Xăng sinh học Phần I pot

Xăng sinh học
Phần I



Xăng sinh học
Nhiên-liệu-sinh-học (Biofuel hay
Agrofuel) là loại chất đốt tái tạo sản xuất
từ nguyên liệu động thực vật gọi là sinh-
khối (biomass). Gọi là “tái tạo”
(renewable) vì chất đốt cơ bản Carbon (C)
nằm trong chu trình lục-hoá
(photosynthesis) ngắn hạn - đốt nhiên-liệu-
sinh-học sa thải khí CO
2
, rồi thực vật canh
tác hấp thụ lại CO
2
đó, để tạo thành sinh-
khối chế biến nhiên-liệu-sinh-học - trên lý
thuyết coi như không làm gia tăng
CO
2
trong khí quyển. Nhiên-liệu-sinh-học
có thể ở thể rắn như củi, than củi (than-đá
thuộc loại cổ sinh, không tái tạo); thể lỏng
(như xăng-sinh-học, diesel-sinh-học); hay
thể khí như khí methane-sinh-học (sản
xuất từ lò ủ chất phế thải). Nhiên li

ệu ở thể
lỏng được ưa chuộng hơn vì có độ tinh
khiết cao, chứa nhiều năng lượng, dễ dàng
chuyên chở, dễ tồn trữ và bơm vào bình
nhiên liệu của xe. Xăng-sinh-học đề cập
trong bài này gồm xăng-ethanol (E) và
diesel-sinh-học (ở Việt nam gọi là B),
tương ứng với xăng-cổ-sinh biến chế từ
dầu mỏ là xăng (gasoline) và diesel.
Khuynh hướng sản xuất xăng-sinh-học
đang trên đà phát triển, vì nhiều lý do:
(i) giá xăng-cổ-sinh ngày càng mắc;
(ii) trữ lư
ợng dầu hoả ở các mỏ dầu có giới
hạn và sẽ kiệt quệ trong tương lai (khoảng
năm 2100);
(iii) nhiều quốc gia muốn tuỳ thuộc ít vào
việc nhập cảng nhiên li
ệu cổ sinh trong khi
quốc gia họ có khả năng sản xuất nhiên
liệu thay thế, và
(iv) bị áp lực chính trị phải giảm lư
ợng khí
CO
2
sa thải để phù hợp với Thoả hiệp
Kyoto (1997) quy định. Nhưng sản xuất v
à
sử dụng xăng-sinh-học có phải là m
ột biện

pháp hữu hiệu để cứu vãn tai hoạ khí hậu
toàn cầu không?

LỊCH SỬ
Nhiên-liệu-sinh-học ở thể rắn (gỗ, củi,
than củi, phế thải thực và động vật, v.v.)
đã được loài người sử dụng từ khi khám
phá ra lửa. Khi phát minh ra động-cơ-hơi-
nước (steam engine) và máy-phát-điện,
nhiên-liệu-sinh-học thể rắn (gỗ) được sử
dụng một thời để phát triển kỹ nghệ ở thế
kỷ 18 và 19, và gây nhiều ô nhiễm. Ở Việt
Nam, xe lưả chạy bằng đốt gỗ cho tới
khoảng 1956, mới thay thế bằng động cơ
diesel. Ngày nay có khoảng 2 tỷ dân đốt
nhiên-liệu-sinh-học ở thể rắn như gỗ, củi,
trấu, mạt cưa, rơm r
ạ, lá khô, v.v. Mặc dầu
chứa carbon-tái-tạo, nhưng cho nhi
ều khói,
tro bụi, bù hóng nên làm ô nhiễm môi
trường.
Động cơ nổ đầu tiên trên thế giới do
Nikolaus August Otto (ngư
ời Đức) thiết kế
sử dụng nhiên-liệu-sinh-học thể lỏng là
rượu cồn – ethanol, Rudolf Diesel (người
Đức) phát minh động cơ Diesel thiết kế
chạy bằng dầu-đậu-phộng (groundnut oil),
và Henry Ford (Mỹ) thiết kế xe hơi chạy

