
Đã từ rất lâu, dầu mỏ luôn giữ một vai trò quan trọng trong chiến lược phát triển
kinh tế của mỗi quốc gia. Hơn 90% lượng dầu mỏ khai thác được phục vụ cho nhu
cầu năng lượng như xăng nhiên liệu, nhiên liệu phản lực, diesel, nhiên liệu đốt lò.
Có thể nói dầu mỏ là nền tảng của sự tăng trưởng và phát triển kinh tế của bất kì
một quốc gia nào.
Trong những năm gần đây, với sự leo thang của giá xăng dầu gây nhiều tác
động tiêu cực đến nền kinh tế thế giới. Vì vậy việc tìm kiếm những nguồn năng
lượng sạch, có khả năng tái tạo để thay thế một phần xăng dầu trở thành một vấn đề
cấp thiết và được nhiều quốc gia quan tâm. Một trong những hướng đi hiệu quả là
sử dụng ethanol để pha vào xăng vừa làm tăng chỉ số octane, vừa làm giảm ô nhiễm
môi trường nên xăng pha cồn ngày càng trở nên phổ biến trên toàn thế giới.
Hơn nữa, nước ta là một nước nông nghiệp có nguồn nguyên liệu để sản xuất
ethanol là rất phong phú. Việt Nam sở hữu hai đồng bằng rộng lớn là đồng bằng
Sông Hồng và đồng bằng Sông Cửu Long. Đây là vùng nguyên liệu lí tưởng, là tiền
đề cho sự ra đời của nhà máy sản xuất ethanol từ rỉ đường ( sweet sorghum).
Với những lí do như trên, đề tài "
 là một bước đi ban đầu cho việc sản xuất ethanol
nhiên liệu phục vụ cho nhu cầu năng lượng ngày càng gia tăng ở nước ta.

 !"#$%&%&'()*$+,!%$$-#
Thời gian đầu ethanol được dùng trong y tế, trong mỹ phẩm, dùng làm dung
môi và sau này nó được biết đến như nguồn nhiên liệu cho động cơ đốt trong được
ứng dụng ở nhiều nước như Anh, Pháp, Mĩ, Canada, Brazil
Ethanol là cấu tử phối trộn làm tăng chỉ số octane của xăng:
Để tăng công suất của động cơ, ta phải tăng chỉ số nén. Khi tăng chỉ số nén ta
cần phải tăng chỉ số octane của xăng để tránh hiện tượng cháy kích nổ của nhiên
liệu. Trước đây, để tăng chỉ số octane, người ta thường dùng Tetra etyl chì nhưng
hiện nay nó đã bị cấm sử dụng vì chì rất độc, gây tổn thương cho hệ thần kinh trung
ương, gây ô nhiễm môi trường. Nghiên cứu cho chúng ta thấy dùng nhóm phụ gia
là hợp chất hữu cơ chứa oxy như: metyl ter butyl ete (MTBE), etyl ter butyl ete

kiến năm 2012 là khoảng 80 tỷ lít; năm 2005 sản xuất 4 triệu tấn diesel sinh học
(B100), năm 2010 sẽ tăng lên khoảng trên 20 triệu tấn. Sản lượng etanol ở một số
nước đứng đầu trên thế giới được chỉ ra ở bảng I.1
(Ghi chú: 1 gallon Mỹ = 3,785 lít)

 !"#$ %&'()*%+.[3]
8)%0!9:)+,!$);<#=+>
97#?@)?A2B.CCDE.CCFG
B4H23)+!!,IG
8)  %0  !9:)  +,!  $)
;<>97#?@)?A2B.CCJG
B4H23)+!!,IG
K6L
$M)
$6
)7
3
97#
.CCF .CC> .CCD K6L
$M)
$6
)7
3  97#N
O)
.CCJ
1 Mỹ 4.855 4.264 3.535 1 Mỹ 6,498,6
2 Brazil 4.491 4.227 3.989 2 Brazil 5,019,2
3 Trung
Quốc
1.017 1.004 964 3 Liên minh

