BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIOETHANOL TỪ BÃ MÍA

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH
SẢN XUẤT BIOETHANOL TỪ BÃ MÍA

Bộ môn

:

CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Sinh viên thực hiện

:

TỪ THỊ ANH

Niên khóa

:

2008 – 2012

Tháng 07/năm 2012


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH
SẢN XUẤT BIOETHANOL TỪ BÃ MÍA

Hướng dẫn khoa học

Sinh viên thực hiện

PGS.TS. PHAN PHƯỚC HIỀN

TỪ THỊ ANH

ThS. NGUYỄN CỬU TUỆ

Tháng 07/năm 2012
i


LỜI CẢM ƠN
Xin chân thành cảm ơn
Bố mẹ là người đã sinh ra, nuôi dưỡng tôi nên người và đã luôn bên cạnh động
viên, tạo mọi điều kiện cho tôi ăn học đến ngày hôm nay.
Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh, ban chủ
nhiệm Bộ môn Công nghệ Sinh học cùng tất cả quý Thầy Cô trong và ngoài trường đã
truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt quá trình học tập tại trường.
PGS.TS. Phan Phước Hiền đã tận tình giúp đỡ, dìu dắt, động viên và hướng dẫn
tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp.
ThS. Nguyễn Cửu Tuệ và các anh chị trong Trung tâm Môi trường trường Đại

học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh đã cung cấp cho tôi những trang thiết bị và
những kinh nghiệm quý báu trong quá trình thực hiện đề tài tốt nghiệp.
Cùng toàn thể thành viên lớp DH08SH đã hỗ trợ, động viên, giúp đỡ cho tôi
trong quá trình học tập cũng như trong thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp.

Xin chân thành cảm ơn
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2012

Từ Thị Anh

ii


TÓM TẮT
Đã có nhiều nghiên về cứu hoạt động của enzyme cellulase từ nấm Trichodema
reesei trong việc tạo dịch đường hóa từ các nguyên liệu giàu cellulose như: rơm rạ,
thân ngô, trấu, bã mí để sản xuất bioethanol.
Với nguồn bã mía phế liệu ở Việt Nam chứa hàm lượng lignocellulose rất lớn là
điều kiện thúc đẩy hướng nghiên cứu và xác định điều kiện thích hợp nhất cho việc
chuyển hóa bã mía thành nguồn bioethanol.
Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ NaOH 1%, 5% và 10% đến việc tinh sạch
hàm lượng chất xơ có trong bã mía.
Khảo sát các điều kiện ảnh hưởng đến sự thủy phân của nấm Trichoderma
reesei trong quá trình tạo dịch đường hóa gồm pH 4; 4,8; 5,2; tỷ lệ hàm lượng dinh
dưỡng với khối lượng cơ chất là 2:1; 3:1; 4:1 (v/w) trong thời gian 3; 5; 7 ngày.
Khảo sát nồng độ nấm men từ 1%; 5%; 10% trong thời gian 4 ngày thích hợp
cho việc tạo thành ethanol.
Theo kết quả thí nghiệm, tiền xử lý đạt hiệu quả tối ưu là 63,79% và khả năng
thủy phân đạt hiệu suất cao nhất là 12,56 mg/g đối với nồng độ NaOH 1%. Quá trình
thủy phân của nấm Trichoderma reesei đạt 12,56 mg/g đối với nồng độ dinh dưỡng

theo tỷ lê 2:1 (v/w), độ pH là 4,8 trong thời gian 3 ngày. Ở điều kiện nhiệt độ phòng
thí nghiệm, nuôi cấy lắc, bổ sung thêm 5% nấm men ở nồng độ 108 tế bào/ ml sau 3
ngày thu được hàm lượng ethanol cao nhất.

iii


SUMMARY
Thesis title “The first step research process of ethanol production from bagasse”
The activity of cellulase from fungi Trichoderma reesei in the cellulose rich
materials such as straw, cornstalk, rice husk, bagasse to producing bioethanol has been
studied.
In Vietnam, with the sources of bagasse waste containing abundant
lignocellulose, has prompted the research to determine the most appropriate conditions
for transformation of bagasse into bioethanol.
Affect of different concentration of NaOH (1%, 5%, 10%) the purification of
bagasse fiber was investigated.
The conditions affecting the hydrolysis of Trichoderma reesei in the creation
process including the pH (4; 4.8; 5.2), the ratio between the weight of nutrient content
and the substrate (2:1, 3:1, 4:1) (v/w), the results of the above factor was obtained in 3,
5, 7 days.
Survey yeast concentration of 1%, 5%, 10% in 4 days suitable for ethanol
fermentation...
The results showed that, pretreatment achieve optimal efficiency is 63.79%
hydrolyzed and the ability to reach peak performance is 12.56 mg/g of NaOH
concentration of 1%. Hydrolysis of the fungus Trichoderma reesei reached 12.56 mg/g
for nutrient concentration is 2:1 (v/w), the pH is 4.8 in 3 days. In the room
temperature, shaking culture, adding 5% yeast at a concentration of 108 cell/ml after 72
hours, get the highest concentration of ethanol.
Key word: Trichoderma reesei, ethanol, bagasse.

iv


MỤC LỤC
Trang
TRANG TỰA ............................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................... ii
TÓM TẮT.................................................................................................................... iii
SUMMARY................................................................................................................. iv
MỤC LỤC .....................................................................................................................v
DANH DÁCH CÁC BẢNG ...................................................................................... viii
DANH SÁCH CÁC HÌNH .......................................................................................... ix
CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU ..................................................................................................1
1.2. Mục tiêu đề tài ........................................................................................................1
2.1. Tổng quan về nhiên liệu sinh học ...........................................................................3
2.1.1. Nhiên liệu sinh học .............................................................................................. 3
2.1.2. Các dạng nhiên liệu sinh học: .............................................................................. 3
2.1.3. Nguyên liệu để sản xuất NLSH ........................................................................... 3
2.1.4. Những lợi ích khi sử dụng nhiên liệu sinh học.................................................... 4
2.2. Tổng quan về ethanol sinh học ...............................................................................5
2.2.1. Giới thiệu chung về ethanol................................................................................. 5
2.2.3. Một số phương pháp sản xuất ethanol sinh học .................................................. 6
2.2.3.1. Nguồn nguyên liệu sinh khối ............................................................................ 6
2.2.3.2. Nguồn nguyên liệu từ bã mía ........................................................................... 8
2.2.3.3. Một số công nghệ chuyển hóa ethanol ............................................................. 9
2.2.4. Tình hình sản xuất và sử dụng nhiện liệu etanol sinh học ................................ 14
2.2.4.1. Tình hình sử dụng trên thế giới ...................................................................... 14
2.2.4.2. Sử dụng ethanol sinh học ............................................................................... 16
2.2.4.3. Xu hướng sản xuất ethanol từ nguyên liệu sinh khối ..................................... 17

