Sử dụng năng lượng ethanol sinh học từ các cellulase thủy phân

Tiểu luận : “Sử dụng năng lượng ethanol sinh học từ các cellulase thuûy phaân”
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

Tiểu luận :
“Sử dụng năng lượng ethanol sinh học
từ các cellulase thuûy phaân”
Giảng viên : GS.TS. Lê Chí Hiệp
Họ và tên : Nguyễn Quốc Tấn
Lớp : QLMT.2010
MSHV : 201010028
Tp.Hồ Chí Minh, tháng 5/2011
Nguyễn Quốc Tấn . MSHV: 201010028
1
Tiểu luận : “Sử dụng năng lượng ethanol sinh học từ các cellulase thủy phân”
Chương 1
LỜI MỞ ĐẦU
Trên thế giới ngày nay, đặc biệt là ở những nước công nghiệp phát triển, nghiên cứu
sản xuất và ứng dụng các năng lượng ethanol ngày càng trở nên mạnh mẽ. Theo các
thống kê gần đây, hầu hết enzym công nghiệp đều có nguồn gốc từ vi sinh vật. Quy
mô sản xuất, mức độ và hiệu quả ứng dụng tùy thuộc trình độ sản xuất công nghiệp ở
mỗi nước. Tuy nhiên, đa số các chế phẩm enzym hiện hữu được ứng dụng nhiều nhất
trong các lónh vực công nghiệp thực phẩm, y tế và nghiên cứu khoa học. Trong đó,
nghiên cứu sản xuất và ứng dụng cellulase đang được quan tâm một cách đặc biệt bởi
cellulose là một nguồn nguyên liệu phong phú trên trái đất.
Ở nước ta, chất thải hữu cơ có nguồn gốc thực vật thải ra môi trường hàng năm chiếm
một tỷ trọng đáng kể, trong đó cellulose – loại chất hữu cơ khó phân hủy,chiếm
khoảng 50%, có thể gây ô nhiễm cho môi trường, đáng chú ý nhất là bã mía, bã khoai
mì sau khi chiết rút hết tinh bột… Gần đây, bã mía và bã khoai mì được khai thác tận
dụng làm thức ăn cho vật nuôi, làm phân hữu cơ bón cho cây trồng nông nghiệp.
Ngày nay, sức ép từ cuộc khủng hoảng dầu mỏ đang là vấn đề nan giải cho các quốc

gia trên thế giới. Và nguồn nhiên liệu sinh học đang được nghiên cứu mạnh và đạt
được nhiều thành tựu. Công nghệï sản xuất nhiên liệu sinh học đã và đang được áp
dụng rộng rãi trên thế giới, trong đó có Việt Nam.
Tiểu luận “Sử dụng năng lượng ethanol sinh học từ các cellulase thủy phân” được
thực hiện nhằm nghiên cứu cơ sở khoa học cho việc tạo ra và ứng dụng năng lượng
sinh học từ cellulase phế thải nơng nghiệp.
Nguyễn Quốc Tấn . MSHV: 201010028
2
Tiểu luận : “Sử dụng năng lượng ethanol sinh học từ các cellulase thủy phân”
Chương 2: TỔNG QUAN VỀ NGUỒN NGUN LIỆU
II. TỔNG QUAN VỀ NGUỒN BÃ M ÍA, SẮN V À CELLULOSE
II.1. Cây mía và nguồn bã mía:
Về mặt tài nguyên tự nhiên như khí hậu, đất đai, Việt Nam được đánh
giá là nước có tiềm năng trung bình khá để phát triển mía cây. Việt
Nam có đủ đất đồng bằng, lượng mưa nói chung tốt (1400mm đến
2000mm/năm), nhiệt độ phù hợp, độ nắng thích hợp. Trên phạm vi cả
nước, các vùng tây nguyên và vùng Đông Nam Bộ, đặc biệt là duyên
hải Nam Trung Bộ có khả năng trồng mía đường tốt. [1]
Nguyễn Quốc Tấn . MSHV: 201010028
3
Tiểu luận : “Sử dụng năng lượng ethanol sinh học từ các cellulase thuûy phaân”
Hình 1: phân bố các vùng trồng mía ở Việt Nam [1]
Nguyễn Quốc Tấn . MSHV: 201010028
4
Tiểu luận : “Sử dụng năng lượng ethanol sinh học từ các cellulase thủy phân”
Hình 2: Sản lượng ( triệu tấn ) và năng suất mía ( tấn/mía ) qua các vụ [1]

