Luận văn Thạc sỹ 07- 09 Trường ĐH Khoa học Tự nhiên
Nguyễn Thị Hằng Nga
1

Cao học Môi trường K15MỞ ĐẦU
Ngày nay, thế giới đang đứng trước nguy cơ khủng hoảng năng lượng trầm
trọng. Theo dự báo của các nhà khoa học trên thế giới, nguồn năng lượng từ các sản
phẩm hoá thạch dầu mỏ sẽ bị cạn kiệt trong vòng 40- 50 năm nữa [16]. Để ổn định và
đảm bảo an ninh năng lượng đáp ứng cho nhu cầu con người cũng như các ngành công
nghiệp, các nhà khoa học đang tập trung nghiên cứu tìm ra những nguồn nhiên liệu
mới, trong đó nghiên cứu phát triển nhiên liệu sinh học có nguồn gốc từ sinh khối
động, thực vật là một hướng đi có thể tạo ra nguồn nhiên liệu thay thế phần nào nguồn
nhiên liệu hoá thạch đang cạn kiệt, đảm bảo an ninh năng lượng cho từng quốc gia.
Sử dụng nhiên liệu sinh học mang lại các lợi ích như giảm thiểu ô nhiễm môi
trường vì nguyên liệu sử dụng để sản xuất nhiên liệu sinh học là cồn và dầu mỡ động
thực vật, không chứa các hợp chất thơm, hàm lượng lưu huỳnh thấp, không chứa chất
độc hại, mặt khác nhiên liệu sinh học khi thải vào đất có tốc độ phân hủy sinh học cao
nhanh hơn gấp 4 lần so với nhiên liệu dầu mỏ và do đó giảm được rất nhiều tình trạng
ô nhiễm nước ngầm [18].
Etanol sinh học (bio-ethanol) là một loại nhiên liệu sinh học dạng cồn, được sản
xuất bằng con đường sinh học, chủ yếu bằng phương pháp lên men và chưng cất các
loại ngũ cốc chứa tinh bột có thể chuyển hóa thành đường đơn, thường được sản xuất

này được người nông dân đốt ngay trên đồng ruộng tạo ra những chất độc hại như CH
4
,
CO
2
, bụi,... Việc đốt lượng phụ phẩm nông nghiệp trên đồng ruộng đang dần hình
thành một thói quen xấu, không những gây ảnh hưởng xấu tới 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 là
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 sự 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 được khả năng sản xuất etanol sinh học từ thân
cây ngô nhờ tác nhân sinh học là vi sinh vật.
Luận văn Thạc sỹ 07- 09 Trường ĐH Khoa học Tự nhiên
Nguyễn Thị Hằng Nga
Luận văn Thạc sỹ 07- 09 Trường ĐH Khoa học Tự nhiên
Nguyễn Thị Hằng Nga
4

Cao học Môi trường K15CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Sinh khối và nhiên liệu sinh học
1.1.1. Khái niệm
Sinh khối (Biomas) là các vật liệu hữu cơ có nguồn gốc từ sinh vật có khả năng
tái tạo như cây cối, phân gia súc… SK được xem là một phần của chu trình cacbon
trong tự nhiên. Cacbon từ khí quyển được biến đổi thành vật chất sinh học qua quá
trình quang hợp của thực vật. Khi phân giải hoặc đốt cháy, cacbon quay trở lại khí
quyển hoặc đất. Vì vậy cacbon khí quyển được giữ ở mức tương đối ổn định.
Các vật liệu hữu cơ được tạo thành bởi các quá trình địa chất tạo than đá, dầu
mỏ, khí thiên nhiên không được gọi là SK. Nhiên liệu hoá thạch có nguồn gốc SK
trong thời cổ xưa được xem là đã nằm ngoài chu trình cacbon từ rất lâu.Việc đốt cháy
chúng làm hàm lượng CO
2
trong khí quyển mất ổn định.

