LỜI CẢM ƠN
Sau hơn ba tháng tìm hiểu, nghiên cứu tài liệu và được sự hướng dẫn tận tình của
cô giáo Đặng Kim Hoàng em đã hoàn thành Đồ án tốt nghiệp. Em xin chân thành
cảm ơn quý thầy cô giáo trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng nói chung và quý
thầy cô ngành Công nghệ Chế biến Dầu và Khí nói riêng đã ân cần giảng dạy
chúng em trong suốt thời gian học tại trường và làm Đồ án tốt nghiệp, đặc biệt là
cô giáo, Tiến sĩ Đặng Kim Hoàng đã trực tiếp chỉ bảo và hướng dẫn em trong suốt
quá trình thực hiện đề tài này. Cô đã nhiệt tình giúp đỡ em về tài liệu, truyền đạt kiến
thức và hơn hết là hoàn thiện cho em kĩ năng tổng hợp tài liệu, kĩ năng phân tích ,lý
luận cũng như kinh nghiệm, phương án giải quyết vấn đề liên quan.
Kính chúc quý Thầy Cô sức khỏe và thành công.MỤC LỤC
class="bi x0 y0 w1 h1"
DANH MỤC BẢNG BIỂU
DANH MỤC HÌNH ẢNH
LỜI MỞ ĐẦU
Như chúng ta đã biết, Việt Nam là nước có nền kinh tế nông nghiệp với sự phát
triển phong phú và đa dạng về các giống cây trồng như lúa, ngô, đậu,cọ…v.v. Do đó,
nguồn nguyên liệu từ nông nghiệp đối với nước ta rất dồi dào và phong phú, tạo điều kiện
thuận lợi cho các ngành công nghiệp sử dụng và tận dụng nguyên liệu là sản phẩm, phế
phẩm nông nghiệp, trong đó có công nghiệp chế biến dầu khí phục vụ cho các ngành sản
xuất nhiên liệu xăng dầu, cồn, nhiên liệu sinh học, …
Hiện nay tình hình xăng dầu trên thế giới luôn có nhiều biến động, giá dầu thô đang
liên tục tăng cao. Do trữ lượng dầu mỏ đang ngày càng giảm dần, nên các nước có nguồn
tài nguyên dồi dào này đã hạn chế lượng khai thác dầu mỏ gây nhiều biến động xấu đến
nền kinh tế toàn cầu. Một số cường quốc kinh tế đang rơi vào tình trạng khủng hoảng kinh
tế trầm trọng, còn các nước đang phát triển cũng phải chịu nhiều ảnh hưởng nặng nề do
tình hình lạm phát gia tăng ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống của người dân. Việt Nam
cũng không phải là ngoại lệ. Đây là mối lo ngại của chính phủ, các cấp ban ngành, các

- Chương 1: Tổng quan về nhiên liệu sinh học
- Chương 2: Tiềm năng sản xuất nhiên liệu sinh học tại Việt nam
Do trình độ lý luận và kiến thức còn nhiều hạn chế, mặc dù đã có rất nhiều cố gắng
nhưng bài làm không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự chỉ bảo,
đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo. Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình
của cô giáo Đặng Kim Hoàng cũng như sự đóng góp ý kiến của bạn đọc để đề tài được
hoàn thiện hơn.
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU SINH HỌC
1.1 Nhiên liệu sinh học- Nguồn năng lượng tất yếu
Nhu cầu năng lượng của loài người đã hiện diện cách đây hàng trăm ngàn năm,
nhưng lúc đó con người chỉ biết dùng lửa cho hoạt động hàng ngày để nướng thịt, đuổi thú
dữ, đốt rừng làm rẫy. Kể từ đó, nguồn năng lượng từ vật rắn như gỗ cây ngày càng trở nên
quan trọng. Có hơn hai tỉ người trên thế giới đang dùng chất rắn trong gia đình để nấu
nướng và sưởi ấm mùa đông. Năng lượng có vai trò quan trọng đối với sự phát triển kinh tế
- xã hội. An ninh quốc gia, an ninh kinh tế luôn gắn liền với an ninh năng lượng của một
quốc gia. Vì vậy trong chính sách phát triển kinh tế, xã hội bền vững, chính sách năng
lượng nên được đặt lên hàng đầu.
Vào thế kỷ 19, gỗ là nguồn năng lượng làm chạy máy động cơ hơi nước trong giao
thông vận tải, giúp đẩy mạnh ngành công nghiệp cơ giới. Sau đó, con người chế tạo máy
phát điện cung cấp nguồn điện năng mới có nhiều công dụng cho đời sống hàng ngày và
thay thế dần những máy chạy bằng hơi nước. Khi tìm thấy nguồn nhiên liệu hóa thạch như
than đá, dầu mỏ và khí đốt, con người nhanh chóng chuyền sang sử dụng các nguồn năng
lượng không tái tạo này để chạy máy nổ, chủ yếu trong ngành vận tải, nhiệt và điện năng.
Dạng nhiên liệu lỏng (xăng dầu) trở nên thông dụng hơn cho nhiên liệu giao thông vận tải
vì tỏa nhiều nhiệt lượng, dễ sử dụng hơn loại nhiên liệu khí và rắn, và từ đó nguồn năng
lượng rắn được sử dụng giảm dần.
Theo tính toán của các chuyên gia kinh tế năng lượng, dầu mỏ và khí đốt hiện
chiếm khoảng 60-80% cán cân năng lượng thế giới. Với tốc độ tiêu thụ như hiện nay và trữ
lượng dầu mỏ hiện đang có thì nguồn năng lượng này sẽ nhanh chóng bị cạn kiệt trong

