I
____________________________________________________________________
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA HÓA KỸ THUẬT
NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN DẦU VÀ KHÍ
ĐỀ TÀI:
MÔ PHỎNG VÀ THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT BIOETHANOL TỪ
NGUỒN NGUYÊN LIỆU SẮN LÁT KHÔ VIỆT NAM VÀ NGHIÊN CỨU
CÔNG NGHỆ TÁCH NƯỚC VÀ BIẾN TÍNH SẢN PHẨM.
II
____________________________________________________________________
Đồ án tốt nghiệp là những gì đúc kết lại sau một quá trình học tập, nghiên
cứu của sinh viên dưới sự hướng dẫn của các quý thầy cô. Sau ba tháng làm việc,
em đã hoàn thành đề tài. Thành quả đạt được hôm nay là do sự nỗ lực của bản thân
dưới sự hướng dẫn giúp đỡ động viên tận tâm của quý thầy cô, của bố mẹ cũng như
các anh chị em, bạn bè.
Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong Trường Đại Học Bách Khoa
Đà Nẵng đã truyền đạt kiến thức cơ bản và giúp đỡ chúng em trong những năm học
vừa qua, đặc biệt là các thầy cô trong Khoa Hóa và bộ môn công nghệ chế biến dầu-
khí. Trên hết em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy TS. Nguyễn Đình Lâm
đã hướng dẫn đề tài và tận tình giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đồ án tốt
nghiệp này.
Sau cùng em xin cảm ơn gia đình, bạn bè luôn là điểm tựa, nguồn động viên giúp
em vượt qua nhiều khó khăn trong thời gian qua.
Em xin trân trọng gửi đến quý thầy cô, gia đình và bạn bè của em những lời chúc
tốt đẹp nhất.
Trong quá trình thực hiện, do nhiều nguyên nhân khác nhau nên những thiếu sót là
điều khó tránh khỏi. Em rất mong sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô giáo và các
bạn để đề tài được hoàn thiện hơn.
III
____________________________________________________________________
Hình 4.6 Điều kiện và thành phần của thiết bị T-1212 43
Hình 4.7 Điều kiện và thành phần của dòng sp cuối của dịch hóa 43
Bảng 4.4 Thành phần dòng nguyên liệu (phần khối lượng) 44
Hình 4.8 Hình ảnh mô phỏng khu vực men hóa 45
Hình 4.10 Thông số các dòng vào và ra của T-1335 46
Hình 4.11 Thiết bị lên men chính R-1311 46
Hình 4.12 Thông số các dòng vào và ra của thiết bị R-1311 46
Hình 4.13 Thông số tháp hấp phụ CO2 (C-1311) 47
IV
____________________________________________________________________
Hình 4.15 Thành phần của dòng trong tháp C-1311 48
Hình 4.16 Thiết bị T-1334 48
Hình 4.17 Điều kiện và thành phần của cụm 2 TB E-1314 và E-1335 49
Hình 4.18 Điều kiện và thành phần của dòng sp cuối của khu men hóa 49
Hình 4.19 Sơ đồ khối khu vực chưng cất 50
Bảng 4.5 Thành phần dòng nguyên liệu của chưng cất (phần khối lượng) 51
Bảng 4.7 Khảo sát tìm đĩa nạp liệu tối ưu 57
Hình 4.26 Ba biểu đồ khảo sát tìm đĩa nạp liệu tối ưu 58
Bảng 4.8 Bảng khảo sát tìm Qreb min từ đĩa 33 40 58
Hình 4.27 Biểu đồ khảo sát tìm đĩa nạp liệu tối ưu 58
Bảng 4.9 Khảo sát tìm đĩa fusel trích 59
Hình 4.28 Biểu đồ khảo sát tìm đĩa trích fusel tối ưu tại cùng đĩa nạp liệu 39 59
Hình 4.29 Thông số tháp chính C-1461 60
Hình 4.30 Thông số dòng nguyên liệu 60
Hình 4.31 Thông số dòng sản phẩm đỉnh tháp chính 61
Hình 4.32 Thông số dòng sản phẩm đáy tháp chính 61
Hình 4.33 Khu vực thu hồi nhiệt ở đỉnh tháp C-1461 62
Hình 4.34 Dòng hơi của tháp và lượng nhiệt thu hồi 62
Hình 4.36 Dòng vào và ra của thiết bị E-1465 63
Hình 4.37 Thông số dòng vào và ra của thiết bị E-1466 63
1
Hình 1.2 Các hình ảnh về cây sắn Việt Nam
[3]
3
Hình 1.3 Diện tích, năng suất và sản lượng sắn của thế giới từ năm 1995-2008 . .