9
12.15
0
10.770 Tổng số 13.101,7
Năm 2005, Brazil sản xuất 16 tỷ lít etanol, chiếm 1/3 sản xuất toàn cầu. Năm
2006, Brazil đã có trên 325 nhà máy etanol, và khoảng 60 nhà máy khác đang xây
cất, để sản xuất xăng etanol từ mía (đường, nước mật, bả mía), và bắp; đã sản xuất
17,8 tỷ lít etanol, dự trù sẽ sản xuất 38 tỷ lít vào năm 2013.
Hiện tại, diện tích trồng mía ở Brazil là 10,3 triệu ha, một nửa sản lượng mía
dùng sản xuất xăng-etanol, nửa kia dùng sản xuất đường. Dự đoán là Brazil sẽ
trồng 30 triệu ha mía vào năm 2020. Vì lợi nhuận khổng lồ, các công ty tiếp tục phá
rừng Amazon để canh tác mía, bắp, đậu nành cho mục tiêu sản xuất xăng sinh học
vừa tiêu thụ trong nước vừa xuất khẩu. Giá xăng etanol được bán bằng nửa giá
xăng thường tại Brazil.
Hoa kỳ sản xuất Ethanol chủ yếu từ hạt bắp, hạt cao lương và thân cây cao
lương ngọt, và củ cải-đường. Khoảng 17% sản lượng bắp sản xuất hàng năm ở Hoa
Kỳ dùng để sản xuất ethanol. Hoa Kỳ đặt chỉ tiêu sản xuất E10 để cung cấp 46%
nhiên liệu cho xe hơi năm 2010, và 100% vào 2012. Hãng General Motor đang
thực hiện dự án sản xuất E85 từ cellulose (thân bắp), và hiện có khoảng hơn 4 triệu
xe hơi chạy bằng E85. Hảng Coskata đang có 2 nhà máy lớn sản xuất xăng ethanol.
Hiện tại nông dân Hoa Kỳ chuyển hướng sản xuất lúa mì và bắp cho xăng sinh học,
vì vậy số lượng xuất khẩu hạt ngũ cốc giảm từ nhiều năm nay, làm giá nông sản thế
giới gia tăng vì giá cả xăng sinh học còn cao hơn xăng thường, chính phủ Mỹ phải
trợ cấp khoảng 1,9 USD cho mỗi gallon (=3,78 lít) xăng sinh học, trợ cấp tổng cộng
khoảng 7 tỷ USD/năm.
Đức là nước tiêu thụ nhiều nhất xăng sinh học trong cộng đồng EU, trong đó có
khoảng 0,48 triệu tấn ethanol. Nguyên liệu chính sản xuất etanol là củ cải đường.
Pháp là nước thứ hai tiêu thụ nhiều ethanol sinh học trong cộng đồng Âu châu
với mức khoảng 1,07 triệu tấn etanol và diesel sinh học năm 2006. Công ty Diester
sản xuất diesel sinh học và Téréos sản xuất etanol là 2 đại công ty của Pháp.

2
H
5
OH C
4
H
9
-OC
2
H
5
C
8
H
15
2 Khối lượng phân tử (kg/kmol) 46 102 111
3 Chỉ số octan (RON) 109 118 97
4 Chỉ số octan (MON) 92 105 86
5 Chỉ số xetan 11 - 8
6
Áp lực bay hơi Reid là chỉ số đo
độ bay hơi của nhiên liệu (kPa) ở
15
0
C
16,5 28 0
7 Khối lượng riêng (kg/l) ở 15
0
C 0,80 0,74 75
8