bằng dầu-thực-vật (từ 1903 đến 1926) chế
biến từ dầu chứa trong hạt và thân cây cần
sa (hemp - Cannabis sativa).
Từ khi khám phá ra nhiên-liệu-cổ-sinh
(than đá, dầu hoả, khí đốt) thì ngành kỹ
nghệ sử dụng nhiên-liệu-cổ-sinh, vì có
hiệu quả kinh tế hơn. Tuy nhiên mỗi khi
có chiến tranh, bị địch phong toả khó
chuyển vận dầu, hay thế giới có khủng
hoảng chính trị, kinh tế, và để không tuỳ
thuộc vào dầu hoả nhập cảng (từ Trung
Đông), khuynh huớng sử dụng xăng-sinh-
học lại bộc phát trong những thời kỳ này.
Chẳng hạn, Đức và Anh Quốc sản xuất
xăng-sinh-học từ khoai tây v
à lúa mì trong
thời kỳ Đệ nhị Thế Chiến. Khủng hoảng
xăng dầu năm 1972 do khối OPEC gây ra,
làm một số quốc gia có chủ trương tự túc
nhiên liệu bằng cách sản xuất xăng-sinh-
học từ tiềm năng nông nghiệp đồ sộ của
mình. Brazil tiêu biểu cho chính sách này.

Kể từ 2000, các quốc gia trên thế giới lần
lượt thật sự tuân thủ Thoả hiệp Rio de
Janeiro (1992), rồi Kyoto (1997), tìm kỹ
thuật hạn chế sa thải khí nhà kiếngg (CO
2
,
methane, N

2
O, v.v.) của nhiên-liệu-cổ-
sinh, thay thế bằng năng-lượng-xanh
(green energy như năng lượng mặt trời,
gió, thuỷ điện, v.v.), nên nhiên-liệu-sinh-
học đang trên đà bộc phát.
XĂNG-SINH-HỌC
Xăng-Ethanol (E) thông dụng nhất hiện
nay trên thế giới vì dễ dàng biến chế từ
đường (sugar - của mía, củ cải đường,
sorgho-đường) và tinh bột (starch – của
ngũ cốc, khoai tây, khoai mì).
Ethanol (C
2
H
5
OH) 99.9% có thể chạy
động cơ xe-hơi-chạy-bằng-
xăng. Khi cháy,
một phân tử ethanol sinh một nhiệt lượng
1409 kJ. Tuy nhiên, Ethanol chứa 33%
năng lượng ít hơn xăng-cổ-sinh, nên cần
nhiều ethanol hơn để xe chạy cùng một
đoạn đường. Vì vậy, xe phải có bình chứa
nhiên liệu lớn hơn. Thông thường, máy xe
hơi chạy hiệu nghiệm với E15 (xăng pha
15% ethanol). Xăng-chứa-ethanol chứa
nhiều octane hơn xăng thường nên động
cơ mau nóng hơn, máy cũng mau hao m
òn

hơn, nhất là các vòng đệm cao su. Bất lợi
của Ethanol là hút ẩm nên xăng-
ethanol có
chứa nhiều nước, làm máy khó “đề”, làm
rỉ sét kim loại, hư mòn chất nhựa (plastic),
nên đòi hỏi phải thay đổi vật liệu làm đ
ộng
cơ, phải bảo trì xe thường xuyên. Bồn
chứa ethanol cũng phải làm từ kim loại
đặc biệt, việc chuyên chở cũng khó khăn
hơn xăng thường (bồn đặc biệt, đắt hơn,
khoảng £120,000/xe bồn xăng ở Anh –
USD 200,000), nên cuối cùng tổn phí cao
(tại Anh, tổn phí sản xuất khoảng 35
pence/lít – 60 cents/lít). Nói tóm lại, nếu
tính từ lúc canh tác cây, phân bón, thuốc
sát trùng, tưới nước, thâu hoạch, lên men,
chưng cất cho tới khi sử dụng, biến cải xe
hơi, v.v. thì chạy xe bằng xăng-ethanol t
ốn
kém hơn chạy bằng xăng thường.
Ngày nay mọi hiệu xe hơi đều có thể chạy
xăng-ethanol E10 (xăng thường pha 10%
ethanol), tuy nhiên để bảo đảm máy móc,
khuyến cáo nên dùng xăng-ethanol E5
(Xăng pha 5% ethanol). Một vài loại động
cơ xe hơi cải biến sử dụng xăng-ethanol
E85 như ở Brazil. Cách đây một năm
(2007), các trạm bán xăng thuộc một hệ
thống siêu thị lớn ở Anh đã lầm lẫn bơm

xăng-ethanol E85 vào các trạm bán xăng
thông thường, làm cháy hỏng máy mấy
ngàn chiếc xe hơi và phải bồi thường cho
khách hàng.
Xăng pha với ethanol thải ít khí nhà
kiếngg hơn xăng thường. Chẳng hạng E85
sa thải 1 ppm khí NO
2
trong khi xăng-cổ-
sinh thải 9 ppm. Nguy cơ bị ung th
ư ít hơn
khi thở phải khí sa thải của xăng-sinh-học.