dầu sau này. Xăng dầu phát triển mạnh sau đó đã khiến các nhà cung cấp cồn đơn lẻ khó
phát triển, tuy rằng trong giai đoạn Đại chiến II, ở những vùng khó cung cấp xăng thì cồn
vẫn được đề cao và sử dụng làm nhiên liệu chạy xe. Ngày nay do những nguyên nhân đã
nêu ở trên, các nước trên thế giới đang có xu hướng tích cực quay trở lại với biofuel. Một
bài toán đang đặt ra: liệu biofuel có thể thay thế hoàn toàn được nhiên liệu hóa thạch trong
tương lai hay không? Người ta hy vọng cho tới năm 2020, biofuel sẽ được sản xuất và phát
triển trên quy mô thương mại toàn cầu. Hiện tại hầu như biofuel được sản xuất trên thế giới
mới chỉ là bioethanol. Các nhà sản xuất chính hiện nay là Mỹ, Canađa và Braxin. Tổng sản
lượng bioethanol hiện nay là vài tỉ gallon/năm, trong đó Braxin dẫn đầu với con số 4 tỉ
gallon/năm còn Liên minh châu Âu( EU) đóng góp phần rất nhỏ. Tuy nhiên EU lại là nhà
sản xuất biodiesel lớn nhất trên thị trường toàn cầu. Từ năm 1993 đến năm 2001, sản lượng
biodiesel của EU tăng gấp 10 lần, từ mức 80.000 tấn vào năm 1993 lên 780.000tấn vào
năm 2001, Đức là nước sản xuất hàng đầu, tiếp theo là Pháp, Italia và Áo. Hiện nay, trên
toàn EU biodiesel được sử dụng chạy động cơ dưới dạng pha trộn với diesel thông thường.
Tại Đức, Áo và Thụy Điển, biodiesel được sử dụng dưới dạng tinh khiết trong các loại xe
tải nặng. Bioethanol sử dụng làm nhiên liệu ô tô ở châu Âu tăng gấp 4,5 lần, từ mức
47.000 tấn vào năm 1993 lên 216.000tấn vào năm 2001. Pháp, Tây Ban Nha và Thụy
Điển là các nước đóng vai trò lớn trong thị trường bioethanol ở châu Âu. Bioethanol tại
đây cũng được dùng cả dưới dạng tinh khiết lẫn pha trộn với xăng. Tại Pháp, bioethanol
chủ yếu để chuyển hóa thành phụ gia ETBE pha xăng. Quy mô sản xuất biofuel toàn cầu
mở rộng dần suốt những năm 1980, trước khi đạt mức phát triển cao hơn nhiều vào những
năm 1990. Sản lượng biofuel toàn cầu hiện đạt khoảng 15 triệu tấn/năm Các nước EU chỉ
chiếm mức dưới 6% tổng sản lượng (890.000 tấn vào năm 2000). Hầu hết sản lượng
biofuel toàn cầu tập trung vào bioethanol (năm 2000 đạt 14,6 triệu tấn). Trong Sách Trắng
về chiến lược và kế hoạch hoạt động của EU (1997) mục "Năng lượng tương lai: nguồn
năng lượng tái tạo" đã nêu yêu cầu cấp bách phải tăng bằng được thành phần năng lượng
sinh học trong cơ cấu kinh tế, trong đó có biofuel. Người ta cho rằng hiện tại biofuel chưa
có giá cạnh tranh được với dầu mỏ, song để đảm bảo an ninh năng lượng trong tương lai,
cần thiết phải đưa ra thị trường nguồn nhiên liệu thay thế mới để đón đầu, bởi trong tương
lai khi nguồn năng lượng hóa thạch cạn dần, giá dầu sẽ biến động tới mức khó dự đoán