0!9:)'TQ$B$*,!U$2S6G#$,
<V3)2S5!H2W$X
Gallons Lít
Hạt bắp ngô 124,4 470,854
Thân và lá bắp ngô 113,0 427,705
Rơm rạ 109,9 415,971
Phế phẩm của bông sợi 56,8 214,988
Phế phẩm lâm nghiệp 81,5 308,477
Mạt cưa 100,8 381,528
Bã mía 111,5 422,027
Giấy vụn 116,5 439,817
../$$/$)$5#@2@)'()$5!H2%$$-#MH+<[5]
Đứng trước cuộc khủng hoảng năng lượng trên, Việt Nam cũng đã tiến hành
nghiên cứu sử dụng các dạng năng lượng tái tạo. Trong đó năng lượng sinh học rất
được chú ý. Các cuộc hội thảo diễn ra vào tháng 7/2006 tại Tp. Hồ Chí Minh và
tháng 10/2007 tại Hà Nội đã thu hút sự chú ý của hàng trăm nhà khoa học và kinh
doanh chung quanh vấn đề xăng sinh học. Qua các cuộc hội thảo này một số
chuyên gia và nhà kinh doanh đã đề cập tới vấn đề sử dụng lúa gạo, mía đường,
soughum, cây dầu lai (miền Bắc gọi là cây dầu mè - Jatropha curcas), mỡ cá ba sa
(khoảng 40.000 tấn/năm). Hội thảo cũng đề cập đến 3 lý do chính hạn chế phát
triển xăng sinh học là: (i) số lượng nguyên liệu sản xuất xăng sinh học là tinh bột
ngủ cốc, mật rỉ đường và mỡ cá ba sa còn hạn chế; (ii) chưa có đầu tư thích đáng vì
chưa có hỗ trợ của Chính phủ, (iii) Chính phủ chưa có chính sách, chiến lược phát
triển NLSH. Các nhà khoa học và kinh doanh đang mong chờ Chính phủ ban hành
chính sách và luật lệ rõ ràng. Nhiều công ty đã sẵn sàng đầu tư nghiên cứu phát
triển NLSH như mía đường Lam Sơn ở Thanh Hoá, Sài Gòn Petro, Công ty Rượu
Bình Tây, Công ty Chí Hùng, v.v Tuy nhiên chưa có một nhà kinh doanh nào
dám mạnh dạn đầu tư nghiên cứu khi chính phủ chưa có chính sách quy định cụ
thể.
“Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025"

Y$+,!%$$-#
YZ$[H<
Ethanol sinh học (Bio-ethanol) được sản xuất từ các loại nguyên liệu thực vật
chứa đường bằng phương pháp lên men vi sinh hoặc từ các loại nguyên liệu chứa
tinh bột và cellulose thông qua phản ứng trung gian thủy phân thành đường. hiện
nay trên thế giới, nguyên liệu chứa đường và tinh bột được sử dụng phổ biến do chi
phí sản xuất thấp.
Y.Q$#$3!U$\+$-##=+*$+,!
Tính chất lý học: Ethanol hay Rượu etylic là một chất lỏng, không màu, mùi
thơm dễ chịu, vị cay, nhẹ hơn nước (khối lượng riêng 0,7936 g/ml ở 15
o
C), sôi ở
nhiệt độ 78,39
o
C, hóa rắn ở -114,15
o
C, tan trong nước vô hạn. Độ nhớt của etanol
là 1,200 cP ở 20
o
C
Tính chất hóa học: Ethanol là rượu no, đơn chức, có công thức C
2
H
5
OH.
Ethanol mang đầy đủ tính chất của một rượu đơn chức như phản ứng thể với kim
loại kiềm, phản ứng este hóa, phản ứng loại nước hay phản ứng tách nước, phản
ứng oxi hóa thành andehyt, axit hay CO
2
tùy theo điều kiện phản ứng. Ngoài ra

.

Y
E^
.