Butanol (C
4
H
10
O) cho nhiều năng lượng
hơn ethanol và có thể đổ thẳng vào bình
xăng xe mà không cần biến chế gì thêm.
Chế biến từ dầu mỏ, hay từ lên men
nguyên liệu sinh-khối do vi
khuẩn Clostridium acetobutylicum.
Methanol (CH
3
OH), còn gọi methyl-
alcohol được điều chế từ khí methane
(CH
4
) của khí đốt của mỏ dầu. Methanol

cũng được biến chế từ chất hữu cơ động
thực vật qua phương pháp đun trong bình
kín (không có oxy và hơi nước) ở nhiệt độ
cao (pyrolysis).
Diesel-sinh-học: Theo phòng thí nghiệm
Năng Lượng Tái Tạo Hoa Kỳ (U.S.
National Renewable Energy), đốt diesel-
sinh-học thải 50% carbon monoxide (CO)
và 78% carbon dioxide (CO
2
) ít hơn
diesel. Cũng không có sa thải Sulphur
SO
2
. Diesel-sinh-học có những đặc tính
vật lý tương tự diesel, thành phần hoá học
chánh là acít béo - Fatty acid methyl (hay
ethyl) ester. Diesel-sinh-học chứa ít năng
lượng hơn, nhiệt độ bắt cháy là 150°C,
trong khi diesel là 70°C.
Dầu-thực-vật khi hun nóng thì trở nên
lỏng, nhờn hơn, nên có thể chạy máy
diesel. Dầu-thực-vật trích từ các thực vật
chứa nhiều dầu như hột cải-dầu (Oil seed
rape), dừa dầu (oil palm), dừa (coconut),
đậu nành (soyabean), đậu phộng
(groundnut), bông vải (cotton), hạt cao su
(rubber), hướng d
ương (sunflower), cây và
hột cần sa (hemp,Cannabis sativa), v.v.

Tảo và trái dầu-lai (Jatropha curcas) là
những nguồn dầu-thực-vật quan trọng mới
ngày nay.
Thông thường, để cho động cơ an toàn,
diesel-sinh-học được pha với diesel. Tuy
nhiên, các loại dầu ăn tinh khiết bán trên
thị trường, hay đã s
ử dụng, đều có thể thay
thế diesel để chạy động cơ diesel loại củ
(chỉ cần thay thế bộ phận bơm injection).
Hiện nay nhiều loại xe hơi hiện đại có
động cơ chạy được với dầu-ăn nguyên
chất, hay diesel-sinh-học 100%. Chẳng
hạn, động cơ xe hơi MAN B &W Diesel,
Wartsila và Deutz AG có thể chạy từ dầu
ăn nguyên chất. Dầu đã sử dụng (từ trong
các tiệm Fast Food) chỉ cần lọc cặn và lo
ại
phần nước (do thức chiên xâm nhập) thì
chạy được xe hơi. Xe Đức Volkswagen
cũng chạy được với diesel-sinh-h
ọc 100%.
Tuy nhiên, các hãng làm xe hơi khuyến
cáo là nên pha 15% diesel-sinh-học với
85% diesel để xe ít bị hao mòn. Các nước
Âu Châu hiện nay bán diesel pha 5%
diesel-sinh-học ở mọi trạm xăng.
Ở Hoa Kỳ, hơn 80% xe vận tải và xe bus
đều chạy bằng diesel-sinh-học, và càng
ngày sử dụng diesel-sinh-học càng gia