5
Hình 1.4 Sản lượng sắn ở Việt Nam và một số nước trên thế giới [1] 5
Hình 1.5 Hình ảnh công thức của ethanol 9
Hình 1.6 Đồ thị thể hiện đường đẳng phí của ethanol-nước 10
Hình 1.7 Hình ảnh về nhà máy sản xuất bio-ethanol Đại Tân 16
Hình 1.8 Hình ảnh về một nhà máy sản xuất bio-ethanol 17
Hình 2.1 Quy trình làm sạch và nghiền khô của công nghệ PRAJ 25
Hình 2.2 Hệ thống cyclone ba bậc của công nghệ PRAJ 26
Hình 2.3 Nam châm tĩnh tách các hạt kim loại của công nghệ PRAJ 26
Hình 2.4 Thiết bị tách đất đá của Montz 26
Hình 2.5 Hệ thống sàn rung 2 tầng của Technip 26
Hình 2.6 Hệ thống nam châm tĩnh của các công nghệ khác 27
Hình 2.7 Sơ đồ dịch hóa của công nghệ Montz 27
Hình 2.8 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tâm của công nghệ Praj 28
Hình 2.10 Sơ đồ hệ thống làm sạch CIP 29
Hình 2.11 Thiết bị lên men kiểu VAT của công nghệ Tomsa 29
Hình 2.12 Quy trình chung sản xuất bio-ethanol 33
Hình 3.1 Hình ảnh mô phỏng propylene bằng proII 35
Hình 3.2 Hình ảnh mô phỏng bằng Aspen hysys 35
Hình 4.1 Các phản ứng phụ trong khu vực dịch hóa và men hóa 39
Hình 4.2 Khu vực dịch hóa 41
Hình 4.3 Điều kiện và thành phần của thiết bị T-1211 41
Hình 4.4 Điều kiện và thành phần của thiết bị T-1216 42
VI
____________________________________________________________________
Hình 4.33 Khu vực thu hồi nhiệt ở đỉnh tháp C-1461 62
Hình 4.34 Dòng hơi của tháp và lượng nhiệt thu hồi 62
Hình 4.35 Thông số thiết bị trao đổi nhiệt E-1465 63
VII
____________________________________________________________________
Hình 4.36 Dòng vào và ra của thiết bị E-1465 63
Hình 4.37 Thông số dòng vào và ra của thiết bị E-1466 63
Hình 5.1 Sơ đồ đơn giản của chưng cất đẳng phí 66
Hình 5.2 Hình ảnh của zeolite loại 3A 68
Hình 5.3 Một số tính chất điển hình của Z3-03 68
Hình 5.4 Sơ đồ quá trình hấp phụ 69
Hình 5.5 Sơ đồ chung khu vực tách nước 70
Hình 5.6 Khu vực tách nước 71
Hình 5.7 Điều kiện và tiêu chuẩn tháp C-1601 72
Hình 5.8 Thành phần đỉnh và đáy tháp 73
Hình 5.9 Sơ đồ mô phỏng khu vực tách nước 73
Hình 5.10 Thông số dòng của thiết bị 74
Hình 5.11 Thông số dòng vào ra của TBTĐ nhiệt E-1603 74
Hình 5.12 Thông số dòng vào ra của TBTĐ nhiệt E-1604 74
Hình 5.13 Thông số dòng vào ra của TBTĐ nhiệt E-1608 75
Hình 5.14 Thông số dòng vào ra của TBTĐ nhiệt E-1608 Error: Reference
source not found
Hình 5.15 Tính chất dòng sản phẩm cuối của khu vực tách nước 75
Hình 5.16 Đường cong breakthrough ở các chiều cao khác nhau 83