YY$_)!:Q#$W$%&'()*$+,!%$$-#
YY&'()%`)0<$a2X$b<W$Q$WQ$
Năng lượng sinh học (NLSH) được sản xuất từ sinh khối (SK), là loại vật liệu
xuất phát từ sinh vật (chủ yếu là thực vật) và là một phần trong chu trình cacbon
ngắn. CO
2
mà cây hấp thụ từ không khí qua quá trình quang hợp sẽ quay trở lại bầu
khí quyển khi chúng đã bị chuyển hóa thành năng lượng. Để có thể coi đó là nguồn
năng lượng tái tạo thì ít nhất kho sinh khối đó phải được duy trì không thay đổi.
Bởi vì trong chu trình không có lượng CO
2
thừa và NLSH chạy xe phát tán ngược
trở lại nên NLSH có thể được coi là yếu tố "cân bằng về mặt môi trường" thuộc chu
trình.
YY.&'())\LL$Ac)#+,$H2d20W$6X))$HL
Hiện nay, hàng năm toàn thế giới phát thải khoảng 25 tỷ tấn khí độc hại và khí
nhà kính. Nồng độ khí CO
2
, loại khí nhà kính chủ yếu, tăng trên 30% so với thời kỳ
tiền công nghiệp (từ 280 ppm tăng lên 360 ppm), nhiệt độ trái đất tăng 0,2- 0,4
0
C.
Nếu không có giải pháp tích cực, nồng độ khí nhà kính có thể tăng đến 400 ppm
vào năm 2050 và 500 ppm vào cuối thế kỷ XXI, nhiệt độ trái đất tăng thêm 2-4


.

>
^
.

D.X))$H%0123*$+,!%$$-#
Công nghệ này dựa trên quá trình lên men các nguồn hydratcacbon có trong tự
nhiên như: nước ép củ cải đường, mía , ngô hạt, sắn, rơm dạ
B
F

C

>
G

^
.

F

.

F
.
.

>

hơn.
>.2S4/$#X))$H%0123#f?a$/$h)2S5!H2#$@+$
ij
-;<=:8#
Dịch ngọt
-;<=!5#- 278A)
$;<=:8#
Nguyên liệu được đưa đi xử lý bởi các công đoạn như làm sạch sơ bộ để tách
các tạp chất, nghiền mịn thành bột, hòa trộn với nước tạo thành dung dịch bột. Tiếp
theo là quá trình nấu có thể sử dụng hơi trực tiếp hoặc gián tiếp, ở đây tinh bột sẽ
được chuyển hóa bởi ezyme Alpha amylaza. Dòng dịch sau khi nấu được đưa qua
công đoạn đường hóa với sự có mặt của enzyme đường hóa (enzyme Gluco
Amylaza) nhằm mục đích chuyển hóa tinh bột thành đường lên men. Sau khi
đường hóa, dịch này được đưa vào thùng lên men chuyển hóa thành rượu và CO
2
với nhiều sản phẩm phụ khác.
Dịch ra khỏi thùng lên men gọi là giấm chín. Giấm chín sẽ được chuyển đến
khu vực chưng cất bao gồm chưng cất thô và chưng cất tinh. Ở tháp chưng cất thô,
Tách tạp chất - nghiền
Hồ hóa/ đường hóa
Lên men
Chưng cất
Biến tính
Tách nước
Cồn tinh
Bio-Ethanol được tách ra khỏi giấm chín, nâng nồng độ lên khoảng 40-70%v/v, sản
phẩm đáy là dịch hèm được đưa qua tách bã và xử lý nước. Bio-Ethanol sau cất thô
sẽ được đưa qua tháp cất tinh để tách tạp chất và nâng nồng độ cồn lên khoảng 95%
v/v.
Để sản xuất Bio-Ethanol nhiên liệu, sau khi chưng cất Bio-Ethanol được đưa qua

