Luận văn thạc sỹ 2014

Lƣơng Hồng Hạnh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

LƢƠNG HỒNG HẠNH

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT DIESEL SINH HỌC TỪ VI
TẢO BIỂN CHLORELLA VULGARIS VÀ TETRASELMIS
CONVOLUTAE Ở QUY MÔ PHÒNG THÍ NGHIỆM

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

Hà Nội, 2014
1


Luận văn thạc sỹ 2014

Lƣơng Hồng Hạnh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

LƢƠNG HỒNG HẠNH

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT DIESEL SINH HỌC TỪ VI


giải

quyết

đƣợc

vần

đề

ô

nhiễm

không khí mà còn có thể chủ động đƣợc các nguồn nhiên liệu, hạn chế sự phụ thuộc
vào các biến động trên thế giới. Chính vì vậy, việc sử dụng nhiên liệu sinh học để
thay thế nhiên liệu dầu mỏ là một vấn đề cấp thiết cần tập trung nghiên cứu và giải
quyết; góp phần đa dạng hóa và tạo ra nguồn năng lƣợng sạch trong tƣơng lai.
Theo dự báo của các chuyên gia trong lĩnh vực xăng dầu thì trong 10 đến 20 năm
nữa, có ít nhất khoảng 60 % xe hơi trên thế giới sẽ vận hành bằng nhiên liệu sinh học
thay cho xăng, dầu là các nguồn nhiên liệu không thể tái tạo đang cạn kiệt. Biodiesel
có thể tạo ra từ các nguồn nguyên liệu khác nhau bao gồm dầu thực vật, chất béo
động vật và dầu mỡ thải bỏ từ nhà hàng.
Những năm gần đây, các loài tảo đã thu hút sự chú ý ngày càng cao của các
nhà khoa học - công nghệ và thƣơng mại do những ƣu thế của chúng so với các cây
có dầu nhƣ: sự phát triển đơn giản; vòng đời ngắn; năng suất cao; hệ số sử dụng năng
lƣợng ánh sáng cao; thành phần dầu dễ đƣợc điều khiển tùy theo điều kiện nuôi cấy
và nhờ áp dụng các kỹ thuật di truyền; nuôi trồng đơn giản; thích hợp với quy mô sản
xuất công nghiệp. Do đó, tiềm năng về việc sản xuất biodiesel từ nguồn nguyên liệu

cao.
Theo các nhà chuyên môn, Việt Nam có thuận lợi về khí hậu và địa lý với
nguồn tảo rất đa dạng với nhiều loài mang tính đặc hữu rất tiềm năng cho làm nguyên
liệu để sản xuất biodiesel. Song trở ngại chính của việc sử dụng biodiesel rộng rãi
chính là giá thành sản phẩm. Cần có những nghiên cứu nhằm tìm ra đƣợc các phƣơng
thức để nuôi trồng đủ đƣợc sinh khối tảo đã đƣợc lựa chọn làm nguyên liệu cho sản
xuất biodiesel với hiệu xuất chuyển hóa biodiesel có hiệu quả cao.
Ở Việt Nam nguồn nguyên liệu tảo khá đa dạng và phong phú, chủ yếu đƣợc
sử dụng làm thực phẩm chức năng cho ngƣời và động vật nuôi, làm thức ăn không
thể thiếu cho một số đói tƣợng nuôi trồng thủy sản ở giai đạn ấu trùng…. Tuy nhiên,
thông tin khoa học về sản xuất biodiesel từ tảo ở Việt Nam hiện chƣa có nhiều. Do
đó, chúng tôi mong muốn đƣợc tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu sản xuất
diesel sinh học từ vi tảo biển Chlorella vulgaris và Tetraselmis convolutae ở quy
mô phòng thí nghiệm” với mục tiêu là có đƣợc quy trình chuyển hóa diesel sinh
học chất lƣợng cao từ sinh khối các loài vi tảo này dƣới điều kiện phòng thí
nghiệm nhằm có đƣợc các cơ sở khoa học cho việc sản xuất biodiesel xanh, sạch
và thân thiện với môi trƣờng trong tƣơng lai ở Việt Nam.