Bảng : thành phần hố học của bã mia (%trọng lượng khơ) [2]
Hiện nay mỗi năm có khoảng 1,3 triệu tấn đường được sản xuất (quy mô công nghiệp
và dân tự chế biến), tức khoảng 3 triệu tấn bã mía được thải ra. Đây là nguồn nguyện

liệu rất lớn cho việc sản xuất ethanol.
II.2. Cây sắn:
Việt Nam là nước xuất khẩu tinh bột sắn đứng thứ 3 trên thế giới, sau Indonesia và Thái
Lan. Năm 2006, diện tích đất trồng sắn đạt 475.000 ha, sản lượng tinh bột sắn đạt
7.714.000 tấn. Thị trường xuất khẩu chính của Việt Nam là Trung Quốc, Đài Loan. Cùng
với diện tích sắn được nâng lên, năng suất thu hoạch sắn cũng như sản lượng tinh bột sắn
Nguyễn Quốc Tấn . MSHV: 201010028
5
Tiểu luận : “Sử dụng năng lượng ethanol sinh học từ các cellulase thuûy phaân”
được sản xuất cũng tăng lên theo thời gian. Hình 3 mô tả tốc độ tăng trưởng về diện tích
trồng sắn, năng suất và sản lượng tinh bột sắn của Việt nam. Theo hình 3, tốc độ phát
triển của sản lượng tinh bột sắn cao hơn gấp nhiều lần so với sự gia tăng của diện tích
trồng sắn.
Hình 3: Biểu đồ tăng trưởng diện tích, năng suất và sản lượng tinh bột sắn ở nước ta.
Bảng : thành phần của cám mì(sắn) [2]
Nguyễn Quốc Tấn . MSHV: 201010028
6
Tiểu luận : “Sử dụng năng lượng ethanol sinh học từ các cellulase thủy phân”

II.3. Cellulose:
Cellulose là một polyme với khoảng 12.000 đơn vò monome là các phân
tử glucose. Các phân tử glucose trong cellulose được liên kết với nhau
bằng các liên kết 1-4 β. Các liên kết này là liên kết thẳng hàng không
phân nhánh.
Hình 4: liên kết 1,4 bêta trong cellulose [3]
Có 2 liên kết chính trong cấu trúc mạch cellulose. Liên kết hydro nội
phân tử giữa các phân tử glucose trong chuỗi cellulose. Bên cạnh đó liên
kết hydro liên phân tử giúp liên kết các phân tử glucose giữa các chuỗi
với nhau. Chính vì lí do đó nên cellulose có độ bền cơ học cao và hầu như
không bò hòa tan bởi hầu hết các dung môi .

Nguyễn Quốc Tấn . MSHV: 201010028
7
Tiểu luận : “Sử dụng năng lượng ethanol sinh học từ các cellulase thủy phân”

Hình 5: Liên kết hydro trong cellulose [3]
Cellulose tồn trại trong thành tế bào tồn tại 2 trạng thái là trạng thái kết tinh và trạng
thái vô đònh hình. Trong cấu trúc của bó sợi cellulose, các phân tử glucose liênkết với
nhau có trật tự và được đònh hướng sẽ tạo thành cấu trúc kết tinh của cellulose. Mặt
khác khi các liên kết 1,4 βâ- glucose sắp xếp theo các hướng ngẫu nhiên thì sẽ tạo ra
cấu trúc cellulose vô đònh hình.
Hình 6 : Cấu trúc vùng kết tinh và vơ định hình của cellulose [3]
Do cấu trúc đặc sít và có trật tự hơn cellulose vô đònh hình nên cellulose kết tinh có
độ bền cơ học cao hơn và khả năng hút thấm nước kém hơn dạng vô đònh hình. Trong
thành tế bào, tỉ lệ cellulose kết tinh thường cao hơn rất nhiều so với phần vô đònh
Nguyễn Quốc Tấn . MSHV: 201010028
8
Tiểu luận : “Sử dụng năng lượng ethanol sinh học từ các cellulase thủy phân”
hình. Phần vô đònh hình thường nằm xen kẽ trong phần cellulose kết tinh. Những
nghiên cứu gần đây cho thấy khi được xử lý ở nhiệt độ cao và áp suất cao với sự có
mặt của hơi nước, dạng vô đònh hình và kết tinh có khả năng chuyển hóa qua lại lẫn
nhau.
Ở nhiệt độ thấp hơn 300
o
C (áp suất hơi bão hòa) thì xu hướng cellulose chuyển từ
dạng kết tinh sang dạng vô đònh hình. Trong khi đó dạng kết tinh sẽ chuyển thành vô
đònh hình khi xử lý nhiệt trên 300
o
C dưới áp suất hơi bão hòa [3].
CHƯƠNG 3
SỰ CHUYỂN HỐ ETHANOL