tăng, 25 triệu gallons năm 2004, 78 triệu
gallons năm 2005, và khoảng 1 tỷ gallons
vào 2007. Xe chở hàng và xe bus ở Âu
châu đều chạy bằng diesel-sinh-học.
PHƯƠNG PHÁP BIẾN CHẾ XĂNG-
SINH-HỌC
Trên nguyên tắc, bất cứ chất vật liệu sinh
học nào chứa nhiều Carbon, hoặc dưới
dạng đường, tinh bột, cellulose đều có thể
chế biến thành ethanol, hoặc chứa nhiều
acid béo thì chế biến diesel-sinh-học đư
ợc.
Thông thường nhất là từ thực vật có khả
năng lục hoá – biến CO
2
của khí quyển
thành chất đường, tinh bột, cellulose, rồi
protides, lipids, v.v. Trung bình cứ mỗi
phân tử CO
2
cây hấp thụ và biến chế qua
lục hoá thành sinh-khối chứa 114
kilocalories. Khó khăn kỹ thuật hiện tại là
làm sao biến toàn thể năng lượng C chứa
trong sinh-khối thành xăng-sinh-học. Với
kỹ thuật hiện nay (cổ điển), có 2 phương
thức hữu hiệu:
(i) Cho lên men (nhờ men và enzymes
trong điều kiện yếm khí) chất đường (từ
mía, củ cải đường, v.v.), tinh bột [từ hạt

ngũ cốc (bắp, lúa, lúa mì, v.v.) và củ
(khoai tây, khoai mì, v.v.)],
hay cellulose để tạo ra rượu Ethanol
(CH
3
OH), Propanol [CH
3
CH
2
CH
2
OH;
(CH
3
)
2
CHOH] và Butanol (C
4
H
10
O).
(ii) Trích dầu từ thực vật giàu chất dầu,
hay mở từ động vật (ép với áp suất cao và
nhi
ệt, hay bằng dung môi, hay phối hợp cả
hai).
Về phương diện kỹ thuật (và kinh t
ế), chia
làm 3 loại nguyên liệu:
Công nghệ xăng-sinh-học thế hệ 1: chế

biến từ đường (mía, củ cải đường, sorgho-
đường) và tinh bột của nông phẩm
(từ hạt của bắp, lúa mì, lúa, v.v., hay
từ củ như khoai tây, khoai mì, v.v.) để tạo
ethanol; hay từ dầu(của hạt dừa-dầu, đậu
nành, đậu phộng, v.v.) để biến chế diesel-
sinh-học. Kỹ thuật đơn giản và kinh tế
nhất.
Công nghệ xăng-sinh-học thế hệ 2: từ
cellulose, chất xơ của dư thừa thực vật
(rơm, rạ, thân bắp, gỗ, mạt cưa, bã mía,
v.v.), hay thực-vật-hoang (non-crop) (như
cỏ voi, vetiver, lục bình). Chẳng hạn, một
ha mía cho khoảng 25 tấn b
ã mía (bagasse,
xác mía sau khi ép), và mỗi tấn bã mía sản
xuất 285 lít ethanol. Kỹ thuật hiện nay
chưa hoàn hảo, hiệu năng còn kém, con
men chưa hữu hiệu và giá đắt, chỉ một
phần cellulose và lignin biến thành
ethanol, nên giá thành sản xuất còn cao.
Công nghệ xăng-sinh-học thế hệ 3: từ
tảo (algae), kỹ thuật đang phát triển.

Biến chế Ethanol
Biến chế từ đường.
Kỹ thuật dễ dàng, hiệu năng cao, và ít tổn
phí nhất là cho lên men (yếm khí) từ
đường, hay nước mật (molasse), hay trực
tiếp từ nước mía ép, hay nước củ-cải

đường ép, như theo lối thủ công hay công
nghiệp xưa nay. Ngày nay đã tuyển chọn
được nhiều dòng men hữu hiệu, biến
đường thành nhiều rượu hơn. Mặc dầu tổn
phí biến chế thấp, nhưng đường, và c
ả phụ
phẩm nước mật, là thức ăn của người và
gia súc, có giá cao, nên ethanol biến ch
ế từ
đường có giá thành cao hơn ethanol sản
xuất từ tinh bột. Theo lý thuyết, cứ 1 tấn
đường sucrose sản xuất được 678 lít
ethanol, tuy nhiên hiệu năng cao nhất hiện
nay là 587 lít. 1 tấn đường đen cho 562 lít
ethanol, 1 tấn đường cát cho 587 lít. Thân
mía chứa khoảng 10-15% đường sucrose,
thân cây sorgho-đường khoảng 15-23%
sucrose, còn củ-cải-đường khoảng 16-
18%
sucrose. Trung bình, tại các nhà máy
đường ở Hoa Kỳ, cứ sản xuất 100 kg
đường thì cho ra 25 lít nước mật
(molasse), nước mật có độ đường 49.2%.
Tại Hoa Kỳ, trung bình c
ứ 1 tấn mía (thân)
sản xuất được 81 lít ethanol, 1 tấn nước
mật (molasse) cho 289 lít ethanol. Năng
suất mía trung bình toàn quốc ở Hoa Kỳ l
à
65 tấn/ha, cho khoảng 3.90 tấn đường.