nhựa thu được trong quá trình nhiệt phân gỗ, v.v…
- Dạng khí: Metan thu được từ quá trình phân hủy tự nhiên các loại phân, chất
thải nông nghiệp hoặc rác thải - biogas; Hyđrô thu được nhờ cracking hyđrocacbon, khí
hóa các hợp chất chứa cacbon (kể cả SK) hoặc phân ly nước bằng dòng điện hay thông
qua quá trình quang hóa dưới tác dụng của một số vi sinh vật; Các sản phẩm khí khác
từ quá trình nhiệt phân và khí hóa SK (các loại khí cháy thu được trong quá trình nhiệt
phân gỗ).
1.1.3. Những lợi ích khi sử dụng nhiên liệu sinh học
Sử dụng NLSH sẽ giảm thiểu ô nhiễm và khí nhà kính
NLSH được sản xuất từ 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.
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
0

loại ôtô hiện có, cũng không cần thay đổi hệ thống tồn chứa và phân phối hiện có.
NLSH và nhiên liệu khoáng có thể dùng lẫn với nhau được. Công nghệ sản xuất NLSH
không phức tạp, có thể sản xuất ở quy mô nhỏ (hộ gia đình) đến quy mô lớn. Sự tiêu
hao nhiên liệu, công suất động cơ tương tự như dùng xăng dầu khoáng. Nhiều công
trình nghiên cứu về cân bằng năng lượng đã cho thấy: Từ 1 đơn vị năng lượng dầu mỏ
sản xuất được 0,87 đơn vị năng lượng xăng, hoặc 1,02 đơn vị năng lượng ETBE, hoặc
2,05 đơn vị năng lượng etanol. Từ 1 đơn vị năng lượng dầu mỏ (dùng để cày bừa, trồng
trọt, chăm sóc, vận chuyển đến chế biến) sẽ tạo ra 1,2 đơn vị năng lượng NLSH. Nếu
kể thêm các sản phẩm phụ (bã thải, sản phẩm phụ) thì tạo ra 2-3 đơn vị NLSH. Như
vậy, cân bằng năng lượng đầu ra so với đầu vào là dương. Hiện tại, giá NLSH còn cao
do sản xuất nhỏ, giá nguyên liệu cao. Khi sản xuất quy mô lớn với công nghệ mới sẽ
giảm giá thành. Nếu xăng dầu không bù giá thì NLSH có giá thành thấp hơn. Có thể
khẳng định, NLSH sẽ đem đến đa lợi ích.
1.2. Etanol sinh học
1.2.1. Tính chất lý hoá học của etanol
Tính chất lý học
Luận văn Thạc sỹ 07- 09 Trường ĐH Khoa học Tự nhiên
Nguyễn Thị Hằng Nga
7

Cao học Môi trường K15 Etanol hay Rượu etylic là một chất lỏng, không màu, mùi thơm dễ chịu, vị cay,

2
H
5
OH -> CH
2
=CH-CH
2
=CH + 2 H
2
O + H
2

Phản ứng lên men giấm: oxi hóa rượu etylic 10 độ bằng oxi không khí có mặt
men giấm ở nhiệt độ khoảng 25
0
C.
CH
3
-CH
2
-OH + O
2
-> CH
3
-COOH + H
2
O
1.2.2. Phương pháp sản xuất etanol sinh học
Etanol có thể được sản xuất theo phương pháp hóa học từ nguyên liệu etan hoặc
etylen bằng phương pháp hydrat hóa etylen. Trên thực tế etanol thường được sản xuất

(gỗ, thân thảo) là vì các loại này sẵn có và rẻ tiền hơn so với các loại tinh bột ngũ cốc
hoặc cây trồng khác, đặc biệt là với những nguồn chất thải hầu như không có giá trị
kinh tế thì vấn đề càng có ý nghĩa, tuy nhiên quá trình chuyển hóa các vật liệu này sẽ
khó khăn hơn. Hàm lượng cellulose, hemicellulose, lignin, đường và tro trong các
nguyên liệu SK được biểu hiện trong Bảng 1 và Bảng 2.
Bảng 1: Thành phần cellulose, hemicellulose và lignin trong SK [42]
Thành phần Phần trăm trọng lượng khô (%)
Cellulose 40-60
Hemicellulose 20-40
Lignin 10-25

