Nhóm 6
Phạm Võ Gia Hân Mai Quốc Huy
Nguyễn Quỳnh Như Nguyễn Anh Tú
Nguyễn Thiên Vũ Bùi Thị Trúc Ly
Dương Mạnh Phi Võ Lê Minh Thy
Lê Bảo Thương
Đề tài:
VI SINH VẬT
VÀ VẤN ĐỀ NĂNG LƯỢNG
(ETHANOL, BIOGAS)
A. ETHANOL
I. Khái niệm ethanol
Ethanol được gọi là rượu etylic, rượu nguyên chất,
rượu ngũ cốc, hay rượu uống, là một chất lỏng không màu,
dễ bay hơi, dễ cháy. Là một rượu mạch thẳng, CTPT:
C
2
H
5
OH.
Nó được biết đến nhiều nhất là loại đồ uống có cồn,
ngoài ra còn được dùng làm dung môi, nhiên liệu từ cồn =>
Xăng sinh học
II. Sơ lược về nguồn nguyên liệu
Về phương diện kĩ thuật chia làm 3 loại nguyên liệu:
+ Công nghệ xăng sinh học thế hệ 1: chế biến từ đường
(mía, củ cải đường, sorgho – đường), và tinh bột của nông
1
phẩm (từ hạt của bắp, lúa mì, lúa, v.v… hay từ củ như khoai
tây, khoai mì, v.v…) để tạo ethanol; hay từ dầu (của hạt dừa
– dầu, đậu nành, đậu phộng, v.v…để chế biến diesel- sinh

hơn.
- Kích thước thay đổi trong khoảng 2,5 - 10 µm × 4,5
-21µm
- Saccharomyces cerevisiae thuộc loại nấm men lên
men nổi. Trong quá trình lên men, tế bào của chúng nổi
lơ lửng trong dung dịch lên men và tập trung trên bề mặt.
Nhờ đó tăng diện tích tiếp xúc với cơ chất, quá trình lên
men xảy ra nhanh chóng và mạnh mẽ.
- Có khả năng lên men ở nhiệt độ cao ( 36 – 40
0
C), chịu
được độ acid.
- Sinh sản theo kiểu nảy chồi, có khả năng sinh bào tử,
sống kị khí không bắt buộc
3
Cơ chế lên men
3.
4
Phương trình tổng quát của lên men rượu:
C
6
H
12
O
6
2CO
2
+ 2CH
3
CH

2
và ethanol, phát triển nhanh hơn nấm men và thể hiện khả
năng sản sinh ethanol rất cao trong suốt quá trình lên men
Zymomonas mobilis là vi khuẩn thuộc giống Zymomonas nó
có khả năng sản xuất ethanol vượt trội hơn cả nấm men về một số
mặt. Nó được phân lập lần đầu tiên từ đồ uống có chứa cồn, như
rượu cọ (palm wine) của châu Phi hay một loại rượu của Mehico :
rượu thùa (pulque), ngoài ra còn từ chất lấy từ rượu táo hay bia của
người châu Âu.
Đặc điểm:
Zymomonas là vi khuẩn Gram (-),kỵ khí, hình que.
6
Dài từ 2 -6 µm và rộng từ 1- 1.5µm, xuất hiện từng cái một
nhưng hầu hết ở dạng cặp.
Kích thước chiều rộng lớn của Zymomonas được thể hiện
rõ qua kính hiển vi, hầu hết những vi khuẩn khác chiều
rộng chỉ khoảng 0.5-0.75µm.
Tế bào không có dạng bào tử, không có màng nhày vỏ
bọc bên ngoài, không có lipid nội bào,không có glycogen
Con đường lên men:
Zymomonas mobilis chuyển hoá đường thành pyruvat
qua con đường ED (Entner-Doudorolff). Pyruvat sau đó
lên men tạo ra ethanol và CO
2
là sản phẩm duy nhất
( tương tự nấm men )
7
Con đường ED
Sự thuận lợi của Z. mobilis so với S. cerevisiae về mặt
sản xuất bioethanol là:

hình tạo ra nhiều đầu không khử
- Sau đó exglucanase cắt các đơn vị cellobiose từ đầu không khử
- β-glucosidase tiếp tục thủy phân tạo ra cellobiose tạo ra glucose
10
3.3. Lên men
- Cơ chế lên men tương tự như lên men trực tiếp từ
đường
- Các loại nấm men được sử dụng phổ biến như
S.cerevisiae, ngoài ra còn có S. uvarum, S.oviformis,
Pichia stipitis
- Vi khuẩn Zymomonas mobilis cũng thường được sử
dụng trong quá trình trong quá trình rượu hóa
11
S. uvarum Pichia stipitis
4. Ứng dụng từ việc tạo ethanol
Xăng sinh học là hỗn hợp của xăng truyền thống và cồn
sinh học (bio-ethanol), trong đó 95% là xăng A92 không
chì và 5% cồn sinh học, được sử dụng làm nhiên liệu cho
các loại động cơ đốt trong như xe gắn máy, ôtô.
5. Ưu, nhược điểm của công nghệ lên men ethanol
• Ưu điểm:
- Giảm lượng khí thải CO
2
=> giảm lượng khí thải gây
ra hiệu ứng nhà kính
- Hàm lượng các hợp chất khác trong khói thải như:
CO, SO
2
, hidrocacbon chưa cháy giảm => không ảnh
hưởng đến môi trường và sức khỏe con người.