Cellulase là hệ enzym xúc tác quá trình chuyển hóa cellulose thành các
sản phẩm hòa tan thông qua xúc tác thủy giải liên kết β-1,4-glucoside.
Hệ enzym cellulase khá phức tạp. Một mặt chúng như một enzym cảm
ứng, mặt khác chúng lại chòu tác động bởi sản phẩm cuối và chòu kiểm
soát bởi cơ chế kiềm chế dò hóa [4].
Trong đó, cấu trúc enzyme gồm:
- Trung tâm xúc tác (CD: catalytic domain) với kích thước lớn.
- Trung tâm tạo liên kết với cellulose (CBD: cellulose binding
domain) có kích thước nhỏ hơn.
III.1. Tính chất
Cellulase thủy phân cellulose tự nhiên và các dẫn xuất như
carboxymethyl cellulose (CMC) hoặc hydroxyethyl cellulose (HEC).
Nguyễn Quốc Tấn . MSHV: 201010028
9
Tiểu luận : “Sử dụng năng lượng ethanol sinh học từ các cellulase thủy phân”
Cellulase cắt liên kết β-1,4- βglucoside trong cellulose, lichenin và các
β-D-glucan của ngũ cốc.
Độ bền nhiệt và tính đặc hiệu cơ chất có thể khác nhau. Cellulase hoạt
động ở pH từ 3 - 7, nhưng pH tối thích trong khoảng 4 và 5. Nhiệt độ tối
ưu từ 40 – 500
0
C.
Hoạt tính cellulase bò phá hủy hoàn toàn ở 80
o
C trong 10 - 15 phút.
Cellulase bò ức chế bởi các sản phẩm phản ứng của nó như glucose,
cellobiose và bò ức chế hoàn toàn bởi Hg. Ngoài ra, cellulase còn bò ức
chế bởi các ion kim loại khác như Mn, Ag, Zn nhưng ở mức độ nhẹ.
III.2. Cơ chế thủy phân:
Quá trình tác dụng thủy phân của cellulase có thể chia thành những giai

đoạn sau:
III.2.1. Quá trình hấp phụ enzyme lên xơ sợi:
Có hai yếu tố quyết đònh năng lượng hấp phụ của protein lên bề mặt
phân pha rắn/lỏng là bản chất của bề mặt và lực liên kết giữa các phân
tử. Những tương tác này thường tạo thành do liên kết hydro, lực tónh điện
hoặc là tương tác giữa các nhóm kỵ nước. Các phân tử protein hay các
ion khối lượng phân tử thấp đã hấp phụ trước trên bề mặt sẽ có ảnh
hưởng đến sự hấp phụ mới. Lực tónh điện góp phần vào việc hấp phụ của
protein (enzyme) lên bề mặt phân pha, tuy nhiên không phải là yếu tố
quyết đònh quá trình hấp phụ của protein.
Protein là một polymer lưỡng cực, chứa cả điện tích dương và âm, điều
này làm cho protein có bản chất của một phân tử hoạt động bề mặt. Phần
Nguyễn Quốc Tấn . MSHV: 201010028
10
Tiểu luận : “Sử dụng năng lượng ethanol sinh học từ các cellulase thủy phân”
kỵ nước trong phân tử protein là những nhóm chứa nhân thơm như trong
tryptophane, phenylalanine và tyrosine .
Bề mặt cellulose mang bản chất kỵ nước do giữa các mạch tạo liên kết
hydro (không còn nhóm phân cực tự do). Cellulose tinh khiết không chứa
nhóm mang điện. Trong thực tế, điện tích bề mặt của các chất sẽ được
tạo thành khi có sự phân bố các ion từ bề mặt đó.
Điện tích của cellulase và sự hiện diện của nhóm không phân cực có thể
dẫn đến sự hấp phụ không chọn lọc lên cả cellulose và lignin. Nhiều
nghiên cứu đã chỉ ra rằng, cellulase hấp phụ lên cả lignin trong vật liệu
lignocellulose. Ngoài ra, đối với β-glucosidase không giống các enzyme
cellulase khác, không có trung tâm tạo liên kết CBD, enzyme này hấp
phụ khá mạnh lên lignin.
III.2.2. Quá trình tạo liên kết giữa cellulase và cellulose:
Trung tâm tạo liên kết của cellulase làm phá hủy một phần cấu trúc chặt
chẽ của các mạch cellulose. Sau đó, các mạch này sẽ được dẫn vào vùng