Bảng 2: Thành phần đường và tro trong các nguyên liệu SK [43]
Nguyên liệu Đường 6
Cácbon (%)
Đường 5
Cácbon (%)
Lignin
(%)
Tro
(%)
Gỗ cứng 39-50 18-28 15-28 0,3-1,0
Gỗ mềm 41-57 8-12 24-27 0,1-0,4
Phụ phẩm nông nghiệp 30-42 12-39 11-29 2-18

Luận văn Thạc sỹ 07- 09 Trường ĐH Khoa học Tự nhiên
Nguyễn Thị Hằng Nga


trình lên men tinh bột ở chỗ xử lý nguyên liệu thành đường đơn sẵn sàng cho quá trình
lên men. Thủy phân hỗn hợp cellulose khó hơn thủy phân tinh bột vì hỗn hợp cellulose
là tập hợp các phân tử đường liên kết với nhau thành mạch dài (polyme cacbonhyđrat)
gồm khoảng 40 - 60% cellulose và 20 - 40% hemicellulose, có cấu trúc tinh thể, bền.
Hemicellulose chứa hỗn hợp các polyme có nguồn gốc từ xylo, mano, galaeto hoặc
arabino kém bền hơn cellulose. Nói chung hỗn hợp cellulose khó hòa tan trong nước.
Luận văn Thạc sỹ 07- 09 Trường ĐH Khoa học Tự nhiên
Nguyễn Thị Hằng Nga
10

Cao học Môi trường K15Phức polyme thơm có trong gỗ là lignin (10 - 25%) không thể lên men vì khó phân hủy
sinh học, nhưng có thể tận dụng vào việc khác.

thành etanol
Ligin làm nhiên liệu
cung cấp nhiệt
Cột
chưng
cất
thu
hồi
etanol
Etanol
Nồi hơi
Thủy phân cellulose
giải phóng glucose
Nhiệt
Lên men glucoce
Bánh
lignin/
cellulose
rắn
Đường glucose
Và lignin rắn
Lên
men
cả hai
loại
Nước
Luận văn Thạc sỹ 07- 09 Trường ĐH Khoa học Tự nhiên
Nguyễn Thị Hằng Nga
0
C (0,7- 4,8
Mpa),
- Thời gian <10
phút
Hiệu quả đối với gỗ
cứng
- Phân
hủy xylan
- Ức chế vi
sinh vật
- Kuznetsov
et al. 2002
AFEX - NH
3
lỏng ở
nhiệt độ và áp
suất cao và giảm
áp 1-2 g NH
3
/g
SK khô ở 90
0
C
trong 30 phút
- Đường hóa nhanh
đối với cây trồng
thảo mộc
- Xylan mất ít hơn
cách xử lý bằng

Thủy phân
bằng axit
H
2
SO
4
, HCl - Thủy phân bằng
axit loãng
- Điều kiện trung
bình
- Năng suất cao đối
với xylan thành
xylose
- ăn mòn
và độc tố
- Thu hồi
axit
- Khá đắt
đỏ
- Bhandari et al.
1983
- Ragg et al. 1987
- Carrasco et al.
1992
Thủy phân
bằng kiềm
NaOH,
Ca(OH)
2
, NH

Nguyễn Thị Hằng Nga
12

Cao học Môi trường K15Sinh học Nấm nâu, nấm
trắng
- Phân hủy lignin
hiệu quả
- Yêu cầu năng
lượng thấp
- Ức chế
vi sinh
vật
- Mất
cellulose
và năng
suất thấp
- Crawford et al.
1984
- Costa et al. 2002

