Tạo dòng

Trường cao đẳng kinh tế công nghệ thành phố HCM
khoa: sinh học ứng dụng
Tiểu luận:
ứng dụng công nghệ sinh học trong sản xuất năng lượng
Giảng viên hướng dẫn:

TRẦN THỊ DUNG



Nhóm thực hiện :
MAI THỊ THANH LIÊN
LÊ THỊ NGỌC MỸ
NỘI DUNG THUYẾT TRÌNH


1.NGUYÊN NHÂN PHÁT TRIỂN
2.NHỮNG NGUỒN NĂNG LƯỢNG SẢN XuẤT TỪ CNSH
3.NHỮNG NGUY CƠ DO SảN XUấT NĂNG LƯỢNG CNSH MANG LẠI
4.THỰC TRẠNG PHÁT TRIỂN Ở VIỆT NAM




1. NGUYÊN NHÂN PHÁT TRIỂN
Khi nói đến năng lượng dùng trong công nghiệp, người ta thường nghĩ đến nguồn nguyên liệu từ sản phẩm dầu mỏ. Đốt cháy dầu mỏ lấy nhiệt năng,chuyển hóa thành điện năng hoặc các dạng năng lượng khác.







Sự gia tăng dân số, tăng trưởng kinh tế, càng tăng khai thác năng lượng dẫn đến tình trạng môi trường tự nhiên ngày một xấu đi.

Hiện tượng khí hậu toàn cầu đang nóng dần lên là một trong những thách thức lớn nhất của toàn nhân loại trong thế kỷ này.


Tìm nguồn năng lượng mới từng bước thay thế dầu mỏ, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, tiết kiệm chi phí sản xuất là yêu cầu cấp bách đối với mọi quốc gia.

Trên sự hiểu biết về nguyên tử, lượng tử, vật chất ở kích cỡ nano đang giúp con người có khả năng đi truy tìm nhiều nguồn năng lượng mới.

Nguồn năng lượng thay thế sản phẩm dầu mỏ được sinh ra từ nhiên liệu
+Nhiên liệu sinh học: Ethanol ,khí methane +Năng lượng Hydrogen.
+Đốt cháy, ôxy hóa.

Nguồn năng lượng thay thế sản phẩm dầu mỏ không dùng nhiên liệu
+Năng lượng gió.
+Năng lượng mặt trời .
+ Nguyên tử năng.
+Năng lượng từ vũ trụ.





2.NHỮNG NGUỒN NĂNG LƯỢNG SẢN XUẤT TỪ CNSH

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



Một nhóm học sinh Trường trung học La Joliverie ở St. Sebastian -sur - Loire, Pháp vừa chế tạo thành công một xe chạy bằng cồn sinh học (ảnh).
Virgin Atlantic sẽ lần đầu tiên thử nghiệm nhiên liệu sinh học cho máy bay Virgin Atlantic 747 vào đầu năm 2008. (Ảnh: Bizbuzzmedia.com)


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 một loại năng lượng tái tạo.
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…
XĂNG SINH HỌC

Nhà máy chế biến xăng ethanol ở Ấn Độ.
Xăng Ethanol (E) thông dụng nhất hiện nay trên thế giới vì dễ dàng biến chế từđường (sugar - của mía,củ cải đường, sorgho-đường)và tinh bột (starch – của ngũ cốc,khoai tây, khoai mì).


Ethanol (C2H5OH) 99,9% có thể chạy động cơ xe hơi chạy bằng xăng . Khi cháy, một phân tử ethanol sinh một nhiệt lượng 1409 kJ


Nhiên liệu sinh học từ dưa hấu 

Dưa hấu là một nguồn đường glucose, fructose và sucrose dùng sản xuất ethanol, nhiên liệu sinh học dùng để vận hành xe hơi và các loại máy móc nông nghiệp.
Khoảng 360.000 tấn dưa hấu “dưới chuẩn” thải ra mỗi năm (chỉ riêng tại Mỹ) có thể dùng để tạo ra 9 triệu lít nhiên liệu sinh học mỗi năm

Ngày nay mọi hiệu xe hơi đều có thể chạy xăng ethanol E10 (xăng thường pha 10% ethanol), tuy 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 do vi khuẩn Clostridium acetobutylicum.
- Methyl-alcohol :CH4+ H2O → CO + 3 H2
CO + 2 H2 → CH3OH
vi khuẩn kỵ khí Clostridium ljungdahlii có thể biến khí chứa 1 C như methane (CH4), Carbon monoxide (CO) của lò ủ yếm khí thành methanol.


