bài giảng

1. ĐỀ TÀI
Nhiên liệu sinh học -
nguồn năng lượng tái
tạo trong tương lai

2. MỞ ĐẦU............................................................................................. 3
I. VÀI NÉT TỔNG QUÁT VỀ MỘT SỐ NGUỒN NĂNG LƯỢNG... 5
II. NHIÊN LIỆU HÓA THẠCH - SƠ LƯỢC TÌNH HÌNH KHAI
THÁC VÀ SỬ DỤNG ........................................................................ 8
III. VẤN ĐỀ PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG ................................ 19
IV. NHIÊN LIỆU SINH HỌC (BIOFUEL) - CÔNG NGHỆ VÀ ỨNG
DỤNG................................................................................................ 24
V. TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN NHIÊN LIỆU SINH HỌC
(BIOFUEL)....................................................................................... 70
KẾT LUẬN..................................................................................... 106

3. MỞ ĐẦU
Theo tờ Newsweek, nhằm đối phó với giá dầu mỏ không ngừng tăng,
nhiều nước trên thế giới đề ra biện pháp khẩn cấp nhằm khuyến khích
phát triển các nguồn nhiên liệu thay thế, trong đó sản xuất nhiên liệu
sinh học được nhiều nước lựa chọn vì lợi ích lớn về kinh tế và môi
trường.
Braxin đang là nước đi đầu về sản xuất nhiên liệu sinh học (biofuel).
Ngoài Braxin, rất nhiều nước khác trên thế giới cũng lựa chọn con
đường sản xuất biofuel để giảm ngân sách dành cho nhập khẩu dầu mỏ.
Ở châu Á, Thái Lan đang xây dựng hơn một chục nhà máy sản xuất
etanol từ mía và trấu.
Là nước sản xuất etanol lớn thứ ba thế giới, Trung Quốc đang xây dựng
các nhà máy sản xuất etanol sinh học lớn nhất thế giới từ ngô và đang
sản xuất thí điểm biofuel từ sắn, mía và khoai tây.
Liên hiệp châu Âu (EU) đặt mục tiêu tăng tỷ lệ nhiên liệu xanh lên 6%
vào năm 2015. Nhằm mục tiêu nói trên, EU trợ cấp 45 euro cho nông
dân đối với mỗi ha trồng các loại cây nhiên liệu.
Với sản lượng etanol sản xuất một năm hơn 20 tỷ lít, Mỹ trở thành
nước sản xuất etanol lớn thứ hai thế giới sau Braxin.
Tại gần 30 nước khác, từ Ấn Độ, Indonesia, Malaysia đến Ghana
Malawi… diện tích trồng các loại cây nhiên liệu như cọ dầu, đậu tương,
dừa để sản xuất biofuel ngày càng tăng.

4. Ngày càng nhiều chính phủ trên khắp thế giới yêu cầu sử dụng biofuel
pha trộn với các loại nhiên liệu khác để giảm phát thải lượng khí gây
hiệu ứng nhà kính.
Các hãng dầu mỏ lớn như Shell và British Petroleum cũng đầu tư mạnh
vào việc sản xuất biofuel. Shell trở thành nhà phân phối lớn nhất thế
giới cung cấp etanol sinh học thông qua mạng lưới các trạm bán xăng
của hãng trên toàn cầu. Các công ty nhu Du Pont và Volkswagen cũng
vào cuộc, chiếm một phần trong thị trường trị giá hơn 20 tỷ USD này.
Tại Việt Nam vấn đề nghiên cứu sản xuất và sử dụng biofuel cũng là
một trong những định hướng lớn của Nhà nước. Song do nhiều nguyên
nhân mà trong nhiều năm qua vấn đề này vẫn dậm chân tại chỗ và kết
quả thu được vẫn còn rất nghèo nàn. Đến nay vấn đề này lại được xới
lên và đã có một số dự án đang được thực hiện có kết quả bước đầu.
Các nhà phân tích cho rằng tuy biofuel mới chiếm tỷ lệ nhỏ so với
nhiên liệu hoá thạch được sử dụng hiện nay, nhưng do giá dầu mỏ
không ngừng tăng cao, mối quan tâm bảo vệ môi trường sống cũng như
vấn đề an ninh năng lượng trong tương lai khiến cho sản xuất etanol
nói riêng và biofuel nói chung rất có triển vọng.
Ngay cả khi nhiều nước trên thế giới quan tâm sử dụng nhiên liệu
hydro, biofuel vẫn sẽ là nguồn nhiên liệu thay thế dầu mỏ trong một
tương lai không xa.

