Nghiên cứu quá trình lên men trong sản xuất bioethanol từ rơm

NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH LÊN MEN TRONG SẢN XUẤT
BIOETHANOL TỪ RƠM

INTRODUCTION
Bioethanol được sản xuất từ sinh khối lignocellulose lại tiếp tục thu hút
sự chú ý toàn cầu như một nguồn năng lượng thay thế nhiên liệu dầu cho
xã hội năng lượng bền vững, kể từ khi cạn kiệt nhiên liệu hóa thạch, hiện
tượng nóng lên tồn cầu và suy giảm tài nguyên thiên nhiên đang ngày
càng trở thành mối lo ngại (Maki Takano and Kazuhiro Hoshino, 2018).
Sinh khối lignocellulose như gỗ, rơm rạ và bột củ cải đường là nguyên
liệu thô tiềm năng để sản xuất một số sản phẩm có giá trị cao như
bioethanol (Belal, 2013).
Việc sản xuất bioethanol từ tinh bột và đường đang gặp phải tình trạng
thiếu ngun liệu thơ và chi phí cao. Do đó, một phương pháp tiềm năng
để sản xuất bioethanol lên men với chi phí thấp là sử dụng nguyên liệu
lignocellulose. Phế phẩm nông nghiệp như rơm rạ là một trong những
chất thải chứa lignocellulose phổ biến nhất trên trái đất (M.K.Ghosal,
JyotiRanjan Rath, 2019).
Lignocelluloses chứa tới 80% polysaccharides. Khác với nhiên liệu
truyền thống, ethanol sinh học khơng góp phần gây ra hiệu ứng nhà kính,
là nguồn tài nguyên làm giảm lượng CO2 (Belal, 2013).
Rơm rạ là sản phẩm phụ của sản xuất lúa gạo, một trong những chất thải
nông nghiệp do trồng lúa và là nguyên liệu đầy hy vọng để sản xuất
ethanol sinh học, vì hàm lượng cellulose và hemicellulose cao hơn 50%
(Maki Takano and Kazuhiro Hoshino, 2018), cụ thể rơm rạ chủ yếu chứa
cellulose 32-47%, hemicelluloses 19-27%, lignin 5-24% và tro 18,8%. Từ
rơm rạ có khả năng sản xuất 205 tỷ lít ethanol sinh học mỗi năm trên thế
giới, chiếm khoảng 5% tổng lượng tiêu thụ nhiên liệu (Belal, 2013).
Tất cả các nhà sản xuất ô tô đều sản xuất các phương tiện có thể dễ dàng
sử dụng hỗn hợp 10% ethanol hoặc 85% ethanol (E85) làm nhiên liệu và
ethanol cũng có thể thay thế dầu diesel trong các phương tiện hạng nặng.

Gần như tất cả ethanol nhiên liệu được sản xuất bằng q trình lên men
glucose ngơ ở Hoa Kỳ hoặc sucrose ở Brazil (Rosillo-Calle và Cortez,
1998). Nhìn chung, ethanol có thể được sản xuất từ bất kỳ nguyên liệu
nào có chứa đường. Ngày nay, ngun liệu thơ được sử dụng trong sản
xuất ethanol bằng quá trình lên men là đường, tinh bột và nguyên liệu
xenlulo (Bailey và Ollis, 1986). Đường có thể được chuyển đổi trực tiếp
thành ethanol, trong khi tinh bột trước tiên phải được thủy phân thành
đường có thể lên men nhờ tác dụng của enzyme. Cellulose cũng phải
được chuyển đổi thành đường trước khi lên men tiếp theo, thường là do
tác dụng của axit khoáng (Bashir và Lee, 1994).

Nhiên liệu sinh học là nhiên liệu thay thế tốt được sản xuất gần như hoàn
toàn từ cây lương thực (Hammond và cộng sự, 2008, Tan và cộng sự,
2009, Börjesson, 2009). Với khuynh hướng phát triển lúa như hiện nay ở
Việt Nam thì lượng rơm thải ra sẽ rất lớn, việc ứng dụng trong lên men
rơm rạ không chỉ tận dụng triệt để loại phế phẩm này mà cịn góp phần
giải quyết để giảm lượng thải ra môi trường. Với những lý do nêu trên
cần phải có những nghiên cứu được thực hiện để sản xuất bioethanol từ
rơm rạ. Mục tiêu của nghiên cứu là khảo sát quá trình lên men dịch thủy
phân rơm rạ với chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Maki Takano and Kazuhiro Hoshino (2018), Bioethanol production
from rice straw by simultaneous saccharifcation and fermentation with
statistical optimized cellulase cocktail and fermenting fungus,
Bioresources and Bioprocessing
[2] Elsayed B. Belal (2013), Bioethanol production from rice straw
residues, Brazilian Journal of Microbiology 44, 1, 225-234.
[3] M.K.Ghosal, JyotiRanjan Rath (2019), Bioethanol from Paddy Straw:
A Potential Feedstock for Substitution of Petroleum Based Fuel in Future,

International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences.
[4] Rosillo-Calle, F., Cortez, L. (1998), Towards proalcohol II: a review
of the Brazilian bioethanol programme, Biomass Bioenergy, 14,115–12
[5] Bailey, J.E., Ollis, D.F. (1986), Biochemical engineer-ing
fundamentals, 2nd ed., Mc Graw-Hill, In
[6] Bashir, S., Lee, S. (1994), Fuel ethanol production from agricultural
lignocellulose feedstocks – a re-view, Fuel Science Technol. Int’l. 12:
1427–1473.
[7] Hammond, G. P., Kallu, S., McManus, M. C. (2008), Development of
biofuels for the UK automotive market, Appl Energy, 85: 506–15.
[8] Tan, R. R., Foo, D. C. Y., Aviso, K. B., Ng, D. K. S. (2009), The use
of graphical pinch analysis for visualizing water footprint constraints in
biofuel production, Appl Energy, 86: 605–9.
[9] Börjesson, P. (2009), Good or bad bioethanol from a greenhouse gas
perspective – what determines this? Appl Energy, 86: 589–94.