2.2.4.4. Tình hình nghiên cứu ứng dụng ở Việt Nam.................................................. 17
2.3. Tổng quan về vi sinh vật phân giải hợp chất hữu cơ ............................................19
2.3.1.1. Cellulose ......................................................................................................... 19
2.3.1.2. Vi sinh vật phân giải cellulose........................................................................ 20
2.3.2. Hemicellulosese và vi sinh vật phân giải hemicellulosese ................................ 21
2.3.2.1. Hemicellulose ................................................................................................. 21
v


2.3.2.2. Vi sinh vật phân giải hemicellulose ............................................................... 21
2.3.3. Vai trò của vi sinh vật trong quá trình lên men rượu ........................................ 22
2.3.3.1. Quá trình lên men rượu .................................................................................. 22
2.3.3.2. Nấm men dùng trong lên men rượu ethylic .................................................... 22
2.3.4. Chưng cất rượu ethylic ...................................................................................... 23
CHƯƠNG 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...............................24
3.1. Thời gian và địa điểm thực tập .............................................................................24
3.2. Vật liệu nghiên cứu...............................................................................................24
3.2.1. Thu thập mẫu ..................................................................................................... 24
3.2.2. Thiết bị và hóa chất sử dụng.............................................................................. 25
3.2.2.1. Dụng cụ và thiết bị ......................................................................................... 25
3.2.2.2. Hóa chất sử dụng ............................................................................................ 25
3.3. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................25
3.3.1. Phân lập lại chủng Trichodema reesei X - 4 đã được cung cấp ........................ 25
3.3.2. Phân lập chủng Saccharomyces cerevisiae từ chế phẩm có sẵn ....................... 27
3.3.3. Tiền xử lý nguyên liệu ....................................................................................... 27
3.3.4. Khảo sát các điều kiện ảnh hưởng đến sự thủy phân của Trichoderma X - 4 .. 28
3.3.5. Lên men và chưng cất ethanol ........................................................................... 29
3.3.5.1. Nội dung: ........................................................................................................ 29
3.3.5.2. Phương pháp ................................................................................................... 29
CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...............................................................30

4.1. Kết quả phân lập chủng Trichodermai X - 4 và Saccharomyces cerevisiae ........30
4.2. Ảnh hưởng của nồng độ NaOH lên hàm lượng chất xơ và hiệu suất thủy phân
của nấm Trichoderma X - 4.........................................................................................31
4.3. Khảo sát các điều kiện ảnh hưởng đến khả năng thủy phân cellulose tạo đường
của nấm Trichoderma X - 4.........................................................................................32
5.1. Kết luận.................................................................................................................36
5.2. Đề nghị .................................................................................................................36
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................37
PHỤ LỤC ....................................................................................................................39

vi


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
SK

: sinh khối

ETBE

: Etylterbutyleter

NLSH

: năng lượng sinh học

B100

: 100% diesel sinh học

B5

: 5% diesel sinh học bà 95% dầu

B10

: 10% diesel sinh học bà 90% dầu

DE

: diesel sinh học

E5

: 5% ethanol sinh học và 95% xăng

E10

: 10% ethanol sinh học và 90% xăng

E15

: 15% ethanol sinh học và 85% xăng

E20

: 20% ethanol sinh học và 80% xăng

E85

: 85% ethanol sinh học và 15% xăng

E0

: 0% ethanol sinh học v à 100% xăng

EU

: European Union - Liên minh châu Âu

DME

: dimetyl ether

ETBE

: ethyl tertiary butyl ether

PGA

: potato glucose agar

DNS

: dinitrosalicylic

TLTK

: tài liệu tham khảo

STT

: số thứ tự

DD

: dinh dưỡng

(v/w)

: tỷ lệ dinh dưỡng : cơ chất

vii


DANH DÁCH CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1 Thành phần lignocellulose trong trong rác thải và trong phế phụ nông
nghiệp phổ biến .............................................................................................................7
Bảng 2.2 Thành phần hóa học trong bã mía .................................................................8
Bảng 2.3 Một số quy trình tiền xử lý nguồn nguyên liệu từ cellulose .......................12
Bảng 2.4 Tổng sản lượng ethanol hàng năm của một số nước ..................................15
Bảng 2.5 So sánh một số chỉ tiêu giữa ethanol, ETBE, xăng .....................................16
Bảng 2.6 Quan hệ áp suất, nhiệt độ và nông độ rượu .................................................23
Bảng 4.1 Ảnh hưởng của NaOH đến hàm lượng chất xơ ...........................................31
Bảng4.2 Ảnh hưởng của NaOH đến khả năng thủy phân tạo đường của nấm
Trichoderma X - 4 .......................................................................................................31
Bảng 4.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ dinh dưỡng : cơ chất và thời gian đến sự tạo thành
đường của Trichoderma X - 4 ở pH 4 .........................................................................32
Bảng 4.4 Ảnh hưởng của tỷ lệ dinh dưỡng : cơ chất và thời gian đến sự tạo thành