Nhược điểm xăng sinh học
Ethanol chứa 33% năng lượng ít hơn xăng cổ sinh, nên cần nhiều ethanol hơn để xe chạy cùng một đoạn đường.
Bất lợi của Ethanol là hút ẩm nên xăng-ethanol 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 cũng phải làm từ kim loại đặc biệt

Diesel sinh học là một loại nhiên liệu có tính chất tương đương với nhiên liệu dầu diesel nhưng được sản xuất từ dầu thực vật hay mỡ động vật.
Nhìn theo phương diện hóa học thì diesel sinh học là methyl este của những axít béo.

Sản xuất
Pha khoảng 10% mêtanol vào dầu thực vật dùng nhiều chất xúc tác khác nhau (đặc biệt là hiđrôxít kali, hiđrôxít natri và các ancolat). Ở áp suất thường và nhiệt độ khoảng 60°C liên kết este của glyxêrin trong dầu thực vật bị phá hủy và các axít béo sẽ được este hóa với mêtanol.Tách glyxêrin ra khỏi dầu được diesel sinh học.
Thông qua việc chuyển đổi este diesel sinh học có độ nhớt ít hơn dầu thực vật rất nhiều và có thể được dùng thay thế cho dầu diesel mà không cần phải cải biến động cơ để phù hợp.
Một cơ sở sản xuất diesel có hàm lượng xút cực thấp của tập đoàn dầu khí Shell
Tùy theo loại của nguyên liệu cơ bản người ta còn chia ra thành:
RME: Mêthyl este của cây cải dầu (Brassica napus) theo DIN EN 14214 (có giá trị toàn châu Âu từ 2004)
SME: Mêthyl este của dầu cây đậu nành hay dầu cây hướng dương.
PME: Mêthyl este của dầu dừa hay dầu hạt cau.
Bên cạnh đó còn có mêthyl este từ mỡ nhưng những sản phẩm hoàn toàn từ dầu thực vật (PME và đặc biệt là RME) là được dùng trong các loại xe diesel hiện đại
Cây cải dầu lượng dầu từ cây( 40% đến 50%)
sản xuất 999 kg dầu/ ha/năm, hay 1,188 lít/ha/năm),

Hương dương-Đậu nành
đậu nành (sản xuất 379 kg dầu/ha/năm, hay 450 lít dầu/ha/năm)
Cây và hạt dừa dầu
(oil palm, sản xuất 7,061 kg dầu/ha/năm),
Cây dầu mè (tỷ lệ dầu tới 32-37%)
Tiềm năng của diesel sinh học


Diesel sinh học được san xuất rất đơn giản. Có nhiều ưu điểm đối với môi trường : Diesel sinh học từ cây cải dầu phát sinh khí thải ít hơn rất nhiều so với nhiên liệu hóa thạch. Bụi trong khí thải được giảm một nửa, các hợp chất hyđrocacbon.được giảm thiểu đến 40%.
Diesel sinh học gần như không chứa đựng lưu huỳnh, không độc và có thể được dễ dàng phân hủy bằng sinh học.
Nhược điểm của diesel sinh học
Mặc dù là diesel sinh học đã có trên thị trường từ 10 năm nay nhưng phần lớn các ô tô được sản xuất hằng loạt đều không thích nghi với diesel sinh học.
Điesel sinh học sẽ phá hủy các ống dẫn nhiên liệu và các vòng đệm bằng cao su. Do diesel sinh học có tính chất hóa học của một chất làm mềm, chất cũng có trong các ống dẫn nhiên liệu và vòng đệm bằng cao su



Kinh nghiệm cho thấy là việc sử dụng diesel sinh học nhiều năm dẫn đến hư hỏng bơm nhiên liệu, đặc biệt là bộ 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 năng bôi trơn đầy đủ ở áp suất cao là nguyên nhân dẫn đến hao mòn nhanh hơn.


Từ đầu năm 2004 các trạm xăng ARAL và Shell ở Đức đã bắt đầu thực hiện chỉ thị 2003/30/EC của EU mà theo đó từ ngày 31 tháng 12 năm 2005 ít nhất là 2% và cho đến 31 tháng 12 năm 2010 ít nhất là 5,75% các nhiên liệu dùng để chuyên chở phải có nguồn gốc tái tạo.
Tại Áo một phần của chỉ thị của EU đã được thực hiện sớm hơn và từ ngày 1 tháng 11 năm 2005 chỉ còn
Sản xuất pin cao năng lượng từ virus sinh học
Lithium - ion Battery (Ảnh: sony.net)
Các nhà khoa học tại 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 năng cao gấp 3 lần sản phẩm thông thường.
Bằng phương pháp đột biến gen, các nhà khoa học đã khiến các loại virus tự phủ lên mình 1 lớp phân tử coban oxide và các hạt vàng cực nhỏ rồi chui vào những ống dẫn nano siêu nhỏ, trở thành cực dương của viên pin.
Mỗi khi gen bị biến đổi, những con virus tự nhân bản lên hàng triệu lần. Mỗi ống dẫn rộng khoảng 6 nanomét (6 phần tỷ mét) và dài 880 nanomet. Những ống dẫn nano có thể được sản xuất trong điều kiện áp suất và nhiệt độ thông thường, hoàn toàn không cần đến những thiết bị đắt tiền để làm ra môi trường nhân tạo bên trong viên pin. Điểm mấu chốt trong thành tựu này là các “hạt” côban oxít và vàng được vận chuyển đến và đặt vào đúng vị trí cần thiết.