Mỹ 20%, Trung Quốc đã sớm trở thành nước có vị trí thứ 3 và sẽ vươn lên vị trí thứ 2
trong vài năm tới nhờ sự giúp đỡ của Braxin. Mục tiêu của Trung Quốc là tới năm 2030 sẽ
không phải phụ thuộc vào dầu mỏ nữa. Chính phủ Trung Quốc đã đưa ra chính sách tài trợ,
vay lãi suất thấp và sử dụng ngân sách để hỗ trợ phát triển biofuel. Tất cả ô tô của Trung
Quốc hiện đang chuyển sang hướng sử dụng biofuel, điện, hoặc lắp đặt lại động cơ. Tăng
thị phần năng lượng sạch là bước cơ bản đáp ứng yêu cầu giảm thiểu CO
2
(Trung Quốc là
nước phát thải CO
2
lớn thứ 2 sau Mỹ).
 Thái Lan
Hiện tại quy mô sản xuất ethanol ở Thái Lan còn nhỏ, năng suất và kỹ thuật canh
tác mía và các cây trồng làm nguyên liệu chưa cao nên mặc dù nước này có quan tâm tới
các chương trình biofuel nhưng cho tới nay vẫn chưa có tiến bộ đáng kể. Chính phủ Thái
Lan vừa ra thông báo áp dụng chính sách sản xuất gasohol sử dụng rộng rãi khắp thành
phố Băng Cốc kể từ 1/2005 với tỉ lệ pha trộn 10 - 20% etanol trong xăng sử dụng.
 Nhật Bản
Nhật Bản là nước tiêu thụ xăng dầu lớn thứ 2 trên thế giới chỉ đứng sau Mỹ, lên tới
215 triệu tấn trong năm 2003 (theo số liệu của Bộ Kinh tế, Thương mại và Công nghiệp
Nhật Bản). Trong đó 99% được nhập khẩu. Do áp lực về vấn đề môi trường ở các thành
phố lớn và để tăng cường an ninh năng lượng, từ lâu Nhật Bản đã chú trọng tìm kiếm các
nguồn năng lượng sạch, tái tạo được. Ethanol và dimethylete(DME) là những loại nhiên
liệu được quan tâm ở Nhật Bản. Từ 6/2004 Nhật Bản cũng đưa ra chính sách phát triển sản
xuất và sử dụng biofuel nhằm làm giảm ô nhiễm môi trường. Nội dung chính sách này có
phần khuyến khích sản xuất các động cơ ô tô có thể vận hành được bằng nhiên liệu diesel
pha trộn biofuel với tỉ lệ cao. Một nhóm thực hiện dự án cải tiến động cơ được thành lập để
thực hiện kế hoạch này trong 2 năm sau đó. Ở Nhật Bản có 5 công ty (Taisei Corp,
Maruberi Corp, Sapporo Breweries Ltd, Daiei Inter Nature System Inc và Tokyo Boat
Industries Co) đã thống nhất cùng góp vốn thành lập một công ty liên doanh vào 4/2005