Hình 5.17 Bảng tham khảo thời gian chu trình hấp phụ theo phương pháp PSA 84
Hình 5.18 Các bước cơ bản tính toán thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt 85
Hình 5.19 Trao đổi nhiệt shell-tube dạng BEM 86
Hình 5.20 Phân loại các front, shell, rear 86
Hình 5.21 Hình ảnh khởi động của phần mềm Exchanger Design and Rating 88
Hình 5.22 Hình ảnh và các thông số dòng vào ra của thiết bị E-1602 88
Bảng 4.7 Khảo sát tìm đĩa nạp liệu tối ưu 57
Bảng 4.8 Bảng khảo sát tìm Qreb min từ đĩa 33
÷
40 58
Bảng 4.9 Khảo sát tìm đĩa fusel trích 59
Bảng 5.1 Các điểm đẳng phí của hỗn hợp ethanol-nước 65
Bảng 5.2 Tính chất của hỗn hợp đẳng phí ethanol – benzen - nước [19] 65
Bảng 5.3 Thông số nguyên liệu vào tháp hấp phụ 66
Bảng 5.4 Thông số phục vụ quá trình tính toán đường breakthrough 80
Bảng 5.5 Kết quả tính toán phục vụ khảo sát đường breakthrough 81
Bảng 5.6 Thời gian và c/cF theo các chiều cao lớp hấp phụ khác nhau 83
Bảng 6.1 So sánh thiết bị trộn truyền thống và thiết bị phối trộn tĩnh 94
IX
____________________________________________________________________
Bảng 6.2 Thông số đầu vào phục vụ mô phỏng 95
Bảng 7.1 Kết quả mô phỏng khu dịch hóa 99
Bảng 7.2 Kết quả mô phỏng khu lên men 100
Bảng 7.3 Kết quả mô phỏng khu chưng cất 101
Bảng 7.4 Kết quả mô phỏng khu làm khan cồnError: Reference source not found
Bảng 7.5 Kết quả mô phỏng khu phối trộn biến tính tĩnh 102
X
____________________________________________________________________
LỜI MỞ ĐẦU
LỜI MỞ ĐẦU
Sự khám phá ra dầu mỏ đã đánh dấu một bước ngoặt lớn trong lịch sử phát triển
của xã hội loài người. Dầu mỏ và các sản phẩm từ dầu mỏ đã đóng góp trong tất cả
các lĩnh vực đời sống nói chung và các ngành năng lượng nói riêng. Tuy nhiên, bên
cạnh những mặt ưu việt, chúng ta không thể không nói đến những vấn đề tồn tại do
quá trình khai thác và sử dụng dầu mỏ quá mức gây ra việc thiếu hụt năng lượng
trong tương lai, nhưng đáng kể nhất là sự ô nhiễm môi trường do khí thải của quá
• Nghiên cứu để xác lập các số liệu cần thiết cho quá trình mô phỏng.
• Mô phỏng các khu vực chính trong quá trình sản xuất bioethanol gồm
khu dịch hóa, men hóa, chưng cất.
• Đánh giá phân tích các phương pháp tách nước nhằm thu được cồn
khan 99.8%v/v. Mô phỏng khu vực tách nước, từ đó tính toán thiết kế thiết bị hấp
phụ và các thiết bị trao đổi nhiệt trong khu vực.
• Mô phỏng quá trình phối trộn Ethanol 99.8%v/v thành Ethanol nhiên
liệu biến tính. So sánh phối trộn động và tĩnh. Tính toán thiết bị phối trộn tĩnh
(static mixer.
