TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM
KHOA CHĂN NUÔI-THÚ Y
BÀI BÁO CÁO
ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SẢN XUẤT ETANOL SINH HỌC
TỪ PHỤ PHẨM NÔNG NGHIỆP (THÂN CÂY NGÔ)
GVHD: THẦY CHẾ MINH TÙNG
Người thực hiện: TRƯƠNG THANH BÌNH
MSSV:12112262
LỚP DH12TY
1
MỤC LỤC
Phần I: ĐẶT VẤN ĐỀ
Phần II:TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Sinh khối và nhiên liệu sinh học
2.1.1 Khái niệm
2.1.2 Các loại nhiên liệu sinh học
2.1.3 Những lợi ích khi sử dụng nhiên liệu sinh học
2.2 Etanol sinh học
2.2.1 Tính chất hóa lí học của etanol
2.2.2 Phương pháp sản xuất etanol sinh học
2.2.3 Tình hình sản xuất và sử dụng etanol sinh học
2.2.3.1 Sản xuất và sử dụng etanol sinh học trên thế giới
2.2.3.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng etanol sinh học ở tại Việt Nam
2.3 Sản xuất nông nghiệp và thực trạng sử dụng PPNN ở Việt Nam
2.3.1 Tình hình sản xuất nông nghiệp
2.3.2 Phụ phẩm nông nghiệp và các vấn đề phát thải sau khi thu hoạch
2.3.2.1 Sử dụng phụ phẩm nông nghiệp
2.3.2.2 Vấn đề phát thải sau thu hoạch
2.3.3 Cây ngô và phụ phẩm từ cây ngô
2.4 Vai trò của VSV trong việc phân giải các hợp chất hữu cơ
2.4.1 Cellulosese và vsv phân giải cellulosese

-Bảng 3 Diện tích gieo trồng và sản lượng một số loại cây trồng năm 2011.
-Bảng 4 Diện tích gieo trồng ngô từ năm 2000 đến năm 2010
3
PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ
Nhu cầu năng lượng của con người đã hiện diện cách đây hàng trăm ngàn năm
khi con người biết dùng lưả trong hoạt động hàng ngày để nướng thịt ,đốt rừng ,làm
rẩy… kể từ đó, nguồn năng lượng từ vật rắn như gỗ cây trở nên ngày quan
trọng,có hơn 2 tỉ người trên thế giới đang dùng chất đốt rắn trong gia đình để nấu
nướng và sưởi ấm mùa đông. Năng lượng có vai trò quan trọng đối với sự phát
triển KT- XH .An ninh quốc gia,an ninh kinh tế gắn liền với an ninh năng lượng
của một quốc gia. Vì vậy chính sách năng lượng được đặt lên hàng đầu.
Vào thế kỉ thứ 19,gỗ là nguồn năng lượng chủ yếu dùng cho máy chạy bằng hơi
nước trong ngành chuyên chở ,giúp phát triển mạnh mẽ công nghiệp cơ giới .Sau
đó con người chế tạo ra máy phát điện cung cấp nguồn điện năng mới có nhiều ứng
dụng cho đời sống hằng ngày và thay thế dần máy chạy bằng hơi nước. Khi tìm
thấy nhiên liệu trầm tích như than đá, dầu mỏ, khí đốt (năng lượng không tái tạo)
con người tăng tốc sử dụng loại năng lượng này để sử dụng trong các ngành công
nghiệp.
Loại nhiên liệu thể lỏng xăng dầu trở nên ngày càng thông dụng trong các ngành
vận chuyển vì tỉ trọng năng lượng cao,dễ sử dụng hơn các loại nhiên liệu khác ,và
từ đó năng lượng rắn được sử dụng giảm dần. Theo tính toán của các nhà chuyên
gia kinh tế năng lượng ,dầu mỏ và khí đốt chiếm hơn 60%- 80% cán cân năng
lượng thế giới. Với tốc độ tiêu thụ như hiện nay và trữ lượng dầu mỏ hiện có,nguồn
năng lượng này sẽ nhanh chóng bị cạn kiệt trong khoảng 40-50 năm nữa.Diễn biến
của giá xăng dầu gần đây là do nhu cầu về dầu thô ngày càng lớn và những xung
đột bất ổn chính trị của các quốc gia sản xuất dầu mỏ. Để đối phó với tình hình
đó,cần tìm ra những nguồn nhiên liệu mới, ưu tiên hàng đầu cho các nguồn năng
lượng tái sinh và thân thiện với môi trường.Trong số các nguồn năng lượng mới
năng lượng gió,năng lượng hạt nhân…… năng lượng sinh học đang là xu thế phát
triển tất yếu nhất là ở các nước nông nghiệp và nhập khẩu nhiên liệu.