hiện.
 Philippin
Bộ Khoa học và Hội đồng kỹ thuật R&D về công nghiệp và Năng lượng Philippin
đang có chính sách tích cực thúc đẩy sử dụng biofuel ở xe máy và xe ba bánh để giảm ô
nhiễm môi trường. Biodiezel ở Philippin chủ yếu được sản xuất từ dầu dừa(cocometyl este
- CME) là nguồn năng lượng rẻ tiền có thể dùng thay thế xăng chạy xe máy và xe ba bánh
động cơ 2 kỳ (lượng xe máy và xe ba bánh chiếm gần 35% trong tổng số 4 triệu đầu xe ở
Philippin và hiện tại 75% trong tổng số xe ở Philippin là động cơ 2 kỳ). Thúc đẩy sử dụng
CME mới chỉ là một chương trình mang tính huấn luyện và thử nghiệm, tuy nhiên ưu thế
về dầu dừa của Philippin sẽ giúp nước này phát triển sản xuất và kinh doanh biodiezel
thành công trong tương lai. Một nguồn nguyên liệu sinh khối tiềm năng khác để sản xuất
ethanol ở Philippin là cây lúa miến ngọt (một loại cây mọc khỏe, cho năng suất đường
nhanh hơn mía, chịu được mặn, khô hạn và nghèo dinh dưỡng của đất). Philippin đang cho
trồng thử nghiệm lúa miến lấy sinh khối sản xuất ethanol.
Nhìn chung, hiện nay trên thế giới đang đứng trước nguy cơ thiếu năng lượng.
Những vấn đề gì sẽ xảy ra khi nguồn năng lượng hóa thạch hoàn toàn cạn kiệt? Bức tranh
môi trường sống toàn cầu sắp tới sẽ ra sao khi không kìm hãm bớt tốc độ phát thải ô nhiễm
hiện tại. Hàng loạt câu hỏi đang chờ câu trả lời. Có ý kiến cho rằng, nhiều quốc gia trên
toàn cầu còn đang đói nghèo, đất trồng cây lương thực còn thiếu, lấy đâu ra đất để trồng
cây phục vụ sản xuất năng lượng sinh học. Song vấn đề vừa phải đảm bảo an ninh lương
thực, vừa phải đảm bảo an ninh năng lượng và giảm ô nhiễm môi trường đang được các
quốc gia trên thế giới quan tâm và ráo riết thực hiện. Từng quốc gia đang đưa ra các chính
sách khác nhau để làm sao đảm bảo được mục tiêu trên. Để giải quyết nguồn nguyên liệu
sinh khối sản xuất năng lượng sinh học, ngoài cây lương thực, các quốc gia có nguy cơ
thiếu nhiều năng lượng đang tìm kiếm các nguồn cây trồng khác có thể canh tác trên đất
hoang hóa, trên cạn, dưới nước, đồng thời tích cực tìm kiếm công nghệ mới thu hiệu suất
cao, tiết kiệm nguyên liệu, hạ giá thành. Mỹ là nước có chỉ tiêu sử dụng năng lượng cao
nhất thế giới, nhưng chỉ cần 28.000 km2 (3% diện tích toàn nước Mỹ) là đã đủ nguyên liệu
sản xuất đủ lượng biodiesel cho toàn bộ xe cộ giao thông ở Mỹ. Tiềm năng nguồn sinh
khối mới ở Mỹ là: cỏ roi ngựa, rêu tảo, tận dụng nguồn phế thải công nghệ thực phẩm và

2
trong khí quyển. Nhiên liệu sinh học có thể ở thể rắn như củi, than củi (than đá thuộc loại
cổ sinh, không tái tạo), thể lỏng (như xăng sinh học, diesel sinh học), hay thể khí như khí
methane sinh học (sản xuất từ lò ủ chất phế thải). Nhiên liệu ở thể lỏng được ưa chuộng
hơn vì có độ tinh khiết cao, chứa nhiều năng lượng, dễ dàng chuyên chở, dễ tồn trữ và bơm
vào bình nhiên liệu của xe.
Tùy theo tính chất cơ bản mà ta có thể chia nhiên liệu sinh học thành ba loại chính :
 Khí sinh học (Biogas);
 Xăng sinh học (Gasohol);
 Diesel sinh học (BioDiesel).
1.3.1 Khí sinh học (biogas)
1.3.1.1 Khái niệm
Sản phẩm khí từ quá trình phân hủy sinh khối, phân gia súc và phân người, bùn
cống… nhờ vi khuẩn lên men yếm khí (trong điều kiện không có oxy không khí) được gọi
là biogas. Biogas chứa nhiều methane.
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,

2
O + 882k
Bảng 1-1 Thành phần chủ yếu của khí sinh học
Thành phần Tỷ lệ (%)
CH
4
50 - 70
CO
2
30 - 45
N
2
0 - 3
H
2
0 - 3
O
2
0 - 3
H
2
S 0 - 5
Khí khác 0 - 2
- Cacbonic (CO2): là chất khí không cháy, không màu, không mùi, nặng gấp rưỡi lần
không khí. Nếu khí này chiếm tỉ lệ cao trong khí sinh học sẽ làm cho giảm chất
lượng khí sinh học.
- Hydro sulfua (H2S): có mùi “trứng thối” khiến cho khí sinh học cũng trở nên có
mùi khó chịu, giúp ta dễ dàng nhận thấy sự có mặt của nó. H2S là nguyên nhân chủ
yếu làm cho các bộ phận bằng kim loại của hệ thống bị ăn mòn.
 Tính chất