trung tâm hoạt động của cellulase. Quá trình dẫn này xảy ra nhờ sự hiện
diện của mạch peptide ưa nước, khu vực này sẽ tạo các liên kết hydro
bao bọc sợi cellulose, nhằm tránh sự xâm nhập quá sâu của CBD vào bề
mặt cellulose.
Cellulase tương tác với bề mặt cellulose thông qua trung tâm liên kết
cellulose CBD và trung tâm hoạt động chính CD. Cellulase tạo được liên
kết với cellulose là nhờ vào trung tâm tạo liên kết CBD.
III.2.3. Cơ chế tác động hiệp đồng của các enzym:
Enzyme endoglucanase tấn công ngẫu nhiên vào cellulose và tạo cơ chất
thích hợp cho enzyme exoglucanase và sau đó khuếch tán nhanh ra khỏi
bề mặt. Exoglucanse có thể tấn công từ đầu đường khử và không khử.
Nguyễn Quốc Tấn . MSHV: 201010028
11
Tiểu luận : “Sử dụng năng lượng ethanol sinh học từ các cellulase thủy phân”
Khái niệm endo-exo được mô tả trong hình 7. Sự tác động hiệp đồng của
endo-exo có thể nói là nhằm mục đích tạo bề mặt tấn công mới cho
exoglucanse. Enzyme exo thường tấn công vào những cellulose đã bò cắt
mạch (cellodextrin) có đầu là nhóm khử (C chứa OH hemiacetal) hoặc
không khử. Trong khi đó, enzyme endo lại tấn công ngẫu nhiên vào giữa
mạch cellulose, tạo thành các cellodextrin, là các cơ chất thích hợp của
enzyme exo.
Quá trình thủy phân có thể được tóm tắt như sau:
- Enzyme endo-cellulase tấn công ngẫu nhiên vào mạch cellulose nhờ
tạo liên kết bằng tương tác giữa CBD với cellulose, tạo thành các
oligosaccharide.
- Enzyme exo – cellulase tấn công vào cellulose và cả oligomer từ đầu
đường khử va økhông khử thông qua tương tác của CBD với cellulose,
tạo thành cellobiose, cảglucose.
- βâ-glucosidase tấn công cellobiose và oligosaccharide tan, tạo
glucose.

Hình 7: Cơ chế tác động hiệp đồng của enzyme exo-endo và endo-endo [5]
Nguyễn Quốc Tấn . MSHV: 201010028
12
Tiểu luận : “Sử dụng năng lượng ethanol sinh học từ các cellulase thủy phân”
III.3. Các yếu tố ảnh hưởng quá trình thủy phân:
III.3.1. Ảnh hưởng của cấu trúc nguyên liệu:
Cấu trúc tự nhiên của lignocellulose tạo ra nhiều cản trở đến quá trình
tấn công của các tác nhân thủy phân. Ngay cả quá trình thủy phân
cellulose tinh khiết, tốc độ thủy phân cũng giảm theo thời gian. Tốc độ
phản ứng giảm dần theo thời gian vì một số lý do sau:
 sự ức chế enzyme do sản phẩm.
 sự giảm của các phần cơ chất dễ thủy phân.
 enzyme bò bất hoạt hoặc bò giữ lại trong các lỗ xốp của cellulose.
Hiệu suất quá trình thủy phân bò ảnh hưởng mạnh bởi tính chất của nguồn
nguyên liệu. Một cách tổng quát, gỗ mềm thường khó thủy phân hơn gỗ
cứng. Cấu trúc của nguyên liệu và cơ chế tác động của enzyme và cơ
chất là hai yếu tố chính làm hạn chế hiệu suất quá trình thủy phân.
Hàm lượng và sự phân bố của lignin trong cấu trúc vật liệu có ảnh hưởng
tới khả năng thủy phân của vật liệu đó. Hiệu suất thủy phân thu được khá
cao đối với các nguyên lòêu đã được loại bỏ gần hết lignin. [6 ]
III.3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ:
Giống như nhiều phản ứng enzyme khác, phản ứng thủy phân cellulose
bằng enzyme cellulase chòu ảnh hưởng lớn của nhiệt độ. Tốc độ phản ứng
thủy phân tăng heo nhiệt độ, tuy nhiên đến một nhiệt độ nhất đònh, tốc
độ phản ứng sẽ giảm dần và đến mức triệt tiêu. Phần lớn enzyme hoạt
động mạnh nhất ở nhiệt độ 40 – 50
o
C. Riêng đối với enzyme cellulase,
nhiệt độ tối ưu là 50
o

C. Những enzyme khác nhau đều có nhiệt độ tối ưu
khác nhau. [6]
Nhiệt độ tương ứng với tốc độ phản ứng enzyme cao nhất được gọi là
nhiệt độ tối ưu.
Nguyễn Quốc Tấn . MSHV: 201010028
13
Tiểu luận : “Sử dụng năng lượng ethanol sinh học từ các cellulase thủy phân”
Phản ứng vô hoạt của enzyme dưới tác dụng của nhiệt thường biểu diễn
là phản ứng bậc một:

