TỔNG hợp NHIÊN LIỆU có NGUỒN gốc SINH học vật LIỆU PHÂN hủy SINH học

TỔNG HỢP
TỔNG HỢP
NHIÊN LIỆU CÓ NGUỒN GỐC SINH HỌC
NHIÊN LIỆU CÓ NGUỒN GỐC SINH HỌC
&
&
VẬT LIỆU PHÂN HỦY SINH HỌC
VẬT LIỆU PHÂN HỦY SINH HỌC
.
.
I. GIỚI THIỆU CHƯƠNG TRÌNH.

Chương I: Nhiên liệu và các dạng nhiên liệu:

Chương II: Vai trò của nhiên liệu có nguồn gốc
sinh học:
Chương III: Đặc tính kỷ thuật của động cơ và
xăng , dầu diesel đi từ dầu mỏ

Chương IV: Tổng hợp xăng sinh học (biofuel)

Chương V: Tổng hợp diesel sinh học( biodiesel)
Chương VI: Tiêu chuẩn chất lượng nhiên liệu sinh
học (E100 &B100)

Chương VII: Tỷ lệ phối trộn và khí thải của động
cơ khi sử dụng nhiên liệu sinh học

Chương VIII: Đại cương về polyme
phân hủy sinh học.
Chương IX: Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình

phân hủy sinh học.

Chương X: Tổng hợp Polyme phân hủy sinh học.

Chương X: Tổng hợp Polyme phân hủy sinh
học. ( tiếp theo )

Chương XI: Biến tính polyme truyền thống để tăng
khả năng phân hủy sinh học

Chương XII: Các phương pháp phân tích và tiêu
chuẩn thử nghiệm polyme PHSH

Chương XIII: Ứng dụng của Polyme PHSH.
Ôn tập cuối chương trình
KIỂM TRA.
THI CUỐI HỌC KỲ.

Chương I: Nhiên liệu và các dạng nhiên liệu:

Chương II: Vai trò của nhiên liệu có nguồn
gốc sinh học:
Chương I:
Chương I:


Nhiên liệu và các dạng
Nhiên liệu và các dạng
nhiên liệu:
nhiên liệu:

1.ĐỊNH NGHĨA NHIÊN LIỆU:

Cách đây vài thập niên, con người nhận thức về nhiên
liệu rất đơn giản và cho rằng: Nhiên liệu là một dạng vật
liệu tồn tại ở thể khí, rắn hay lỏng, thông qua tác động
của ngọai lực, tạo nên năng lượng nhằm cung cấp cho
các nhu cầu trong đời sống của con người. Thông thường
chỉ là than, dầu mỏ, khí đốt, còn những chất tạo ra năng
lượng nguyên tử, được xếp vào dạng đặc biệt.

Ngày nay, nhiên liệu hiểu theo nghĩa rộng là các dạng vật
chất mà từ đó, con người có thể sử dụng để tạo ra năng
lượng, phục vụ nhu cầu của mình. Theo đó, nhiên liệu
bao gồm các dạng sau đây:
Nhiên liệu dạng tia bức xạ:

Trong vũ trụ, có nhiều dạng tia bức xạ với bước sóng khác nhau. Về bản chất, tia bức xạ
cũng tồn tại ở dạng vật chất, nhưng có kích thước vô cùng nhỏ, thường gọi là những hạt cơ bản, ta
có thể xếp chúng vào dạng nhiên liệu đặc biệt.

Mặt trời là nguồn bức xạ vô tận của dãi thiên hà nói chung, của trái đất nói riêng. Đối với
những vùng quanh năm có mặt trời chiếu sáng (ban ngày) thì đó là một lợi thế không nhỏ. Năng
lượng mặt trời với cường độ lớn nhất vào khoảng 1 kW/m2, là một nguồn năng lượng sạch, không
có sự phát xạ
A/Sử dụng trực tiếp nhiệt năng bức xạ:

Các hệ thống thu nhận nhiệt năng mặt trời được sử
dụng rộng rãi để đun nước trong gia đình. Chúng có cấu
trúc phẳng và thường lắp trên các mái nhà kèm theo các
bộ tạo nước nóng cho nhu cầu gia đình.

B/Hiệu ứng quang điện

Việc phát điện bằng cách sử dụng hiệu ứng quang điện
của các vật liệu bán dẫn được phát triển để cung cấp
điện cho những vùng hẻo lánh cũng như cho các con tàu
vũ trụ. Do tính chất sạch với tự nhiên của nó với môi
trường, việc sản xuất và ứng dụng của pin mặt trời đã
được mở rộng trong những năm gần đây.