Riêng tại Hawaii năng suất tới 170 tấn
thân mía/ha (vì mùa trồng dài hơn). Với
các giống mía “di-truyền-biến-cải” (GM,
genetically modified) tại Brazil, năng suất
tới 240 tấn mía/ha, với độ đường 14.6%.
năng su
ất mía tại Việt Nam khoảng 35 đến
50 tấn mía/ha. Trung bình 1 ha mía tại
Brazil sản xuất được
5,600 lít ethanol, 1 ha
củ cải đường tại Pháp sản xuất 6,700 lít
ethanol, và 1 ha bắp ở Hoa Kỳ sản xuất
3,000 lít ethanol. năng suất mía và đường
ở Brazil tăng gấp đôi trong thời gian 30
năm 1975-2005, nh
ờ trồng giống cải thiện,
nhất là các giống mía “biến-cải-di-truyền”
ngày nay.
Biến chế từ tinh bột.
Để biến chế ethanol từ tinh bột, tinh bột
trước hết phải được điều chế thành đường,
rồi từ đó mới lên men rượu. Hạt bắp chứa
khoảng 70-72% tinh bột, hạt sorgho
khoảng 68-70%, gạo 70-80%. Muốn vậy,
hạt ngũ cốc được xay nghiền thành bột,
pha với nước, nấu ở 70°C (để biến thành
đường) rồi nấu chín ở 100-110°C (v
ừa diệt
trùng vừa thêm đường), để nguội rồi trộn
men, cho lên men 48 giờ ở nhiệt độ 36°C.

Men dùng thường là vi
nấmSaccharomyces
cerevisiae, Aspergillus
oryzae, Mucor, Rhizopus, vi
khuẩnZymomonas mobilis. Sau đó, dùng
máy ly tâm tách rời chất hèm để làm thức
ăn gia súc. Phần chất lỏng, có độ cồn
(rượu) 5-15%, được chưng cất ở lò chưng
nhiều tầng để tăng độ cồn. Để đạt độ cồn
99.9%, trước đây dùng benzene và
cyclohexane (đắt tiền, không tái sử dụng
được, và độc gây bịnh) để loại nước. Kỹ
thuật ngày nay dùng “chất sàng phân tử”
(molecular sieve, như silica gel, zeolite,
hút thấm nước nhưng không hút rượu, vì
rượu có phân tử lớn hơn) thay thế, rẻ tiền
và hiệu quả hơn. Việt nam có mỏ Zeolite
(một loại sét) ở vùng Lâm Đồng.
Một kỹ thuật mới được áp dụng hiệu quả
hơn, không c
ần phải nấu tinh bột (tiết kiệm
năng lượng) là sử dụng một loại men
(yeast) mới, giúp lên men biến tinh bột
thành đường ở nhiệt độ 32°C.
Trung bình, cứ 1 tấn bắp sản xuất được
409 lít ethanol.
Biến chế từ chất xơ.
Nói chung đó là cellulose, hemicellulose,
lignin trong thân lá, rơm rạ, trấu, gỗ, v.v.
Cellulose là đường polysaccharide, có

công thức (C
6
H
10
O
5
)
n
, mà số n biến thiên
từ 7,000 đến trên 15,000 phân tử glucose.
Hemicellulose cũng là đường
polysaccharides chứa khoảng 200 đơn vị
đường, là thành phần của màng tế bào th
ực
vật. Cây thực vật chứa khoảng 33%
cellulose, gỗ khoảng 50%, riêng sợi bông
vải (cotton) 90%. Động vật ăn cỏ, mối
(termite) tiêu hoá được cellulose nhờ vi-
sinh-vật sống cọng sinh trong bao tử
(nhưCellulomonas), một số vi khuẩn có
khả năng biến cellulose ra đường, nhờ
chúng sản xuất enzyme cellulase biến
cellulose ra đường.
Vì vậy, để biến cellulose thành rượu,
bắt chước theo bộ tiêu hoá c
ủa động vật ăn
cỏ và mối, trước hết phải biến hoá
cellulose ra đường đơn giản như hexose,
pentose, bằng thuỷ phân (hydrolysis) nhờ
một số acid (như trong dịch vị) và enzyme