Trong đó :
k – hằng số vận tốc phản ứng
E – nồng độ enzyme hoạt động ở thời điểm t
Eo – nồng độ ban đầu của enzyme hoạt động
III.3.3. Ảnh hưởng của pH:
pH môi trường thường ảnh hưởng đến mức độ ion hóa cơ chất, enzyme và
đặc biệt ảnh hưởng đến độ bền của enzyme. Chính vì thế pH có ảnh
hưởng rất mạnh đến phản ứng của enzyme.
III.3.4. Nồng độ enzyme:
Khi nồng độ enzyme tăng, tốc độ phản ứng tăng theo đường thẳng. Tuy
nhiên, khi nồng độ enzyme đạt đến một ngưỡng nào đó, nồng độ cơ chất
sẽ trở thành yếu tố hạn chế tốc độ phản ứng. Khi đó, tốc độ phản ứng sẽ
không tăng nữa mà là một đường nằm ngang. [6]
III.3.5. Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất:
Khi nồng độ cơ chất tăng, tốc độ phản ứng enzyme tăng, vì sẽ có nhiều
cơ chất va chạm với enzyme tiến hành phản ứng. Khi nồng độ cơ chất đủ
lớn, các enzyme bò bão hòa cơ chất, vì vậy, tăng nồng độ cơ chất thì tốc
độ phản ứng sẽ không thay đổi đáng kể. [6]
Nguyễn Quốc Tấn . MSHV: 201010028
14

Tiểu luận : “Sử dụng năng lượng ethanol sinh học từ các cellulase thủy phân”
III.3.6. Ảnh hưởng của các chất kìm hãm:
Các chất kìm hãm hoạt động của enzyme thường là các chất có mặt trong
các phản ứng enzyme, làm giảm hoạt tính enzyme nhưng lại không bò
enzyme làm thay đổi tính chất hóa học, cấu tạo hóa học và tính chất vật
lý của chúng.
Cơ chế kìm hãm của các chất kìm hãm có thể là thuận nghòch hoặc không
thuậnnghòch. Trong trường hợp các chất kìm hãm thuận nghòch, phản ứng
giữa enzyme và chất kìm hãm sẽ nhanh chóng đạt được cân bằng.

Trong đó: E – enzyme, I – chất kìm hãm
k1, k2 hằng số vận tốc phản ứng thuận nghòch.
Trong trường hợp phản ứng ức chế là không thuận nghòch, hằng số k2 sẽ
rất nhỏ và không đáng kể.
III.4.Sự tạo thành ethanol:
Dưới tác dụng của các enzyme các cellulose, các phân tử tinh bột mì sẽ bị thuỷ
phân cắt ngắn các mạch thành các phân tử có khối lượng nhỏ hơn, và cuối cùng của
phản ứng là các phân tử glucozo:

Các phân tử Glucozo này tham gia phản ứng lên men tạo ethanol:
Nguyễn Quốc Tấn . MSHV: 201010028
15
Tiểu luận : “Sử dụng năng lượng ethanol sinh học từ các cellulase thuûy phaân”

Hình 8: sơ đồ công nghệ sản xuất ethanol
Qua sơ đồ công nghệ ta thấy quá trình này thưc chất đã được chúng ta ứng dụng sản xuất
etylic thực phẩm ở các hộ sản xuất nhỏ lẻ.
Nguyễn Quốc Tấn . MSHV: 201010028
16
Tiểu luận : “Sử dụng năng lượng ethanol sinh học từ các cellulase thuûy phaân”

