Tài liệu về sản xuất Ethanol

[shunshine88]

Mình đang làm một bài báo cáo về việc sản xuất Ethanol từ thực vật.
Ai có tài liệu gì về quy trình sản xuất ethanol cụ thể nào đó nào chỉ mình với.
Thanks mọi người rất nhiều

 

[Biologist]

Mình đang làm một bài báo cáo về việc sản xuất Ethanol từ thực vật.
Ai có tài liệu gì về quy trình sản xuất ethanol cụ thể nào đó nào chỉ mình với.
Thanks mọi người rất nhiều

shunshine88:

Duoi day la bao cao moi nhat cua US Department of Energy (DOE) ve biofuel production (including Ethanol) tu thuc vat (plant biomass).

http://www.ascension-publishing.com/BIZ/HD12-Doeb.pdf

 

[00792]

quy trình sản xuất ethanol từ ngô

Có hai phương pháp để sản xuất ethanol từ ngô: nghiền ướt hoặc nghiền khô. Theo phương pháp nghiền ướt, ngô được nhúng vào nước hay axits hoà tan để tách ngô thành các thành phần (tinh bột, protein, mầm, dầu, chất xơ,…) trước khi chuyển hoá tinh bột thành đường để lên men thành ethanol.

Theo phương pháp nghiền khô, ngô được nghiền thành bột mịn và chế biến mà không phân tách ngô thành các thành phần.
Phần lớn ethanol được sản xuất theo phương pháp nghiền khô. Các bước cơ bản trong quá trình nghiền khô bao gồm:

1. Nghiền: ngô được xay thành bột mịn.
2. Hoá lỏng và đun nóng bột mịn: Bổ sung chất lỏng vào bột mịn để làm hỗn hợp nghiền nhừ, sau đó dùng nhiệt để chuyển tinh bột thành dạng lỏng và loại bỏ vi khuẩn.
3. Thuỷ phân enzyme: Enzyme được bổ sung để phá vỡ chuỗi carbonhydrate để chuyển tinh bột thành chuỗi đường ngắn và thậm chí phân tử đường glucose.
4. Lên men: Hỗn hợp nghiền nhừ sau thuỷ phân được chuyển vào bồn lên mem nơi men được bổ sung để chuyển hoá glucose thành ethanol.
5. Chưng cất: Nước súp tạo ra trong quá trình lên men là dung dịch ethanol hoà tan (10-12%). Dịch được bơm qua nhiều tháp trong khoang chưng cất để tách ethanol khỏi chất lỏng và nước. Sau khi chưng cất, ethanol có độ tinh khiết 96%. Chất rắn được bơm ra khỏi đáy thùng và được chế biến thành sản phẩm phụ giàu protein cho sản xuất thức ăn chăn nuôi DDGs.
6. Tách nước: Lượng nước rất nhỏ trong ethanol vừa chưng cất được tách ra bằng vi lưới lọc để cho ethanol tinh khiết.

 

[00792]