Quá trình thủy phân:
13

Cao học Môi trường K15 Quá trình thủy phân nguyên liệu thành đường tự do sẵn sàng lên men bằng axit
sunfuric loãng phải trải qua 2 bước:
- Bước 1: Thủy phân bằng axit loãng nồng độ 0,5% để phá vỡ liên kết hyđro
giữa các mạch cellulose và phá vỡ cấu trúc tinh thể của chúng thực hiện ở nhiệt độ
200
o
C. Kết quả thủy phân bước 1 sẽ chuyển hóa hemicellulose thành đường 5C và 6C
(chủ yếu xylo và mano) dễ lên men tạo thành etanol đồng thời bẻ gãy cấu trúc
cellulose.
- Bước 2: Để chuyển hóa hoàn toàn cấu trúc cellulose đã gãy thành đường gluco
C
6
, bước thủy phân thứ 2 sử dụng axit nồng độ 2% được thực hiện ở nhiệt độ 240
o
C.

Thủy phân bằng axit đặc Hình 3: Thủy phân bằng axit sunfuric đặc [38]


Cao học Môi trường K15 Quá trình thuỷ phân vẫn được tiến hành qua hai bước, bước thứ nhất để thuỷ
phân hemicelulose, được tiến hành ở 100
o
C, trong thời gian từ 2 – 6h, nồng độ axit cho
vào là 10%. Ở giai đoạn thuỷ phân thứ nhất, sau khi axit phân huỷ hemicellulose, hỗn
hợp sẽ được pha loãng bằng nước, sự thuỷ phân xảy ra trong bước pha loãng thu được
phần lớn đường. Sau đó, hỗn hợp được lọc để thu hồi dung dịch, phần chất rắn còn lại
được đem thủy phân tiếp. Tại đây axit đặc phá vỡ liên kết hydro giữa các chuỗi
cellulose, biến đổi chúng thành dạng vô định hình hoàn toàn. Khi cellulose được
decrystallization, chúng tạo thành một dạng chất lỏng, Cellulose rất dễ bị thuỷ phân ở
thời điểm này. Chính vì vậy, pha loãng dung dịch bằng nước ở nhiệt độ thường sẽ làm
cho sự thuỷ phân glucose diễn ra nhanh chóng và hoàn toàn, với ít sự thất thoát nhất.
Lignin được thu hồi để tận dụng làm các sản phẩm khác (thức ăn gia súc). Trong quy
trình này, người ta sử dụng màng lọc để phân tách đường và axit, hệ thống thu hồi và
cô đặc axit nhằm tận dụng quay vòng lại lượng axit sunfuric trong dung dịch. Tuy
nhiên, hệ thống này có giá thành rất cao, do vậy người ta thường sử dụng một lượng
lớn vôi để trung hoà axit trong dung dịch trước khi tiến hành lên men. Sự trung hoà này
tạo ra một lượng lớn thạch cao CaSO
4
. Ưu điểm của quy trình là hiệu quả thuỷ phân
cao, có thể thu hồi được 90% cả đường của cellulose và đường của hemicellulose. Quá
trình thủy phân cellulose thành gluco bằng axit có thể thay thế bằng men phân hủy
cellulose [26].

Thủy phân bằng enzyme [39]
Quá trình thủy phân bằng enzyme vàquá trình lên men có thế được diễn ra đồng


Hình 4: Sử dụng enzyme để thuỷ phân, thuỷ phân và lên men tách riêng
(SCF: separate hydrolysis and fermentation)
Thuỷ phân và lên men đồng thời: Khác với quy trình thủy phân và lên men
đồng thời, ở quy trình này quá trình thuỷ phân cellulose và quá trình lên men được tiến
hành đồng thời. Quy trình này tuy không phải thực hiện sự thủy phân trước nhưng hạn
chế của nó là làm xuất hiện các phản ứng lên men đồng thời phức tạp, và làm phát sinh
Giảm kích thước
Xử lý sơ bộ
bằng axit
loãng
Thủy phân lấy
đường từ
hemicellulose
Thủy phân