Chương IV:
VẤN ĐỀ NĂNG LƯỢNG SINH HỌC TẠI VIỆT NAM
Ngày 20.11.2007, Thủ tướng Chính phủ đã ban hành Quyết định số 177/2007/QĐ-TTg
phê duyệt “Đề án phát triển nhiên liệu sinh học (NLSH) đến năm 2015, tầm nhìn đến năm
2025”. Đây là định hướng đúng đắn trong việc tìm kiếm và sử dụng nguồn năng lượng
sạch mới trong tương lai ở nước ta. Tuy nhiên, vấn đề nguyên liệu cho sản xuất NLSH
cần được xem xét không chỉ dưới góc độ công nghệ và sản phẩm thuần túy, mà còn phải
xem xét mối quan hệ của chúng với cơ chế thị trường và giá cả. Bởi vì đó là yếu tố quyết
định sự thành bại của một đề án cấp quốc gia.
IV.1. Mối quan hệ giữa kinh tế - NLSH và vai trò của nhà nước:
Chúng ta đều biết rằng, nguyên liệu có tầm quan trọng đặc biệt để sản xuất ra hàng hóa.
Hàng hoá, qua chu trình vận động của nó trở thành tiền tệ, rồi lại trở lại phục vụ cho sản
xuất nguyên liệu, sản xuất hàng hóa. Đó là một chu trình khép kín với các công đoạn
khác nhau nhưng tầm quan trọng của chúng như nhau.
Khi chúng ta xét NLSH đơn thuần là một loại hàng hóa của chu trình trên, sẽ thấy rằng,
nếu có thêm một vài yếu tố khách quan nào đó tác động vào, chu trình sẽ bị thay đổi, hay
nói đúng hơn, nó sẽ được vận hành trái với quy luật. Sở dĩ phải đề cập đến vấn đề Tiền -
Hàng, để khuyến cáo rằng: trước khi quyết định tập trung vào một loại nguyên liệu nào
đó để sản xuất NLSH, cần phải tham vấn các nhà kinh tế học để đảm bảo không có một
yếu tố duy ý chí nào xen vào chu trình biến NLSH thành hàng hóa. Việc phát triển NLSH
không thể nằm ngoài quy luật Tiền - Hàng, một Quy luật cơ bản của kinh tế thị trường.
Nguyễn Quốc Tấn . MSHV: 201010028
17
Tiểu luận : “Sử dụng năng lượng ethanol sinh học từ các cellulase thuûy phaân”
Các sản phẩm được gọi là hàng hóa phải tuân thủ quy luật này mới tồn tại một cách lành
mạnh và phát triển bền vững.
Chính phủ đã có chiến lược phát triển NLSH đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025,
trong đó nêu rất nhiều giải pháp để đạt được mục tiêu đề ra. Bản đề án khá hoàn chỉnh và
súc tích là cơ sở để tin tưởng rằng NLSH sẽ sớm được phát triển ở Việt Nam. Tuy nhiên,
cần phải có một phương pháp làm cụ thể và khoa học, không nằm ngoài các quy luật,

đồng thời cần rút ra các bài học từ kinh nghiệm đi trước của nước ngoài.
Nhà nước cần khẳng định Việt Nam sẽ sử dụng NLSH (kể từ thời điểm xác định) và cơ
quan quản lý nhà nước nào chịu trách nhiệm kiểm tra chất lượng sản phẩm; cơ quan, đơn
vị, doanh nghiệp nào có trách nhiệm mua E-100 và B-100 để phối trộn (E-100 và B-100
theo TCVN). Những đơn vị này sẽ nghiên cứu nên pha theo tỷ lệ nào và giá mua vào là
bao nhiêu. Giá cả nên để cho thị trường quyết định, nghĩa là người bán (người sản xuất),
người mua (các đơn vị được chỉ định chính thức hoặc thí điểm) đều có lợi.
Bất kỳ cá nhân, tập thể, doanh nghiệp nào cũng có thể sản xuất E-100 và B-100 để bán và
bán với giá thị trường mà đơn vị có trách nhiệm có thể mua, miễn là bảo đảm chất lượng
theo quy định. Nhà nước chỉ cần có những biện pháp thông thoáng, không rườm rà trong
các thủ tục về sản xuất, về đất đai để cá nhân, doanh nghiệp yên tâm đầu tư mà không tạo
ra bất cứ sự trợ giá nào (có chăng, chỉ nên đặt ra một giá trị thuế nào đó, để cả hai bên
cùng có lợi).
Trường hợp trong nước không sản xuất được NLSH với giá chấp nhận được, các đơn vị
được chỉ định mua để phối trộn và phân phối (có thể nhập, miễn là có lời và đạt chất
lượng). Tất nhiên, các đơn vị này phải hoàn toàn chịu trách nhiệm về các quyết định của
mình. Có như vậy, NLSH mới sớm đi vào đời sống của nền kinh tế Việt Nam. Hơn thế
nữa, NLSH mới thực sự là hàng hóa, tự động chuyển đổi theo đúng quy luật của nó.
Khi quyết định đầu tư sản xuất nguyên liệu cho NLSH (mía, đường, tinh bột… để sản
xuất cồn và làm khan cồn - E-100 để phối trộn với xăng; hay trồng các loại cây dầu thực
vật để lấy dầu và sản xuất diesel sinh học - B-100), các cá nhân hay doanh nghiệp phải
lường trước và xác định rõ giá thành sản phẩm sẽ là bao nhiêu? Liệu có cạnh tranh được
với etanol của Brazin hay dầu cọ của Malaixia? Nếu không thể cạnh tranh được, mà chỉ
trông chờ Nhà nước trợ giá, miễn thuế, bù lỗ…, thì liệu sẽ tồn tại được bao lâu, khi mà
Nguyễn Quốc Tấn . MSHV: 201010028
18
Tiểu luận : “Sử dụng năng lượng ethanol sinh học từ các cellulase thuûy phaân”
tiến trình hội nhập ngày càng sâu rộng và quyết liệt? Rất nhiều đề án trồng cây Jatropha
với nhiều hecta đất từ Bắc chí Nam được đệ trình; rất nhiều đề án trồng mía, khoai mỳ để
sản xuất etanol được xây dựng. Tất cả các đề án đó, nhiều hay ít, đều dựa trên cơ sở miễn