đường của Trichoderma X - 4 ở pH 4.8 ......................................................................33
Bảng 4.5 Ảnh hưởng của tỷ lệ dinh dưỡng : cơ chất và thời gian đến sự tạo thành
đường của Trichoderma X - 4 ở pH 5,2 ......................................................................33
Bảng 4.6 Ảnh hưởng của nồng độ nấm men đến hàm lượng glucose còn lại ............34

viii


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1 Thành phần hóa học chính trong bã mía .........................................................9
Hình 2.2 Quá trình thủy phân sản xuất đường từ cellulose và quá trình lên men để
sản xuất ethanol sinh học. ............................................................................................10
Hình 2.3 Sử dụng enzyme để thủy phân và lên men tách riêng .................................13
Hình 2.4 Sử dụng enzyme để thủy phân và lên men đồng thời ..................................14
Hình 3.1 Chế phẩm chứa nấm Trichoderma reesei X - 4 ...........................................24
Hình 3.2 Chế phẩm Saccharomyces cerevisiae ..........................................................24
Hình 3.3 Mẫu bã mía được nghiền nhỏ ......................................................................25
Hình 4.1 Chủng nấm Trichoderma reesei X – 4 ........................................................30
Hình 4.2 Nấm men Saccharomyces cerevisiae...........................................................30
Hình 4.3 Ethanol thu được sau khi chưng cất .............................................................35

ix


CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Ngày nay khi các nguồn nguyên liệu hóa thạch như than, dầu mỏ, khí đốt tự
nhiên đang ngày càng cạn kiệt thì các hoạt động tìm nguồn nguyên liệu thay thế trở
nên cấp thiết. Từ nhiều thập kỷ qua, người ta đã nghĩ đến việc sử dụng ethanol thay thế

cho nguồn nguyên liệu hóa thạch. Nguồn cung cấp ethanol hiện nay chủ yếu được tổng
hợp hóa học. Nhìn chung, hiện nay các nước trên thế giới sản xuất ethanol từ các
nguồn nguyên liệu chủ yếu là ngô, đậu tương, mía đường, lúa mì, lúa gạo… nhưng
việc sản xuất từ các nguồn nguyên liệu như trên sẽ ảnh hưởng rất lớn đến nguồn cung
lương thực, không phù hợp với các nước nghèo, các nước đang phát triển và nhất là
Việt Nam.
Hiện nay, trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về hoạt động của enzyme
cellulase từ nấm Trichodema reesei trong việc tạo dịch đường hóa từ các nguyên liệu
giàu cellulose như: rơm, thân ngô, trấu, bã mía…Nước ta có nhiều nhà máy sản xuất
đường tạo ra lượng đường lớn cung cấp cho thị trường đồng thời cũng thải ra một
lượng bã mía rất lớn. Lượng bã mía có thể được xử lý bằng nhiều cách, trong đó có
việc đem đi làm chất đốt hoặc thải ra ngoài môi trường. Trong tro của chất đốt bã mía
có nhiều thành phần hữu cơ dễ gây ô nhiễm môi trường và nguồn nước.
Bã mía có lượng hàm lượng lớn chủ yếu là cellulose và hemicellulose. Đây
chính là một trong những nguồn nguyên liệu tiềm năng cho việc sản xuất nhiên liệu
sinh học từ nguồn nguyên liệu sinh khối giàu cellulose hà hemicellulose. Trên cơ sở
đó, được sự cho phép của Bộ môn Công nghệ sinh học, tôi đã tiến hành đề tài “Bước
đầu nghiên cứu quy trình sản xuất bioethanol từ bã mía”.
1.2. Yêu cầu đề tài
Xác định các điều kiện tối ưu cho quá trình sản xuất bioethanol từ nguồn
nguyên liệu bã mía tạo nguồn nhiên nhiện sinh học thay thế dần cho nhiên liệu dầu mỏ
góp phần tích cực hạn chế ô nhiễm môi trường.
1.3. Nội dung đề tài
Khảo sát các điều kiện thích hợp cho Trichodema reesei X - 4 hoạt động sản
xuất cellulase, bao gồm: nồng độ NaOH thích hợp cho tiền xử lý bã mía, giá trị pH, tỷ

1


lệ nồng độ dinh dưỡng : cơ chất và thời gian tối ưu cho hoạt động thủy phân cellulose

tạo glucose bởi enzyme cellulase của nấm Trichodema reesei X - 4.
Khảo sát hiệu suất tạo bioethanol bởi Saccharomycces cerevisiae bao gồm
nồng độ nấm men sử dụng và thời gian lên men

2


CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN
2.1. Tổng quan về nhiên liệu sinh học
2.1.1. Nhiên liệu sinh học
NLSH là loại nhiên liệu có nguồn gốc từ sinh khối, có thể là từ các sinh vật
sống hoặc sản phẩm phụ từ quá trình lên men chuyển hóa của chúng (ví dụ như phân
gia súc). NLSH thuộc loại năng lượng tái tạo hoàn toàn khác với các dạng năng lương
khác như hóa thạch, hạt nhânvà có đặc điểm là khi bị đốt cháy sẽ giải phóng ra năng
lượng hóa học tiềm ẩn (Nguyễn Thị Hằng Nga, 2009).
2.1.2. Các dạng nhiên liệu sinh học:
NLSH là khái niệm chung chỉ tất cả những dạng nhiên liệu có nguồn gốc sinh học, có
thể chia thành các dạng sau:
Dạng rắn: củi, gỗ, than bùn và các loại phân thú khô.
Dạng khí: methane (CH4) và một số khí khác phát sinh từ sự thủy phân các vật
chất hữu cơ trong môi trường yếm khí, nhiệt trị của CH4 là 3771,103 KJ/m3 nên có thể
sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong. Nhưng để sử dụng được loại khí
methane này thì cần phải qua xử lý trước khi tạo nên hỗn hợp nổ với không khí.
Dạng lỏng: các chế phẩm dạng lỏng nhận được trong quá trình chế biến vật liệu
có nguồn gốc sinh học như xăng sinh học và diesel sinh học
Xăng sinh học (Gasohol): gồm Biometanol, bioethanol, biobutanol ... Trong các
dạng nhiên liệu này thì bioethanol là loại nhiên liệu thông dụng nhất hiện nay trên thế
giới vì có khả năng sản xuất ở quy mô công nghiệp từ nhiều nguồn nguyên liệu chứa
đường, tinh bột. Tuy nhiên xăng chứa ethanol còn nhiều bất lợi và cần phải có nhiều
cải tiến về các dạng động cơ để phù hợp với dạng nhiên liệu này.