cellulose
bằng
Chế biến
chất thải rắn
Lên men
Thu hồi
etanol
Thủy phân

Hình 5: Sử dụng enzyme để thuỷ phân, thuỷ phân và lên men đồng thời
(SSCF: simultaneous saccharification and cofermentation)
1.2.2.3. Thực trạng công nghệ và tính kinh tế [28]
Lên men đường và sản xuất etanol là công nghệ cổ truyền, đang được áp dụng
trên phạm vi kinh doanh rộng. Để giảm chi phí sản xuất và hạ giá thành sản phẩm hơn
nữa thì cần cải tiến công nghệ và tìm kiếm các nguồn SK rẻ hơn (giá nguyên liệu
chiếm 55 - 80% giá sản phẩm cuối). Các công ty của Mỹ và Canađa hiện đang tiếp tục
nghiên cứu tận dụng nguồn SK, là hỗn hợp cellulose và các nguồn phế thải khác.
Để dùng làm nhiên liệu, etanol phải ở dạng cồn tuyệt đối (xấp xỉ 100%), hiện
nay người ta đang tiếp tục cải tiến khâu loại bỏ triệt để nước từ sản phẩm bằng cách sử
dụng phương pháp lọc màng phân tử.
Còn một công nghệ sản xuất etanol khác là thông qua con đường khí hóa
nguyên liệu, xong rất phức tạp và không kinh tế.
Chi phí đầu tư ngắn hạn cho một cơ sở sản xuất etanol từ hạt ngũ cốc tại châu
Âu, dự tính 290 euro/kW nhiệt (đối với nhà máy 400 MW nhiệt). Nếu đầu tư dài hạn
Giảm kích thước
Tiền xử lý
bằng axit
loãng
Thủy phân
lấy đường từ
hemicellulose
Sản xuất
enzyme
Chế biến
chất thải
rắn
Đường hóa
và lên men
đồng thời

50 tỷ lít etanol (75% dùng làm nhiên liệu) so với năm 2003 là 38 tỷ lít, dự 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 4.
Bảng 4: Tổng sản lượng etanol hàng năm ở một số nước [28]
Tổng sản lượng Etanol hàng năm của 15 nước
đứng đầu (2004-2006)
(Triệu tấn gallon Mỹ)
Tổng sản lượng Etanol hàng
năm 15 nước đứng đầu (2007)
(Triệu tấn gallon Mỹ)
Xếp
hạng
thế giới
Đất nước 2006 2005 2004
Xếp
hạng
thế giới
Đất nước/
Vùng
2007
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
Châu Âu
570,3

15
Saudi
Arabia
52 32 79 15 Paraguay 4,7
Tổng số 13.489 12.150 10.770 Tổng số 13.101,7
(Ghi chú: 1 gallon Mỹ = 3,785 lít)
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 họcvừa tiêu
thụ trong nước vừa xuất khẩu. Giá xăng etanol được bán bằng nửa giá xăng thường tại
Brazil.
Luận văn Thạc sỹ 07- 09 Trường ĐH Khoa học Tự nhiên
Nguyễn Thị Hằng Nga
19

Cao học Môi trường K15 Hoa kỳ sản xuất Etanol chủ yếu từ hạt bắp, hạt cao lương và thân cây cao lương 20

