Đang tải... (xem toàn văn)
Hiện nay, an ninh năng lượng và bảo vệ môi trường đang là vấn đề bức thiết. Nguồn năng lượng chính vẫn là xăng,dầu lấy từ dầu mỏ (nhiên liệu hóa thạch không thể tái sinh). Nguồn nhiên liệu hóa thạch vì không thể tái sinh nên ngày càng cạn dần. Do đó,giá xăng dầu tăng vọt, không khí đô thị ngày một ô nhiễm. Theo các điều tra quốc tế thì nếu không tìm kiếm thêm được các nguồn dự trữ mới thì với lượng khai thác như hiện nay, khoảng 85,9 triệu thùng mỗi ngày, thì dầu mỏ sẽ cạn kiệt sau 43 năm nữa, với lượng khai thác 19 BBOE (tương đương triệu thùng dầu mỏ) mỗi ngày thì khí thiên nhiên cũng sẽ cạn kiệt sau 60 năm nữa. Lượng khai thác khoảng 29,85 BBOE mỗi ngày thì than đá nhiều nhất là 148 năm nữa cũng sẽ cạn kiệt. Điều đó khiến các nhà chức trách phải xem xét và tìm tòi một nguồn nhiên liệu mới, nguồn nhiên liệu có thể tái sinh và giảm thiểu ô nhiễm, là chìa khóa của tương lai đó chính là nhiên liệu sinh học.
Nhiên liệu sinh học Nhóm : 11 ĐỀ TÀI NHIÊN LIỆU SINH HỌC GVHD: PHẠM MINH TUẤN -1- Nhiên liệu sinh học Nhóm : 11 LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, an ninh lượng bảo vệ môi trường vấn đề thiết Nguồn lượng xăng,dầu lấy từ dầu mỏ (nhiên liệu hóa thạch tái sinh) Nguồn nhiên liệu hóa thạch tái sinh nên ngày cạn dần Do đó,giá xăng dầu tăng vọt, không khí đô thị ngày ô nhiễm Theo điều tra quốc tế không tìm kiếm thêm nguồn dự trữ với lượng khai thác nay, khoảng 85,9 triệu thùng ngày, dầu mỏ cạn kiệt sau 43 năm nữa, với lượng khai thác 19 BBOE (tương đương triệu thùng dầu mỏ) ngày khí thiên nhiên cạn kiệt sau 60 năm Lượng khai thác khoảng 29,85 BBOE ngày than đá nhiều 148 năm cạn kiệt Điều khiến nhà chức trách phải xem xét tìm tòi nguồn nhiên liệu mới, nguồn nhiên liệu tái sinh giảm thiểu ô nhiễm, chìa khóa tương lai nhiên liệu sinh học Đây lĩnh vực đặc biệt quan trọng với chúng em- sinh viên nghành công nghệ sinh học, động lực để chúng em thực đề tài tiểu luận Chúng em xin gửi lời cám ơn đến thầy Phạm Minh Tuấn giúp chúng em hoàn thành tiểu luận GVHD: PHẠM MINH TUẤN -2- Nhiên liệu sinh học Nhóm : 11 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU - I.TỔNG QUAN NHIÊN LIỆU SINH HỌC - 1.Khái niệm nhiên liệu sinh học - 2.Nhiên Liệu Sinh Học – Xu Hướng Năng Lượng Tất Yếu - 3.Nguyên liệu sản xuất nhiên liệu sinh học - 4.Các loại nhiên liệu sinh học - 5.Ưu, nhược điểm nhiên liệu sinh học - 5.1.Ưu điểm - 5.2.Hạn chế - II.GIỚI THIỆU CÁC LOẠI NHIÊN LIỆU SINH HỌC - 10 1.Biogas - 10 1.1.Khái niệm - 10 1.2.Lịch sử phát triển - 10 1.3.Nguyên liệu sản xuất - 11 1.4 Quy trình sản xuất biogas từ chất thải chăn nuôi - 11 1.5.Ưu điểm, nhược điểm biogas - 15 1.6.