Diesel sinh học (Biodiesel): một dạng nhiên liệu có tính chất tương đương với
nhiên liệu dầu diesel nhưng không được sản xuất từ dầu mỏ mà được sản xuất từ dầu
thực vật hay mỡ động vật bằng phản ứng chuyển este (transesterification). Các chất
dầu trộn với sodium hydroxide và methanol (hay ethanol) tạo ra dầu diesel sinh học và
glycerine bằng phản ứng chuyển hóa este (www.pvoil.com.vn).
2.1.3. Nguyên liệu để sản xuất NLSH
Nguyên liệu để sản xuất NLSH rất đa dạng và phong phú bao gồm: các loại
nông sản giàu tinh bột và đường (sắn, ngô, mía, củ cải đường), các loại cây có chứa
3


dầu (lạc đậu tương, cây hướng dương, dầu, cọ dầu, jatropha), các chất thải nông
nghiệp dư thừa giàu cellulose (rơm rạ, thân cây bắp, gỗ, bã mía, vỏ trấu), mỡ cá, tảo.
Tùy theo lợi thế về nguồn nguyên liệu ở mỗi quốc gia mà người ta chọn những
loại nguyên liệu phù hợp để sản xuất NLSH. Ví dụ như Brasil sản xuất ethanol chủ
yếu từ mía, ở Mỹ là từ ngô. Các thế hệ NLSH trên thế giới
Thế hệ thứ nhất: được làm từ các loại cây trồng có lượng đường và tinh bột cao,
dầu thực vật và mỡ động vật. Tinh bột từ các loại ngũ cốc chuyển hóa thành đường và
lên men tạo bioethanol. Trong khi đó thì dầu thực vật hoặc mỡ động vật trộn với
ethanol (hoặc methanol) có sự hiện diện của chất xúc tác sẽ sinh bioethanol và
glycerine bằng phản ứng chuyển hóa este.
Thế hệ thứ hai: vì nguyên liệu sinh học thế hệ thứ nhất còn gặp nhiều hạn chế
và có nhiều ảnh hưởng tới nguồn an ninh lương thực nên người ta đã hướng tới nguồn
NLSH thế hệ 2. Đây là nguồn nhiên liệu được sản xuất từ nguồn nhiên liệu sinh khối,
qua nghiền, sấy rồi lên men thành NLSH. Các nguyên liệu này được gọi là sinh khối
cellulose có nguồn gốc từ chất thải nông nghiệp, chất thải rừng, các phụ phẩm từ quá
trình chế biến thực phẩm, loại cỏ sinh trưởng nhanh như rơm rạ, bã mía, vỏ trấu, cỏ...
Thế hệ thứ ba: được chế tạo từ các loài vi tảo trong nước, trên đất ẩm, sinh ra
nhiều NLSH (7 – 30 lần) so với NLSH thế hệ trước trên cùng diện tích nuôi trồng
(www.pvoil.com.vn).

2.1.4. Những lợi ích khi sử dụng nhiên liệu sinh học
Nhiên liệu sinh học là một dạng năng lượng đóng góp vào cơ cấu năng lượng
của đất nước bên cạnh những nguồn năng lượng khác như xăng, dầu khí (là nguồn
năng lượng không tái tạo được nên cần tìm nguồn năng lượng bổ sung và Chính phủ
cũng đang có các dự án tìm nguồn năng lượng thay thế).
Góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường, giảm tính bức xúc và căng thẳng của
biến đổi khí hậu. NLSH được sản xuất từ sinh khối (chủ yếu từ thực vật) và là một
phần trong chu trình carbon ngắn. Nguyên liệu để làm NLSH đã loại hết các hợp chất
thơm, hàm lượng lưu huỳnh cực thấp và không chứa các chất độc hại. NLSH khi thải
vào đất bị phân hủy sinh học cao hơn nhiều so với nguồn nguyên liệu từ dầu mỏ nên
làm giảm được tình trạng ô nhiễm nguồn nước ngầm.
Bên cạnh đó, việc tận dụng các nguồn phụ, phế phẩm nông nghiệp để sản xuất
NLSH sẽ giúp bảo đảm không ảnh hưởng đến an ninh lương thực khi phát triển NLSH,
4


đồng thời nâng cao giá trị của sản phẩm nông nghiệp. Trong quá trình sản xuất NLSH
còn tận dụng nhiều chất phế thải từ các hoạt động sản xuất và sinh hoạt. Về bản chất là
cellulose sẽ là một nguồn nguyên liệu tiềm năng vô cùng to lớn để sản xuất NLSH.
Hiện nay, khi cuộc bàn cãi về việc ảnh hưởng của NLSH đến nền an ninh lương thực
chưa ngã ngũ, nền sản xuất NLSH trên thế giới đang tập trung vào phát triển các
nguồn nguyên liệu không ảnh hưởng đến lương thực loài người như các loại phụ, phế
phẩm từ ngành nông nghiệp và các ngành khác (rơm rạ, vỏ trấu, chất thải từ nhà máy
giấy, rác sinh hoạt).
Phát triển kinh tế nông nghiệp: Thông qua nguyên liệu đầu vào của các nhà
máy là sản phẩm nông nghiệp, do đó nhiên liệu sinh học có thể kích thích sản xuất
nông nghiệp và mở rộng thị trường cho sản phẩm nông nghiệp trong nước. Việc sản
xuất nhiên liệu sinh học từ một số cây trồng như mía, ngô và sắn (cho ethanol) và dừa,
đậu phộng, jatropha (cho biodiesel) mở ra cơ hội thị trường sản phẩm mới cho nông
dân với tiềm năng tăng thu nhập hoặc tăng năng lực sản xuất của đất canh tác hiện có,

tận dụng các vùng đất hoang hóa và tạo thêm công ăn việc làm cho người dân. Chính
sách phát triển nguồn nguyên liệu cho sản xuất nhiên liệu sinh học phù hợp cũng sẽ tạo
ra sự đa dạng môi trường sinh học với các chủng loại thực vật mới.
Nếu sử dụng được nguồn nguyên liệu sinh học sẽ làm cân đối năng lượng, giảm
tỷ lệ nhập khẩu từ bên ngoài, đảm bảo an ninh năng lượng trong tương lai vì nguồn
nguyên liệu sản xuất NLSH từ sinh khối là nguồn năng lượng tái sinh
(tietkiemnangluong.com.vn).
2.2. Tổng quan về ethanol sinh học
2.2.1. Giới thiệu chung về ethanol
Ethanol còn được biết đến như là rượu ethylic, ancol ethylic, rượu ngũ cốc hay
cồn, là một hợp chất hữu cơ, nằm trong dãy đồng đẳng của rượu methylic, dễ cháy,
không màu, là một trong các rượu thông thường có trong thành phần của đồ uống chứa
cồn. Ethanol là một ancol mạch thẳng, công thức hóa học của nó là C2H6O hay
C2H5OH. Ethanol là một chất lỏng, không màu, trong suốt, mùi thơm dễ chịu và đặc
trưng, vị cay, nhẹ hơn nước (khối lượng riêng 0,7936 g/ml ở 150C), dễ bay hơi (nhiệt
độ sôi 78,39 C), hóa rắn ở -114,150C, tan trong nước, tan trong ete và chlorofom, hút
ẩm, dễ cháy, khi cháy không có khói và ngọn lửa có màu xanh da trời. Sở dĩ rượu
ethylic tan vô hạn trong nước và có nhiệt độ sôi cao hơn nhiều so với este hay
5