Cao học Môi trường K15phép trồng sắn, lúa miến ngọt và một số hoa màu không quan trọng khác trên các
loại đất nghèo dinh dưỡng, không thích ứng sản xuất nông nghiệp như ở Shangdong
và Xinjiang Uygur.
Ở Ấn Độ, Chính phủ đã có chính sách sử dụng xăng etanol E5 hiện nay, và E10
và E20 trong những năm tới. Ần Độ gia tăng diện tích trồng cây dầu lai để sản xuất
diesel sinh học, và diện tích mía cho sản xuất xăng etanol.
Thái Lan bắt đầu nghiên cứu sản xuất xăng sinh học từ năm 1985. Năm 2001,
Thái Lan thành lập Uỷ ban NLSH để điều hành và phát triển nghiên cứu NLSH. Xăng
E10 đã bắt đầu bán ở các trạm xăng từ 2003.
Sử dụng etanol sinh học: etanol sinh học chủ yếu được nghiên cứu sử dụng
làm nhiên liệu [28]:
Etanol có thể làm phụ gia cấp oxy cho xăng (nồng độ 3%) giảm phát thải khí
CO đồng thời làm phụ gia thay thế chì tetraetyl, hoặc cũng có thể thành nguyên liệu
sản xuất etylterbutyleter (ETBE)- một phụ gia cho xăng. Etanol còn được dùng làm yếu
tố tăng chỉ số octan cho xăng và qua đó giảm nổ và cải thiện tiếng ồn động cơ.
Chỉ số octan ở etanol cao nên rất thích hợp với hệ đánh lửa động cơ đốt trong
của ô tô, song chỉ số xetan thấp nên không thích hợp lắm với động cơ diezel. Giải pháp
kỹ thuật đối với điều này là người ta sẽ đưa vào nhiên liệu một lượng nhỏ dầu diezel
hoặc là sử dụng phụ gia.
Bảng 5: So sánh một số chỉ tiêu giữa etanol, xăng và ETBE
TT Đặc tính nhiên liệu Etanol ETBE

Luận văn Thạc sỹ 07- 09 Trường ĐH Khoa học Tự nhiên
Nguyễn Thị Hằng Nga
21

Cao học Môi trường K157 Khối lượng riêng (kg/l) ở 15
0
C 0,80 0,74 75
8 Giá trị calo thấp hơn (MJ/kg) ở
15
0
C
26,4 36 0,75

Chỉ số octan của etanol cao hơn xăng nên có tác dụng giảm tiếng ồn động cơ tốt
hơn, hơn nữa etanol chứa oxy nên hiệu quả nhiên liệu ở động cơ được cải thiện hơn.
Pha trộn với tỉ lệ hợp lý giữa etanol và xăng sẽ làm tăng hiệu quả động cơ xe. Các loại
xe chạy nhiên liệu xăng pha etanol được gọi là xe chạy nhiên liệu gasohol. Thông
thường gasohol có tỉ lệ pha trộn 10% etanol 90% xăng không pha chì (E10). Nếu xe
được cải thiện bộ phận đánh lửa ở động cơ, có thể chạy với nhiên liệu gasohol E85
(85% etanol và 15% xăng). Đa số các loại xe thiết kế ở Mỹ hiện nay có thể chạy nhiên
liệu tùy ý cả E85 lẫn chạy hoàn toàn xăng (E0). Dùng gasohol có tỷ lệ pha trộn từ 10 -

Sản lượng dự tính (theo lý thuyết)
cho mỗi tấn nguyên liệu khô Nguyên liệu
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

1.2.3.2. Tình hình nghiên cứu ứng dụng nhiên liệu sinh học tại Việt Nam [23]
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 sinhhọc. Qua các cuộc hội thảo này, một số chuyên gia và
nhà kinh doanh đã đề cập đến việc sử dụng lúa gạo, mía đường, để sản xuất etanol; 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.
Luận văn Thạc sỹ 07- 09 Trường ĐH Khoa học Tự nhiên

xoá đói giảm nghèo cho nông dân.
Hiện nay, cây lúa miến ngọt (sweet sorghum) là một cây trồng được quan tâm
trrong nghiên cứu sản xuất etanol sinh học: Trồng cây lúa miến ngọt trong mùa hạn
trên vùng ruộng sạ ở đồng bằng Cửu Long. Trước 1960, sau khi gặt lúa sạ, tại An
Giang Châu Đốc đất bỏ hoang từ tháng 1 đến tháng 5 dương lịch là lúc mùa khô, thiếu
nước canh tác. Bắt đầu khoảng sau 1965, nông dân trồng cây lúa miến trong các tháng
mùa khô trên đất thiếu nước để làm thức ăn cho gia súc và cá, và lúa thuần nông trên
một số ruộng đất dọc sông rạch có khả năng bơm nước. Hiện nay, đa số đất còn bỏ
Luận văn Thạc sỹ 07- 09 Trường ĐH Khoa học Tự nhiên
Nguyễn Thị Hằng Nga
24