Ứng dụng - 16 2.Biodiesel - 17 2.1.Khái niệm - 17 2.2.Lịch sử phát triển - 17 2.2.Phân loại - 18 2.3.Nguyên liệu - 18 2.4.Các tính chất tiêu chất lượng - 19 2.5.Quy trình sản xuất - 22 2.6.Ưu nhược điểm so với diesel sản xuất từ dầu mỏ - 25 2.7.Ứng dụng - 26 3.Bio-ethanol - 27 GVHD: PHẠM MINH TUẤN -3- Nhiên liệu sinh học Nhóm : 11 3.1.Khái niệm - 27 3.2 Tính chất hóa lý ethanol biến tính (TCVN 7716 : 2007) - 27 3.3 Quy trình sản xuất Bio-ethanol từ tinh bột - 28 3.4.Ưu nhược điểm Bio-ethanol - 29 3.5 Ứng dụng - 29 III.TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN NHIÊN LIỆU SINH HỌC VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI - 30 1.Các nước giới ngày trọng vào nguồn nhiện liệu sinh học - 30 2.Tình hình phát triển nhiên liệu sinh học việt nam - 34 2.1.Tiềm nhiên liệu sinh học - 34 2.2.Phát triển nhiên liệu sinh học Việt Nam: Vẫn tầm vĩ mô - 35 IV.KẾT LUẬN - 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO - 40 - GVHD: PHẠM MINH TUẤN -4- Nhiên liệu sinh học Nhóm : 11 I.TỔNG QUAN NHIÊN LIỆU SINH HỌC 1.Khái niệm nhiên liệu sinh học Nhiên liệu sinh học (Tiếng Anh: Biofuels, tiếng Pháp: biocarburant, viết tắt NLSH) loại nhiên liệu hình thành từ hợp chất có nguồn gốc động thực vật (sinh học) nhiên liệu chế xuất từ chất béo động thực vật (mỡ động vật, dầu dừa, ), ngũ cốc (lúa mỳ, ngô, đậu tương ), chất thải nông nghiệp (rơm rạ, phân, ), sản phẩm thải công nghiệp (mùn cưa, sản phẩm gỗ thải ), Hình trình sản xuất sử dụng nhiên liệu sinh học GVHD: PHẠM MINH TUẤN -5- Nhiên liệu sinh học Nhóm : 11 2.Nhiên Liệu Sinh Học – Xu Hướng Năng Lượng Tất Yếu Nhu cầu lượng loài người diện cách hàng trăm ngàn năm, người biết dùng lửa hoạt động hàng ngày để nướng thịt, đuổi thú dữ, đốt rừng làm rẫy Kể từ đó, nguồn lượng từ vật rắn gỗ ngày trở nên quan trọng, có hai tỉ người giới dùng chất đốt rắn gia đình để nấu nướng sưởi ấm mùa đông Năng lượng có vai trò quan trọng phát triển kinh tế - xã hội An ninh quốc gia, an ninh kinh tế gắn liền với an ninh lượng quốc gia Vì sách phát triển kinh tế, xã hội bền vững, sách lượng nên đặt lên hàng đầu Vào kỷ 19, gỗ nguồn lượng làm máy chạy nước phổ thông ngành chuyên chở, giúp phát triển mạnh công nghiệp giới Sau đó, người chế tạo máy phát điện cung cấp nguồn điện có nhiều công dụng cho đời sống hàng ngày thay dần máy chạy nước Khi tìm thấy nguồn nhiên liệu trầm tích than đá, dầu hỏa khí đốt, người tăng tốc sử dụng loại lượng không tái tạo để chạy máy nổ, chủ yếu ngành vận tải, nhiệt điện Loại nhiên liệu thể lỏng (xăng dầu) trở nên thông dụng ngành chuyển vận có tỉ trọng lượng cao, dễ sử dụng loại nhiên liệu khí rắn, từ nguồn lượng rắn sử dụng giảm dần Theo tính toán chuyên gia kinh tế lượng, dầu mỏ khí đốt