1
____________________________________________________________________
CHƯƠNG 1
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
TỔNG QUAN
1. Tổng quan về nguyên liệu
1.1. Các nguồn nguyên liệu sản xuất bio-ethanol ở Việt Nam
Hiện nay trên thế giới, bio-ethanol được sản xuất từ nhiều nguồn khác nhau:
- Cây nông phẩm chứa đường: mía, củ cải đường, các cây nông phẩm
chứa tinh bột gồm các hạt ngũ cốc như lúa mì, lúa gạo, bắp,…củ như
khoai tây, khoai mì, khoai lang,…
- Thực vật hoang dại: tảo nước ngọt, tảo biển, lục bình, cỏ Vetiner, cỏ
voi, cỏ lác, cỏ tranh, hạt cao su, hạt bông vải……
- Phó sản thực vật (biomass): rơm rạ, bã mía, thân gỗ, mạt cưa, trấu…
- Giấy phế thải…
Tùy theo điều kiện và nguồn nguyên liệu mỗi quốc gia mà chọn loại nguyên
liệu thích hợp để sản xuất nhiên liệu sinh học. Ví dụ như: Brazil sản xuất ethanol từ
mía, Mỹ sản xuất từ ngô…
Ở Việt Nam, nguyên liệu có thể sử dụng vào mục đích sản xuất bio-ethanol
bao gồm: ngô, sắn, mía. Theo số liệu của Tổng cục thống kế: sản lượng năm 2008
cây lương thực dùng phần củ, có thể sống lâu năm, thuộc họ Euphorbiaceae (Đại
kích); có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới Châu Mỹ La tinh (Cranzt, 1976) và được
trồng cách đây khoảng 5.000 năm (CIAT, 1993). Cây sắn được người Bồ Đào Nha
đưa đến Congo của Châu Phi vào thế kỷ 16 (Barre và Thevet, năm 1558); Ở Châu Á
nó được du nhập vào Ấn Độ khoảng thế kỷ 17 (P.G. Rajendran và Al, 1995) và
Srilanka vào đầu thế kỷ thứ 18 (W.M.S.M Bandara và M Sikurajapathy, 1992). Sau
đó sắn được trồng ở Trung Quốc, Myanmar và các nước Châu Á khác ở cuối thế kỷ
18, đầu thế kỷ 19 (Fang Baiping 1992. U Thun Than 1992). Riêng ở Việt Nam cây
sắn được du nhập và đưa vào trồng khoảng giữa thế kỉ 18 (Phạm Văn Biên, Hoàng
Kim, năm 1991). Hiện chưa có tài liệu chắc chắn về nơi trồng và năm trồng đầu
tiên.
3
____________________________________________________________________
Hình 1.2 Các hình ảnh về cây sắn Việt Nam
[3]
Tại Việt Nam, sắn là một trong bốn loại cây trồng quan trọng và được trồng
nhiều tại các tỉnh và thành phố như Thanh Hóa, Quảng Nam, Gia Lai, Kontum,
Nghệ An, Bình Định, Quãng Ngãi, Yên Bái, Lai Châu…
1.2.1.2.
Dinh dưỡng và độc tố
[3]
:
- Củ sắn tươi:
• Tinh bột 20 ÷ 34%
• Protein 0,8 ÷ 1,2%
• Chất béo 0,3 ÷ 0,4%
• Cenlulose 1 ÷ 3,1%
• Nước 60 ÷ 70%
- Sắn khô: xén mỏng củ sắn tươi và phơi dưới ánh nắng mặt trời cho
đạm. Lá sắn dùng trực tiếp để nuôi tằm, nuôi cá. Bột lá sắn hoặc lá sắn ủ chua dùng
để nuôi lợn, gà, trâu bò, dê,… Hiện tại, sản phẩm sắn ngày càng thông dụng trong
buôn bán, trao đổi thương mại quốc tế (P.Silvestre, M.Arraudeau, 1991). Đặc biệt
trong thời gian gần đây, sắn là nguyên liệu chính cho công nghiệp chế biến nhiên
liệu sinh học (ethanol).
1.2.2.
Tình hình sản xuất và tiêu thụ sắn trên thế giới
[4]
Sắn (Manihot esculenta Crantz) hiện được trồng trên 100 nước có khí hậu
nhiệt đới và cận nhiệt đới thuộc ba châu lục: châu Á, châu Phi và châu Mỹ Latinh.
Tổ chức Nông lương thế giới (FAO) xếp sắn là cây lương thực quan trọng ở các
nước đang phát triển sau lúa gạo, ngô và lúa mì. Tinh bột sắn là một thành phần
quan trọng trong chế độ ăn của hơn một tỷ người trên thế giới (www.TTTA.Food
market, 2009). Đồng thời, sắn cũng là cây thức ăn gia súc quan trọng tại nhiều nước
trên thế giới và cũng là cây hàng hóa xuất khẩu có giá trị để chế biến bột ngọt, bánh
kẹo, mì ăn liền, ván ép, bao bì, màng phủ sinh học và phụ gia dược phẩm.
