SẢN XUẤT NHIÊN LIỆU SINH HỌC BIODIESEL TỪ VI TẢO

SẢN XUẤT NHIÊN LIỆU SINH HỌC
BIODIESEL TỪ VI TẢO
GVHD:
HỒ QUỐC PHONG
NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM 5
1. NGUYỄN NGỌC PHI 2092150
2. NGUYỄN VĂN THẠNH 2092162
3. NGUYỄN VĂN THÔNG 2092164
1. Tổng quan về nhiên liệu sinh học ( NLSH) biodiesel
1.1. Các dạng nhiên liệu sinh học
1.2. Những ưu điểm và nhược điểm của biodiesel
1.3. Các nguồn nguyên liệu sản xuất biodiesel
2. Đặc điểm chung của vi tảo N. oculata
3. Các yếu tố ảnh hưởng đến vi tảo N. oculata
4. Một số phương pháp xử lí dầu thực vật và mỡ động
vật để thu nhiên liệu Biodiesel
5. Quy trình công nghệ sản xuất NLSH Biodiesel từ vi
tảo N. oculata
1.1. Các dạng nhiên liệu sinh học
- Nhiên liệu lỏng:
Xăng sinh học ( gasohol): gồm Biomethanol,
bioethanol,…
Diesel sinh học ( Biodiesel):là các mono alkyl ester
của các acid mạch dài có nguồn gốc từ các lipit có
thể tái tạo lại như: dầu thực vật, mỡ động vật, được
sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ diesel.
- Khí sinh học (biogas): gồm CH
4
và một số khí khác.
- NLSH rắn: gỗ, than, các loại phân thú khô…
1.2. Những ưu điểm và nhược điểm của biodiesel

• Ưu điểm của Biodiesel
- Về mặt môi trường:
- Về mặt kỹ thuật
- Về mặt kinh tế
• Nhược điểm Biodiesel
• Về mặt môi trường:
- Giảm hiện tượng gây hiệu ứng nhà kính.
- Chứa rất ít hợp chất lưu huỳnh (<0,001%
so với 0,2% diesel).
- Có khả năng tự phân hủy và không độc.
- Giảm ô nhiễm môi trường nước và đất.
- Hàm lượng các khí độc trong khí thải
thấp.
• Về mặt kỹ thuật
- Chỉ số cetane cao hơn Diesel.
- Có thể pha trộn với diesel với bất kì tỷ lệ nào.
- Có điểm chớp cháy cao hơn diesel, đốt cháy
hoàn toàn, an toàn trong bồn chứa và sử dụng.
- Biodiesel có tính bôi trơn tốt.
- Khi sử dụng không cần cải thiện chi tiết của
động cơ (đối với vật liệu bằng nhựa thì thay
bằng kim loại).
• Về mặt kinh tế:
- Tận dụng tiềm năng sẵn có của ngành
nông nghiệp như: dầu phế thải, mỡ động
vật,…
- Đa dạng hóa ngành nông nghiệp, tăng
thu nhập ở nông thôn, miền núi, vùng
biển.
- Tiết kiệm nguồn ngoại tệ cho quốc gia.

- Thúc đẩy kinh tế phát triển.
• Nhược điểm biodiesel
- Nhiệt độ đông đặc cao hơn diesel
- Có nhiệt trị thấp hơn diesel
- Chi phí sản xuất cao
- Sản xuất chủ yếu theo mẻ, năng suất
thấp, khó ổn định chất lượng sản phẩm.
• Nguồn nguyên liệu từ thực vật và mỡ động
vật
- Một số loại nông sản để sản xuất dầu như:
ngô, đậu nành, hạt điều, cacao, cà phê,
- Một số mỡ động vật như: mỡ cá tra, cá
basa,…
• Nguồn nguyên liệu từ vi tảo
Nguồn
Hàm lượng
dầu (%
khối

lượng sinh khối
)
Năng suất
Lipit
(L
dầu
/ha.năm)
Đất sử
dụng
(m
2

.năm/kg)
Năng suất
Biodiesel
(kg/ha.năm)
1. Ngô 44 172 66 152
2. Cải dầu 41 974 12 862
3. Đậu Nành 18 636 18 562
4. Jatropha 28 741 15 656
5. Hướng dương 40 1070 11 946
6. Hải ly 48 1307 9 1156
7. Cọ dầu 36 5366 2 4747
8. Vi tảo
(lượng dầu thấp)
30 58700 0.2 51927
9. Vi tảo
(lượng dầu trung bình)
50 97800 0.1 86515
10. Vi tảo
(lượng dầu cao)
70 136900 0.1 121104
• Đặc điểm hình thái: loài tảo đơn bào, có dạng hình
cầu (d=2-4μm) hoặc hình trụ (3-4x1.5μm). Thành tế
bào trong suốt, mang một số đơn sắc diệp lục màu
vàng xanh.
• Đặc điểm sinh lí: sống chủ yếu trong môi trường
nước mặn và dải nhiệt độ khá rộng có thể gần 0
0
C.
Sinh sản vô tính theo kiểu phân đôi theo chiều ngang.
• Đặc điểm sinh hóa: Khi điều kiện dinh dưỡng vừa đủ