Ethanol được sản xuất từ cây mía, bã mía, bắp, thân và hạt lúa miến, củ cải đường, lúa mạch, đai, bố, khoai tây, khoai lang, trái quả, hoa hướng dương, rơm rạ và các loại sinh khối khác. Trước khi lên men, các enzyme được dùng thủy phân các chất tinh bột, chất mộc cellulose thành phân tử đường. Từ đó, chất đường glucose được phân tích thành 2 phân tử: ethanol và carbon dioxide (Wikipedia: ethanol fuel):
C6H12O6 → 2C2H6O + 2CO2
Rượu ethanol (C2H6O) được dùng làm nhiên liệu ô tô sẽ bị đốt cháy với hòa trộn oxygen trong động cơ để sản xuất carbon dioxide, nước và nhiệt lượng:
C2H6O + 3O2 → 2CO2 + 3H2O
Tổng hợp hai công thức trên như sau:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + nhiệt lượng
Nhiệt lượng dùng chạy máy, còn carbon dioxide là loại khí thải làm hâm nóng bầu không khí.
Quá trình sản xuất rượu ethanol làm nhiên liệu sinh học sạch gồm có 3 giai đoạn:
(i) Lên men chất đường với chất men (microbial yeast). Hiệu năng sản xuất ethanol của mía đường cao gấp 6 lần so với bắp.
(ii) Cất rượu: Rượu ethanol dùng để làm nhiên liệu cho xe ô tô phải chứa rất ít nước bằng phương pháp cất rượu, nhưng rượu thuần chỉ đạt đến giới hạn 95-96%. Loại rượu này có thể dùng chạy máy, nhưng không thể hòa trộn với dầu xăng.
(iii) Làm khô: Đây là phương pháp làm ròng rượu ethanol bằng cách dùng sàng phân tử ZEOCHEM Z3-03, hoặc thêm chất hydrocarbon benzene hoặc dùng chất calcium oxide như là chất làm khô để khử nước trong rượu.
Các loại rượu ethanol có thể dùng riêng rẽ hoặc hòa trộn với xăng dầu, và các nhà chế tạo xe ô tô hiệân nay sản xuất nhiều loại xe có thể chạy bằng chất hỗn hợp một cách an toàn. Nếu chỉ dùng ethanol để chạy xe thì độ thuần rượu phải tối thiểu 71% (Aakko and Nylund, 2004). Dĩ nhiên, càng ít chất ethanol và nhiều nước công suất của máy càng giảm. Hơn nữa, rượu ethanol có năng lượng kém hơn xăng dầu. Một cách tổng quát, rượu ethanol khô (không chứa nước) cung cấp 1/3 năng lượng thấp hơn cho mỗi đơn vị thể tích, so với xăng; vì thế cần có bình chứa to hơn và cần rượu ethanol nhiều hơn để xe chạy cùng khoảng cách so với xăng. Rượu ethanol thường có đặc tính làm xói mòn các vật chứa trong hệ thống nhiên liệu, từ bình chứa đến bộ phận nổ của đầu máy. Do đó, tùy theo mỗi nước, nhà sản xuất thường hòa trộn rượu ethanol với xăng dầu ở mức độ nào đó. Ở Brazil, xăng trộn với 23% ethanol kể từ 2006, ở Mỹ 10%. Hiện nay, có nhiều loại xe được chế tạo để sử dụng loại xăng trộn này với động cơ có hệ thống vi tính điều khiển pha trộn hiệu quả cao cho các tỉ lệ ethanol/xăng khác nhau, từ 0 đến 100% ethanol

 

[00792]

Nhiên liệu sinh học từ rong rêu, bèo

Nhiên liệu rong rêu được chế tạo từ các loài rong rêu trong nước, trên đất ẩm. Rong rêu dùng ít nhập lượng trợ nông, nhưng sản xuất nhiều năng lượng (30 lần) hơn thực phẩm gia súc để sản xuất nhiên liệu sinh học. Ngoài ra, loài rong rêu bị thoái hóa sinh học không làm hư hại môi trường xung quanh. Hiện nay rất nhiều giới chú ý đến loại nhiên liệu này vì giá dầu hỏa cao. Theo ước tính của Bộ Năng Lượng Mỹ, nước này cần một diện tích đất đai lớn độ 38.849 km2 để trồng loại rong thay thế tất cả nhu cầu dầu hỏa hiện nay trong nước (Hartman, 2006).

 

[00792]

Nồng độ cồn trong xăng không được vượt quá 10%

Nồng độ cồn dưới 10% pha trong xăng hoàn toàn có thể sử dụng làm nhiên liệu cho ôtô, xe máy thông thường. Tuy nhiên, cồn có chất lượng không đúng tiêu chuẩn hoặc nồng độ lớn sẽ nhanh chóng làm hỏng các chi tiết cao su, nhựa có trong động cơ đốt trong.
Nếu sử dụng xăng pha cồn cao hơn 10%, động cơ phải thiết kế lại.
Xăng pha cồn là sản phẩm hỗn hợp, pha trộn từ xăng - dầu có nguồn gốc dầu mỏ (hiện đang sử dụng trên thị trường) với cồn (ethanol) có nguồn gốc từ sản phẩm nông nghiệp như mía đường, ngô, khoai, sắn. Chính vì vậy, nó thường được gọi dưới tên "xăng sinh học", "dầu sinh học".