Tỷ trọng, Air 0,554 1,52
Điểm sôi 259,0
0
F (=144
0
C) 109,4
0
F
b
(=60,8
0
C)
Điểm đông -296,6
0
F(-164,8
0
C) -69.9
0
F (-38,83
0
C)
Khối lượng riêng 0,66kg/m3 1,82kg/m3
Nhiệt độ nguy hiểm 116,0
0
F (=64,44
0
C) 88,0
0
F(=48,89
0

các cây phân xanh ). Gỗ và thân cây già rất khó phân huỷ nên không dùng làm nguyên
liệu được. Nguyên liệu thực vật thường có lớp vỏ cứng rất khó bị phân huỷ. Để quá trình
phân huỷ yếm khí diễn ra được thuận lợi, người ta thường phải chặt nhỏ và xử lý sơ bộ
(đập dập, ủ hiếu khí) các loại nguyên liệu này trước khi đưa vào thiết bị để phân huỷ. Mục
đích của công việc này là phá vỡ lớp vỏ cứng của nguyên liệu và tăng bề mặt cho vi khuẩn
tấn công. Thời gian phân huỷ của nguyên liệu thực vật thường dài hơn so với các loại phân
(có thể kéo dài hàng năm). Do vậy nguyên liệu thực vật nên được sử dụng theo cách nạp
từng mẻ, mỗi mẻ kéo dài từ 3-6 tháng. Các loại chất thải của các cơ sở chế biến thực
phẩm…cũng chứa hàm lượng chất hữu cơ cao là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường khi
để chúng phân huỷ trong tự nhiên. Vì vậy ta nên xử lý chúng trước khi thải vào hệ thống
thoát nước chung. Các hợp chất hữu cơ có trong các loại chất thải cũng được xem là một
nguồn nguyên liệu để sản xuất khí sinh học Tuy nhiên trong một số trường hợp cần phải
xử lý sơ bộ để loại các độc tố ảnh hưởng đến sự phát triển và tăng trưởng của vi sinh vật kỵ
khí trong môi trường xử lý.
 Nguồn gốc động vật
Thuộc loại này là các loại phân như phân gia súc, gia cầm, phân bắc , các bộ phận
cơ thể của động vật như xác động vật chết, rác và nước thải các lò mổ, cơ sở chế biến thuỷ,
hải sản… Các loại phân đã được xử lý trong bộ máy tiêu hoá của động vật thì dễ phân huỷ
hơn và nhanh chóng tạo khí sinh học. Tuy nhiên thời gian phân huỷ của các loại phân
không dài (khoảng từ 2-3 tháng) và tổng sản lượng khí thu được từ 1 kg phân cũng không
lớn. Phân gia súc như trâu, bò, lợn phân huỷ nhanh hơn phân gia cầm và phân bắc, nhưng
sản lượng khí của phân gia cầm và phân bắc lại cao hơn. Sản lượng phân trên một đàn gia
súc phụ thuộc vào trọng lượng cơ thể và chế độ nuôi dưỡng. Nhìn chung hàm lượng chất
khô của các loại phân tươi vào khoảng 20%, còn lại là nước. Các loại phân thường giàu
nitơ, hiệu suất sinh khí của các loại phân tính cho chất khô nằm trong khoảng từ 0,2-0,3
m
3
/kg/ngày và hàm lượng methanel của khí sinh học sản xuất từ phân chiếm khoảng 50-
70%
Bảng 1-3 Đặc tính và sản lượng khí có thể thu được của một số nguyên liệu