Ứng dụng phổ biến nhất là hệ thống nhà mặt trời (SHS)
với những tấm pin mặt trời được đặt trên mái, tiếp theo
là việc lắp đặt các phương tiện công cộng như tín hiệu
chỉ đường và thông tin khẩn cấp.
Nhiên liệu dạng khí:
A/Khí thiên nhiên & khí đồng hành:
B/Khí CO2 công nghiệp:

Trong quá trình họat động của mình, con nguời sử dụng than đá để sản xuất điện, thép, ximăng,
giấy… và tạo ra một lượng lớn khí CO2. Có thể dùng phản ứng hóa học với những hệ xúc tác khác
nhau để chuyển CO2 trở lại thành hydrocacbon dạng khí hoặc dạng lỏng.
C/Khí Hydro và Oxy
là một dạng nhiên liệu đặc biệt:
Hydro và Oxy là 2 lọai khí tự nhiên tồn tại song song với trái đất.
Đ/Gió cũng là một dạng nhiên liệu ở thể khí tự nhiên:
Lịch sử của việc sử dụng năng lượng gió đã có cách đây
nhiều thế kỷ.
Nhiều loại cối xay gió khác nhau đã được sử dụng trong
hầu hết các ứng dụng nông nghiệp.
Nâng nước bằng bơm dẫn động bằng các cối xay gió tốc độ
thấp vẫn còn hữu dụng ở các vùng xa, Ngày nay, khi công

nghệ phát triển, người ta lợi dụng sức gió để chạy các
turbin phát điện, tạo ra nguồn năng lượng sạch.
Do điện năng sinh ra bởi cối xay gió tỉ lệ với lập phương vận
tốc gió nên ta chỉ sử dụng phương pháp này ở những nơi
có vận tốc gió trung bình hàng năm không nhỏ hơn 5m/s.
Giá thành của một thiết bị sản xuất điện khá lý tưởng khi
vận tốc gió lớn hơn 6m/s. Nếu sử dụng các turbin hiện
đại, ta thường chọn các loại 2 hay 3 cánh để có tính năng
vận hành cao.
Do điện năng tỉ lệ với bình phương chiều dài lưỡi nên
turbin có đường kính càng lớn, chi phí sản xuất càng nhỏ.
Nhiên liệu dạng rắn:
Nhiên liệu dạng rắn:
Các lọai than:

-Than antraxít, có hàm lượng cac bon trên 95%

-Than đá, có hàm lượng cac bon từ 75-90%

-Than nâu, có hàm lượng cac bon từ 65-70%

-Than bùn, có hàm lượng cac bon từ 55-60%.
Cặn dầu mỏ:

Trong tự nhiên không có dạng nhiên liệu này.Nó chỉ
xuất hiện sau quá trình chế biến dầu mỏ. Đây là phần
cặn, có thành phần hóa học gồm các dãy hyrocacbon
mạch dài hay polyme của các hydrocacbon thơm, hình
thành qua quá trình chưng cất các phân đọan từ nhẹ đến
nặng, phần còn lại cuối cùng gọi là cặn hay còn gọi là

nhựa đường, nhựa ASPHANTEN. Khi nhiệt độ cao,
chúng hóa lỏng và có thể đốt cháy.

Các lọai mỡ động thực vật: Dạng nhiên liệu này có nguồn gốc
sinh học và sẽ là một trong những chủ đề chính được đề cập
đến trong các phần tiếp theo.Thông thường, các lọai mỡ của
động vật như mỡ bò, heo, cừu… hay mỡ các lọai cá là các
axit béo tồn tại dưới dạng triglyxerit như dầu thực vật
nhưng có dãy hydrocacbon dài hơn, nhiệt đông đặc thấp
hơn, nên ở nhiệt độ thường, nó đông lại thành vật thể rắn.
Một số nhựa thực vật có dãy hydrocacbon dài, có nhiệt độ
nóng chảy cao, nên tồn tại ở dạng rắn như nhựa thông
(colophan), nhựa cao su (latex)…

Các chất phóng xạ: Một số quặng như uranium, thorium, có
tính phóng xạ mạnh, được sử dụng thông qua phản ứng
phân rã hạt nhân, gọi là phản ứng hạt nhân, để tạo ra nguồn
năng lượng mạnh. Năng lượng hạt nhân là dạng nhiên liệu
đặc biệt nên việc sử dụng nó đòi hỏi phải có kỷ thuật

Biomas: Đây là dạng nhiên liệu cổ xưa của lòai người, nhưng
vẫn tồn tại cho đến ngày nay. Gỗ, tre, nứa, rơm, rạ, lá cây,
cành…là những chất được hình thành qua con đường sinh
tổng hợp Bản chất của dạng nhiên liệu này là các hợp chất
hữu cơ mà thành phần chủ yếu là xenllulozơ.
Nhiên liệu dạng lỏng:
Nhiên liệu dạng lỏng:

DẦU MỎ


NƯỚC

CÁC CHẤT LỎNG CÓ NGUỒN GỐC SINH HỌC
-TINH DẦU
-DẦU BÉO
CO
2
H O
2
hv
GLUCOZ CARBOHYDRAT
POLYSACARID
NUCLEOSID
RNA
DNA
+
+
CO
2
_
OP
HO
OH
OH
CO H
2
COUMARIN
ACID AMIN H-P
ACID AMIN C-P
PROTEIN

ENZIM
ALKALOID
S COENZIM A
PROTEIN
ENZIM
ALCALOID
TERPENOID
STEROID
CAROTENOID
POLYPHENOL
O
_
HO C
OH
OH
2
acidmevalonic
FATTY-ACID
HC C-P
PROSTAGLANDIN
TRICARBOXYLIC ACID
acid skimic
Con đường tạo nên nhiên liệu từ biomass:

Tóm lại, các chất có nguồn gốc sinh học có thể sử dụng để tạo ra
năng lượng là:

1-Đường, tinh bột, các hợp chất xenlulozơ, qua phản ứng lên
men, có thể tạo ra cồn . Cồn được làm khan ( sau khi lọai bớt
nước gọi là etanol, với hàm lượng C2H5OH trên 97%) để phối

trộn với xăng, gọi là gasohol hay còn gọi là xăng sinh học
( biofuel).

2-Dầu béo được tách ra khỏi cấu trúc triglyxerit bằng phản
ứng este hóa để tạo thành metyl este hay etyl este của dầu béo, và
sử dụng như nhiên liệu diesel, gọi là diesel sinh học (biodiesel)

3-Những bộ phận khác của thực vật như cành, mảnh
vụn,lá được phơi khô, xay nhỏ, thêm phụ gia và ép viên để sử
dụng như than củi. Hiện cũng đang có những nghiên cứu chuyên
các hợp chất xellulozo của chúng thành những hợp chất xellulozo
có mạch ngắn hơn, lên men vi sinh để tạo thành cồn, sử dụng như
biofuel.

4-Các phế thải có nguồn gốc sinh học, được chôn ủ trong các
hầm yếm khí sẽ tạo nên khí metan, được sử dụng dưới dạng
biogaz.
Chương II:
Chương II:
Vai trò của nhiên liệu có
Vai trò của nhiên liệu có
nguồn gốc sinh học
nguồn gốc sinh học
Cơ cấu nhiên liệu:
Bước sang thế kỷ 21, con người phải đối mặt với 10 vấn đề có tính
chất tòan cầu trong vòng 50 năm tới, đó là:

Năng lượng (ENERGY)

Nguồn nước (WATER)


Thực phẩm (FOOD)

Môi trường (ENVIRONMENT )

Nghèo đói (POVERTY)

Chủ nghĩa khủng bố và chiến tranh (TERRORISM & WAR)

Bệnh tật (DISEASE)

Giáo dục (EDUCATION)

Dân chủ (DEMOCRACY)

Dân số (POPULATION)
Cơ cấu
nhiên liệu
trong thế
kỷ 20
(Nguồn:
BP& IFA)
Cơ cấu
nhiên liệu
vào giữa
thế kỷ 21
(Nguồn:
BP& IFA)
NHU CẦU NĂNG LƯỢNG
NHU CẦU NĂNG LƯỢNG

Nhu cầu năng lượng thế giới đến năm 2060
Nhu cầu năng lượng thế giới đến năm 2060
qui đổi ra Exajoule:
qui đổi ra Exajoule:
.
.
NHU CẦU NĂNG LƯỢNG QUI RA THÙNG
NHU CẦU NĂNG LƯỢNG QUI RA THÙNG
DẦU TRONG 1 NGÀY.
DẦU TRONG 1 NGÀY.
300 million
200 million
100 million
0
100
1) Nhu cần năng lượng trên thế giới
- Tốc độ tăng nhu cầu năng lượng:
+ 1980-1990: 2%/năm
+ 2000-2010: 1,5%/năm.
+ 1990–2005: tiêu thụ năng lượng toàn cầu tăng 25%
lượng CO2 phát thải cũng tăng 25%.
- Thị phần tiêu thụ năng lượng:
+ Công nghiệp: 33%
+ Dân dụng: 29%
+ Giao thông vận tải – 26%.
- Tình hình thải CO2:
+ Công nghiệp: 38%
+ Giao thông vận tải – 25%
+ Dân dụng 21%.