4


Luận văn thạc sỹ 2014

Lƣơng Hồng Hạnh

Công việc đƣợc thực hiện tại phòng Công nghệ Tảo, Viện Công nghệ sinh học,
Viện Hàn lâm Khoa học và công nghệ Việt Nam.

5




Luận văn thạc sỹ 2014

Lƣơng Hồng Hạnh

lƣợng, giá cả giữa nguồn nhiên liệu và lƣơng thực. Chính vì vậy, với những nhƣợc
điểm nêu trên, việc sản xuất NLSH thế hệ thứ nhất ở quy mô lớn là chƣa khả thi
(Lang và cs., 2001).
1.2. Nhiên liệu sinh học thế hệ thứ hai
NLSH thế hệ thứ 2 sử dụng các nguồn nguyên liệu phế thải của nông nghiệp nhƣ
gốc, lá và vỏ khô của các cây lƣơng thực hay các cây nguyên liệu đƣợc trồng trên đất
bạc màu, bỏ hoang (NLSH đƣợc sản xuất từ cellulose), ví dụ nhƣ cây cỏ ngọt
(sweetgrass), cây cọc rào (jatropha)… (Naik và cs., 2010). Một số sản phẩm của NLSH
thế hệ thứ 2 gồm bio-hydrogen, biomethanol, butanol và isobutanol, Fischer Tropsch …
Mặc dù nguyên liệu thô cho sản xuất NLSH thế hệ 2 rất phong phú và không đe dọa
đến vấn đề an ninh lƣơng thực nhƣng hiện nay, việc sản xuất NLSH thế hệ thứ 2 vẫn
chƣa đƣợc thƣơng mại hóa do quá trình chuyển hóa nhiên liệu có giá thành cao và
phải đối mặt với nhiều thách thức về mặt kỹ thuật.
1.3. Nhiên liệu sinh học thế hệ thứ ba

(Rittmann, 2008),
(Naik

2

(Schenk và cs., 2008)
năm (Dismuskes

(Chisti

để Việt Nam bƣớc vào một hành trình mới về sản xuất và sử dụng nhiên liệu sinh học (http:
//daibieunhandan.vn/default.aspx?tabid=148&NewsId=201888).
Thủ tƣớng chính phủ vừa đƣa ra quyết định từ ngày 1/12/2014 xăng đƣợc sản xuất,

phối chế, kinh doanh để sử dụng cho phƣơng tiện cơ giới đƣờng bộ tiêu thụ trên địa
bàn 7 tỉnh, thành phố: Hà Nội, Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Đà Nẵng, Cần Thơ, Quảng
Ngãi, Bà Rịa –Vũng Tàu là xăng E5. Trên toàn quốc, từ ngày 1/12/2015, xăng để sử
dụng cho phƣơng tiện cơ giới đƣờng bộ tiêu thụ là xăng E5. Đối với xăng E10, từ

8


Luận văn thạc sỹ 2014

Lƣơng Hồng Hạnh

ngày 1/12/2016, xăng đƣợc sản xuất, phối chế, kinh doanh để sử dụng cho phƣơng
tiện cơ giới đƣờng bộ tiêu thụ trên địa bàn 7 tỉnh, thành phố: Hà Nội, Hồ Chí Minh,
Hải Phòng, Đà Nẵng, Cần Thơ, Quảng Ngãi, Bà Rịa –Vũng Tàu và từ ngày
1/12/2017

xăng

E10

sẽ

đƣợc

sử

quốc gia sản xuất bio-ethanol nhiên liệu lớn nhất Châu Âu (114 triệu lit, chiếm 33%), Tây
Ban Nha 47,8 triệu lit (chiếm14%) và Đức 44,4 triệu lit (chiếm 13%).
Trung Quốc: Để đối phó với sự thiếu hụt năng lƣợng, Trung Quốc một mặt đầu tƣ lớn
ra ngoài lãnh thổ để khai thác dầu mỏ, mặt khác tập trung khai thác, sử dụng năng lƣợng tái