cellulase. Hemicellulose tương đối dễ
dàng biến thành đường-chứa-5C như
Xylose (C
5
H
10
O
5
), nhưng xylose không
biến chế thành ethanol được. Cũng vậy,
với kỹ thuật hiện tại, chưa có cách biến
lignin ra ethanol. Vì vậy trước tiên phải
loại lignin và hemicellulose, chỉ còn lại
thành phần cellulose. Loại lignin bằng
sulfuric acid đậm đặc, hay bằng đun sôi
trong nước với sodium carbonate, hay
butanol. Cellulose sau đó cho lên men với
cellulase ở nhiệt độ khoảng 71°C trong v
ài
ngày để biến thành đường.
Hiện tại, sản xuất enzyme cellulase để
biến cellulose thành đường khá phức tạp,
tốn kém, chiếm khoảng 40% chi phí sản
xuất rượu vì gồm 3 loại cellulases:
(i) Endo-p-glucanase, 1,4-ß-D-glucan
glucanohydrolase, CMCase, phá huỷ các
cầu của chuỗi cellulose để biến thành
đường glucose và oligo-saccharide.
(ii) Exo-P-glucanase, 1,4-ß - D-glucan
cellobiohydrolase, Avicelase, C1: biến

thành đường cellobiose (C12).
(iii) ß-glucosidase, cellobiase: thuỷ phân
đường cellobiose thành glucose.
Vi nấm Trichoderma sản xuất nhiều
endo-ß-glucanase và exo-ß-glucanase,
nhưng rất ít ß-glucosidase, ngược
lại Aspergillus sản xuất nhiều endo-ß-
glucanase và ß-glucosidase, nhưng ít exo-
ß- glucanase. Vì vậy, muốn có nhiều hiệu
quả phải tuyển chọn nhiều dòng nấm. Kết
quả cho biết dòng nấm Trichoderma
reesei QM-9414 có hi
ệu quả tốt nhất trong
việc biến cellulose thành đường. Trong số
dòng này, tuyển chon lại thành dòng KY-
746. Phương pháp sản xuất enzyme
cellulase từ men Trichoderma reeseidòng
KY-746 hữu hiệu và tương đối rẻ tiền và
được sử dụng hiện nay. Ngày nay nhiều
công ty sản xuất men rượu dùng kỹ thuật
“biến-cải-di-truyền” tạo được nhiều dòng
men sản xuất enzyme cellulase, xylanase
và hemicellulase.
Nguyên liệu chứa nhiều thành phần
cellulose như bã mía (41% là cellulose),
rơm lúa (35%), gỗ (40-50%) đư
ợc thái nhỏ
trước khi khử với NaOH (nồng độ khoảng
1 – 1.2 N) ở nhiệt độ 45°C trong 24 giờ,
tiếp theo là rửa trong nước ấm để loại chất

lignin. Dung dịch cellulose được cho lên
men với Trichoderma reesei để biến
cellulose thành đường.
Hiệu năng biến chế thành rượu ethanol từ
chất xơ còn kém, chưa có hiệu quả kinh tế
nhiều ở kỹ thuật hiện nay, vì sản xuất
cellulase còn rất mắc, thời gian lên men
lâu nên dễ bị nhiễm trùng làm hư cả bồn
lên men.
Để tăng hiệu quả lên men biến các thành
phần cellulose, lignin trong nguyên liệu
thực vật thành xăng-sinh-học, các nhà vi
sinh học đã thành công cấy vào bộ máy di
truyền (genome) của vi khuẩn Escherichia
coli thêm 2 gen của vi khuẩn Zymomonas
mobilisđể giúp lên men chất đường v
à tinh
bột thành ethanol, và một gen của vi
khuẩnAcinetobacter baylyi để biến chất
dầu trong thực vật thành diesel-sinh-học.
Với kỹ thuật hiện tại, biến rơm rạ của lúa
và ngũ cốc ra xăng-sinh-học chưa kinh tế.
Các nhà khoa học Đài Loan thành công
trong phòng thí nghiệm biến chế ethanol
từ rơm lúa, cứ mỗi 10 kg rơm rạ lúa biến
chế được 2 lít alcohol 99.5% để pha làm
xăng-sinh-học (Taipei Times, 19/2/2008),
nhưng phải mất vài năm nữa mới có thể
sản xuất thương mại quy mô. Các nghiên
cứu ở Trung quốc cho thấy xăng-sinh-học