thuế, giảm thuế, cho không đất… trong khi đất đai cũng là hàng hoá đặc biệt?
Chúng ta đã trở thành nước xuất khẩu gạo đứng thứ hai trên thế giới nhưng người trồng
lúa vẫn ở mức nghèo khổ, trong khi xuất khẩu cà phê đứng thứ hai thế giới thì người
trồng cà phê lại giàu lên, tại sao vậy? Có phải tại lúa của ta cho năng suất thấp, còn cà
phê cho năng suất cao? Xin thưa rằng không phải vậy! Nguyên nhân chính là hệ thống
phân phối đa cấp, nhỏ lẻ đã làm cho lợi nhuận thu được từ hàng hoá bị phân chia ra nhiều
tầng nấc trước khi đến tay người nông dân trồng lúa. Chính sự nhỏ lẻ, manh mún của việc
sản xuất lúa đã tạo nên nhiều tầng nấc trung gian. Người trồng cà phê không nhiều và
khâu thu mua không phức tạp nên sự chênh lệch giá không quá lớn, vì thế người trồng cà
phê giàu lên là đương nhiên.
Nếu sản xuất nguyên liệu cho NLSH cũng lặp lại mô hình trồng lúa thì dù diện tích có
tăng lên bao nhiêu đi nữa, người trồng vẫn không phấn khởi, giá thành nguyên liệu sẽ vẫn
không ổn định, dẫn đến giá thành NLSH không thể cạnh tranh được với nhiên liệu hoá
thạch. Lúc đó sẽ nảy sinh vấn đề trợ giá hay không trợ giá? Do đó, không cần thiết phải
bao cấp cho việc sản xuất nguyên liệu. Hãy để thị trường phản ánh giá trị thực của
nguyên liệu theo đúng quy luật của nó.
Như vậy, nguyên liệu cho sản xuất NLSH có quan hệ mật thiết với cơ chế thị trường và
giá cả của nó. Chúng ta đang phấn đấu là một quốc gia có nền kinh tế thị trường đầy đủ
thì hãy để cho thị trường quyết định loại nguyên liệu nào nên trồng, loại nguyên liệu nào
không nên trồng.
Xăng sinh học xuất phát từ công nghiệp mía đường cũng như các loại cây cho bột như
sắn, bắp… với sản phẩm duy nhất mà nó tạo ra chính là cồn thực phẩm. Sau khi làm khan
nước mới có thể sử dụng để phối trộn với xăng của dầu mỏ.
Diesel sinh học đi từ dầu béo, mỡ động vật…, sản phẩm của nó rất đa dạng. Trong tiêu
chuẩn biodiesel của các nước cũng như của Việt Nam, không hề quy định số hydro
cacbon có trong mạch (mạch dài hay ngắn không quan trọng), dẫn đến rất nhiều loại dầu
béo có thể làm NLSH. Vì vậy, tại sao phải giới hạn chỉ cây này hay cây kia mới là
nguyên liệu cho biodiesel? ở một số nước, người ta chỉ có thể trồng đại trà một số loại
Nguyễn Quốc Tấn . MSHV: 201010028
19