9


Luận văn thạc sỹ 2014

Lƣơng Hồng Hạnh

tạo, đầu tƣ nghiên cứu về NLSH. Đầu năm 2003, xăng E10 (10% ethanol và 90% xăng) đã
chính thức đƣợc sử dụng ở 5 thành phố lớn và sắp tới sẽ mở rộng thêm tại 9 tỉnh đông dân
cƣ khác. Dự kiến, ethanol nhiên liệu sẽ tăng trên 2 tỷ lít vào năm 2010, khoảng 10 tỷ lít vào
năm 2020 (năm 2005 là 1,2 tỷ lít).
Ấn Độ: là quốc gia đứng thứ 2 ở Châu Á về sản xuất bio-ethanol sau Trung Quốc.
Năm 2005 sản lƣợng Bio-ethanol của Ấn Độ là 1,7 tỷ lit, trong đó 200 triệu lít là bio-ethanol
nhiên liệu.
Thái Lan: là quốc gia Đông Nam Á đi tiên phong trong việc sản xuất bio-ethanol.
Năm 2007,Thái Lan có 9 nhà máy sản xuất bio-ethanol nhiên liệu với tổng công suất lên tới
400 triệu lit/năm, trong khi đó chỉ có duy nhất nhà máy Thai Nguan sản xuất bioethanol từ
sắn lát. Dự kiến đến năm 2011, Thái Lan sẽ sản xuất khoảng 1 tỷ lit bio-ethanol nhiên liệu.
Malaysia: đến năm 2015 sẽ có 5 nhà máy sản xuất diesel sinh học từ dầu cọ, với tổng
công suất gần 1 triệu tấn để sử dụng trong nƣớc và xuất khẩu sang Châu Âu (Kansedo và
cs., 2009).
Inđônêxia: phấn đấu đến năm 2015 sẽ sử dụng B5 đại trà trong cả nƣớc. Ngoài dầu cọ,
sẽ đầu tƣ trồng 10 triệu ha cây cọc rào (Jatropha curcas) lấy dầu sản xuất diesel sinh học.
Côlômbia: đã ban hành đạo luật bắt buộc các đô thị trên 500.000 dân phải sử dụng
E10.

Trong môi trƣờng có nƣớc, alkoxide phân ly tạo CH3O- và Na+, CH3O- tiếp tục
thực hiện phản ứng tiếp theo.
+ Phản ứng 2: Tạo Triglyceride amion

11


Luận văn thạc sỹ 2014

Lƣơng Hồng Hạnh

+ Phản ứng 3: Tạo diglyceride và CH3O- tiếp tục cho các phản ứng dây chuyền
tiếp

theo

để

tạo

ra

monoglyceride

và

cuối

cùng


hóa cả triglyceride và axit béo tự do trong một bƣớc, không cần bƣớc rửa, tỷ lệ
rƣợu/dầu thấp hơn so với khi sử dụng chất xúc hóa học. Tuy nhiên, phản ứng ester
hóa sử dụng chất xúc tác enzym đòi hỏi thời gian phản ứng lâu hơn, hàm lƣợng chất
xúc tác, giá thành sản xuất cao hơn.
Phản ứng chuyển vị ester cũng có thể xảy ra dƣới điều kiện nhiệt độ cao, áp
suất cao (trên 2400C, trên 8 Mpa) và không cần chất xúc tác. Phản ứng này đạt cân
bằng rất nhanh (120-240s) và đạt hiệu suất cao hơn so với các phƣơng pháp truyền
thống. Tuy nhiên phƣơng pháp này không có hiệu quả về mặt kinh tế và không an
toàn (Ehimen và cs., 2010).
4. Tiêu chuẩn chất lƣợng của diesel sinh học
Diesel sinh học có một số tính chất nhƣ ít độc, sự đốt cháy của nó tốt hơn dầu
thô và không gây hiệu ứng nhà kính, có thể đƣợc sử dụng trực tiếp cho những động
cơ diesel hiện nay mà không cần sửa đổi chúng và còn có thể pha trộn diesel sinh học
với diesel có nguồn gốc từ dầu mỏ với các tỷ lệ khác nhau. Để thƣơng mại hóa đƣợc
thì diesel sinh học cần phải đáp ứng đƣợc các tiêu chuẩn đang áp dụng trên thế giới.
Ở Mỹ đã sử dụng tiêu chuẩn ASTM Diesel sinh học Standard D6751 (Knothe, 2006).