Đặc biệt trong thời gian tới, sắn là nguyên liệu chính cho công nghiệp chế
biến nhiên liệu sinh học (ethanol). Năm 2008, Trung Quốc đã sản xuất một triệu tấn
ethanol, họ đã thoả thuận với một số quốc gia lân cận để cung cấp nguyên liệu cho
ngành công nghiệp sản xuất ethanol. Tại Thái Lan, nhiều nhà máy sản xuất ethanol
sử dụng sắn đã được xây dựng năm 2008. Indonesia đã lên kế hoạch sử dụng sắn
sản xuất ethanol để pha vào xăng theo tỷ lệ bắt buộc 5% bắt đầu từ năm 2010. Các
nước như Lào, Papua New Guinea, đảo quốc Fiji, Nigeria, Colombia và Uganda
cũng đang nghiên cứu thử nghiệm cho sản xuất ethanol (TTTA.Outlookfor, 2009).
Diện tích, năng suất và sản lượng sắn trên thế giới có chiều hướng gia tăng từ năm
5
____________________________________________________________________
1995 đến 2008. Năm 2008, sản lượng sắn thế giới đạt 238.45 triệu tấn củ tươi so với
223.75 triệu tấn năm 2007 và năm 1995 là 161.79 triệu tấn. Nước sản xuất sắn
nhiều nhất là Nigeria (45.72 triệu tấn), kế đến là Thái Lan (22.58 triệu tấn) và
[1], [5]
Năm
Diện tích Năng suất Sản lượng
(nghìn ha) (tấn/ha) ( triệu tấn)
2001 250 8.3 2.07
2002 329.9 12.6 4.15
2003 371.7 14.06 5.23
2004 370 14.49 5.36
2005 425.5 15.78 6.72
2006 474.8 16.25 7.77
2007 496.8 16.07 7.98
2008 557.4 16.85 9.3
2009 508.8 16.82 8.56
2010 496.2 17.2 8.52
2011 500.0 17.8 8.9
Tiêu thụ sắn hiện tại gồm ba nhóm chính là: sản xuất tinh bột; sản xuất thức
ăn chăn nuôi và sắn lát khô (sắn cồn) xuất khẩu. Sản xuất sắn tinh bột có hai loại:
tinh bột ướt dùng cho sản xuất bột ngọt và tinh bột khô chủ yếu cho xuất khẩu. Còn
sản xuất thức ăn chăn nuôi dùng sắn lát khô chất lượng cao. Sắn cồn xuất khẩu là
7
____________________________________________________________________
sắn lát khô có chất lượng thấp hơn, thị trường chủ yếu là Trung Quốc dùng để làm
nguyên liệu cho các nhà máy ethanol. Năm 2007, sắn dùng cho tinh bột chiếm 37%,
sắn lát khô xuất khẩu chiếm 34% và sắn cho thức ăn chăn nuôi chiếm 28%. Tổng
lượng xuất khẩu chiếm hơn 50% sản lượng sắn, bao gồm tinh bột sắn khô xuất khẩu
và sắn cồn xuất khẩu. Theo thống kê, năm 2009, sắn là mặt hàng có khối lượng và
kim ngạch xuất khẩu tăng đột biến. Bảy tháng đầu năm, cả nước xuất khẩu được
2.66 triệu tấn sắn lát khô (sắn cồn) và tinh bột sắn, kim ngạch đạt 406 triệu USD,
tăng 4.4 lần về sản lượng, 2.8 lần về kim ngạch so với cùng kỳ năm trước.
Trong cơ cấu các sản phẩm sắn xuất khẩu của Việt Nam năm 2010, sắn lát chiếm
Sự phát triển của ngành sắn hiện nay cho thấy nhu cầu cấp bách trong công tác
hoạch định chiến lược phát triển dài hạn cho ngành này, trong đó có tính đến các
khía cạnh cân đối cung cầu về xuất khẩu, nguồn cung nguyên liệu thức ăn chăn
nuôi, sản xuất ethanol, quỹ đất
1.2.4.