nâng cao ,ngày nay các hộ nông dân đã sử dụng các nguồn nguyên liệu khác như
than,gas,điện….cho việc nấu nướng nên phần lớn lượng phụ phẩm nông nghiệp này
đã được người dân đốt ngay trên đồng ruộng tạo ra những chất độc hại như
CH4,CO2,bụi…việc đốt lượng phụ phẩm nông nghiệp trên đồng ruộng gây ảnh
hưởng xấu đến môi trường sinh thái mà còn rất lãng phí nguồn nguyên liệu có
nguồn gốc thực vật này.
Một số công trình nghiên cứu trên thế giới cho thấy,các loại phụ phẩm nông nghiệp
,phế thải giàu hợp chất hydratcacbon có thể sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất
etanol sinh học. Thành phần của rơm rạ,thân cây ngô bao gồm phần lớn
cellulose,hemicellulose,lignin,và các nguyên tố khoáng khác. Việc nghiên cứu sử
dụng phụ phẩm nông nghiệp giàu hợp chất cacbonhydrat làm nguyên liệu sản xuất
etanol nhiên liệu có sử dụng sự trợ giúp của vi sinh vật đang là một trong những
giải pháp đầy hứa hẹn cho việc tạo ra nguyên liệu thay thế cho nguồn nguyên liệu
hóa thạch đang dần cạn kiệt,giảm thiểu các tác động xấu đến môi trường,là một
hướng nghiên cứu đúng đắn thu hút được sử quan tâm của các nhà khoa học trong
và ngoài nước.
Với ý nghĩa thiết thực đó, nghiên cứu khả năng sản xuất etanol sinh học từ phụ
phẩm nông nghiệp nhằm xác định khả năng sản xuất etanol sinh học từ thân cây
ngô nhờ tác nhân sinh học là vi sinh vật.
Để đạt mục tiêu nêu trên,đề tài sẽ tiến hành các nội dung nghiên cứu sau:
5
- Lựa chọn chủng vi sinh vật làm tác nhân cho quá trình thủy phân cây ngô và quá
trình lên men
-Nghiên cứu một số điều kiện phù hợp trong quá trình thủy phân thân cây ngô
thành đường đơn bằng tác nhân hóa học VSV.
-Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất etanol sinh học từ thân cây ngô.

PHẦN II TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Sinh khối và nhiên liệu sinh học:
2.1.1 Khái niệm:

6
NLSH được sản xuất từ sinh khối,là loại vật liệu xuất phát từ sinh vật chủ yếu là
thực vật và là một phần của chu trình cacbon ngắn.CO2 mà cây hấp thụ từ không
khí qua quá trình quang hợp sẽ quay trở lại bầu khí quyển khi chúng ta đã chuyển
hóa thành năng lượng.Vì trong chu trình không có lượng CO2 thừa và NLSH chạy
xe phát tán ngược trở lại nên NLSH có thể coi là yếu tố cân bằng về mặt môi
trường thuột chu trình.
Sử dụng NLSH so với xăng dầu khoáng giảm được 70% khí CO2 vầ 30% khí độc
hại,do NLSH chứa một lượng cực nhỏ lưu huỳnh,chứa 11% oxy,nên cháy sạch hơn
.NLSH phân hủy nhanh,ít gây ô nhiễm nguồn nước và đất.
-Sử dụng năng lượng sinh học sẽ góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế nông nghiệp
Kinh tế nông nghiệp ngoài nhiệm vụ cung cấp lương thực phẩm,nguyên liệu công
nghiệp,giờ cây còn cung cấp năng lượng sạch cho xã hội.Đặc biệt khi phát triển
NLSH có thể sử dụng những loại cây họ dầu,trồng trên các vùng đất hoang hóa
hoặc sử dụng kém hiệu quả giúp nâng cao hiệu quả sử dụng đất.
-Kĩ thuật và kinh tế năng lượng
Sản xuất và sử dụng NLSH đơn giản hơn so với các dạng nhiên liệu khác .Công
nghệ sản xuất NLSH không phức tạp ,có thể sản xuất ở quy mô nhỏ đến quy mô
lớn.
Sự tiêu hao nhiên liệu ,công suất tương tự như các loại nhiên liệu khác.
Hiện tại,giá năng lượng sinh học còn cao do sản xuất với quy mô nhỏ,giá nguyên
liệu cao.Khi sản xuất với quy mô lớn với công nghệ mới sẽ giảm giá thành sản
phẩm.
Có thể khẳng định ,NLSH sẽ đem đến đa lợi ích.
2.2 Etanol sinh học:
2.1.2 Tính chất lí hóa học của etanol:
-Tính chất lí học:
Etanol hay rượu etylic là một chất lỏng không màu,mùi thơm dễ chịu,vị cay nhẹ
hơn nước sôi ở nhiệt độ 78,39c,hóa rắn ở -114,5 c,tan trong nước vô hạn.Độ nhớt
của etanol là 1,200Cp ở 20C.