13


Luận văn thạc sỹ 2014

Lƣơng Hồng Hạnh

Ở châu Âu (EU) thì đã có các tiêu chuẩn riêng biệt dành cho diesel sinh học dùng cho
vận tải (tiêu chuẩn Standard EN 14214) và đƣợc dùng nhƣ dầu đốt nóng (tiêu chuẩn
Standard EN 14213) (Knothe, 2006). Ở Việt Nam, tiêu chuẩn quốc gia TCVN 7717:
2007 Nhiên liệu diesel sinh học gốc (B100) đã đƣợc công bố áp dụng. Một số đặc
điểm chính của diesel sinh học đƣợc quy định nhƣ sau:
- Điểm chớp cháy: là nhiệt độ thấp nhất đã hiệu chỉnh về áp suất 101,3 kPa

không đƣợc dùng để phán đoán tính ăn mòn của dầu trong điều kiện sử dụng (không
có mối liên hệ chung nào giữa trị số axit và xu hƣớng ăn mòn của dầu đối với kim
loại). Trị số axit đƣợc sử dụng để kiểm soát chất lƣợng của nhiên liệu, nó cũng đôi
khi đƣợc sử dụng nhƣ là một phép đo sự giảm chất lƣợng của chất bôi trơn sau một
thời gian sử dụng.
- Độ ăn mòn đồng: Phép thử ăn mòn mảnh đồng nhằm xác định có tính chất
định tính độ ăn mòn của nhiên liệu đối với các chi tiết chế tạo từ đồng, hợp kim
đồng-thiếc và hợp kim đồng-kẽm. Độ ăn mòn đồng của nhiên liệu diesel sinh học
theo tiêu chuẩn Việt Nam là loại No1, theo tiêu chuẩn Mỹ và Châu Âu cực đại là
No3.
- Chỉ số iot: là số gam iot cần thiết để phản ứng với 100 gam mẫu FAME
(fatty acid mthely ester). Chỉ số iot đặc trƣng cho mức chƣa no của mẫu diesel sinh
học. Mẫu càng nhiều nối đôi thì chỉ số iot càng lớn và ngƣợc lại. Chỉ số iot cao liên
quan đến sự polymer hóa của nhiên liệu (đông đặc) dẫn đến làm tắc nghẽn ống dẫn.
Chỉ số iot của diesel sinh học theo tiêu chuẩn Việt Nam, Mỹ và Châu Âu đều cực đại
là 120.
- Trị số xêtan: là thông số đặc trƣng cho khả năng tự bắt cháy của nhiên liệu
diesel, có đƣợc bằng cách so sánh nó với các nhiên liệu chuẩn trong thử nghiệm trên
động cơ tiêu chuẩn. Trị số xetan cung cấp dữ liệu về đặc tính tự cháy của nhiên liệu
diesel trong động cơ nén tự cháy. Trị số xetan cao quá sẽ lãng phí nhiên liệu vì một
số thành phần ở nhiệt độ cao trong xilanh sẽ phân hủy thành cacbon tự do (tạo muội)
trƣớc khi cháy. Trị số xetan thấp quá sẽ xảy ra cháy kích nổ, do có nhiều thành phần