chiếm khoảng 60-80% cán cân lượng giới Với tốc độ tiêu thụ trữ lượng dầu mỏ có, nguồn lượng nhanh chóng bị cạn kiệt vòng 40-50 năm Diễn biến phức tạp giá xăng dầu gần nhu cầu dầu thô ngày lớn bất ổn trị nước sản xuất dầu mỏ Để đối phó tình hình đó, cần tìm nguồn lượng thay thế, ưu tiên hàng đầu cho nguồn lượng tái sinh thân thiện với môi trường GVHD: PHẠM MINH TUẤN -6- Nhiên liệu sinh học Nhóm : 11 Trong số nguồn lượng thay dầu mỏ sử dụng (năng lượng gió, lượng mặt trời, lượng hạt nhân,…), lượng sinh học xu phát triển tất yếu, nước nông nghiệp nhập nhiên liệu, lợi ích như: công nghệ sản xuất không phức tạp, tận dụng nguồn nguyên liệu chỗ, tăng hiệu kinh tế nông nghiệp, không cần thay đổi cấu trúc động sở hạ tầng có giá thành cạnh tranh so với xăng dầu 3.Nguyên liệu sản xuất nhiên liệu sinh học Nguyên liệu để sản xuất Nhiên liệu sinh học đa dạng, phong phú, bao gồm: Nông sản: sắn, ngô, mía, củ cải đường… Cây có dầu: lạc, đậu tương, hướng dương, dừa, cọ dầu, jatropha… Chất thải dư thừa: sinh khối phế thải, rơm rạ, thân bắp, gỗ, bã mía, vỏ trấu… Mỡ cá Tảo Tùy theo lợi nguồn nguyên liệu quốc gia, người ta lại chọn loại nguyên liệu phù hợp để sản xuất NLSH Ví dụ Brasil sản xuất ethanol chủ yếu từ mía, Mỹ từ ngô 4.Các loại nhiên liệu sinh học NLSH có nguồn gốc từ vật liệu sinh khối củi, gỗ, rơm, trấu, phân mỡ động vật dạng nhiên liệu thô NLSH dùng cho giao thông vận tải chủ yếu gồm: loại cồn sản xuất công nghệ sinh học để sản xuất Gasohol (Methanol, Ethanol, Buthanol, nhiên liệu tổng hợp Fischer Tropsch); loại dầu sinh học để sản xuất diesel sinh học (dầu thực vật, dầu thực vật phế thải, mỡ động vật) Hay nói cách khác; NLSH loại nhiên liệu hình thành từ hợp chất có nguồn gốc động thực vật (sinh học) Ví dụ nhiên liệu GVHD: PHẠM MINH TUẤN -7- Nhiên liệu sinh học Nhóm : 11 chế xuất từ chất béo động thực vật (mỡ động vật, dầu dừa, ), ngũ cốc (lúa mỳ, ngô, đậu tương ), chất thải nông nghiệp (rơm rạ, phân, ), sản phẩm thải công nghiệp (mùn cưa, sản phẩm gỗ thải ), NLSH dựa vào nguồn nguyên liệu tạm chia làm nhóm sau: Nhiên liệu lỏng: Bao gồm Bio-metanol, Bio-ethanol, Bio-butanol, Bio-diesel… Trong số dạng NLSH này, Bio-ethanol loại nhiên liệu thông dụng giới có khả sản xuất quy mô công nghiệp từ nguyên liệu chứa đường mía, củ cải đường nguyên liệu chứa tinh bột ngũ cốc, khoai tây, sắn… Gas sinh học (Biogas) loại khí hữu gồm Methane đồng đẳng khác Biogas tạo sau trình ủ lên men sinh khối hữu phế thải nông nghiệp, chủ yếu cellulose, tạo thành sản phẩm dạng khí Biogas dùng làm nhiên liệu khí thay cho sản phẩm khí gas từ sản phẩm dầu mỏ Nhiên liệu sinh học rắn: Một số loại nhiên liệu sinh học rắn mà nước phát triển sử dụng hàng ngày công việc nấu nướng hay sưởi ấm gỗ, loại phân thú khô 5.