của thiết bị. Thể tích phân hủy của thiết bị là thể tích của bộ phận này.
 Bộ phận chứa khí: Khí sinh ra từ bộ phận phân hủy được thu và chứa ở đây.
Yêu cầu cơ bản của bộ phận này là phải kín. Thể tích chứa khí của thiết bị
là thể tích của bộ phận này.
 Lối vào: Là nơi để nạp nguyên liệu bổ sung vào bể phân hủy.
 Lối ra: Nguyên liệu sau khi đã phân hủy được lấy ra qua đây để nhường chỗ
cho nguyên liệu mới bổ sung vào.
 Lối lấy khí: Khí được đưa từ bộ tích khí tới nơi sử dụng qua lối lấy khí này.
1.3.1.5 Lợi ích khi sử dụng khí sinh học (biogas)
 Về mặt môi trường
Dùng khí biogas làm nhiên liệu sẽ giảm một phần việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch
và việc chặt phá rừng để làm củi đốt nên đã góp phần bảo vệ rừng. Biogas đã làm giảm
đáng kể các chất khí gây hiệu ứng nhà kính. Bên cạnh đó, công nghệ bể KSH đã cải thiện
vệ sinh trang trại và hộ gia đình, giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước từ trang trại chăn nuôi và
cung cấp phân bón hữu cơ cải thiện đất trồng trọt.
 Về mặt kỹ thuật
Công nghệ đơn giản không phức tạp, dễ lắp đặt và tốn ít chi phí
 Về mặt kinh tế
Hiện nay, dùng khí biogas sẽ tiết kiệm được chi phí mua nhiên liệu và phân bón. Kế
hoạch sắp đến, khi sử dụng khí biogas sẽ tính toán để thu được quyền phát thải khí gây
hiệu ứng nhà kính.
 Về mặt xã hội
Sử dụng khí biogas làm nhiên liệu sẽ giảm thời gian vận chuyển nhiên liệu cũng
như giảm nhẹ lao động cho phụ nữ và trẻ em. Bên cạnh đó, công nghệ làm bể sinh khí
biogas đã ngăn chặn các bệnh truyền nhiễm gây ra từ chất thải, nhất là trong quá trình chăn
nuôi gia súc.
1.3.2 Xăng sinh học (Gasohol)
1.3.2.1 Khái niệm
Xăng sinh học (Gasohol): Bao gồm Biomethanol, Bioethanol, Biobutanol… Trong
số các dạng xăng sinh học này, Bio-ethanol là loại nhiên liệu sinh học thông dụng nhất hiện

0 62
10 67.3
20 69
 Trị số octane
Ethanol tinh khiết có chỉ số octane rất cao (RON=110÷120). Chính vì vậy khi pha
ethanol vào xăng gốc chúng đều có tác dụng làm tăng chỉ số octane của xăng gốc và làm
cho nhiên liệu sinh học có chỉ số octan cao hơn xăng truyền thống
Mức độ làm tăng RON của ethanol phụ thuôc vào RON ban đầu của hỗn hợp. Nếu
giá trị RON ban đầu thấp thì khả năng làm tăng RON cao và ngược lại.
1.3.2.3 Nguyên liệu để sản xuất nhiên liệu sinh học
Tất cả thực vật lục hoá đều có thể biến chế thành xăng sinh học.
 Cây nông phẩm chứa đường:
Gồm mía, củ cải đường, sorgho-đường; nông phẩm chứa tinh bột gồm hạt ngũ
cốc như lúa mì, lúa, bắp, sorgho, v.v.; và củ như khoai tây, khoai mì, khoai lang.
Mía có hiệu quả kinh tế nhất vì cho năng suất cao (khoảng 170-200 tấn/ha ở Brazil,
80-100 tấn/ha ở Úc, Việt Nam khoảng 35-50 tấn/ha), biến chế ethanol thẳng từ nước ép, bã
mía dùng làm năng lượng chạy máy ép và chưng cất ethanol. Mía sản xuất trung bình
15,500 lít ethanol/ha/năm, và cứ 1 tấn chất khô mía sản xuất được 438 lít ethanol. Brazil
sản xuất ethanol chính từ mía. Sorgho-đường hiện được ưa chuộng hơn mía ở một số vùng
nhiệt đới khô hạn, có hiệu quả kinh tế hơn mía. Sorgho-đường canh tác ở Hoa Kỳ cho
28,500 lít ethanol/ha/vụ(4 tháng).
 Nông phẩm chứa dầu :
Như đậu nành (sản xuất 379 kg dầu/ha/năm, hay 450 lít dầu/ha/năm), đậu phộng
(sản xuất 887 kg dầu/ha/năm), hột-cải-dầu (hột chứa 55% dầu; sản xuất 999 kg dầu/
ha/năm, hay 1,188 lít/ha/năm), hạt bắp (140 lít dầu/ha/năm), v.v…
Cây kỹ nghệ cho dầu như dừa dầu (palm oil, sản xuất 7,061 kg dầu/ha/năm), dừa
(coconut, sản xuất 2,260 kg dầu/ha/năm), cây dầu lai (Jatropha curcas, sản xuất 1,588 kg
dầu/ha/năm), thầu dầu (castor bean, sản xuất 1,188 kg dầu/ha/năm), hướng dương
(sunflower, sản xuất 801 kg dầu/ha/năm, hay 954 l/ha/năm), safflower (556 l/ha/năm),
v.v…