15


Luận văn thạc sỹ 2014

Lƣơng Hồng Hạnh



Lƣơng Hồng Hạnh

nhiên liệu-không khí tạo thành trong xylanh không đồng nhất, nhiên liệu cháy không
đều, công suất giảm. Nhiên liệu có độ nhớt quá thấp có thể gây ra hiện tƣợng rò rỉ tại
bơm, làm sai lệch kết quả đong đếm dẫn đến thay đổi tỷ lệ pha trộn không khí-nhiên
liệu. Độ nhớt động học của diesel sinh học ở 400C theo tiêu chuẩn Việt Nam là 1,9 –
6,0 (mm2/s) (tƣơng đƣơng với tiêu chuẩn của Mỹ và Châu Âu).
- Lƣu huỳnh: Lƣu huỳnh tồn tại trong nhiên liệu dƣới nhiều dạng khác nhau,
thông thƣờng là dƣới dạng các hợp chất sulfua, disulfua hay dƣới dạng dị vòng. Khi
bị đốt cháy lƣu huỳnh sẽ chuyển thành SO2, khí này cùng với khói thải sẽ đƣợc thoát
ra ngoài, trong thời gian này chúng có thể tiếp xúc với oxi để chuyển một phần thành
khí SO3. Khi nhiệt độ của dòng khí thải xuống thấp thì các khí này sẽ kết hợp với hơi
nƣớc để tạo thành các axit tƣơng ứng, đó chính là các axit vô cơ có độ ăn mòn kim
loại rất lớn. Chính vì vậy, sự có mặt của lƣu huỳnh là một trong những chỉ tiêu đánh
giá chất lƣợng của các sản phẩm dầu nói chung và diesel sinh học nói riêng. Hàm
lƣợng lƣu huỳnh trong sản phẩm diesel sinh học theo tiêu chuẩn Việt Nam cực đại là
0,05 % khối lƣợng (tƣơng đƣơng với tiêu chuẩn của Mỹ và Châu Âu).
- Độ ổn định oxi hóa: Quá trình oxi hóa gây ra những hợp chất không tan
trong nhiên liệu, đó là cặn. Quá trình oxi hóa là một dạng làm hỏng tính chất hóa học
của nhiên liệu. Độ bền của nhiên liệu đối với quá trình oxi hóa là một đặc trƣng quan
trọng, nó là cơ sở để đánh giá tuổi thọ tƣơng đối của nhiên liệu. Theo tiêu chuẩn Việt
Nam, độ ổn định oxi hóa tại 1100C tối thiểu là 6 giờ, theo tiêu chuẩn của Mỹ và Châu
Âu là min 3 giờ.
- Trọng lƣợng riêng: là khối lƣợng của chất lỏng trên một đơn vị thể tích chất
lỏng ở 150C và 101,325 kPa, đơn vị đo lƣờng tiêu chuẩn là kg/m3. Việc xác định
chính xác trọng lƣợng riêng của nhiên liệu rất cần thiết cho việc chuyển đổi thể tích
đã đo ở nhiệt độ thực tế về thể tích hoặc khối lƣợng ở nhiệt độ đối chứng tiêu chuẩn

17

glycerin. Hàm lƣợng glycerin tổng số cao có thể dẫn đến làm tắc nghẽn vòi phun, tạo

18


Luận văn thạc sỹ 2014

Lƣơng Hồng Hạnh

cặn ở vòi phun, piston, van. Hàm lƣợng glycerin tự do theo tiêu chuẩn Việt Nam là
max 0,020% khối lƣợng, glycerin tổng cực đại là 0,240% khối lƣợng (tƣơng đƣơng
với các tiêu chuẩn của Mỹ và Châu Âu).
- Điểm vẩn đục: là một chỉ tiêu quan trọng, nó xác định nhiệt độ tại đó các
tinh thể sáp xuất hiện trong nhiên liệu ở điều kiện thử nghiệm xác định, tại nhiệt độ
đó tinh thể sáp bắt đầu kết tủa khỏi nhiên liệu khi sử dụng. Các thiết bị máy móc, xe
có thể phải làm việc ở điều kiện nhiệt độ thấp. Nếu điểm vẩn đục không thích hợp thì
thành phần sáp trong nhiên liệu dễ bị kết tủa, cản trở quá trình phun nhiên liệu vào
động cơ để đốt.
5. Tiềm năng sản xuất diesel sinh học từ vi tảo
Hiện nay, sinh khối tảo đƣợc khai thác chủ yếu làm thực phẩm chức năng cho
ngƣời và động vật nuôi trong nuôi trồng thủy sản, khai thác các chất có hoạt tính sinh
học nhƣ… (Đặng Diễm Hồng và cs., 2006). Ngoài ra, tảo còn đƣợc sử dụng để tạo ra
năng lƣợng theo nhiều cách khác nhau. Một trong những con đƣờng hiệu quả nhất là
sử dụng dầu tảo để sản xuất diesel sinh học. Sinh khối tảo chứa ba thành phần chính:
carbohydrate, protein và lipit. Phần lớn lipit do vi tảo sản xuất ra tồn tại ở dạng
tricylglycerol - là dạng thích hợp để sản xuất diesel sinh học. Vi tảo có tốc độ sinh
trƣởng nhanh hơn so với các loại thực vật cạn. Chúng thƣờng có khả năng nhân đôi
trong vòng 24 giờ. Trong suốt pha sinh trƣởng, một số loài vi tảo có thể nhân đôi
trong vòng 3,5 giờ (Chisti, 2007). Hàm lƣợng dầu ở vi tảo thƣờng dao động trong
khoảng 20 đến 50% so với sinh khối khô (Bảng 1). Ngoài ra, một số chủng vi tảo có