Ưu, nhược điểm nhiên liệu sinh học 5.1.Ưu điểm Loại nhiên liệu có nhiều ưu điểm bật so với loại nhiên liệu truyền thống (dầu khí, than đá ): Tính chất thân thiện với môi trường: chúng sinh hàm lượng khí gây hiệu ứng nhà kính (một hiệu ứng vật lý khiến Trái Đất nóng lên) gây ô nhiễm môi trường loại nhiên liệu truyền thống GVHD: PHẠM MINH TUẤN -8- Nhiên liệu sinh học Nhóm : 11 Nguồn nhiên liệu tái sinh: nhiên liệu lấy từ hoạt động sản xuất nông nghiệp tái sinh Chúng giúp giảm lệ thuộc vào nguồn tài nguyên nhiên liệu không tái sinh truyền thống 5.2.Hạn chế Tuy nhiên vấn đề sử dụng NLSH vào đời sống nhiều hạn chế chưa hạ giá thành sản xuất xuống thấp so với nhiên liệu truyền thống Trong tương lai, nguồn nhiên liệu truyền thống cạn kiệt, NLSH có khả nguồn thay Ngoài NLSH ảnh hưởng với vấn đề gây tranh cãi tác động lớn đến an ninh lương thực, hạn chế coi nhẹ mà an ninh lương thực vấn đề trọng tâm giới GVHD: PHẠM MINH TUẤN -9- Nhiên liệu sinh học Nhóm : 11 II.GIỚI THIỆU CÁC LOẠI NHIÊN LIỆU SINH HỌC 1.Biogas 1.1.Khái niệm Biogas hay khí sinh học hỗn hợp khí methane (CH4) số khí khác phát sinh từ phân huỷ vật chất hữu môi trường yếm khí Thành phần Biogas CH4 (50-60%) CO2 (>30%) lại chất khác nước N2, O2, H2S, CO, … thuỷ phân môi trường yếm khí, xúc tác nhờ nhiệt độ từ 20-40ºC 1.2.Lịch sử phát triển Các hệ thống nghiên cứu sản xuất Biogas bắt đầu nhà khoa học Ý Allesandro Volta, người số người tham gia vào nghiên cứu điện nay, tên đơn vị điện áp đo gọi “V” Vào năm 1770 Volta để ý đến khí đầm lầy trầm tích hồ miền bắc Italy, sau ông bắt đầu tiến hành thí nghiệm cháy khí Faraday, nhà vật lý người Anh thử nghiệm với khí đầm lầy xác định hydrocarbon Chỉ năm 1821, nhà nghiên cứu Avogadro thiết lập công thức hóa học khí mêtan (CH4) Nhà vi khuẩn học tiếng Pháp, Pasteur vào năm 1884 tiến hành thử nghiệm với phân rắn Ông người đề xuất việc sử dụng phân từ chuồng nuôi gia súc Paris để sản xuất khí đốt giúp chiếu sáng đường phố Cùng với phát triển công nghệ, năm 1897 bệnh viện cho bệnh nhân phong Bombay, Ấn Độ xây dựng nhà máy đầu tiên, khí đốt sử dụng cho chiếu sáng, vào năm 1907 cung cấp công cụ để sản xuất điện GVHD: PHẠM MINH TUẤN - 10 - Nhiên liệu sinh học Nhóm : 11 Bảng3 So sánh khí thải diesel sinh học/diesel dầu mỏ b Nhược điểm Nhược điểm diesel sinh học so với diesel dầu mỏ nhiệt thấp hơn, điểm đông cao nên khó sử dụng vùng lạnh mùa đông, giải pháp thay dầu mỏ trọn vẹn nguồn nguyên liệu cung cấp khó khăn, dồi không đủ lớn để đáp ứng nhu cầu; giá thành cao nên cần có sách hỗ trợ nhà nước, thiết bị sản xuất hạ tầng sở phân phối phải xây dựng mới, hệ thống pháp lý để sử dụng xăng pha nhiên liệu sinh học chưa có chưa hoàn chỉnh 2.7.