Tiu lun mn K thut sinh thi th

Tiểu luận môn: Kỹ thuật sinh thái đô thị Đề tài: NĂNG LƯỢNG SINH HỌC Gv hướng dẫn: TS. Đặng Viết Hùng Học viên thực hiện: 1. Bành Như Thùy 2. Kiều Thu Hà 3. Nguyễn Thị Ngọc Báu 4. Đào Thanh Tùng 5. Lê Thị Trúc Phương 6. Huỳnh Võ Tuyết Hân 7. Lê Thu Thủy

Năng lượng sinh học? Sinh khối? • Sinh khối là tổng trọng lượng của sinh vật sống trong sinh quyển hoặc số lượng sinh vật sống trên một đơn vị diện tích, thể tích vùng. • Sinh khối là các phế phẩm từ nông nghiệp (rơm rạ, bã mía, vỏ, xơ bắp v. . ), phế phẩm lâm nghiệp (lá khô, vụn gỗ v. v. . . ), giấy vụn, mêtan từ các bãi chôn lấp, trạm xử lý nước thải, phân từ các trại chăn nuôi gia súc và gia cầm. Năng lượng sinh học (năng lượng sinh khối)? • Sinh khối chứa năng lượng hóa học, nguồn năng lượng từ mặt trời tích lũy trong thực vật qua quá trình quang hợp. Nguồn năng lượng từ sinh khối được chuyển thành năng lượng để con người sử dụng được gọi là năng lượng sinh khối hay năng lượng sinh học.

Ưu nhược điểm (1) Ưu điểm • Về mặt lý thuyết sinh khối là nguồn nhiên liệu vô tận, có thể tái sinh được; • NLSH có thể giảm thiểu sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch đắt đỏ, đang cạn kiệt • Nâng cao hiệu quả kinh tế nông nghiệp, tạo thêm việc làm cho người lao động • NLSH có thể đóng góp vào phát triển kinh tế- xã hội của các cộng đồng địa phương và các ngành kinh tế đang phát triển • NLSK tận dụng chất thải làm nhiên liệu. Do đó nó vừa làm giảm lượng rác vừa biến chất thải thành sản phẩm hữu ích.

Ưu nhược điểm (2) Nhược điểm • Có thể gây ô nhiễm khi đốt cháy trực tiếp. • Là một nguồn năng lượng đắt đỏ nếu so với năng lượng hóa thạch. • Suy giảm đa dạng sinh học khi năng lượng sinh học được khuyến khích quá mức bởi chính phủ (chặt rừng để trồng cây năng lượng). • Giảm sản lượng lương thực do trồng nhiều cây năng lượng.

Phân loại năng lượng sinh khối (1) 1. Nhiên liệu lỏng Xăng sinh học (Gasohol) Bao gồm Bio-metanol, Bio-ethanol, Bio-butanol… Diesel sinh học (Bio. Diesel) Diesel sinh học có thể sử dụng thay thế cho diesel vì nó có tính chất tương đương với nhiên liệu dầu diesel nhưng không phải được sản xuất từ dầu mỏ mà được sản xuất từ dầu thực vật hay mỡ động vật bằng phản ứng chuyển hóa este (transesterification). Ethanol (hoặc là cồn ethyl) Ethanol là nhiên liệu dạng lỏng, không màu, trong suốt, dễ cháy. Ethanol được dùng như phụ gia cho xăng, với mục đích tăng chỉ số octane và giảm khí thải hiệu ứng nhà kính.

Phân loại năng lượng sinh khối (2) 2. Khí sinh học • Biogas hay khí sinh học là hỗn hợp khí methane (CH 4) và một số khí khác phát sinh từ sự phân huỷ các vật chất hữu cơ trong môi trường yếm khí. • Thành phần chính của Biogas là CH 4 (50 -60%) và CO 2 (>30%) còn lại là các chất khác như hơi nước N 2, O 2, H 2 S, CO … được thuỷ phân trong môi trường yếm khí, xúc tác nhờ nhiệt độ từ 20 -40ºC, nhiệt trị thấp của CH 4 là 37, 71. 103 KJ/m 3, do đó có thể sử dụng biogas làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong.