aldehyde có khối lượng phân tử xấp xỉ là do sự tạo thành liên kết hydro giữa các phân
tử rượu với nhau và với nước.
Ethanol mang đầy đủ tính chất của rượu đơn chức như phản ứng với kim loại
kiềm, este hóa, phản ứng loại nước, phản ứng oxy hóa thành andehyd, acid hay CO2,
phản ứng butadien 1 - 3 và phản ứng lên men giấm.
2.2.3. Một số phương pháp sản xuất ethanol sinh học
Ethanol có thể được sản xuất theo con đường hóa học hoặc sản xuất bằng con
đường sinh học (bioethanol). Công nghệ chiếm ưu thế hiện nay là chuyển hóa sinh
khối thành ethanol thông qua lên men rượu rồi chưng cất. Quá trình lên men là quá

trình chuyển hóa sinh học. Sinh khối sẽ bị phân hủy bằng vi khuẩn hoặc nấm men tạo
thành ethanol, và các sản phẩm theo mong muốn của nhà sản xuất. Phương pháp lên
men có thể áp dụng đối với nhiều nguồn nguyên liệu sinh khối khác nhau (Nguyễn Thị
Hằng Nga, 2009).
2.2.3.1. Nguồn nguyên liệu sinh khối
Là nguồn vật liệu hữu cơ có nguồn gốc từ sinh vật có khả năng tái tạo như cây
cối, phân gia súc. Sinh khối được xem là một phần của chu trình carbon trong tự nhiên.
Nguyên liệu sản xuất ethanol thích hợp nhất là từ đường (củ cải đường hay mía), rỉ
đường, tinh bột (khoai tây, lúa mì, ngô, đại mạch). Tuy nhiên, các nguồn nguyên liệu
trên cũng dẫn đến nhiều vấn đề bất cập về an ninh lương thực trên thế giới. Hiện nay
đã có nhiều hướng nghiên cứu sản xuất ethanol từ nhiều nguồn sinh khối khác đặc biệt
tập trung vào ản xuất ethanol có nguồn nguyên liệu từ cellulose, chất thải nông nghiệp
(rơm, bã mía...).
Nguyên nhân chủ yếu khiến các nhà khoa học chuyển hướng sang sản xuất
ethanol từ nguyên liệu sinh khối cellulose vì nguồn nguyên liệu rẻ tiền, sẵn có trong tự
nhiên và trong hoạt động sản xuất, giúp góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường và
không làm ảnh hưởng tới an ninh lương thực. Tuy nhiên, quá trình chuyển hóa các vật
liệu này gặp khó khăn hơn nhiều so với các nguồn nguyên liệu khác do trong thành
phần của sinh khối chứa cellulose, hemicellulose, lignin, đường, tro...

6


Bảng 2.1 Thành phần lignocellulose trong trong rác thải và trong phế phụ nông nghiệp
phổ biến
Nguồn lignocellulose

Cellulose (%)

Hemicellulose (%)

Lignin (%)

Thân gỗ cứng

40 - 55

24 - 40

18 - 25

Thân gỗ mềm

45 - 50

25 - 35

25 - 35

Vỏ lạc

25 - 30

25 - 30

30 - 40

Lõi ngô

45

35

15

85 - 99

0

0 - 15

32,1

24

18

Vỏ trấu của lúa mì

30

50

15

Rác đã phân loại

60

20

20

Lá cây

15 - 20

80 - 85

0

Hạt bông

80 - 95

5 - 20

0

Giấy báo

40 - 55

25 - 40

18 - 30

Giấy thải từ bột giấy hóa học

60 - 70

10 - 20

5 - 10

Chất rắn nước thải ban đầu

8 - 15

-

24 - 29

Chất thải của lợn

6

28

-

Phân bón gia súc

1,6 – 4,7

1,4-3,3

2,7 – 5,7

Cỏ ở bờ biển Bermuda

25

35,7

6,4

Cỏ mềm

45

31,4

12,0

25 - 40

25 - 50

10 - 30

33,4

30

18,9

Giấy
Vỏ trấu

Các loại cỏ (trị số trung bình
cho các loại)
Bã thô

(Howard, Abotsi, Jansen van Rensburg và Howard. 2003)
Lượng lớn lignocellulose được thải ra từ các ngành lâm nghiệp, nông nghiệp,
công nghiệp giấy và gây ra ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên, lượng lớn các sinh khối
thực vật dư thừa được coi là rác thải có thể được biến đổi thành nhiều sản phẩm có giá
trị khác nhau như nhiên liệu sinh học, hóa chất, các nguồn năng lượng rẻ cho quá trình