Tiểu luận : “Sử dụng năng lượng ethanol sinh học từ các cellulase thuûy phaân”
cây có dầu nhất định - gọi là cây chủ lực, trong khi ở Việt Nam - có rất nhiều loại cây cho
hạt có dầu quanh năm, có thể sử dụng - lại chỉ tập trung chú trọng vào một loại nào đó,
cho dù nó có những tính chất đặc biệt.
Những quan niệm như vậy đã vô tình xoá bỏ tính thị trường của nguyên liệu cho
biodiesel. Tại sao những người dân ở miền núi phía Bắc có vài trăm hecta rừng Sở lại
không thể bán hạt của nó để tăng thêm thu nhập cho mình? Một vài gốc cây Gòn trước
nhà của nhiều người dân ở Đồng bằng sông Cửu Long, hàng năm cho vài trăm kilôgam
hạt, tại sao không thể là nguồn thu nhập chính đáng của họ, trong khi dầu hạt Gòn không
khác các loại dầu khác? Hay người dân trồng bông vải, thu thêm vài trăm kilôgam hạt
trên cánh đồng bông của mình, lại không thể bán cho nhà sản xuất biodiesel để cải thiện
thêm đời sống của mình? Tính nhân văn của NLSH chính là ở chỗ đó; giá trị xoá đói
giảm nghèo của nó cũng chính là ở chỗ đó; tác dụng chống xói lở, phủ xanh đất trống đồi
trọc của nó cũng chính ở chỗ đó. Vì vậy, hãy tạo cơ hội cho mọi nguồn lực tham gia sản
xuất nguyên liệu cho NLSH, có cơ hội tìm kiếm thu nhập từ đó. Xã hội hoá việc sản xuất
nguyên liệu cho NLSH là biện pháp tốt nhất chống lại sự độc quyền và thao túng giá
nguyên liệu của các tập đoàn. Cây có dầu là cây lâu năm, không sợ sự nhỏ lẻ như trồng
lúa.
Như vậy, cơ chế thị trường sẽ điều chỉnh giá nguyên liệu, còn công nghệ (hay nhà sản
xuất) sẽ quyết định nguyên liệu đó có giá bao nhiêu? Mối quan hệ này là rõ ràng và biện
chứng.
IV.2. Chiến lược phát triển nguyên liệu để sản xuất NLSH:
 Một là, nguyên liệu cho sản xuất cồn cần phải nhanh chóng chuyển hướng sang sử
dụng biomass (các dạng cành cây, mùn cưa, lá, rơm rạ…). Các loại cây cho bột nên tập
trung cho mục tiêu lương thực, vì lương thực quan trọng hơn NLSH. Các dạng thiên tai
trong vài năm tới sẽ làm thay đổi quan điểm của thế giới, vì vậy không nên cứ nhắm mắt
đi theo con đường người khác đã đi.
 Hai là, nguyên liệu cho biodiesel chỉ nên dựa trên các loại dầu không ăn được. Chỉ
nên trồng những loại cây không làm tổn hại đất, có nhiều ứng dụng khác nhau để tăng
hiệu quả kinh tế.

 Ba là, không nên bao cấp NLSH, cũng như không nên chờ nghiên cứu xong mới triển
khai. Hãy xem nó như xăng dầu bình thường và tôn trọng quy luật thị trường của nó.
Nguyễn Quốc Tấn . MSHV: 201010028
20
Tiểu luận : “Sử dụng năng lượng ethanol sinh học từ các cellulase thủy phân”
 Bốn là, sản xuất E-100 và B-100 phải dựa trên cơng nghệ khơng bã thải mới hy vọng
khống chế giá của chúng trong biên độ thấp hơn hoặc bằng nhiên liệu từ dầu mỏ.
 Năm là, đầu tư cho nghiên cứu khoa học trong lĩnh vực NLSH là cần thiết nhưng
khơng nên q dàn trải, q mỏng. Những vấn đề phụ gia, cơng nghệ phối trộn chỉ nên
giao cho đơn vị thực hiện việc này chủ trì nghiên cứu và áp dụng.
 Sáu là, việc trồng hàng trăm hecta cây Jatropha trên một vùng đất nào đó, cần phải
xem xét và đánh giá tác động mơi trường của loại cây này. Ai cũng biết rằng cây Jatropha
có những độc tính nhất định, được trồng làm hàng rào quanh nhà để ngăn ngừa sâu bọ,
rắn rết. Khi có hàng trăm hecta trồng Jatropha, các loại cơn trùng, động vật này sẽ đi đâu?
Chắc chắn nó sẽ phải đi về phía khơng có cây này, đó là khu dân cư. Vì vậy, cần hết sức
lưu tâm tới vấn đề này.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] e enzym 2.htm.
[2] Võõ Thị Xuyến (2007), Bước đầu nghiên cứu tạo chế phẩm cellulase từ một
số chủng Vi sinh vật và khả năng thủy giải cellulose, Luận văn Thạc sĩ Sinh
Học, Viện Sinh học Nhiệt đới.
[3] Charles E.Wyman, Handbook on bioethanol, Products and Utilization,
Taylor and Francis, 1996, pp 119-285.
[4] Nguyễn Đức Lượng (1996), Nghiên cứu tính chất của một số vi sinh vật có
khả năng tổng hợp cellulase cao và ứng dụng trong công nghệ xử lý chất
thải
hữu cơ, Luận văn Phó Tiến só Khoa học, Đại học Bách khoa Hà Nội.
[5] />[6] Nguyễn Đức Lượng (2004), Công nghệ enzym, Nxb Đại học Quốc Gia TP.
Hồ Chí Minh.

Nguyễn Quốc Tấn . MSHV: 201010028
21
Tiểu luận : “Sử dụng năng lượng ethanol sinh học từ các cellulase thuûy phaân”
Nguyễn Quốc Tấn . MSHV: 201010028
22