Sử dụng xăng pha cồn E85 ở Mỹ. Ảnh: Oakridge Cồn là hợp chất hữu cơ như dầu mỏ nên có khả năng cháy nổ tốt. Vì vậy, về nguyên tắc, cồn khan (99,5% ethanol) hoàn toàn có thể sử dụng làm nhiên liệu cho ôtô, xe máy. Tuy nhiên, do đặc tính hữu cực của cồn nên nó có thể gây ra ăn mòn kim loại, làm hư hại các chi tiết cao su, nhựa có trong động cơ đốt trong. Do vậy, không thể dùng cồn để thay trực tiếp cho xăng dầu. Ở các nước trên thế giới, để sử dụng loại nhiên liệu có hàm lượng cồn cao như nhiên liệu E85 của Mỹ (85% thể tích là cồn) thì động cơ phải được sản xuất riêng như mẫu xe Saab 9-5 hoặc Ford Focus ở châu Âu.
Xăng E10 hoàn toàn đáp ứng mọi hoạt động bình thường cho ôtô xe máy (không gây ăn mòn hay hỏng hóc cho động cơ hoặc bình chứa nhiên liệu…). Chính vì vậy, ngày nay, nói đến xăng pha cồn là nói đến xăng E10.


Tuy nhiên, cồn để pha vào xăng ngày nay phải tuân thủ các tiêu chuẩn đã được chuẩn hóa như ASTM của Mỹ hoặc tiêu chuẩn quốc gia các nước. Về cơ bản, cồn sử dụng để pha vào xăng phải tuân theo các chỉ tiêu cụ thể như nồng độ ethanol (về thể tích) không thấp hơn 92,1%, nồng độ methanol không quá 0,5%, hàm lượng nước tối đa là 1%, nhìn bề ngoài trong và sáng (không có các chất lơ lửng). Những vi phạm những tiêu chuẩn này, nó sẽ gây nên nhiều tác hại cho động cơ.
Trên thực tế, nước ta chưa sản xuất được cồn khan trên qui mô công nghiệp và việc áp dụng pha cồn vào xăng cũng mới chỉ dừng ở qui mô phòng thí nghiệm. Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng xăng pha cồn như hỗn hợp này rất háo nước, trong khi đó, Việt Nam lại là nước có độ ẩm cao, các bể chứa thường chôn sâu dưới đất nên dễ hấp hơi.
Trước đây, một vài kết quả đã đạt được như sử dụng xăng-cồn ở tỷ lệ 50/50 cho ôtô xe máy. Nhưng chắc chắn, nếu chỉ dùng loại nhiên liệu này thì sau 1 đến 2 năm động cơ xe máy sẽ gặp phải nhiều vấn đề rắc rối. Nếu không nói là sẽ bị hư hỏng nặng.
Chỉ tiêu chất lượng cồn dùng để pha vào xăng Chỉ tiêu Ethanol (%thể tích) Methanol (% thể tích) Nhựa tan trong dung môi (mg/100 mL) Hàm lượng nước (% thể tích) Hàm lượng các chất làm biến tính (%thể tích) Hàm lượng các chloride vô cơ (ppm) Hàm lượng đồng (mg/kg) Độ axít (%khối lượng) Độ pHe Hàm lượng lưu huỳnh (ppm) Chất lượng >92,1% <0,5% <5,0 <1% 1,96-4,76 <40 <0,1 <0,007 6,5-9,0 <30 Ý tưởng sử dụng cồn để thay thế cho nhiên liệu có nguồn gốc từ dầu mỏ đã có từ khá lâu. Ngay từ những năm 20 của thế kỷ trước, cồn đã được nghiên cứu để làm nhiên liệu. Tuy nhiên, khi công nghệ hóa dầu ra đời, những sản phẩm có chất lượng cao như xăng, diesel đã nhanh chóng đẩy lùi ý tưởng đó.
Phải đến những năm 1970, khi thế giới bắt đầu gặp khủng hoảng dầu mỏ thì ý tưởng dùng cồn và nhiên liệu sinh học mới thực sự khởi động trở lại. Những năm đầu thế kỷ 21, xăng sinh học trở thành một trong những ưu tiên hàng đầu khi xây dựng chiến lược nghiên cứu về năng lượng của các quốc gia phát triển, điển hình là Mỹ, Tây Âu, Nhật, Thái Lan, Trung Quốc…Hiện tại, ở Brazil khoảng ba phần tư số xe bắt buộc phải dùng gasohol nếu người sử dụng xe không muốn dùng 100% ethanol..

Thạc sĩ Kiều Đình Kiểm
Tổng Công ty xăng dầu Việt Nam​

 

[00792]

Mấy loại 95-96% đó có thể dùng nhưng phải trộn vs xăng. Ng ta k dùng sở dĩ giá thành của nó cao hay vì lý do nào khác nữa.