Ứng dụng Biodiesel sử dụng mà thường pha chế với dầu diesel để tạo hợp chất nhiên liệu dùng thương mại Hiện có loại Biodiesel sau đây: - B5 gồm 5% biodiesel pha với 95% dầu diesel - B10 gồm 10% biodiesel pha với 90% dầu diesel - B20 gồm 20% biodiesel pha với 80% dầu diesel - B100 biodiesel nguyên chất, không pha chế, giá khoảng USD gallon, so với 2.60 USD gallon dầu cặn GVHD: PHẠM MINH TUẤN - 26 - Nhiên liệu sinh học Nhóm : 11 3.Bio-ethanol 3.1.Khái niệm Bioethanol cồn lỏng sản xuất từ loại nông nghiệp thông dụng mía ngô Nó xem sản phẩm thay cho xăng dầu diezel biết đến nhiều nhiên liệu cho ô tô Nó đặc biệt sử dụng nhiều Brazil Bioethanol tạo thành từ hai phản ứng sau: Phản ứng thủy phân tinh bột: (C6H10O5)n + n H2O = n C6H12O6 Phản ứng tạo ethanol từ đường: C6H12O6 = C2H5OH + CO2 + Q 3.2 Tính chất hóa lý ethanol biến tính (TCVN 7716 : 2007) Tiêu chuẩn Đơn vị Hàm lượng ethanol % thể tích Hàm lượng methanol % thể tích Hàm lượng nhựa rửa qua dung môi mg/100 Ml Giới hạn >92,1 < 0,5 < 5,0 Hàm lượng nước Hàm lượng chất (xăng, naphta) 5.1 5.2 % thể tích 1,96 % thể tích < 5,0 mg/L( ppm khối Hàm lượng clorua vô lượng) < 32 (40) Hàm lượng đồng mg/kg [...]... diesel sinh học Brazil hy vọng hợp tác với Nam Phi để phát triển nhiên liệu sinh học, vì nam Phi và nhiều quốc gia Châu Phi có tiềm lực lớn về nhiên liệu sinh học Cuối năm 2009 Ấn Độ phê chuẩn chính sách về nhiên liệu sinh học và quyết định thành lập Ủy ban quốc gia về nhiên liệu sinh học Mục tiêu đề ra là đến năm 2017 việc phối hợp sử dụng nhiên liệu sinh học đạt đến chỉ tiêu 20%, bao gồm diesel sinh học. .. xuất nhiên liệu sinh học và đã ưu tiên phát triển dạng nhiên liệu sinh học này trong quy hoạch phát triển nhiên liệu sinh học quốc gia Nguồn nguyên liệu chính cho sản xuất nhiên liệu sinh học tại Việt Nam cho giai đoạn đến năm 2015 tầm nhìn 2025 được xác định bao gồm: Dầu và mỡ đã qua sử dụng bao gồm dầu mỡ thu được từ ngành công nghiệp thực phẩm GVHD: PHẠM MINH TUẤN - 34 - Nhiên liệu sinh học Nhóm... sản xuất phân bón sinh học, xử lý chất thải, nhiên liệu cho xe cộ GVHD: PHẠM MINH TUẤN - 16 - Nhiên liệu sinh học Nhóm : 11 2.Biodiesel 2.1.Khái niệm Biodiesel hay còn gọi là Diesel sinh học là một loại nhiên liệu có tính chất tương đương với nhiên liệu dầu diesel nhưng không phải được sản xuất từ dầu mỏ mà từ dầu thực vật hay mỡ động vật Nhìn theo phương diện hóa học thì diesel sinh học là methyl ester... cứu nhiên liệu sinh học từ tảo Liên minh Châu Âu (EU) quyết định giảm thiểu phát tán khí nhà kính và giảm nhu cầu nhập khẩu xăng dầu bằng cách thực hiện mục tiêu thay thế 10% nhiên liệu dùng trong vận tải bằng các nhiên