Crypthecodinium cohnii

20

Cylindrotheca sp.

16-37

Nitzschia sp.

45-47

Phaeodactylum tricornutum

20-30

Schirochytrium sp.

50-77

Tetraselmis suecia

15-23

5.1. Nuôi trồng vi tảo
Để sản xuất diesel sinh học từ vi tảo đòi hỏi cần phải có một lƣợng lớn sinh
khối tảo. Hầu hết các loài tảo là sinh vật quang tự dƣỡng bắt buộc nên chúng cần phải
có ánh sáng và nguồn carbon để sinh trƣởng. Mô hình nuôi trồng này đƣợc gọi là
quang tự dƣỡng (photoautotrophic). Tuy nhiên, một số loài tảo lại có khả năng sinh
trƣởng trong tối và sử dụng các nguồn carbon hữu cơ nhƣ glucose, acetate… làm

không ảnh hƣởng đến quá trình thu nhận dầu và chuyển chúng thành diesel sinh học.
Sức sản xuất sinh khối cao nhất ở bể hở đạt đến khoảng 24 gam sinh khối
khô/m2/ngày (Weisz, 2004) và cá biệt 100 gam sinh khối khô/m2/ngày đã thu đƣợc
trong các hệ thống nuôi kín 300 lít đơn giản (Patil và cs., 2005) trong điều kiện bão

21


Luận văn thạc sỹ 2014

Lƣơng Hồng Hạnh

hòa ánh sáng. Tridici (1999) đã nghiên cứu sản xuất sinh khối tảo trong các hệ thống
photobioreactor với các kiểu dáng khác nhau đã đƣợc thiết kế trong đó, dạng ống tỏ
ra là có hiệu quả cao nhất (Patil và cs., 2008).
5.2. Thu hoạch sinh khối vi tảo
Thu hoạch sinh khối tảo là một trong những quá trình quan trọng quyết định
khả năng sản xuất diesel sinh học từ vi tảo. Hiệu quả thu hoạch thấp không chỉ gây
lãng phí nguồn nguyên liệu mà còn đe dọa đến môi trƣờng do mật độ tảo cao có thể
gây ra hiện tƣợng phú dƣỡng đối với môi trƣờng xung quanh. Các phƣơng pháp thu
hoạch tảo phổ biến đƣợc sử dụng là ly tâm, kết tủa bông, vi lọc (microfiltration) …
- Kết tủa bông: Đây là phƣơng pháp thu hoạch sinh khối tảo sử dụng các chất
kết bông có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo, trong đó chất kết bông giúp các tế bào
vi tảo riêng lẻ tập hợp lại thành từng cụm, lắng xuống phía dƣới và dễ dàng tách khỏi
môi trƣờng nuôi. Một số chất kết bông hóa học đƣợc sử dụng nhƣ Al 2(SO4)3,
KAl(SO4)2, FeCl3…, chất kết bông tự nhiên có thể là chitosan, pestan… Hàm lƣợng
chất kết bông tối ƣu cho thu hoạch sinh khối vi tảo phụ thuộc nhiều vào các yếu tố
nhƣ nhiệt độ, dinh dƣỡng và pH của môi trƣờng nuôi.
- Ly tâm: Phƣơng pháp ly tâm có ƣu điểm là có thể thu hoạch đƣợc triệt để
sinh khối tảo và môi trƣờng nuôi có thể đƣợc tái sử dụng mà không cần qua bƣớc xử

