Tiểu luận: Nhiên liệu sinh học Ethanol – BioDiesel

Nhiên liệu sinh học là nhiên liệu được hình thành từ các hợp chất có nguồn gốc động thực vật như nhiên liệu chế xuất từ chất béo của động thực vật, ngũ cốc, chất thải nông nghiệp, sản phẩm thải trong công nghiệp.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tiểu luận: Nhiên liệu sinh học Ethanol – BioDiesel Tiểu luận Nhiên liệu sinh học Ethanol – BioDiesel 1 Lời mở đầu Sự phát triển không ngừng của thị trường năng lượng tái tạo đã làm bừng lên hy vọng vào sự ra đời của một kỉ nguyên mới – kỉ nguyên năng lượng tái tạo. Năng lượng tái tạo ngày càng khẳng định được vị thế và tầm quan trọng so với các nguồn năng lượng truyền thống như than đá, khí đốt, dầu mỏ và hạt nhân. Đặc biệt, trong năm 2010, ngành năng lượng này đã có đà tăng trưởng ấn tượng. Nguồn năng lượng tái tạo chiếm đến ¼ công suất tiêu thụ năng lượng trên toàn thế giới và cung ứng 18% nguồn điện năng cho cả hành tinh trong năm 2009. Tại một số quốc gia, năng lượng tái tạo chiếm một phần quan trọng trong tổng số năng lượng cung cấp, bao gồm cả nhiệt năng và giao thông. Số hộ dân trên thế giới sử dụng máy nước nóng năng lượng mặt trời cũng ngày một tăng, ước tính khoảng 70 triệu hộ. Nguồn vốn đầu tư cho năng lượng tái tạo trong năm 2008 và 2009 chiếm hơn một nửa tổng số tiền đầu tư cho việc tạo ra các nguồn năng lượng mới trên toàn cầu. Hiện nay, các nguồn nguyên liệu hóa thạch đang dần cạn kiệt, ước tính trữ lượng dầu mỏ của thế giới đến năm 2050 sẽ cạn. Nhưng hoạt động sống của con người rất cần năng lượng, bên cạnh đó, nguồn năng lượng hóa thạch đã gây ra vấn đề nghiêm trọng về ô nhiễm môi trường, hiệu ứng nhà kính. Chính vì vậy, nhu cầu về nguồn nhiên liệu thay thế cho xăng, dầu đang là một vấn đề cấp thiết đối với toàn thế giới nói chung và đối với Việt Nam nói riêng. Việc đầu tư nghiên cứu “nhiên liệu sạch” – Nhiên liệu sinh học : Xăng sinh học Ethanol và Diesel sinh học đang trở thành đề tài được quan tâm hàng đầu trên thế giới. 2 Nội dung I. Nhiên liệu sinh học : 1. Khái niệm : Nhiên liệu sinh học là nhiên liệu được hình thành từ các hợp chất có nguồn gốc động thực vật như nhiên liệu chế xuất từ chất béo của động thực vật, ngũ cốc, chất thải nông nghiệp, sản phẩm thải trong công nghiệp…. 2. Phân loại :  Diesel sinh học (Biodiesel) là một loại nhiên liệu lỏng có tính năng tương tự và có thể sử dụng thay thế cho loại dầu diesel truyền thống. Biodiesel được điều chế bằng cách dẫn xuất từ một số loại dầu mỡ sinh học (dầu thực vật, mỡ động vật), thường được thực hiện thông qua quá trình transester hóa bằng cách cho phản ứng với các loại rượu phổ biến nhất là methanol.  Xăng sinh học (Biogasoline) là một loại nhiên liệu lỏng, trong đó có sử dụng ethanol như là một loại phụ gia nhiên liệu pha trộn vào xăng thay phụ gia chì. Ethanol được chế biến thông qua quá trình lên men các sản phẩm hữu cơ như tinh bột, xen-lu-lô, lignocellulose. Ethanol được pha chế với tỷ lệ thích hợp với xăng tạo thành xăng sinh học có thể thay thế hoàn toàn cho loại xăng sử dụng phụ gia chì truyền thống. 3 3. Ưu điểm : • Thân thiện với môi trường: chúng có nguồn gốc từ thực vật, mà thực vật trong quá trình sinh trưởng (quang hợp) lại sử dụng điôxít cácbon (là khí gây hiệu ứng nhà kính - một hiệu ứng vật lý khiến Trái Đất nóng lên) nên được xem như không góp phần làm trái đất nóng lên. 4 • Nguồn nhiên liệu tái sinh: các nhiên liệu này lấy từ hoạt động sản xuất nông nghiệp và có thể tái sinh. Chúng giúp giảm sự lệ thuộc vào nguồn tài nguyên nhiên liệu không tái sinh truyền thống. II. Xăng sinh học : 1. Nguyên liệu sản xuất :  Các loại ngũ cốc chứa tinh bột có thể chuyển hóa thành đường đơn như ngô, lúa mạch, lúa mì, củ cải đường, củ sắn….  Các loại phó sản thực vật như vỏ trấu, lõi ngô, gỗ, rơm rạ, các loại phế thải có chứa cellulose 2. Khái quát về Ethanol :  Ethanol C2H5OH là 1 chất lỏng không màu, sôi ở 78,3oC và có thể sản xuất từ dầu khí (ethanol tổng hợp, không sử dụng vào mục đích năng lượng) hoặc từ nguyên liệu sinhhọc (ethanol sinh học, sử dụng chủ yếu vào mục đích năng lượng).  Ethanol sinh học có khả năng thay thế hoàn toàn xăng sản xuất từ dầu mỏ hoặc có thể pha trộn với xăng để tạo ra xăng sinh học. 5 Xăng sinh học được ghi danh bằng ký tự “E” kèm theo một con số chỉ số phần trăm của ethanol sinh học được pha trộn trong xăng đó.  Trên thị trường ta thường gặp các loại xăng sinh học như E5, E20, E85, E95. 3. Quy trình sản xuất Ethanol : Quá trình sản xuất Ethanol từ tinh bột, cellulose dựa trên các phản ứng hóa học : - Phản ứng thủy phân tinh bột: (C6H 10O5)n + nH2O = n C6H 12O 6 - Phản ứng lên men đường thành Ethanol C6H12O6 = 2 C2H5OH + 2 CO2 6 Quá trình sản xuất rượu ethanol làm nhiên liệu sinh học sạch gồm có 3 giai đoạn:  Lên men chất đường với chất men (microbial yeast). Hiệu năng sản xuất ethanol của mía đường cao gấp 6 lần so với bắp.  Cất rượu: Rượu ethanol dùng để làm nhiên liệu cho xe ô tô phải chứa rất ít nước bằng phương pháp cất rượu, nhưng rượu thuần chỉ đạt đến giới hạn 95-96%. Loại rượu này có thể dùng chạy máy, nhưng không thể hòa trộn với dầu xăng.  Làm khô: Đây là phương pháp làm ròng rượu ethanol bằng cách dùng sàng phân tử ZEOCHEM Z3-03, hoặc thêm chất hydrocarbon benzene hoặc dùng chất calcium oxide như là chất làm khô để khử nước trong rượu. Các loại rượu ethanol có thể dùng riêng rẽ hoặc hòa trộn với xăng dầu. Hiện nay nhiều loại xe có thể chạy bằng chất hỗn hợp một cách an toàn. Nếu chỉ dùng ethanol để chạy xe thì độ thuần rượu phải tối thiểu 71%. ...