Phân loại năng lượng sinh khối (3) • Biogas cháy với ngọn lửa xanh, không sinh khói, nhiệt độ và nhiệt lượng cao (1 mét khối khí cháy phát ra nhiệt 4700 -5900 kcal tùy theo hàm lượng CH 4 (mêtan); mà hàm lượng CH 4 lại ohụ thuộc vào nguyên liệu ủ). 3. Nhiên liệu sinh khối rắn • Bao gồm cây cối, chất xơ gỗ, chất thải gia súc, chất thải nông lâm nghiệp, chất thải gỗ thành thị, chất thải rắn đô thị,

Tình hình triển khai ở quốc tế và Việt Nam (1) Trên thế giới: • Hiện nay trên quy mô toàn cầu, sinh khối là nguồn năng lượng lớn thứ tư, chiếm tới 14 -15% tổng năng lượng tiêu thụ của thế giới. Ở các nước đang phát triển, sinh khối thường là nguồn năng lượng lớn nhất, trung bình đóng góp khoảng 35% trong tổng cung cấp năng lượng. • Brasil là quốc gia đầu tiên sử dụng ethanol làm nhiên liệu ở quy mô công nghiệp từ năm 1970. Tất cả các loại xăng ở quốc gia này đều pha khoảng 25% ethanol (E 25), mỗi năm tiết kiệm được trên 2 tỷ USD do không phải nhập dầu mỏ. Hiện tại, ở nước này có 3 triệu ôtô sử dụng hoàn toàn ethanol và trên 17 triệu ôtô sử dụng E 25

Tình hình triển khai ở quốc tế và Việt Nam (2) Mỹ hiện là quốc gia sản xuất ethanol lớn nhất thế giới (năm 2006 đạt gần 19 tỷ lít, trong đó 15 tỷ lít dùng làm nhiên liệu - chiếm khoảng 3% thị trường xăng). Trung Quốc, Đầu năm 2003, xăng E 10 (10% ethanol và 90% xăng) đã chính thức được sử dụng ở 5 thành phố lớn và sắp tới sẽ mở rộng thêm tại 9 tỉnh đông dân cư khác Ở Thái Lan, Chính phủ đề ra mục tiêu năng lượng tái tạo đạt 20% trên tổng năng lượng tiêu thụ vào năm 2022 Ở Phillipine, Luật nhiên liệu sinh học (Biofuel Act) được ban hành từ năm 2006 với mục tiêu giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hoá thạch. Hiện nay việc sản xuất E 5 là bắt buộc đối với các nhà sản xuất, phân phối nhiên liệu ở Phillipine.

Tình hình triển khai ở quốc tế và Việt Nam (3) Tại Việt Nam: • Theo thống kê, hiện nay, nước ta đã có nhiều dự án sản xuất NLSK từ sắn, rỉ đường, như dự án đầu tư Nhà máy sản xuất ethanol có công suất 120 triệu lít/năm của Công ty cổ phần Ðồng Xanh, hay 1 số nhà máy khác đang trong giai đoạn thi công như Nhà máy sản xuất ethanol nhiên liệu Dung Quất có công suất thiết kế 100 triệu lít/năm, Nhà máy sản xuất ethanol nhiên liệu Bình Phước công suất 100 triệu lít/năm. • Tại miền bắc, Công ty cổ phần hóa dầu và NLSK Dầu khí thuộc Tập đoàn Dầu khí Việt Nam đã khởi công xây dựng Nhà máy sản xuất nhiên liệu ethanol tại tỉnh Phú Thọ với công suất 100 nghìn m 3/năm. Bên cạnh đó, nước ta cũng đã có hai nhà máy sản xuất diesel sinh học từ mỡ cá tại TP Cần Thơ và tỉnh An Giang với tổng công suất 80 tấn/ngày. • Riêng về lĩnh vực biogas đã thực hiện ở nhiều tỉnh, thành phố nơi bà con chăn nuôi nhiều.

Chuyển hóa năng lượng sinh khối Hầu hết các quá trình chuyển đổi sinh khối có thể được chia ra làm hai loại như sau: • Chuyển đổi nhiệt hóa (thermochemical): bao gồm đốt nhiệt (combustion), khí hóa và nhiệt phân; • Chuyển đổi sinh hóa (biochemical): bao gồm phân hủy yếm khí (sản phẩm sinh khối và hỗn hợp methane và CO 2) và lên men (sản phẩm ethanol).