Nhu cầu sắn cho nhiên liệu sinh học
Khi chương trình năng lượng sinh học (NLSH) của Nhà nước vận hành, các
nhà máy sản xuất ethanol sẽ tiêu thụ một khối lượng sắn rất lớn. Dự kiến năm 2012,
sản xuất ethanol sẽ tiêu thụ 16% sản lượng sắn, năm 2015 chiếm 35%, năm 2020
chiếm 41%, đến năm 2025 chiếm 48%. Các tính toán này dựa vào dự báo nhu cầu
xăng tăng 8.5%/năm; năm 2012 áp dụng E5, năm 2015 áp dụng E10; sản lượng sắn
tăng 5%/năm. Sự hình thành và phát triển của ngành công nghiệp NLSH làm thay
đổi kết cấu thị trường sắn Việt Nam theo hướng có lợi cho nông nghiệp và nông
thôn trên các khía cạnh
[5]
.
Với hơn 50% sản lượng sắn hiện đang xuất khẩu, khi được đưa vào sản xuất
ethanol, sau đó đưa xăng, dầu ra tiêu thụ trên thị trường trong nước, lượng sắn này
sẽ là đầu vào và khâu đầu tiên của chuỗi giá trị thị trường NLSH, tồn tại song song
với thị trường xăng, dầu phục vụ cho nhu cầu trong nước. Trong chuỗi giá trị thị
trường mới này, sắn được dùng làm nguyên liệu cho nhà máy chế biến ethanol, sau
đó được pha trộn, phân phối và bán lẻ đến người tiêu dùng trong nước. Như vậy sản
phẩm sắn sẽ không còn phụ thuộc vào cung cầu và biến động giá của thị trường
nước ngoài. Thay vào đó sản phẩm nông nghiệp sẽ tham gia thị trường năng lượng
trong nước, tiêu thụ ổn định và tăng trưởng hằng năm.
Khi sắn trở thành một khâu trong chuỗi giá trị thị trường NLSH phục vụ nhu
cầu trong nước, chính thị trường NLSH - khi được hình thành và phát triển ổn định
sẽ tạo ra kênh chính sách để nhà nước tác động đến khâu sản xuất nông nghiệp
thông qua việc điều tiết thị trường xăng, dầu. Các chính phủ Thái lan và Philippines
tác động vào sản xuất nông nghiệp thông qua việc điều hành công thức giá NLSH
Ta có bảng thành phần lỏng-hơi theo nhiệt độu sôi của hỗn hợp Ethanol-Nước ở
760mmHg:
10
____________________________________________________________________
Bảng 1.2 Thành phần lỏng- hơi theo nhiệt độ của hồn hợp ethanol-nước
Hình 1.6 Đồ thị thể hiện đường đẳng phí của ethanol-nước
- Tóm lại, ta thể hiện các tính chất của ethanol qua bảng sau
X (% mol) 0 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Y (% mol)
0 33,2 44,2 53,1 57,6 61,4 65,4 69,9 75,3 81,8 89,8 100
T (
o
C) 100 90,5 86,5 83,2 81,7 80,8 80 79,4 79 78,6 78,4 78,4
11
____________________________________________________________________
Bảng 1.3 Các tính chất cơ bản của ethanol
1.3.2.
Ứng dụng
Ethanol được sử dụng rộng trong nhiều ngành công nghiệp
- Trong
hóa mỹ phẩm:
ethanol tinh chất
và 95% là các
dung môi tốt được
sử dụng trong các
loại nước hoa, sơn
và cồn thuốc
- Trong
thực phẩm:
các loại đồ uống
từ nhóm –OH)
Độ nhớt 1.2 cP ở 20
o
C
Điểm bắt lửa 13
o
C
12
____________________________________________________________________
vị khác nhau do có các hợp chất tạo mùi khác nhau được hòa tan trong quá trình ủ
và nấu rượu.
- Trong y tế: dung dịch 70% ethanol được sử dụng như là chất tẩy uế. Ethanol
cũng được sử dụng trong các gel vệ sinh kháng khuẩn phổ biến nhất ở nồng độ
khoảng 62%. Khả năng khử trùng tốt nhất của ethanol khi nó ở trong dung dịch
khoảng 70%, nồng độ cao hơn hay thấp hơn của ethanol có khả năng kháng khuẩn
kém hơn. Ethanol giết chết các vi sinh vật bằng cách biến tính protein và hòa tan
lipit của chúng. Nó có hiệu quả trong việc chống lại phần lớn các loại vi khuẩn và
nấm cũng như nhiều loại virut nhưng không hiệu quả trong việc chống lại các bào
tử vi khuẩn.