5. I. VÀI NÉT TỔNG QUÁT VỀ MỘT SỐ NGUỒN NĂNG LƯỢNG
1. Nguồn năng lượng hóa thạch (than đá, dầu mỏ - khí đốt)
Đến đầu thế kỷ thứ 19, than, củi, rơm, rạ cung cấp cho con người 50%
năng lượng trong cơ cấu sử dụng nhiên liệu, sau đó các nhiên liệu này
dần dần được thay thế bằng than đá trong suốt nửa đầu thế kỷ XX. Đến
khi động cơ đốt trong được phát minh ra thì dầu mỏ trở thành nguồn
nhiên liệu chính thay thế dần than đá trong công nghiệp. Năng lượng
tính theo đầu người vào năm 1970 ở các nước phát triển là 200.000
kcal/ ngày trong khi đó ở đầu thế kỷ XIX chỉ vào khoảng 70.000 kcal/
ngày. Cho tới năm 2000, năng lượng chủ yếu mà con người sử dụng là
dầu mỏ và khí đốt.
2. Năng lượng mới và năng lượng tái tạo
Do tính hữu hạn của nguồn năng lượng truyền thống nên việc tìm kiếm
các nguồn năng lượng mới để có thể khai thác và sử dụng rộng rãi trở
nên cấp bách. Hiện nay, việc nghiên cứu, thăm dò tập trung chủ yếu
vào ba lĩnh vực: năng lượng có nguồn gốc từ bức xạ mặt trời, năng
lượng địa nhiệt và năng lượng hạt nhân. Trong đó thủy điện, năng
lượng mặt trời (sử dụng dưới dạng nhiệt và điện), năng lượng gió (sử
dụng trực tiếp sức gió và dưới dạng phong điện), năng lượng từ sinh vật
(bao gồm các loại củi, gỗ và khí khi phân hủy các chất hữu cơ, gọi
chung là nhiên liệu sinh học - biofuel) được coi là các dạng năng lượng
có thể tái tạo.
Thực tế, năng lượng dưới dạng biofuel đã được biết đến và sử dụng từ
lâu. Đốt củi, rơm hay rác để sinh nhiệt là hình thức dùng năng lượng

6. sinh vật khô hiển nhiên nhất. Ở quy mô công nghiệp, đã có những lò
hơi đạt công suất cả chục nghìn kilowat. Ở một số nước trên thế giới,
người ta trồng rừng để có củi đốt lâu dài. Các loại cây lớn nhanh như
cây bạch dương và một số loại cây khác thường được dùng cho mục
đích này. Tại các khu dân cư đông đúc người ta lại đốt rác trong lò để
sản xuất hơi phát điện hoặc dùng để sưởi ấm nhà cửa, điều hòa không
khí, hay dùng trong các dây chuyền chế biến thực phẩm và hóa chất.
Tuy nhiên hiện nay ở các khu vực đốt rác như vậy đang nổi cộm vấn đề
ô nhiễm môi trường vì làm sản sinh ra lượng đioxin quá lớn.
Một hình thức sử dụng năng lượng sinh vật khô nữa là làm than hoa
(người ta đốt củi trong môi trường yếm khí để thành than). Những loại
gỗ thích hợp để sản xuất than thường là loại gỗ rắn. Ở vùng ôn đới loại
gỗ tốt nhất là gỗ sồi, ở vùng nhiệt đới ven biển là g0ỗ tràm, đước.
Trước đây người ta đã phải sử dụng than hoa cho ngành luyện kim,
nhưng hiện nay than này chủ yếu chỉ được sử dụng cho các mục đích
thủ công, dân dụng (lò nướng thịt, lò rèn nhỏ,v.v...).
Một hình thức sử dụng năng lượng sinh vật thứ ba là nhiệt phân để sản
xuất nhiên liệu. Phụ phẩm của quá trình nhiệt phân - một nhánh công
nghệ của ngành hóa học than - là các hợp chất gốc phênol có giá trị
kinh tế. Tuy nhiên hiện nay ngành hóa học than và hyđrocacbua phát
triển mạnh theo hướng sản xuất hóa chất nên phương pháp nhiệt phân
để sản xuất nhiên liệu ít được sử dụng.
Khi một chất hữu cơ bị lên men và phân hủy thì sinh ra khí mêtan có
thể sử dụng làm khí đốt. Người ta gọi loại khí này là khí sinh vật