thì N.oculata thường chuyển hóa đầu tiên các cacbon
thành protein. Khi thay đổi thì tế bào bị kích ứng, sẽ
chuyển hóa thành lipit và cacbonhydrat.
• Môi trường sống: sống chủ yếu trong môi
trường nước mặn và nuôi cấy trong khoảng
độ mặn là 31-49g/L thì khả năng sinh trưởng
tốt và khối lượng sinh khối khô cao.
• Ánh sáng: Mức độ chiếu sáng tối ưu là ánh
sáng bão hòa cao (400-500 μmol/m
2
s), gần
đạt đến mức ức chế.
Sự sinh trưởng và sản xuất lipit của vi tảo N.oculata tại các
nhiệt độ khác nhau
• Nhiệt độ:
Nhiệt
độ
o
C
μ-Tốc độ sinh
trưởng
đặc trưng (1/ngày)
Sản lượng lipit
(g lipit /100g sinh
khối khô)
Năng suất lipit
(mg
lipit/L.ngày)
15 0.06 ± 0.00 14.92 ± 0.82 9.11 ± 0.30
20 0.13 ± 0.00 7.90 ± 0.21 10.01 ± 0.22

25 0.07 ± 0.01 13.89 ± 0.61 10.10 ± 2.09
• Thành phần dinh dưỡng: sau đây là một số thành
phần dinh dưỡng tối ưu có thể sử dụng để nuôi cấy vi
tảo N. oculata.
- Thành phần cacbon (CO
2
): là 2% nếu nuôi cấy
liên tục và 5-15% nếu nuôi cấy bán liên tục, nhưng
phải cho N. oculata thích nghi môi trường giàu CO
2

hơn không khí.
- Thành phần nitrogen (NaNO
3
): nồng độ nitrate là
150μM tương đương là 0.013g/L.
- Thành phần phosphorus (NaH
2
PO
4
): nuôi cấy
trong môi trường hạn chế hàm lượng phosphorus,
nồng độ khoảng 6μM NaH
2
PO
4
.
• Phương pháp sấy nóng: độ nhớt giảm khi nhiệt độ
tăng và đòi hỏi duy trì nhiệt độ cao mà động cơ thì
không hoạt động mãi được.

• Phương pháp pha loãng: Thu được hỗn hợp mới,
đồng nhất và bền vững (tỷ lệ 1:10 hoặc 2:10
biodiesel:diesel).
• Phương pháp nhũ tương hóa: Khắc phục được độ
nhớt cao bằng dung môi rượu, nhưng khó duy trì và
ổn định hệ nhũ tương.
• Phương pháp cracking:
• Phương pháp chuyển hóa ester:
1 Oil or Fat
H
H C C
O
R
1
O
H C C
O
R
2
O
H C C
O
R
3
O
H
+
C O H H
3

+
C O H H
3

+
C O H H
3

C
O
R
1
O C H
3

C
O
R
2
O C H
3

C
O
R
3
O C H
3

Na
+

1 Triglycerid
1 Tri-Ester
Estergroup
+ 3 Alcohol
3 Methylester
+ 3 Methanol
+
H
H C H O
H C H O
H C H O
H
+ 1 Glycerin
Catalyst
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H

C
H
H
C
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C

H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
Example for R:
Thiết
bị trộn
Thiết bị
phản
ứng
Thiết bị
tách
Loại bỏ
methanol
Sự trung hòa
và rửa nước
Thiết bị làm
khô
Acid
Thiết bị lọc
Nước đã rửa
Nước
Biodiesel
Glycerol

Methylester
Methanol
XT NaOH
Dầu từ
Vi Tảo
Cám ơn thầy cô
và các bạn đã chú
ý lắng nghe!!!




1. Chỉ số cetane? Chỉ số octan khác chỉ số cetane?
Chỉ số cetane: là đại lượng quy ước, đặc trưng cho khả năng tự bốc cháy
của NL diesel. Tỷ số phần trăm thể tích của n-cetane (C
16
H
34
) trong
hỗn hợp với alpha-methyl naphthalene (C
10
H
7
CH
3
) sao cho hỗn hợp
này có khả năng tự bốc cháy tương đương với mẫu nhiên liệu diesel
trong điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn (theo quy ước thì alpha-methyl
naphthalene có trị số cetane bằng 0 và n-heptane có trị số cetane

bằng 100). Chỉ số này cao nhất là 100, áp dụng cho dầu diesel.
Chỉ số octan: là một đại lượng quy ước dùng để đặc trưng cho tính
chống kích nổ của nhiên liệu. Nó được đo bằng % thể tích của iso-
octan (2,2,4-trimetylpentan) có trong hỗn hợp của nó với n-heptan và
có khả năng chống kích nổ tương đương khả năng chống kích nổ của
nhiên liệu thí nghiệm ở điều kiện chuẩn”. Chỉ số này có thể trên 100,
áp dụng trong NL xăng.