ván ép
0,087
Lõi ngô 3,1 Chủ yếu đốt bỏ
Bã ngô 0,67 Thức ăn gia súc, đốt bỏ
Tuy nhiên các sản phẩm này tập trung chủ yếu ở hai đồng bằng lớn là đồng bằng
Sông Hồng và đồng bằng Sông Cửu Long. Đây là vùng nguyên liệu lí tưởng để xây
dựng nhà máy. Nhưng việc thu mua và việc chuyển hóa còn gặp nhiều khó khăn,
hiệu suất chưa cao.
>..2S4/$#X))$H%0123*$+,!h)2S5!H2#$@+#*!!2!,%*
Về nguyên tắc, quá trình sản xuất ethanol từ các nguồn nguyên liệu chứa cellulose
cũng giống như từ tinh bột hay rỉ đường. Nó bao gồm ba bước cơ bản:
 Xử lý nguyên liệu
 Đường hóa và lên men
 Tinh chế sản phẩm (chưng cất, tách nước, bốc hơi, tách lỏng rắn).
H
2
O
-;<=!B# 278
Nguyên liệu từ kho chứa được đưa đến nhà máy. Sau đó, nguyên liệu được
băm nghiền nhằm phá vỡ cấu trúc màng tế bào thực vật, tạo điều kiện thuận lợi để
quá trình thủy phân diễn ra tốt hơn, tăng hiệu suất quá trình. Sau đó nguyên liệu
được đưa đến vùng tiền xử lí. Đầu tiên nó được xử lí bằng dung dịch H
2
SO
4
loãng ở
nhiệt độ cao trong thời gian ngắn, giải phóng hemicellulose và các hỗn hợp khác,
tạo điều kiện tốt cho quá trình đường hoá và lên men. Lượng acide dư được trung
ethanol
Rơm rạ

 Lên men
 Chưng cất và tinh chế
-;<=!C#- 278<%D
Rỉ đường nguyên với hàm lượng chất khô hòa tan 55÷80% khối lượng (tương
đương 80 ÷ 90 Brix). Khi nồng Brix quá cao thì độ nhớt lớn, xử lý không tốt, quá
trình lên men kém hiệu quả do đó cần tiến hành pha loãng. Tuy nhiên nếu pha
loãng quá nhiều, nồng độ Brix thấp sẽ tốn nhiều năng lượng. Do đó trước tiên rỉ
đường sẽ được pha loãng đến độ Brix thích hợp (khoảng 45-50 Brix) và điều chỉnh
pH. Sau đó tiến hành lên men, chuyển hóa đường thành cồn. Dịch đi ra khỏi thùng
lên men gọi là dấm chín có nồng độ cồn thấp được chuyển qua khu chưng cất bao
gồm chưng cất thô và chưng cất tinh để nâng độ cồn lên và thu cồn thành phẩm.
Nếu sản xuất cồn nhiên liệu thì phải có thêm công đoạn tách nước làm khan cồn.
>Y Z$0;)%0123*$+,!%$$-#h#cS!n+<6 )-B%o**
%,4)$2<G
-;%3E@#
Nguyên liệu chứa đường
Dịch đường
Chuẩn bị dịch đường
Men giống
Lên men
Chưng cất
Tách nước
Cồn tinh
Lúa miến hay Cao lương (danh pháp khoa học: Sorghum) là một chi của khoảng 30
loài thực vật trong họ Hòa thảo (Poaceae).
>?!"#F
Lúa miến ngọt như mía, trông giống như bắp, cực kỳ dễ trồng, không những có thể

hậu.
So với bắp và mía đường (nguyên liệu sản xuất ethanol hiện nay), lúa miến
ngọt chỉ “uống” 1/2 lượng nước và chỉ “ăn” 1/2 lượng phân bón.Nông dân có thể
thu hoạch lúa miến ngọt làm thực phẩm hoặc trồng lấy thân để bán làm thức ăn cho
gia súc hoặc cung cấp cho các nhà máy sản xuất ethanol.
 !L#F.M*NO8H.7+?