Phải xây dựng được những tiêu chuẩn và có biện pháp để đảm bảo an toàn cho người sử dụng.Nếu nổ pin vi rus thoát ra ->gây nguy hiểm
Cần khá nhiều thời gian để ứng dụng được vào cuộc sống.

Hydro sinh học: nguồn năng lượng sạch từ rác thải



Phần lớn hydro hiện nay là từ khí tự nhiên, từ dầu lửa, từ naphta và từ than.Những kỹ thuật này tiêu tốn rất nhiều năng lượng và tạo ra khí thải gây hiệu ứng nhà kính.


Quy trình sản xuất hydro sinh học.
Nghiên cứu sản xuất hyđrô bằng quá trình lênmen kỵ khí truyền thống, sử dụng sinh khối, nhưng phương pháp này hếtsức khó khăn bởi vì lượng hyđrô quá thấp. Phương pháp nghiên cứu mới có thể khắc phục nhược điểm của quá trình hoá sinh.

Hydro có thể chuyển thành điện năng với hiệu suất  cao trong pin nhiênliệu. Nó có thể tạo ra năng lượng lớn gấp 3 - 4 lần so với năng lượngđược đốt cháy từ dầu và sản phẩm duy nhất chỉ là nước..

Mọt gỗ giúp nghiên cứu nhiên liệu sinh học xanh.

Mọt gỗ có khả năng tiêu hóa những sản phẩm từ gỗ. -> mọt gỗ có thể chuyển hóa đầu mẩu gỗ và rơm rạ thành nhiên liệu sinh vật thể lỏng.
Sau khi nghiên cứu gen tiêu hóa của mọt gỗ, các nhà khoa học phát hiện, trong đường tiêu hóa của mọt gỗ có chứa một loại Enzyme có thể phân hủy cellulose và lignin.
Các nhà khoa học cho rằng, chúng ta có thể xây dựng một nhà máy gia công nhiên liệu phục vụ cho các phương tiện giao thông tương tự như hệ thống tiêu hóa của mọt gỗ.
3.NHỮNG NGUY CƠ DO SẢN XUẤT NĂNG LƯỢNG CNSH MANG LẠI

1. Vấn đề lương thực
2. Ô nhiễm và cạn kiệt nguồn tài nguyên nước
3. Giảm diện tích rừng
4. Nguy cơ từ sự độc canh
5. Nguy cơ từ sự biến đổi gen cây nguyên liệu.
6. Nguy cơ do khai thác nhiên liệu sinh học từ rác thải nông nghiệp và một số loài thực vật khác.
7. Nguy cơ về kinh tế, xã hội
8. Và nhiều nguy cơ khác

Dữ liệu từ trường Đại học Edinburg chỉ ra rằng những nhiên liệu sinh học tạo ra hàm lượng Nitơ oxit cao, một khí nhà kính mạnh gấp 300 lần CO2. Xét một cách tổng quát, so với nhiên liệu hoá thạch, chúng tạo ra thêm 70% các khí nhà kính.
Cây trồng nhiên liệu sinh học đòi hỏi các loại phân bón nitơ, là một nguồn phát sinh hai loại khí nhà kính, đó là dioxit cacbon (CO2) và oxit nitơ (nitơ hóa trị III).
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.
Các cánh rừng đang bị tàn phá để trồng nguyên liệu sản xuất sinh học


4.THỰC TRẠNG PHÁT TRIỂN Ở VIỆT NAM
Năm 2010, Việt Nam dự kiến đưa 0,4% nhiên liệu sinh học thay thế xăng dầu, nhưng đến thời điểm này vẫn chưa tìm ra nguyên liệu sản xuất chính.




3 lý do 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 của chính phủ,
(iii) chính phủ chưa có chính sách
Ngành mía đường phát triển chưa ổn định nên cũng không trông cậy được 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 mới :vỏ trấu, vỏ cà phê, tảo – rong biển, cao lương ngọt… Nhưng những nguồn nguyên liệu mới này đang trong giai đoạn nghiên cứu, sản xuất thử nghiệm ở quy mô phòng thí nghiệm.

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
CẢM ƠN CÔ VÀ CÁC BẠN ĐÃ LẮNG NGHE