Châu
Phi
0 55 65 100 130 150 235
Châu Á 1,940 2,142 2,753 2,927 3,115 3,520 3,965
Nam
Mỹ
16,969 20,275 24,456 24,275 25,964 21,637 21,335
Bắc và
Trung
Mỹ
18,716 25,271 35,946 42,141 51,584 54,765 54,580
Toàn
Thế
Giới
39,252 49,625 66,075 73,088 85,047 84,051 85,088
Theo bảng trên,sản lượng etanol được sản xuất ở châu Phi vẫn còn tương đối
thấp,nhưng khu vực này lại cho thấy tiềm năng to lớn trong việc tăng trưởng sản
lượng etanol. (Tăng 36%)
Tại khu vực châu âu ,tổng sản lượng etanol tiếp tục chứng kiến sức tăng trưởng
mạnh mẽ .Sản lượng etanol năm 2011 tăng 4% so với năm 2010.
Mỹ và Brazil tiếp tục là hai nước sản xuất nhiên liệu etanol lớn nhất trên thế giới
với tốc độ tăng trưởng ổn định trong năm 2012.
Sử dụng etanol sinh học:
8
Etanol sinh học chủ yếu được dùng làm nhiên liệu:
Etanol có thể làm phụ gia cung cấp oxy cho xăng giảm phát thải khí co đồng thời
làm phụ gia thay thế chì tertraetyl ,hoặc cũng có thể thành nguyên liệu sản xuất
etylterbutyleter một phụ gia cho xăng etanol còn làm tăng chỉ số octan cho xăng và
qua đó giảm nổ và cải thiện tiếng ồn động cơ.
Chỉ số octan của etanol cao hơn xăng nên có tác dụng giảm tiếng ồn động cơ tốt

ngày 21/6/2009,tại Phú Thọ ,công ty cổ phần hóa dầu và nhiên liệu sinh học dầu
9
khí đã khởi xây dựng dự án nhà máy sản xuất cồn nhiên liệu sinh học bio-gas đầu
tiên tại khu vực phía bắc.Nhà máy có vốn đầu tư 80 triệu USD là dự án có công
nghệ tiên tiến với công suất 100000m3 etanol/năm sử dụng nguyên liệu chính là
sắn và mía đường.
Ở miền trung ,dự án nhà máy nhiên liệu sinh học etanol Dung Quất cũng đã được
khởi công tại Quảng Ngãi.Đây là một trong những sự án trọng điểm được tập đoàn
dầu khí Việt Nam triển khai tại khu công nghiệp Dung Quất.Nhà máy được xây
dựng trên diện tích 24ha,công suất thiết kế 100 triệu lít cồn nhiên liệu một
năm.Nguyên liệu chính là sắn lát.
Ở miền nam,đó là dự án xây dựng nhà máy sản xuất nhiên liệu etanol sinh học tại
tỉnh Bình Phước,đó là sự thỏa thuận hợp tác giữa tập đoàn dầu khí việt nam và ủy
ban nhân dân tỉnh Bình Phước vào ngày 24/07/2009.
Nhìn chung hiện nay,ở việt nam đã có nhiều dự án đầu tư phục vụ cho nhiên liệu
sinh học ,tuy chưa có dự án nào thật sự là nổi bật nhưng điều đó cho thấy việt nam
chúng ta cũng đã có những tầm nhìn chiến lược cho tương lai với ngành nhiên liệu
sinh học.
2.3 Sản xuất nông nghiệp và thực trạng dùng phế phẩm nông nghiệp ở Việt Nam:
2.3.1 Tình hình sản xuất nông nghiệp:
Nông nghiệp việt nam gồm 2 nghành chính đó là trồng trọt và chăn nuôi trong đó
trồng trọt tập trung vào các loại cây lúa,ngô,khoai,sắn… các loại cây ngắn, dài
ngày.Diện tích gieo trồng và sản lượng một số loại cây trồng công ngiệp hàng năm
được chỉ ra ở bảng 3.
Bảng 3 Diện tích gieo trồng và sản lượng một số loại cây trồng năm 2011.(4)
TT Cây trồng Diện tích gieo
trồng nghìn ha
Sản lượng nghìn
tấn
1 Lúa 7651,40 42324,90