Cao học Môi trường K15hoang trong mùa khô vì thiếu nước, hay không có lợi khi canh tác lúa (vì giá xăng,
phân, thuốc quá cao).
Lúa miến chịu hạn hán, chịu được đất phèn, đất mặn, đất kiềm, chịu được nước
ngập, ít sâu bọ bệnh tật, ít đòi hỏi phân bón, ít tốn nước tưới (chỉ bằng 1/4 nhu cầu
nước của mía). Đây là loại cây trồng phù phợp với đất vùng Tứ Giác Long Xuyên.
1.3. Sản xuất nông nghiệp và thực trạng sử dụng phế PPNN ở Việt Nam
1.3.1. Tình hình sản xuất nông nghiệp
Nông nghiệp Việt Nam gồm có 2 ngành chính là trồng trọt và chăn nuôi trong
đó trồng trọt tập trung vào các loại cây: lúa, ngô, khoai, sắn...các loại cây công nghiệp

25

Cao học Môi trường K15 Số liệu bảng 7 cho thấy cây trồng nông nghiệp chủ yếu là lúa, sau đó là ngô, các
cây trồng khác chiếm tỉ lệ nhỏ hơn. Như vậy, lượng PPNN (phần để lại sau thu hoạch
như gốc rễ,thân, lá…) sau mỗi vụ thu hoạch rất lớn. Nếu tính sơ bộ, lượng phụ phẩm
chiếm 50% SK thì hàng năm cũng có tới trên 38 triệu tấn rơm rạ từ cây lúa và khoảng
16 triệu tấn thân cây ngô bị bỏ lại trên đồng ruộng. Đây là lượng SK rất lớn, một nguồn
nguyên liệu tiềm năng cho sản xuất etanol nếu được đầu tư nghiên cứu.
1.3.2. Phụ phẩm nông nghiệp và các vấn đề phát thải sau thu hoạch
1.3.2.1. Sử dụng phụ phẩm nông nghiệp
Hiện nay, PPNN (rơm rạ) thường được sử dụng làm thức ăn gia súc, trồng nấm
và tận dụng làm phân bón hữu cơ. Trong vài năm gần đây PPNN đang thu hút sự quan
tâm của các nhà khoa học, các ngành về tiềm năng sản xuất điện và etanol.
a- Làm thức ăn gia súc
PPNN thường được làm thức ăn cho gia súc. Đặc biệt được ủ với u rê làm
nguyên liệu giàu dinh dưỡng, dự trữ cho mùa đông thiếu thức ăn xanh.
Các PPNN thường dùng là rơm rạ, thân cây lạc, ngọn lá sắn, bã mía, v.v. [14]
b- Tận dụng phế phụ phẩm làm phân bón hữu cơ
Khi được sử dụng là nguồn nguyên liệu sản xuất phân bón hữu cơ sinh học,
PPNN được phối trộn lẫn với một số nguyên liệu khác như phân chuồng, đạm, chế
phẩm vi sinh vật. Các PPNN thường dùng là xác bã thực vật như xác rau xanh, thân
cây lạc.[22]
Ngoài ra còn sử dụng một số nguồn nguyên liệu là PPNN khác như vỏ cà phê,
rơm rạ…
c- Sản xuất điện
Sử dụng PPNN sản xuất điện đã và đang được nghiên cứu. Các PPNN được
nghiên cứu là vỏ trấu, lõi ngô, bã mía.