7. (biogas). Bã còn lại sau quá trình lên men này có thể dùng làm phân
bón.
Người ta có thể sử dụng quá trình này để xử lý rác, chất thải nông
nghiệp và công nghiệp thực phẩm. Phương pháp sản xuất biogas từ các
chất thải là dùng hầm ủ khí sinh vật (hầm biogas). Ở quy mô nhỏ có thể
dùng biogas để sản xuất hơi nước hay trộn với khí tự nhiên trong mạng
phân phối khí đốt của thành phố. Hiện nay một số nước trên thế giới
đang sử dụng phương pháp này để xử lý rác của các khu dân cư và sản
xuất biogas. Các bãi rác có thể đóng vai trò các hầm ủ khí lớn, tương tự
những mỏ khí tự nhiên nhỏ, và có thể khai thác cho nhiều mục đích dân
sinh. Hiện tại một số tập đoàn Gaz Pháp đang thử khai thác một số bãi
đỗ rác của họ nhằm bảo vệ môi trường đồng thời sản xuất khí đốt.
Thành phố Hồ Chí Minh cũng đã triển khai sử dụng biogas từ bãi rác
để phát điện với công suất ban đầu 750 kW.
Công nghệ phân hủy chất hữu cơ đang trong giai đoạn phát triển trên
quy mô nhỏ. Thành quả sản xuất quy mô lớn sẽ phụ thuộc vào tiến bộ
công nghệ sinh học trong tương lai.
3. Khái niệm về biofuel
Phương pháp làm rượu (vang và các loại rượu nói chung) bao gồm
công đoạn lên men tinh bột, đường, đường quả và một số công đoạn
chế biến khác. Muốn có loại rượu nặng hoặc sản xuất cồn thì phải
chưng cất sản phẩm lên men thu được.
Trên thực tế, ngoài mục đích sản xuất bia, rượu làm đồ uống, người ta
có thể áp dụng phương pháp sản xuất rượu quy mô lớn để sản xuất

8. nhiên liệu chạy xe hoặc các mục đích khác. Một trong các loại vật liệu
từ thực vật thích hợp cho mục đích này là đường mía. Braxin là nước
đang đi đầu trong lĩnh vực này.
Dầu của các loại quả hoặc hạt có dầu như lạc, hướng dương, cọ, dừa,
v.v…sau khi được và được xử lý hóa học có thể cho sản phẩm làm
nhiên liệu. Hiện tại ở Paris (Pháp) đang có một số xe buýt bằng biofuel
từ hạt hướng dương.
Các loại nhiên liệu đi từ cồn (etanol) lên men, dầu thực vật được coi là
biofuel.
Các phương pháp sản xuất biofuel đang trong giai đoạn phát triển ban
đầu. Khó khăn ở đây không chỉ là vấn đề công nghệ mà là vấn đề kinh
tế chung, liên quan đến diện tích đất để trồng cây nhiên liệu ở quy mô
lớn. Câu hỏi được đặt ra là cần dành diện tích đất cho mục đích này bao
nhiêu cho đủ và khi đó thì lấy đất đâu đất để trồng cây thực phẩm cho
người và thức ăn cho gia súc? Năng lượng phục vụ cho việc trồng đại
trà cây nhiên liệu như vậy sẽ được cân đối ra sao?, v.v…
II. NHIÊN LIỆU HÓA THẠCH - SƠ LƯỢC TÌNH HÌNH KHAI
THÁC VÀ SỬ DỤNG
1. Trên thế giới
1.1. Than đá

9. Hàng nghìn năm trước đây nguồn năng lượng được con người sử dụng
cho cuộc sống chủ yếu lấy từ củi gỗ, rơm, rạ, cỏ, lá cây, v.v... Than đá
được khai thác sớm nhất vào thế kỷ thứ X ở Đức nhưng không được
con người ưa chuộng vì khó cháy và lại tỏa nhiều khí độc khi đốt.
Đến thế kỷ XV, ngành công nghiệp luyện kim ra đời và ngày càng phát
triển, nhất là đến đầu thế kỷ XIX, với sự ra đời của các nhà máy nhiệt
điện, thì nhu cầu sử dụng than đá mới chiếm tỷ trọng ngày một lớn.
Tuy nhiên, cho đến những năm 60 của thế kỷ XX, lượng than đá khai
thác và sử dụng mới chỉ chiếm dưới 27% tổng năng lượng sử dụng, còn
khí đốt và dầu mỏ thì vẫn coi như không đáng kể.
Từ đầu thế kỷ XX, cơ cấu thành phần nhiên liệu sử dụng có sự thay đổi
lớn. Tỷ lệ dùng than đá, dầu mỏ và khí đốt tăng cao. Theo số liệu năm
1965, tỷ lệ đó là 40%, 33,5% và 16,3% tương ứng. Song đối với từng
khu vực và từng quốc gia, cơ cấu năng lượng sử dụng phụ thuộc vào
trình độ phát triển của nền kinh tế - xã hội của mỗi nước., Chẳng hạn
Ấn Độ vào năm 1965, năng lượng do than đá cung cấp chiếm 40%,
trong khi đó năng lượng cung cấp từ điện năng (trừ nhiệt điện), dầu mỏ,
khí đốt... chỉ là 7%.. Tuy nhiên trong thời gian qua, xu hướng sử dụng
năng lượng từ than đá có sự giảm sút rõ rệt vì dầu mỏ và khí đốt được
khai thác ngày càng nhiều nên giá thành hạ. Gần đây, một xu hướng
mới lại xuất hiện ở nhiều nước, trước tình hình nguồn dầu mỏ và khí
đốt thiếu hụt, giá tăng nhanh. Người ta đang quay trở lại sử dụng than
đá, đồng thời cải tiến kỹ thuật đốt than để dễ diều khiển quá trình cháy
và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

10. Ban dang xem mot so trang mau. Vui long download file day du ve de xem!