lên men để chứng minh khả năng chuyển hóa rơm rạ ,trấu là các nguồn PPNN chủ
yếu hiện nay thành cồn nhiên liệu.Nhóm đã thu được côn nhiên liệu trên 90%.
2.3.2 Vấn đề phát thải sau thu hoạch
Hiện nay ,PPNN không còn được sử dụng nhiều trong chăn nuôi do xu hướng sử
dụng thức ăn chăn nuôi công nghiệp. Hơn nữa ,việc sử dụng PPNN theo phương
thức truyền thống như đun nấu không còn nữa. Vì thế người dân sau khi thu hoạch
sản phẩm chính sẽ bỏ lại PPNN trên cánh đồng,chất đống rồi đốt.Việc đốt PPNN
này gây ô nhiễm môi trường do thải nhiều khí độc hại vào môi trường mà còn gây
ra lãng phí nguồn nguyên liệu SK và nhiều tác hại khác.
2.3.3 Cây ngô và phụ phẩm từ cây ngô
Theo thống kê của tổng cục thống kê việt nam,diện tích ngô trồng từ năm 2000
đến năm 2010 được thể hiện trong bảng 4.
Bảng 4 Diện tích gieo trồng ngô từ năm 2000 đến năm 2010.(5)
Năm Diện tích(nghìn ha)
2000 730,2
2003 912,7
2005 1052,6
2007 1096,1
2008 1140,2
11
2009 1089,2
2010 1125,7
Nếu ước tính lượng phụ phẩm của cây ngô để lại trên cánh đồng vào khoảng 50-60
tấn/ha thì tổng lượng phụ phẩm của cây ngô hằng năm là 50-60 triệu tấn thân,lá cây
ngô.Đây là một nguồn sinh khối rất lớn,nguyên liệu tiềm năng cho sản xuất etanol
sinh học.(13)
Phụ phẩm từ cây ngô bao gồm :thân,lá,bẹ và lõi ngô. Sản phẩm và các phần khác
của cây ngô được minh họa ở hình sau.

2.4 Vai trò của vsv trong việc phân giải các hợp chất hữu cơ:

liên kết 1,4 mà còn có liên kết 1,3 và 1,6 glucozit tạo thành mạch ngắn và phân
nhánh.
Xylan là một hemicellulose phổ biến nhất trong tự nhiên chiếm 30% khối lượng
rơm rạ,20-25%trong gỗ cây lá rộng,7-17%trong gỗ cây lá kim.
2.4.2.2 Vi sinh vật phân giải hemicellulose
Đa số VSV có khả năng tổng hợp celluloza cũng có khả năng tổng hợp xynalaza để
phân hủy xylan.Vsv sống trong dạ dày động vật nhai lại như
Bacillus,Bacteriodes,Butyvibrio,Ruminococus,và các vi khuẩn chi Clostridium.
Ngoài ra,một số loại nấm sợi như Mycotheciumverrucria, Chactomium một số
loại nấm xốp trắng cũng có khả năng phân giải như Corrodusversicolor,Polyrus
anceps,Aspergillus,Fumigatus nhóm xạ khuẩn gồm
Streptomyces,Pseudomonas,Bacillus
2.5 Vai trò của VSV trong quá trình lên men rượu(6)
2.5.1 Quá trình lên men rượu
Phương trình tổng quát của quá trình lên men rượu
C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2
Là quá trình lên men đường thành ethanol và CO2 dưới tác dụng của các VSV.
Trong đó ,pyruvat bị khử carbonxyl biến thành acetaldehid,chất này bị khử thành
ethanol nhờ enzym alcooldehydrogennase.
Theo Pasteur ,sự lên men chỉ xảy ra khi có mặt VSV.Như vậy sự lên men rượu là
một quá trình sinh học có liên hệ mật thiết với hoạt động của tế bào men.
Cơ chế lên men: Đường và các chất dinh dưỡng được hấp thụ qua bề mặt tế bào rồi
thẩm thấu vào bên trong.Ở đó các enzym sẽ tác dụng qua nhiều giai đoạn trung
gian để cuối cùng tạo ra sản phẩm cuối cùng là rượu và CO2.Hai chất này khuếch
tán và tan vào môi trường xung quanh.
Nấm men có thể lên men trong dịch đường có nồng độ 25%-30% nhưng
chậm.Nồng độ thích hợp là từ 15%-18%.Nồng độ cao áp suất thẩm thấu lớn,do đó
ảnh hưởng tới quá trình lên men.Nồng độ đường thấp sẽ gây tổn thất men.
Khi lên men có khoảng 95% đường biến thành rượu và CO2,còn 5% là tạo các sản
phẩm khác và đường sót.