liệu tái tạo Hội đồng EU đề nghị xác nhận việc ứng dụng các nguồn nhiên liệu sinh học Có 14 quốc gia trong EU thỏa thuận hợp tác nghiên cứu và triển khai sản xuất nhiên liệu sinh học. .. được xác định này sẽ dẫn dắt sự đầu tư vào ngành công nghiệp nhiên liệu sinh học 2.2.Phát triển nhiên liệu sinh học tại Việt Nam: Vẫn ở tầm vĩ mô Nhiên liệu sinh học đã được các nhà khoa học nước ta chú ý đến từ những năm cuối của thế kỷ 20 và cho đến nay đã có một số nghiên cứu điều chế diesel sinh học theo phương pháp este hóa với nguyên liệu là đậu tương, dầu dừa, dầu phế thải, các loại hạt có dầu... nông lâm nghiệp để hạ giá thành từng đơn vị tiêu thụ điện 2.Tình hình phát triển nhiên liệu sinh học tại việt nam 2.1.Tiềm năng về nhiên liệu sinh học Nguyên liệu để sản xuất nhiên liệu sinh học tại Việt Nam rất phong phú bao gồm nguyên liệu khi thu hoạch các cây trồng làm thực phẩm như ngô, đậu nành, sắn, mía hoặc các nguyên liệu khi thu hoạch những cây trồng không làm thực phẩm như dầu mè (jatropha),... nguyên liệu khác nhau mà mỗi nước sản xuất nhiều loại diesel sinh học khác nhau rồi đem trộn với diesel truyền thống theo tỷ lệ quy định trong các tiêu chuẩn sản phẩm như B5 (5% diesel sinh học, 95% diesel dầu mỏ), B10 (10% diesel sinh học, 90% diesel dầu mỏ), B20 (20% diesel sinh học, 80% diesel dầu mỏ) … GVHD: PHẠM MINH TUẤN - 25 - Nhiên liệu sinh học Nhóm : 11 Bảng3 So sánh khí thải của diesel sinh học/ diesel... dành cho các nghiên cứu về năng lượng sinh học là 220 triệu USD (về năng lượng mặt trời là 302 triệu USD, năng lượng gió là 123 triệu USD, kỹ thuật địa nhiệt là 55 triệu USD) Về nhiên liệu sinh học tiên tiến DOE dành ra 80 triệu USD để hỗ trợ nghiên cứu, trong đó có phần nghiên cứu nhiên liệu từ sinh khối tảo, nhiên liệu GVHD: PHẠM MINH TUẤN - 31 - Nhiên liệu sinh học Nhóm : 11 xanh trong không trung…DOE... sản xuất xăng sinh học và cả nước có trên 2000 trạm bán xăng sinh học Các nhà máy này đã chuyển hóa thân GVHD: PHẠM MINH TUẤN - 33 - Nhiên liệu sinh học Nhóm : 11 mía và rơm rạ lúa mỳ thành ethanol (càng thấy việc sản xuất từ sắn ở nước ta là không hợp lý) Trộn 43% cồn sinh học với 57% khí thiên nhiên để tạo thành Ethyl tert-butyl ether (ETBE), lại trộn với 99% xăng để tạo thành xăng sinh học Nhờ đó mà... cho Công ty RW Beck để xúc tiến nghiên cứu về nhiên liệu sinh học tiên tiến Ngày 31-3-2010 DOE lại hỗ trợ 18 triệu USD để giúp Phong thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley thành lập đơn vị phát triển quá trình nhiên liệu sinh học tiên tiến (PDU) Chương trình Sinh khối (Biomass Program) cũng được hỗ trợ 718 triệu USD để thương mại hóa các nhiên liệu sinh học tiên tiến, mục tiêu là phải đạt tới 950 triệu