7


lên men, bổ sung chất dinh dưỡng cho con người và thức ăn cho động vật (Nguyễn Vũ
Minh Hạnh, 2011).
2.2.3.2. Nguồn nguyên liệu từ bã mía
Nước ta nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới, rất thuận lợi cho ngành mía đường
phát triển. Niên vụ 2006 – 2007, diện tích mía cả nước là 310,067 ha, sản lượng mía
thu hoạch trên 17 triệu tấn. Theo quy hoạch phát triển đến năm 2010, sản lượng mía
đường trong cả nước phấn đầu đạt 1,5 triệu tấn.
Phát triển mía đường là một hướng đi đúng dắn. Tuy nhiên, các nhà máy sản
xuất đường cũng thải ra một lượng lớn bã mía. Theo tính toán, việc sản xuất ra 10 triệu
tấn mía để làm đường thì cũng sinh ra một lượng phế thải khoảng 2,5 triệu tấn bã mía.
Trước đây, 80% lượng bã mía này được dùng để đốt lò hơi trong các nhà máy sản xuất
đường sẽ sinh ra khoảng 50 000 tấn tro. Trong tro và bã mùn lại có nhiều chất hữu cơ,
các chất này là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường và nguồn nước rất nặng. Bã mía
có thể được dùng làm bột gỗ, ép thành ván trong kiến trúc và cao hơn là làm furfual là
nguyên liệu cho ngành sợi tổng hợp. Trong tương lai khi rừng giảm đi thì bã mía là
nguyên liệu quan trọng để thay thế cho các nguồn nguyên liệu từ hóa thạch.
Tùy theo từng loại mía và đặc điểm nơi trồng mía mà các thành phần hóa học

có trong bã mía khô có thể bị biến đổi. Tuy nhiên, trong thành phần bã mía khô hàm
lượng cellulose và hemicellulose là rất lớn và bã mía sẽ trở thành nguồn nguyên liệu
tiềm năng cho việc sản xuất nhiên liệu sinh học từ nguồn nguyên liệu sinh khối nhằm
tìm hướng đi mới cho nguồn nhiên liệu trong tương lai (www.scribd.com).
Bảng 2.2 Thành phần hóa học trong bã mía
Tỷ lệ khối lượng (%)

Thành phần
Cellulose

40 - 50

Hemicellulose

20 - 25

Lignine

18 - 23

Chất hòa tan khác (tro, protein...)

3-5

(Hồ Sỹ Tráng, 2005)

8


Sự phân bố cellulose, hemicellulose và lignin trong bã mía

Lignin

Hemicellulose

Cellulose
Hình 2.1 Thành phần hóa học chính trong bã mía
(Hoàng Ngọc Hiền và Lê Hữu Thiềng, 2008)
Cellulose:

cellulose

là

polysaccharid

do

các

mắt

xích

α-glucose

[C6H7O2(OH)3]n nối với nhau bằng liên kết 1,4 - glicozit. Phân tử khối của cellulose
rất lớn khoảng từ 10 000 – 150000u.
Hemicellulose: về cơ bản, hemicellilose là polisaccharide giống như cellulose,
nhưng có số lượng mắt xích nhỏ hơn. Hemicellulose thường bao gồm nhiều loại mắt
xích và có chứa các nhóm thế acetyl và methyl.

Lignin: lignin là loại polymer được tạo bởi các mắt xích phenylpropan. Lignin
giữ vai trò là chất kết nối giữa cellulose và hemicellulose
2.2.3.3. Một số công nghệ chuyển hóa ethanol
Quá trình chuyển hóa nguyên liệu chứa đường: ethanol có thể sản xuất từ nhiều
loại nguyên liệu sinh khối khác nhau, nhưng chỉ có một vài loại cây trồng chứa nhiều
loại đường đơn giản, dễ tách nên thuận lợi cho quá trình xử lý và lên men. Thông
thường để tách đường hoàn toàn, quá trình tách (chiết hoặc nghiền nhỏ) cần phải được
lặp đi lặp lại vài lần.

9


Quá trình chuyền hóa từ nguyên liệu chứa tinh bột: các loại tinh bột ngũ cốc là
các phân tử carbonhydrad phức tạo nên phải phân hủy chúng thành đường đơn nhờ
quá trình thủy phân. Hạt sẽ được nghiền hoặc xay ướt thành dạng bột nhão. Trong quá
trình này đã có một lượng đường được giải phóng, nhưng để chuyển hóa tối đa lượng
tinh bột thành đường tạo điều kiện cho quá trình lên men rượu, bột nhão được nấu và
đem thủy phân bằng enzyme (amylase), trong trường hợp thủy phân bằng acid thì cần
cho acid vào khối bột nhão trước khi đem đi nấu. Quá trình lên men được tiến hành khi
có mặt một số chủng vi sinh vật lên men. Để thuận lợi cho quá trình lên men, pH của
dịch thủy phân cần điều chỉnh ở mức 4,8 – 5. Ethanol sinh ra trong quá trình lên men
sẽ hòa tan vào trong nước. Quá trình lên men rượu này sinh ra CO2. Nhờ hàng loạt
bước chưng cất và tinh chế để loại nước, nồng độ ethanol sẽ tăng đến mức tối đa
(Nguyễn Thị Hằng Nga, 2007).
Quá trình chuyển hóa nhiên liệu chứa cellulose:
Nguyên liệu SK lignocellulose

Ethanol

nước

Lên men xylose
thành ethanol

Phân loại
Bánh lignin/
cellulose rắn

Lên men cả
hai loại

Thủy phân cellulose
giải phóng glucose

Cột chưng cất thu hồi ethanol

Thủy phân giải phóng
xylose từ hemicellulose

Lên men glucose

Nồi hơi
Và lignin rắn

Ligin làm nhiên liệu
cung cấp nhiệt

Hình 2.2 Quá trình thủy phân sản xuất đường từ cellulose và quá trình lên men để sản
xuất ethanol sinh học (Se Hoon Kim, 2004).