Hình 1-2 Sơ đồ xử lý nguyên liệu
 Tiền xử lý
Nguyên liệu sau khi đã băm nghiền kĩ được đưa vào thiết bị phản ứng tiền thuỷ
phân. Để cho phản ứng diễn ra nhanh chóng, người ta bổ xung dung dịch H
2
SO
4
loãng
(1,1%) và duy trì ở nhiệt độ 190
0
C bằng dòng hơi nước áp suất cao
Bảng 1-6 Điều kiện trong thiết bị phản ứng tiền thuỷ phân
Nồng độ dung dịch H
2
SO
4
1,1%
Thời gian lưu 2 phút
Nhiệt độ 190
0
C
Áp suất 12,1 atm
Phần rắn 30%
Phản ứng tiền thủy phân diễn ra trong thiết bị, tại đây hầu hết hemicellulose đã
chuyển thành đường hoà tan (chủ yếu là: xylose, manose, arabinose, galactose). Glucan
trong hemicellulose và một phần nhỏ cellulose được chuyển thành glucose. Trong quá trình
này, một phần nhỏ lignin cũng được hoà tan. Ngoài ra, acide acetic cũng được giải phóng
từ sự thuỷ phân hemicellulose. Pentose và hexose cũng được hình thành.
Sản phẩm sau khi ra khỏi thiết bị phản ứng tiền thuỷ phân được giảm áp đột ngột từ
12,1 atm đến 1 atm. Vì áp suất giảm nhanh nên sẽ bốc hơi một lượng lớn nước, acide

TB giảm áp đột ngột
TB phân tách lỏng rắn
Thùng chứa
TB tách CaSO
4
TB trung hòa
Đi xử lí nước thải
TB phân phối vôi
Nước hồi lưu
Đi đường hóa
Hình 1-3 Quá trình tiền xử lý
 Đường hóa và lên men
Sau khi tiền thủy phân, nguyên liệu được khử trùng để loại bỏ tạp khuẩn rồi pha
loãng đến nồng độ 20% tổng lượng rắn bao gồm cả dòng cellulase được hòa trộn vào trước
khi đưa vào thùng đường hóa. Lượng enzyme cho vào được xác định bằng hàm lượng
cellulose có trong nguyên liệu và mục tiêu của độ chuyển hóa cần đạt được cùng với thời
gian lưu trong thiết bị đường hóa và men.
Nguyên liệu trước khi đi đường hóa được đun nóng đến 65
0
C bằng dòng hơi nước
áp suất thấp. Đây là nhiệt độ tốt nhất cho quá trình đường hóa. Quá trình đường hóa diễn ra
trong nhiều thùng (thường là 5 thùng) có cánh khuấy với thời gian lưu tổng cộng là 36h.
Nhiệt độ của thùng đường hóa được giữ ổn định bằng cách sử dụng bơm ly tâm 3 và thiết
bị trao đổi nhiệt 4 (lưu chất làm lạnh là nước) để hồi lưu một phần dịch đường đã làm lạnh
về thùng đường hóa. Hiện nay người ta đang tập trung nghiên cứu để tăng khả năng chịu
nhiệt của enzyme để tăng tốc độ cho quá trình.
Sau khi đường hóa, cặn đường chứa khoảng 12,6% đường bao gồm 7% glucose và
4% xylose với chất khác. Quá trình đường hóa diễn ra cho đến khi tập trung đủ điều kiện
cho quá trình lên men. Lúc này dịch đường chứa khoảng 1% CH
3

vào thùng lên men. Trong quá trình này người ta cũng bổ sung 0,33g DAP/lít giấm chín để
cung cấp dinh dưỡng cho nấm men hoạt động.
Trong quá trình lên men, ngoài việc lên men đường thành ethanol còn có sự chuyển
hóa đường thành các sản phẩm khác do những vi khuẩn lạ. Có khoảng 3% tổng lượng
đường chuyển hóa thành những sản phẩm không mong muốn. Để giảm sự nhiễm khuẩn
này cần phải thanh trùng và vệ sinh thiết bị thật kỹ trước khi tiến hành lên men. Do phản
ứng lên men luôn kèm theo tỏa nhiệt nên để khống chế nhiệt độ người ta dùng bơm 7 bơm
tuần hoàn 1 phần giấm chín được làm lạnh bởi thiết bị trao đổi nhiệt 8