- Ngày nay ethanol được biết đến như là nguồn nhiên liệu trong động cơ đốt
trong. Ý tưởng sử dụng cồn thay thế cho nhiên liệu có nguồn gốc từ dầu mỏ đã có
từ khá lâu. Ngay từ những năm 20 của thế kỉ trước, cồn đã được nghiên cứu để làm
nhiên liệu cho động cơ ô tô và xe máy. Điển hình cho hướng đi tiên phong là Mỹ và
Brazil. Song đến những năm 70 của thế kỉ 20, khi thế giới bắt đầu có sự khủng
hoảng dầu mỏ thì cồn và nhiên liệu sinh học mới thực sự khởi động trở lại và đến
những năm đầu của thế kỉ 21 cồn đã trở thành một trong những ưu tiên hàng đầu
trong những định hướng chiến lược nghiên cứu về năng lượng của nhiều quốc gia
phát triển trên thế giới mà điển hình là Mỹ, Tây Âu, Nhật, Thái Lan, Trung Quốc…
[7]
1.3.3.
bột đầu tiên phải được chuyển hóa thành đường. Trong việc ủ men bia, theo truyền
thống nó được tạo ra bằng cách cho hạt nảy mầm hay ủ mạch nha. Trong quá trình
13
____________________________________________________________________
nảy mầm, hạt tạo ra các enzym có chức năng phá vỡ tinh bột để tạo ra đường. Để
sản xuất ethanol làm nhiên liệu, quá trình thủy phân này của tinh bột thành glucoza
được thực hiện nhanh chóng hơn bằng cách xử lý hạt với axit sulfuric loãng, enzym
nấm amylas, hay là tổ hợp của cả hai phương pháp.
Về tiềm năng, glucoza để lên men thành ethanol có thể thu được từ
xenluloza. Phản ứng thủy phân xenluloza gồm các bước.
- Bước 1: Thủy phân xenluloza thành mantoza dưới tác dụng của men
amylaza.
(C
6
H
10
O
5
)n → C
12
H
22
O
11
- Bước 2: Thủy phân tiếp mantoza thành glucoza hoặc fructoza dưới tác dụng
của men mantaza.
C
12
H
phosphoric:
H
2
C=CH
2
+ H
2
O → CH
3
CH
2
OH
1.3.4.
Nhiên liệu xăng pha cồn:
1.3.4.1.
Khái niệm:
Ethanol nhiên liệu cũng là ethanol (cùng một loại với ethanol trong rượu với
các sản phẩm có chứa cồn) được sử dụng như một loại nhiên liệu, thực chất đó là
nhiên liệu sinh học có thể sử dụng thay thế cho xăng dầu. Bởi vì nó được sản xuất
bằng cách thủy phân và lên men hoá từ nguyên liệu chứa đường như mía, củ cải
đường và nguyên liệu chứa tinh bột như ngũ cốc, khoai tây, sắn…hay các nguồn
nguyên liệu sinh khối (có cellulose) như rơm rạ, bã mía, vỏ trấu
Ethanol nhiên liệu được sản xuất ngày càng nhiều trên thế giới để thay thế
một phần xăng dầu. Đây là nguồn tài nguyên tái tạo, ít độc tính và ít gây ô nhiễm
môi trường. Ethanol nhiên liệu có chỉ số Octan cao nên thường dùng để pha vào
xăng theo các tỷ lệ có thể thay đổi, gồm có E5 (xăng chứa 5% ethanol), E10 (10%),
E85 (85%) và E100 (100%). Loại xăng này vẫn dùng được cho các loại động cơ
14
____________________________________________________________________
xăng truyền thống mà không cần phải thay đổi động cơ (E5 đã được kiểm chứng)
- Loại bỏ được các phụ gia độc hại như phụ gia chì, MTBE
Về an ninh năng lượng
- Việc sử dụng ethanol làm tăng an ninh năng lượng quốc tế vì ethanol có
nguồn gốc hữu cơ, có thể tái tạo được và có thể sản xuất trong nước nên giảm được
sự phụ thuộc vào nguồn dầu mỏ nhập khẩu.
1.3.4.2.2. Thuận lợi và khó khăn khi pha ethanol vào xăng
Thuận lợi :
- Ethanol ngày càng được sử dụng rộng rãi để pha vào xăng vì nó có các ưu
điểm sau:
Copyright: Tài liệu đại học ©