10


Quá trình lên men chuyển hóa sinh khối từ cellulose chỉ khác quá trình lên men
tinh bột ở chỗ xử lý tinh bột thành đường đơn sẵn sàng cho quá trình lên men. Thủy
phân hỗn hợp cellulose khó hơn thủy phân tinh bột vì hỗn hợp cellulose là tập hợp các
phân tử đường liên kết với nhau thành mạch dài (polycarbonhydrat) gồm khoảng 40 –
60% cellulose, 20 – 40% hemicellulose, có cấu trúc tinh thể và bền. Hemicellulose
chứa hỗn hợp các polymer có nguồn gốc từ xylose, manose, galaetose hoặc arabinose
kém bền hơn cellulose. Nói chung hỗn hợp cellulose khó hòa tan trong nước. Phức
polymer thơm là ligine (10 – 25%) không thể lên men vì khó phân hủy sinh học nhưng
có thể tận dụng vào việc khác.
2.2.3.3.1. Một số quy trình tiền xử lý sơ bộ
Tác động của bazo lên sinh khối lignocellulose là cơ sở của phương pháp tiền
xử lý bằng kiềm, là phương pháp hiệu quả phụ thuộc vào hàm lượng lignin của sinh
khối. Các phương pháp tiền xử lý bằng kiềm làm tăng khả năng khả năng thủy phân
cellulose và giúp sự hòa tan lignin tốt hơn và ít hòa tan cellulose và hemicellulose hơn
so với các quy trình tiền xử lý bằng acid hay nhiệt (Carvalhheiro và cs, 2008).
Tiền xử lý bằng kiềm có thể tiến hành trong nhiệt đọ phòng và trong thời gian
nhiều giây đến nhiều ngày và được được xem nhu là ít gây ra sự biến đổi đường so với
xử lý bằng acid và có hiệu quả cao đối với sản phẩm nông nghiệp (Kumar và cs.,
2009a). Các bazo kiềm (NaOH, KOH...) là các bazo thich hợp cho quá trình tiền xử lý.
NaOH làm đã được nghiên cứu là có tác dụng làm trương và tăng diện tích bề mặt bên
trong của cellulose, làm giảm mức độ polymer hóa và mưc độ tinh khiết, là những yếu
tố gây ra sự phá vỡ cấu trúc của lignin (Taherzaden và Karimi, 2008).
Ca(OH)2 đã được nghiên cứu rộng rãi, tiền xử lý bằng Ca(OH)2 giúp loại bỏ các
hợp chất như lignin giúp làm tăng mức độ tinh khiết ngoài ra khi sử dụng Ca(OH)2
giúp làm tăng khả năng phân giaiar cellulose. Tiền xử lý bằng Ca(OH)2 có chi phí thấp
và an toàn hơn so với xử lý bằng NaOH hay KOH và có thể thu hồi dễ dàng.
Ngoài ra còn có nhiều phương pháp tiền xử lý nguồn nguyên liệu từ cellulose

khác đã được nghiên cứu và ứng dụng trong thực tiễn. Tùy vào từng nguồn nguyên
liệu mà ta chọn phương pháp tiền xử lý thích hợp để đạt được hiệu suất thủy phân
nhằm thu lượng đường tối ưu nhất (www.scribd.com).

11


Bảng 2.3 Một số quy trình tiền xử lý nguồn nguyên liệu từ cellulose (Badger, 2002)
PP tiền xử lý

Đặc điểm

Bằng hơi
Hơi nước bão hòa
(có H2SO4, áp suất cao và giảm
SO2, CO2)
áp 160-2690C (0,7 –
4,8 Mpa)
Thời gian <10 phút
AFEX
NH3 lỏng ở nhiệt độ
và áp suất cai và
giảm áp 1-2 g
NH3/g SK khô ở
900C trong 30 phút

Ưu điểm

Nhược điểm

TLTK

Hiệu quả đối với gỗ Phân hủy xylan và Kuznetsov
cứng
ức chế vi sinh vật
cs, 2002

và

- Đường hóa nhanh
đối với cây thảo
mộc
- Xylan mất ít hơn
cách xử lý bằng hơi
axit
- Không hình thành
sự ức chế
Ozone
35mg/l ozone ở -Hiệu quả đối với
250C
ligine
- Không hình thành
sự ức chế
- Nhiệt độ và áp suất
trung bình
Thủy phân
H2SO4, HCl
- Thủy phân bằng
bằng axit
axit loãng

- Điều kiện trung
bình
-Năng suất cao đối
với xylan thành
xylose
Thủy phân
NaOH,
Ca(OH)2, -Loại bỏ este hiệu
bằng kiềm
NH3
quả
-Tăng diện tích bề
mặt
Organosolvol MeOH,EtOH,
- Năng xuất xylose
ysis
Axeton với HCl
cao
hoặc H2SO4

- Hiệu quả thấp đối
với sinh khối chứa
lignin cao
-Thu hồi amoniac

Sinh học

- Ức chế vi sinh vật Crawford, 1984
-Mất Cellulose và Costa và cs,
nắng suất thấp

2002

Nấm nâu, nấm trắng - Phân hủy lignin
hiệu quả
- Yêu cầu năng
lượng thấp

12

Holtzapple và
cs, 1991
Vlasenko và cs,
1997

- Đòi hỏi lượng Roncero, 2003
ozone lớn
- Đắt

- Ăn mòn và độc tố
- Thu hồi acid
- Khá đắt

Bhandari, 1983
Ragg và cs,1987
Carrasco,1992

Thu hồi kiềm

Fan và cs,1987
Chang và cs,

1998
Kaar và cs, 2000
Chum và cs,
1990
Vázquez, 1997

- Thu hồi dung môi
- Đắt


2.2.3.3.2. Quá trình thủy phân bằng enzyme
Quá trình thủy phân bằng enzyme và quá trình lên men có thể diễn ra đồng thời
với nhau hoặc tách riêng
Thủy phân và lên men tách riêng: vật liệu sau khi được nghiền mịn (giảm kích
thước) sẽ được xử lý sơ bộ bằng axit loãng để thuỷ phân hemicellulose, chất rắn còn
lại (cellulose, lignin) sẽ được thuỷ phân bằng enzyme. Trong bước xử lý sơ bộ, chuỗi
liên kết các loại đường cấu thành nên hemicellulose bị phá vỡ, các phân tử
hemicellulose sẽ bị phân hủy thành các đường đơn. Cụ thể là các đường 5C có thể hoà
tan như xylose, arabinose và các đường 6C có thể hoà tan như mannose và galactose.
Một lượng nhỏ cellulose cũng được chuyển hóa thành glucose trong bước này. Tiếp
đến cần thu nhận enzyme cellulose để thuỷ phân cellulose tạo đường glucose.