cho hồi lưu lại thùng
lên men. Vào cuối quá trình lên men, hỗn hợp giấm chín được tập trung ở thùng lưu trữ
giấm chín 9 (chứa khoảng 5,7% ethanol) trước khi đưa đi chưng cất. Một phần nhỏ ethanol
cùng với khí CO
2
thoát ra ngoài được đưa đến thiết bị thu hồi ethanol.
 Tinh chế sản phẩm
Giấm chín thu được sau quá trình lên men có nồng độ ethanol rất thấp (khoảng
5,7% ethanol). Vì vậy ta cần tinh chế sản phẩm để nâng nồng độ ethanol lên 99,5%. Quá
trình này gồm 4 giai đoạn sau:
- Chưng cất:
Chưng cất giấm chín để nâng cao nồng độ ethanol lên 95,57% (nồng độ tại đó tạo
hỗn hợp đẳng phí ethanol-nước).
Quá trình chưng cất được tiến hành trong 2 tháp: tháp tách sơ bộ và tháp tách tinh.
Ban đầu, giấm chín được đun nóng sơ bộ bởi hơi thoát ra từ thiết bị giảm áp đột ngột. Sau
đó chúng được đun nóng thêm đến 100
0
C nhờ nhiệt của dòng sản phẩm đáy của tháp tách
thô rồi cho vào đỉnh tháp chưng cất sơ bộ. Tại đây quá trình phân tách xảy ra. Khí CO
2
có

có lẫn ethanol thoát ra ở đỉnh của quá trình sản xuất men giống, lên men,
tháp tách sơ bộ được thu hồi trong tháp thu hồi ethanol sử dụng nước chuyển động ngược
chiều để hấp thụ ethanol, CO
2
thoát ra khí quyển.
 Phân tách lỏng rắn:
Tách triệt để phần cặn đi ra từ tháp bốc hơi làm nhiên liệu cho lò hơi. Sản phẩm
đáy của tháp tách sơ bộ được dẫn vào thiết bị bốc hơi để thu hồi ethanol còn sót lại. Hơi
thoát ra từ tháp bốc hơi sau khi ngưng tụ cho hồi lưu lại tháp tách tinh. Cặn được đưa sang
thiết bị phân tách lỏng rắn nhờ áp lực của dòng khí nén. Rắn thu được làm nhiên liệu đốt
cho lò hơi, lỏng đưa đi xử lý nước thải.
1.3.2.5 Ưu và nhược điểm khi sử dụng xăng sinh học
 Ưu điểm:
Sử dụng ethanol làm nhiên liệu không chỉ là một biện pháp tình thế nhằm làm tăng
chỉ số octane của xăng, thay thế cho những phụ gia gây ô nhiễm môi trường sinh thái, mà
còn đảm bảo an toàn năng lượng cho mỗi quốc gia vì đây là nguồn năng lượng có khả năng
tái tạo được (Energy renewable).
 Về mặt môi trường
Việc dùng ethanol làm nhiên liệu, có tác dụng ngăn chặn hiên tượng hiệu ứng nhà
kính. Theo các tính toán cho thấy: nếu thay thế việc đốt một lít xăng bằng một lít ethanol
thì sẽ giảm 40% lượng phát sinh khí CO2 vào khí quyển giúp môi trường được xanh, sạch
hơn. Khi đốt ethanol sự cháy xảy ra hoàn toàn hơn so với khi đốt xăng. Ta thường thấy
trong các động cơ xăng thường xuất hiện các bụi bẩn chính là do các hydrocacbon cháy
không hết. Điều đó phải tốn thời gian lau chùi, sửa chữa động cơ. Khi pha ethanol vào
xăng làm cho xăng cháy hoàn toàn hơn, giảm phát thải các khí gây ô nhiễm môi trường.
Hơn nữa, ethanol được điều chế từ sản phẩm nông nghiệp sẽ làm tăng diện tích đất trồng
cây. Điều này có nghĩa làm tăng diện tích lá phổi của trái đất lên.
Đốt xăng sinh học thải 18-30% khí nhà kính ít hơn so với xăng truyền thống. Ngoài
ra, lượng khí CO
2