sản xuất từ rơm rạ mắc hơn xăng-cổ-sinh
khoảng 250 USD/tấn. Ngày 14/1/2008,
hãng General Motors của Hoa Kỳ tuyên b
ố
hợp tác với đại công ty sản xuất ethanol
Coskata để bắt đầu sản xuất quy mô
ethanol từ thân bắp vào cuối năm 2008, và
kể từ 2011 sẽ sản xuất 50 – 100 triệu
gallons/năm, với giá 1 USD/gallon.

Biến chế diesel-sinh-học
Diesel-sinh-học được chế chế biến từ dầu-
thực-vật hay từ mỡ động-vật bằng phương
pháp ester-hoá. Dầu-thực-vật (hay mở)
được trộn với sodium hydroxide (NaOH)
và methanol (hay ethanol), cùng chất xúc
tác (catalyst), phản ứng hoá học xảy ra,
cho diesel-sinh-học và glycerol. 1 phần
glycerol được sinh ra khi tạo đư
ợc 10 phần
diesel-sinh-học. Trước đây, chất xúc tác
lấy từ hoá chất của kỹ nghệ lọc dầu hoả,
hay Acid sulphuric (đắt tiền và không tái
tạo được). Ngày nay, đã khám phá thêm
nhiều chất xúc tác mới hữu hiệu, rẻ tiền
biến dầu thành nhiều diesel-sinh-học hơn.
Điều chế Methanol
Điều chế rượu methanol từ khí methane
(CH
4

) của khí đốt dầu hoả hay methane-
sinh-học. Một cách tổng quát, tất cả
nguyên liệu sinh-khối (biomas) đều chứa
các nguyên tố chính Carbon (C),
Hydrogen (H), Oxy (O), Nitrogen (N),
Sulfur (S).
Lên men yếm khí trong lò ủ, chất hữu cơ
huỷ hoại thành khí methane (CH
4
):
CHONS + H
2
O ® CH
4
+ CO
2
+ H
2
+ H
2
O
+ NH
4
+ HS
Khí methane sản xuất từ lò ủ yếm khí
chiếm khoảng 65% và CO
2
khoảng 35%
thể tích. Sau đó, methane được tổng hợp
thành ethanol, hay methanol.

Trong s
ản xuất kỹ nghệ, khí methane phản
ứng với hơi nước ở áp suất 10-20
atmospheres (1-2 MPa) và 850°C với
Nickel làm chất xúc tác sẽ cho ra
Hydrogen và Carbon monoxide:
CH
4
+ H
2
O → CO + 3 H
2


Với một chất xúc tác khác (gồm hợp chất
đồng, oxyd kẽm và nhôm), ở áp suất 50-
100 atmospheres (5-10 MPa) và 250°C,
tổng hợp Hydrogen và Carbon monoxide
tạo thành methanol:
CO + 2 H
2
→ CH
3
OH
Với kỹ thuật này cũng sản xuất được khí
Hydrogen rẻ tiền, cũng là một nhiên-liệu-
thể khí.
Một phương pháp khác là công-nghệ-khí-
hoá (gasification), phân hủy nhiệt nhiên
liệu khối rắn để tạo ra nhiên liệu khí, dựa

trên biến đổi plasma. Đun chất hữu cơ ở
nhiệt độ rất cao, trong điều kiện không có
oxy, để phá huỷ các “cầu nối” (bond) của
phân tử hữu cơ thành “khí-tổng-hợp”
(synthesis gas, syngas), rồi dùng các khí
này biến chế ethanol hay diesel-sinh-học.
Trong trường hợp rác-gia-cư, dùng nhiệt
độ cao (250°C) với áp suất thật cao (40
MPa hay 400 atmospheres) đủ để sản xuất
khí-tổng-hợp. Chẳng hạn, cứ mỗi 10 kg
vỏ-bánh-xe-hơi cũ tạo được 15.4 lít
ethanol.
Một khám phá mới của Đại học Arkansas
(Hoa Kỳ) cho biết vi khuẩn kỵ
khíClostridium ljungdahlii trong bao tử gà
có thể biến khí chứa 1 C như methane
(CH
4
), Carbon monoxide (CO) của lò ủ
yếm khí thành methanol.