Sản xuất
enzyme

Xử lý sơ bộ
Giảm kích
thước

Thủy phân

cellulose
bằng enzyme

bằng NaOH

Thủy phân lấy

Thủy phân

đường từ

với đường

hemicellulose

từ cellulose

Chế biến
chất thải
rắn

Lên men

Thu hồi
ethanol

Hình 2.3 Sử dụng enzyme để thủy phân và lên men tách riêng
(Nguyễn Thị Hằng Nga, 2009)
Trong phản ứng thuỷ phân cellulose, enzyme cellulase được sử dụng để phá vỡ
chuỗi liên kết glucan của cellulose, giải phóng ra glucose. Quá trình thuỷ phân

cellulose còn được gọi là sự đường hóa cellulose. Dung dịch thu được sau giai đoạn xử
lý sơ bộ và giai đoạn thuỷ phân cellulose được lên men bằng vi sinh vật. Sau đó người
ta chưng cất để thu hồi ethanol tinh khiết. Trong quy trình này quá trình thuỷ phân và
quá trình lên men được tiến hành tách rời
13


Thủy phân và lên men đồng thời: khác với quy trình thủy phân và lên men tách
riêng, ở quy trình này quá trình thuỷ phân cellulose và quá trình lên men được tiến
hành đồng thời. Quy trình này tuy không phải thực hiện sự thủy phân trước nhưng hạn
chế của nó là làm xuất hiện các phản ứng lên men đồng thời phức tạp, và làm phát sinh
các sản phẩm của sản xuất ethanol sinh học ức chế hoạt động của enzyme.

Giảm kích thước

Tiền xử lý
bằng NaOH

Sản xuất
enzyme

Chế biến
chất thải rắn

Thủy phân lấy
Đường hóa
và lên men
đồng thời

đường từ

hemicellulose

Thu hồi
ethanol

Hình 2.4 Sử dụng enzyme để thủy phân và lên men đồng thời
(Nguyễn Thị Hằng Nga, 2009)
2.2.4. Tình hình sản xuất và sử dụng nhiện liệu etanol sinh học
2.2.4.1. Tình hình sử dụng trên thế giới
Hiện nay có khoảng 50 nước trên thế giới khai thác và sử dụng NLSH ở các
mức độ khác nhau. NLSH được dùng làm nhiêu liệu cho ngành giao thông bao gồm:
Dầu thực vật sạch, ethanol, diesel sinh học, dimhetyl ether (DME), ethyl tertiary butyl
ether (ETBE) và các sản phẩm khác. Năm 2006, toàn thế giới đã sản xuất khoảng 50 tỷ
lít ethanol (75% dùng làm nhiên liệu) so với năm 2003 là 38 tỷ lít, dự kiến năm 2012
là khoảng 80 tỷ lít; năm 2005 sản xuất 4 triệu tấn diesel sinh học (B100), năm 2010 sẽ
tăng lên khoảng trên 20 triệu tấn.
Năm 2005, Brazil sản xuất 16 tỷ lít ethanol, chiếm 1/3 sản lượng toàn cầu. Năm
2006, Brazil đã có trên 325 nhà máy ethanol, và khoảng 60 nhà máy khác đang xây
cất, để sản xuất xăng ethanol từ mía (đường, nước mật, bả mía), và bắp; đã sản xuất
17,8 tỷ lít ethanol, dự trù sẽ sản xuất 38 tỷ lít vào năm 2013. Hiện tại, diện tích trồng
mía ở Brazil là 10,3 triệu ha, một nửa sản lượng mía dùng sản xuất xăng-ethanol, nửa
kia dùng sản xuất đường. Dự đoán là Brazil sẽ trồng 30 triệu ha mía vào năm 2020. Vì
lợi nhuận khổng lồ, các công ty tiếp tục phá rừng Amazon để canh tác mía, bắp, đậu
14


nành cho mục tiêu sản xuất xăng sinh học vừa tiêu thụ trong nước vừa xuất khẩu. Giá
xăng ethanol được bán bằng nửa giá xăng thường tại Brazil (Hoàng Minh Nam, 2009).
Bảng 2.4 Tổng sản lượng ethanol hàng năm của một số nước
Tổng sản lượng ethanol hàng năm của 15 nước đứng

đầu (2004-2006) (Triệu tấn gallon Mỹ)

Xếp
hạng
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

Đất nước
Mỹ
Brazil
Trung Quốc
Ấn Độ
Pháp
Đức
Nga
Canada
Tây Ban Nha

Nam Phi
Thái Lan
Anh
Ukraina
Ba Lan
Saudi Arabia
Tổng cộng

2006

2005

2004

4 855
4.491
1 017
502
251
202
171
153
122
102
93
74
71
66
52

4 264
4.227
1 004
449
240
114
1/9
61
93
103
79
92
65
58
32

3 535
3 989
964
462
219
71
198
61
79
110
74
106
66
53

79

13.489

12.150

10.770

Tổng sản lượng ethanol hàng năm 15 nước
đứng đầu (2007) (Triệu tấn gallon Mỹ)

Xếp
hạng
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

Đất nước/vùng

2007

Mỹ
Brazil
Liên minh Châu âu
Trung Quốc
Canada
Thái Lan
Campuchia
Ấn Độ
Trung Mỹ
Australia
Thổ Nhĩ Kỳ
Pakistan
Peru
Argentina
Paraquay
Tổng cộng

6 5498.6
5 019.2
570.3
486
211.3
79.2
74.9
52.8
39.6
26.4

15.8
9.2
7.9
5.2
4.7
13.101,7

(1 gallon Mỹ = 3,785 lít)(Nguyễn Thị Hằng Nga, 2009)

Hoa Kỳ sản xuất ethanol chủ yếu từ hạt bắp, hạt cao lương và thân cây cao
lương ngọt, và củ cải đường. Khoảng 17% sản lượng bắp sản xuất hàng năm ở Hoa Kỳ
dùng để sản xuất ethanol. Hiện tại nông dân Hoa Kỳ chuyển hướng sản xuất lúa mì và
bắp cho xăng sinh học.
Ðức là nước tiêu thụ nhiều nhất xăng sinh học trong cộng đồng EU, trong đó có
khoảng 0,48 triệu tấn ethanol. Nguyên liệu chính sản xuất ethanol là củ cải đường.
Pháp là nước thứ hai tiêu thụ nhiều ethanol sinh học trong cộng đồng châu Âu với mức
khoảng 1,07 triệu tấn ethanol và diesel sinh học năm 2006. Thuỵ Ðiển có chương trình
chấm dứt hoàn toàn nhập khẩu xăng cho xe hơi vào năm 2020, thay vào đó là tự túc
bằng xăng sinh học. Hiện nay, 20% xe ở Thuỵ Ðiển chạy bằng xăng sinh học, nhất là
xăng ethanol. Thuỵ Ðiển đang chế tạo xe hơi vừa có khả năng chạy bằng ethanol vừa

15