đây là một dự án phù hợp với chủ trương phát triển nhiên liệu sinh học của Chính phủ. Công nghệ của Công ty FirstFlower là công nghệ đã thương mại hoá, có thể tin cậy được. Các sản phẩm khác như xăng, vật liệu lợp composit, sợi tự nhiên từ phế thải của cây dừa nước sẽ được Viện KHVLUD nghiên cứu triển khai tại đây để hình thành một cụm công nghệ chế biến cây dừa nước, làm cơ sở cho các dự án tiếp theo. [...]... để đề ra những chủ trương sát và đúng đắn TÀI LIỆU THAM KHẢO: [1] Hội thảo quốc gia "Phục hồi và quản lý hệ sinh thái rừng ngập mặn trong bối cảnh biến đổi khí hậu" do Ban nghiên cứu hệ sinh thái rừng ngập mặn (MERD), Tổ chức hành động phục hồi rừng ngập mặn (Nhật Bản), Ban quản lý rừng phòng hộ Cần Giờ (TPHCM) và Viện khoa học và công nghệ Phương Nam phối hợp tổ chức từ 23 đến 2511 tại TPHCM http://www.vnmedia.vn/newsdetail.asp?NewsId=142796&CatId=23... và có thu nhập trên những vùng này để họ gắn bó với rừng ngập mặn và chắn cát 4 Các công nghệ chuyển hóa sinh khối thành nhiên liệu và vật liệu mới của các nhà khoa học Việt nam có thể giúp ích cho chương trình này với chi phí thấp hơn và linh hoạt hơn việc nhập công nghệ của nước ngoài 5 Chúng tôi hy vọng với báo cáo này, các cấp quản lý nhà nước và hoạch định chính sách đối phó với biến đổi khí hậu. .. [20] Hồ Sơn Lâm, “Những kết quả nghiên cứu thực nghiệm công nghệ không bả thải trong sản xuất biodiesel từ dầu thực vật Việt Nam”, Hội nghị Khoa học kỷ niệm 35 năm VKH&CN Việt Nam-Hà Nội 10/2010, Tiểu ban: Khoa học Vật liệu, tr 75-84 [21] Hồ Sơn Lâm và các cộng sự: Nghiên cứu tổng hợp thuốc diệt “bọ đậu đen” trên cơ sở các chất có hoạt tính sinh học trong hạt có dầu và hệ oxit đồng có cấu trúc nano”...V KẾT LUẬN: 1 Biến đổi khí hậu sẽ làm thay đổi đáng kể cuộc sống của con người ở những vùng bị ảnh hưởng, cho nên, các giải pháp thích ứng cho việc giải quyết các vấn đề về biến đổi khí hậu là rất quan trọng và cấp bách 2 Các giải pháp cần được tiến hành đồng bộ để không gây ảnh hưởng đến đời sống nhân dân 3 Việc trồng các loại rừng ngập mặn và chống cát vùng ven biển là cần thiết,... học và công nghệ Phương Nam phối hợp tổ chức từ 23 đến 2511 tại TPHCM http://www.vnmedia.vn/newsdetail.asp?NewsId=142796&CatId=23 [2] Hội thảo “Tác động của biến đổi khí hậu đối với ĐBSCL” do Trung tâm Giáo dục Truyền thông Môi trường tổ chức trong hai ngày (2-3/10) tại Cần Thơ http://vietnamnet.vn/xahoi/2008/10/806789/ [3].Ho Son Lam Renewable Energy in Vietnam-Potentially and Prospects VICO+C Joint... Applications”, Chapter 7, pp 231-260, from “Natural Fibres, Biopolymers and Biocomposites”, Amar K Mohanty, Manjusri Misra and Lawrence T Drzal, Eds., CRS Press 2005 [10] Nguyển Quang Khải Trung tâm năng lượng & Môi trường Hà nội.(5/2010) [11] Global Biofuels Center [12] www.bakerdaniels.com [13] BIODIESEL 2020: Global Market Survey, Feedstock Trends and Forecasts www.bakerdaniels.com [14].Elliott, . thiệu sơ lược về sinh khối, các dạng sinh khối và vai trò của nó trong sản xuất nhiên vật liệu mới. Một số kết quả trong nghiên cứu chuyển hóa sinh khối thành nhiên liệu và vật liệu mới cho thấy. mặn và rừng chống cát [2] là cách tốt nhất cho phòng chống biến đổi khí hậu trên nhiều khía cạnh, mà hai trong số nhiều lợi ích đó là năng lượng và vật liệu mới từ sinh khối. II. NĂNG LƯỢNG VÀ. vật. Trong đó phổ biến nhất vẫn là sử dụng trực tiếp và khí Biogas. Các loại hình khác vẫn còn ở trong giai đoạn thử nghiệm. II.2 .Vật liệu từ sinh khối Vật liệu từ sinh khối đã được sử dụng