Dòng vật chất năng lượng (1)

Dòng vật chất năng lượng (2)

Sản xuất biodiesel từ mỡ cá tra và cá basa (1) 1. Một số thông tin liên quan • Mỗi năm đồng bằng sông Cửu Long thải ra khoảng hơn 30. 000 tấn mỡ cá tra, cá ba sa. • Một số công ty đã sản xuất thành công và đưa ra thị trường sản phẩm dầu Basa Bio được làm từ mỡ cá basa • Hàm lượng axit béo không no chủ yếu là axit oleic trong mỡ cá tra chiếm 55, 5% và mỡ cá basa chiếm 62%. • Một kg mỡ cá có thể sản xuất được 1, 13 lít Basa Bio.

Sản xuất biodiesel từ mỡ cá tra và cá basa (2) 2. Các phương pháp - Phương pháp thủ công • Sau khi chiên, mỡ bụng của cá được loại nước để được mỡ chất lượng cao. • Ở giai đoạn đầu tiên, xúc tác axit được dùng để chuyển axit béo tự do có trong mỡ cá thành biodiesel, • Giai đoạn 2, tiếp tục sử dụng xúc tác kiềm để chuyển hóa hoàn toàn mỡ cá thành biodiesel. Sản xuất hai giai đoạn sẽ không có tính kinh tế vì làm tăng giá thành của sản phẩm.

Sản xuất biodiesel từ mỡ cá tra và cá basa (2) - Phương pháp hiện đại • • Công nghệ ly tâm ba pha là phương pháp hiện đại nhất hiện nay trong sản xuất mỡ cá. Phương pháp này ly tâm cho ra mỡ, nước và bột cá sau khi ép, nên tỷ lệ thu hồi mỡ cao, sản phẩm có độ nhớt, hàm lượng nước, cặn và axit béo tự do thấp, màu sáng, ít tốn kém năng lượng và lao động, giảm tối thiểu lượng nước sử dụng nên không gây ảnh hưởng đến môi trường. Tuy nhiên, kinh phí đầu tư thiết bị khá cao là một bài toán khó ngay cả đối với các doanh nghiệp xuất nhập khẩu thủy sản lớn muốn thay đổi công nghệ để tăng giá trị phụ phẩm của cá tra và basa sau khi xuất khẩu philê. Mỡ cá được sản xuất từ phương pháp này sẽ thuận lợi và hiệu quả cao khi sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất biodiesel với công nghệ đơn giản, một giai đoạn với xúc tác kiềm như Na. OH hoặc KOH.

Qui trình sản xuất Biodiesel từ mỡ cá (1) 1. Phương trình chuyển hóa • Phương trình chuyển hóa biodiesel cơ bản như sau: • 100 kg dầu mỡ + 10 kg methanol -> 100 kg biodiesel + 10 kg glycerol • Phản ứng chuyển ester hóa mỡ, dầu • Trong đó R 1, R 2, R 3 là các acid béo no hoặc không no chứa trong mỡ cá tra, chiếm chủ yếu trong mỡ động vật

Qui trình sản xuất Biodiesel từ mỡ cá (2) • 2 Các công đoạn sản xuất chính • • Công đoạn 1 Mỡ và dầu sau khi đã loại nước Công đoạn 2 Huyền phù sau khi trộn methanol • Công đoạn 3 Công đoạn 4 • Kết thúc quá trình acid hóa Mỡ tan chảy hoàn toàn

Qui trình sản xuất Biodiesel từ mỡ cá (3) • 2 Các công đoạn sản xuất chính • • Công đoạn 5 Huyền phù sau khi trộn methanoxide • • Công đoạn 7 Công đoạn 8 Gđ 2: PƯ tạo glycerol lớp đáy và methyl ester Hoàn tất phản ứng lượng glycerol lắng hoàn toàn dưới lớp đáy Công đoạn 6 Gđ 1: PƯ tạo glycerol lớp đáy và methyl este

Kết luận • Năng lượng sinh học có vai trò rất lớn trong thời đại ngày nay, việc áp dụng năng lượng sinh học là cần thiết và cấp bách đối với mỗi quốc gia. • Tuy vậy, cách áp dụng như thế nào để tự nhiên có thể kịp phục hồi lại khả năng cung cấp đòi hỏi mỗi quốc gia cần có nghiên cứu cụ thể và nghiêm túc.

XIN CH N THÀNH CẢM ƠN!