2r#)+ ss> .CCC .CC> .CCt .CCs
Ấn Độ 11.326,00 9.865,400 9.092,300 7.764,00 7530
Burkinafaso 1.445,69 1.225,223 1.422,27 1.901,77 1653,12
Ethiopia 919,83 1.011,15 1.512,18 1.533,54 1618,68
Mali 852,73 674,77 744,17 986,37 1091,04
Mê hi cô 1.372,35 1.899,20 1.599,24 1.838,13 1690,52
Mỹ 3.340,00 3.126,63 2.321,30 2.942,17 2233,89
Niger 1.934,93 2.155,56 2.476,60 3.055,25 2544,72
Nigeria 6.095,00 6.885,00 7.284,00 7.617,00 4736,73
Sudan 5.045,00 4.195,00 9.864,96 6.619,33 6652,50
[$)[!T+#$-)2S5!H2g
Qua tổng hợp, phân tích và đánh giá sơ bộ các loại nguyên liệu đầu vào nói
trên, chúng ta thấy rằng việc sản xuất Bio-Ethanol từ nông sản có tiềm năng rất lớn
ở nước ta. Đặc biệt lúa miến ngọt là một nguồn nguyên liệu có ưu thế: khả năng
canh tác dễ dàng, quy hoạch vùng nguyên liệu thuận lợi, hàm lượng đường cao và
hệ số chuyển đổi thấp, chi phí nguyên liệu đầu vào thấp nên giá Bio-ethanol có khả
năng cạnh tranh tốt hơn so với các dạng nguyên liệu khác.
Do đó, dự án lựa chọn lúa miến ngọt (sweet sorghum) để nghiên cứu quá
trình tổng hợp ethanol sinh học (Bio-Ethanol) vì những tính chất ưu việt của nó.
8)d2+ )2S5!H2
Lúa miến ngọt (Sorghum) là loại cây có tỷ lệ đường và protein cao, chất béo thấp,
sinh khối cao so với các loại cây trồng khác như: ngô, lúa. Phần lớn sinh khối cây
lúa miến dùng để sản xuất ethanol sinh học (thân), một số dùng làm thức ăn cho

te (g)
Năng
lượng
(kcal)
Ca
(mg)
Fe
(mg)
Thia
min
(mg)
Ribof
lavin
(mg)
Niaci
n
(mg)
Gạo
(màu
nâu)
7.9 2.7 1.3 1.0 76,0 362 33 1.8 0,41 0.04 4.3
Lúa
mì
11.6 2.0 1.6 2.0 71.0 348 30 3.5 0,41 0.10 5.1
Ngô 9.2 4.6 1.2 2.8 73.0 358 26 2.7 0,38 0.20 3.6
Cao
lương
10.4 3.1 1.6 2.0 70,7 329 25 5.4 0,38 0.15 4.3
Ngọc
trai

drate
(g)
Energ
y
(kcal)
Ca
(mg)
Fe
(mg)
Gạo 7,9 2,7 1,3 1,0 76,0 362 33 1,8
Lúa mì 11,6 2,0 1,6 2,0 71,0 348 30 3,5
Ngô 9,2 4,6 1,2 2,8 73,0 358 26 2,7
Lúa miến 10,4 3,1 1,6 2,0 70,7 329 25 5,4
Qua bảng II.2, có thể thấy lúa miến có nhiều đặc điểm nổi bật không thua kém với
các nguyên liệu khác. Mặt khác hạn chế việc sử dụng các loại lương thực chứa tinh
bột để sản xuất ethanol như: Sắn, ngô, gạo gây thiếu hụt lương thực.
qu.vKwxyz{|
.K2$97)%0123*$+,!h#cS!n+<6$H+S
Theo nghiên cứu Almodares và Hadi (2009), lúa miến ngọt có 2 bộ phận sử dụng
để sản xuất ethanol là dịch đường và bã thân cây. Kết quả nghiên cứu dựa trên
những tổng hợp và đánh giá của các công ty tại Ấn Độ như sau: [13]
!!"-;<=9*3&&S<%"7WHW
Thân cây được ép bởi một chuỗi máy nghiền. Kết quả thu được dịch đường và bã.
Bã được xử lý để sản xuất enzym đồng thời hóa đường và lên men tiếp tục chưng
cất, khử nước thu được ethanol lignin và chất rắn.
Dịch đường thu được đưa qua sàng lọc, tiệt trùng bằng cách đốt nóng lên đến
100
0
C, sau đó được lọc sạch bằng cách đưa qua máy lọc chân không. Sau đó dịch
được cho bay cô đặc từ 16-18 Brix đến mức tối thiểu ở 65 Brix đem đi lưu trữ.