II. Sơ lược về nguồn nguyên liệu và xử lí nguyên liệu
1. Nguồn nguyên liệu
- Chất thải hữu cơ dễ phân hủy như: phân heo, phân
trâu bò, các loại thực vật như bèo, rơm rạ, rau củ phế
thải sinh hoạt…
- Phân gia súc là nguồn nguyên liệu chủ yếu hiện nay
trong các hầm Biogas của nước ta.
13
2. Xử lý nguyên liệu
Nguyên liệu dùng để lên men tạo khí sinh học rất phong
phú, đa dạng. Trước khi sử dụng cần phải chọn lọc kỹ và
xử lý sao cho phù hợp với yêu cầu và chất lượng sau :
- Giàu cellulose.
- Ít Lignin
- NH
4
+
ban đầu khoảng 2000mg/l
- Tỷ lệ carbon / nitơ : 20/30
- Nguyên liệu phải được hoà tan trong nước
Ảnh hưởng của các loại phân đến sản lượng và thành
phần của khí thu được
Nguyên liệu Sản lượng khí
m
3
/kg phân khô
Hàm lượng
CH
4
(%)

/kg
ng.liệu
Thành phần sau 21 ngày (%)
14
24 ngày 80 ngày CH
4
H
2
CO
2
Phân bò
Phân bò
+0,4% bã
mía
Phân bò +1%
tro bếp
Phân bò +
1% cellulose
Phân bò
+0,4% bã
mía +1% urê
Phân bò +1%
lá tạp (1,7N)
0,06
3
0,07
1
0,06
1
0,08

1
2,
1
2,
9
34,
4
38,
4
34,
4
44,
0
30,
6

III. Công nghệ biogas
1. Cơ sở lý thuyết của công nghệ Biogas
Dựa vào các vi khuẩn lên men yếm khí phân huỷ kỵ khí
các chất hữu cơ sinh ra một hỗn hợp khí có thể cháy được:
H
2
, H
2
S, NH
3
, CH

17
Bacillus megaterium
Giai đoạn III : hình thành khí Metan
18
Sản phẩm của pha acid là nguyên liệu để phân huỷ ở giai
đoạn này, tạo ra hỗn hợp khí : CH
4
, CO
2
, H
2
S, N
2
, H
2
, và
muối khoáng (pH của môi trường chuyển sang kiềm).
Methanobacterium omelianskii
19
3. Làm sạch khí Biogas
- Loại trừ CO
2
: dùng KOH, NaOH, Ca(OH)
2
NaOH + CO
2
 Na
2
CO
3

2
S + Na
2
CO
3
 NaHS + NaHCO
3
hoặc hợp chất sắt:
Fe
2
O
3
+ 3H
2
S  Fe
2
S
3
+ H
2
O
*Phục hồi Fe
2
O
3
:
2Fe
2
S
3

đến sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn sinh
methane
- Khuấy đều môi trường lên men: tăng cường sự tiếp
xúc cơ chất
- Thời gian: 1-2 tháng
V. Các kiểu hầm biogas
Có 2 loại hầm biogas chính :
• Loại hầm gây men chất hữu cơ theo mẻ
• Loại hầm gây men chất hữu cơ liên tục
Gây men chất hữu cơ theo mẻ :
21
Gây men chất hữu cơ liên tục
• Loại hấm sinh khí kiểu vòm cố định
• Loại hầm sinh khí có nắp đậy di động (như phao nối )
22
• Loại hầm sinh khí kiểu túi
VI. Ứng dụng công nghệ biogas
Điện: Từ 1m
3
biogas có thể tạo ra 2kw điện năng. Nhiên liệu
biogas có thể chạy các động cơ nhỏ như máy phát điện, bộ
chuyển đổi năng lượng,…
Hơi nóng : Hơi nóng biogas được sản xuất sau quá trình làm
lạnh, dùng để cung cấp khí khi đun nóng.
Phân bón sinh học : Phân sinh học trở thành phân bón sạch
gia tăng sản lượng lên đến 40 – 50%.
VII. Ưu, nhược điểm của biogas
Ưu điểm:
+Nguyên liệu phong phú, dồi dào
+Khí không khói, có tác dụng đun nấu, thắp sáng

- Bên cạnh đó, ở TP.HCM, nhiều nông dân ở các huyện
Củ Chi, Hóc Môn,… đã thực hiện có kết quả việc sử
dụng biogas trong chăn nuôi gia đình.
24