bào tảo phải đƣợc làm khô trƣớc khi thực hiện phản ứng chuyển hóa. Hiện nay có rất
ít tài liệu công bố về kết quả sản xuất diesel sinh học từ sinh khối tảo tƣơi. Hầu nhƣ
chỉ có các nghiên cứu đánh giá hiệu suất chuyển hóa khi so sánh hai phƣơng pháp
chuyển hóa từ dầu tảo tách chiết từ sinh khối (phƣơng pháp hai giai đoạn) với phƣơng
pháp chuyển hóa trực tiếp (một giai đoạn). Đối với phƣơng pháp hai giai đoạn, dầu
tảo sau khi tách chiết đƣợc cho phản ứng với methanol có mặt chất xúc tác, khi đó
quá trình sản xuất diesel sinh học tƣơng tự nhƣ đối với dầu thực vật. Đối với phƣơng
pháp một giai đoạn (chuyển vị ester tại chỗ) thì dung môi có tác dụng chiết lipit
(chloroform, n-hexan, ether…), methanol để methyl hóa axit béo và chất xúc tác

23


Luận văn thạc sỹ 2014

Lƣơng Hồng Hạnh

đƣợc bổ sung cùng một lúc. Sau đó là các bƣớc lọc và rửa để loại bỏ cặn tế bào khỏi
diesel sinh học. So với phƣơng pháp chuyển hóa hai giai đoạn thì

(Haas và cs

(Ehimen và cs., 2010).
Hiệu suất của quá trình ester hóa phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ lƣợng nƣớc
có trong nguyên liệu thô (sẽ tạo thành xà phòng thay vì methyl ester), lƣợng axit béo
tự do trong nguyên liệu (giảm hiệu suất tạo thành diesel sinh học), nhiệt độ, áp suất,
thời gian phản ứng, tỷ lệ số mol giữa dầu nguyên liệu và methanol (Ramadhas và cs.,
2005).
5.5. Gia hóa các sản phẩm có giá trị từ quá trình sản xuất diesel sinh học từ
vi tảo

tảo để phục vụ cho các ứng dụng y, dƣợc học và thực phẩm chức năng. Bên cạnh đó,
ngoài dầu ra, sinh khối vi tảo còn chứa nhiều protein, hydratcacbons và các chất dinh
dƣỡng khác (Sánchez Mirón và cs., 2003; Chisti, 2007). Do đó, bã sinh khối từ việc
sản xuất diesel sinh học có thể đƣợc sử dụng làm thức ăn cho động vật. Một số chất
bã sinh khối có thể đƣợc dùng để sản xuất methane bằng phân giải kỵ khí, sản sinh
năng lƣợng điện cần thiết cho chính sự vận hành để sản xuất sinh khối tảo.
Nhƣ vậy, việc gia hóa các sản phẩm có giá trị từ quá trình sản xuất diesel sinh
học sẽ giúp giảm đáng kể giá thành diesel sinh học, nâng cao hiệu quả kinh tế của quá
trình sản xuất và loại bỏ sản phẩm thải, đảm bảo thân thiện với môi trƣờng.
5.6. Ứng dụng khác của vi tảo
Vi tảo có mặt khắp nơi trên trái đất, sự phổ biến nhƣ vậy cũng nói lên vai trò
quan trọng của tảo đối với hoạt động sống trong tự nhiên. Hàng năm, trong số 200 tỷ
tấn chất hữu cơ đƣợc tạo thành trên trái đất, có 170–180 tỷ tấn do tảo tạo ra, còn lại

25