lỏng có nồng độ là 10 .Sau đó,hút 1ml dịch trong bình pha loãng nồng độ 10 sang
ống nước cất 9ml đã khử trùng , được pha loãng đến nông độ pha loãng cần
thiết .Hút 0,05ml dịch đã pha loãng nhỏ vào các hộp petri chứa môi trường thạch
phù hợp.Dùng que trang thủy tinh đã vô trùng trang đều lên mặt môi trường trong
hộp petri sau đó gói giấy lại chuyển vào tủ ấm và nuôi cấy ở nhiệt độ thích
hợp.Sau 2-4 ngày nuôi cấy,lấy mẫu ra quan sát và đếm khuẩn lạc mọc trên các
hộp.Số lượng khuẩn lạc được tính bằng công thức :
N=
Trong đó: N là số VSV trong một đơn vị kiểm tra
n 1 là số đĩa được giữ lại ở độ pha loãng thứ nhất
n 2 là số đĩa được giữ lại ở độ pha loãng thứ hai
d là hệ số pha loãng tương ứng với độ pha loãng thứ nhất
∑ C là tổng số khuẩn lạc đếm được trên tất cả các đĩa còn lại
-Kiểm tra mật độ xạ khuẩn: kiểm tra trên môi trường (gause A1),như trên.
-Kiểm tra mật độ nấm men:kiểm tra trên môi trường (hansen A2),như trên.
3.2.2.2 Phương pháp đánh giá hoạt tính sinh học VSV
15
Phương pháp xác định hoạt tính phân giải cellulose(9)
-Sử dụng phương pháp khuếch tán trên thạch đĩa
Phương pháp được tiến hành như sau:
-Cân 1g CMC,15g agar trong 1000ml nước cất và khử trùng.
-Đổ dịch lỏng vào hộp petri có chiều dày 2cm
-Dùng dụng cụ đục một lỗ tròn vào giữa hộp petri chứa môi trường cmc.
-Nhỏ 0,1 ml dịch enzym đã ly tâm vào lỗ đã đục.sau đó ,chờ dịch khô,chuyển các
hộp vào tủ lạnh để enzym khuếch tán.chuyển vào tủ ấm ở nhiệt độ 37 để enzym tác
dụng cơ chất cmc.
-Cho vào mỗi hộp petri 5ml dịch lugol tráng đều trên mặt thạch và chờ khoảng 20
phút.sau đó ,gạt bỏ dịch lugol quan sát vòng khếch tán.
-Dùng thước kẻ, đo vòng CMC bị phân giải xung quanh lỗ.
3.2.3 Phương pháp xử lý sơ bộ

(8)TCVN 6268:2002
(9)TCVN 6168:2002
(10) />duoc-quan-tam-o-nuoc-ta.14940.html?langen,2007, vì sao nhiên liệu sinh
học không được quan tâm ở nước ta,sinh học việt nam.
(11) Trung tâm khuyến nông Hà Tây.
(12),tận dụng phụ phẩm nông nghiệp làm phân hữu
cơ sinh học.
(13) Nguyễn Thị Huệ (2008) đánh giá tiềm năng sinh khối các ppnn ở
tỉnh Nam Định.
17