TÌM HIỂU VỀ XĂNG SINH HỌC_TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT. KHẢO NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VIỆC SỬ DỤNG XĂNG E10 TRÊN XE GẮN MÁY.

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

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÌM HIỂU VỀ XĂNG SINH HỌC_TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT.
KHẢO NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VIỆC SỬ DỤNG
XĂNG E10 TRÊN XE GẮN MÁY.

Họ và tên sinh viên: ĐOÀN THẾ HIỂN
Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ
Niên khóa: 2008-2012

Tháng 06/2012
 
 


TÌM HIỂU VỀ XĂNG SINH HỌC_TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT. KHẢO
NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VIỆC SỬ DỤNG XĂNG E10 TRÊN
XE GẮN MÁY.

Tác giả

ĐOÀN THẾ HIỂN

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu
cấp bằng Kỹ sư ngành
Công nghệ kỹ thuật ô tô

Giáo viên hướng dẫn:

Th.s Thi Hồng Xuân

Tháng 06 năm 2012
i 
 


LỜI CẢM TẠ
Trong suốt thời gian học tập tại Trường Đại Học Nông Lâm TP.Hồ Chí Minh, tôi
đã được dạy dỗ, tiếp thu nhiều kiến thức bổ ích và quan trọng từ thầy cô và bạn bè của
trường, đó là hành trang quý báu để tôi bước vào đời. Với lòng biết ơn sâu sắc tôi xin
được gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến:
Gia đình mình, cảm ơn cha mẹ đã sinh thành, nuôi dưỡng và động viên cho con
học tập và hoàn thành khoá học của mình.
Ban giám hiệu Trường Đại học Nông Lâm TP.HCM, quý thầy cô Khoa Cơ Khí
Công Nghệ đã tận tình dạy bảo và truyền đạt kiến thức cho em trong thời gian
học tập tại trường.
Thầy Th.s Bùi Công Hạnh, thầy Phan Minh Hiếu cùng quý thầy cô trong bộ
môn Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô Trường Đại Học Nông Lâm TP.HCM đã giúp
đỡ, tạo điều kiện cho em hoàn thành đề tài của mình.
Thầy Th.s Thi Hồng Xuân đã tận tình hướng dẫn trong quá trình học tập và làm
đề tài tốt nghiệp.
Cuối cùng xin cảm ơn tất cả các bạn trong lớp DH08OT đã quan tâm, giúp đỡ
tôi trong quá trình học tập và làm đề tài.
Trong quá trình hoàn thành đề tài này tôi đã cố gắng hết sức nhưng cũng không
thể tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự cảm thông và góp ý của các
thầy cô cùng các bạn.
Kính chúc quý thầy cô cùng các bạn dồi dào sức khỏe và thành công.

Chân thành cảm ơn!

Sinh viên: Đoàn Thế Hiển

ii 
 


TÓM TẮT
1. Tên đề tài.
“Tìm Hiểu Về Xăng Sinh Học_Tiêu Chuẩn Kỹ Thuật. Khảo Nghiệm Và Đánh Giá Kết
Quả Việc Sử Dụng Xăng E10 Trên Xe Gắn Máy”.
2. Thời gian và địa điểm.


Thời gian: Từ ngày 15 tháng 03 đến ngày 01 tháng 06 năm 2012.



Địa điểm: Xưởng thực tập sửa chữa ô tô, khoa Cơ khí - Công nghệ, trường
Đại học Nông Lâm TP.HCM.

3. Mục đích của đề tài.


Thông qua việc thực hiện đề tài này sẽ giúp tôi tìm hiểu một cách sâu sắc
hơn về nhiên liệu sinh học.



Giúp người sử dụng nâng cao hiểu biết về nhiên liệu xăng sinh học đang
được nước ta đưa vào sử dụng hiện nay.



Xác định và so sánh những tác động của xăng sinh học E10 khi sử dụng
trên xe gắn máy với xăng A92.

4. Phương tiện.


Xe gắn máy (dòng xe Best của hãng Suzuki).



Thiết bị đo số vòng quay và góc đánh lửa động cơ TIMINGLIGHT.



Thiết bị đo khí thải động cơ xăng KEG-500.



Máy vi tính cá nhân.



Máy ảnh kỹ thuật số.



Xăng A92, xăng E5, xăng E10 và ethanol tinh khiết (99,7%).



Dụng cụ tháo lắp thiết bị.

5. Kết quả.


Nắm được quá trình phát triển, phương pháp sản xuất cũng như những lợi
ích và bất lợi của xăng sinh học hiện nay.



Biết được tình hình sản xuất và sử dụng xăng sinh học trên thế giới và ở
nước ta hiện nay.



Nắm được phương pháp đơn giản để xác định nồng độ cồn trong xăng.
iii 

 




Pha chế được xăng E10 và E5.



Kiểm tra được thành phần khí thải trong nhiên liệu E10, E5 và A92.



Đo lượng tiêu hao nhiên liệu của nhiên liệu E10, E5 và A92.



Kiểm tra khả năng khởi động và tăng tốc của nhiên liệu E10.

iv 
 


MỤC LỤC
Trang
Trang tựa .................................................................................................................. i
Lời cảm tạ ................................................................................................................ ii
Tóm tắt ..................................................................................................................... iii
Mục lục .................................................................................................................... v
Danh sách các chữ viết tắt ....................................................................................... vii
Danh sách các hình .................................................................................................. viii
Danh sách các bảng .................................................................................................. ix
Chương 1. MỞ ĐẦU .............................................................................................. 1
1.1 Đặt vấn đề ....................................................................................................... 1
1.2 Mục đích của đề tài ......................................................................................... 1
1.3 Nội dung nghiên cứu ....................................................................................... 2
Chương 2. TỔNG QUAN ...................................................................................... 3
2.1 Khái niệm và quá trình phát triển xăng sinh học ............................................ 3
2.2 Phương pháp sản xuất xăng sinh học .............................................................. 4

2.3 Nguồn nguyên liệu sản xuất xăng sinh học ..................................................... 11
2.4 Lợi ích của xăng sinh học ............................................................................... 17
2.5 Bất lợi của xăng sinh học ................................................................................ 19
2.6 Tình hình sản xuất và sử dụng xăng sinh học trên thế giới ............................ 22
2.7 Tình hình phát triển xăng sinh học tại Việt Nam ............................................ 27
2.8 Quy chuẩn kỹ thuật Việt Nam về xăng sinh học ............................................ 32
2.9 Phương pháp pha trộn ethanol vào xăng trong công nghiệp .......................... 34
2.10 Phương pháp xác định nhanh nồng độ cồn trong xăng ................................. 36
Chương 3. PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN ............................................ 38
3.1 Địa điểm thực hiện .......................................................................................... 38
3.2 Phương tiện thực hiện ..................................................................................... 38
v 
 


3.3 Phương pháp nghiên cứu ............................................................................... 38
Chương 4. KẾT QUẢ THẢO LUẬN ................................................................... 40
4.1 Tính chất nhiên liệu......................................................................................... 40
4.2 Pha chế nhiên liệu E10 .................................................................................... 41
4.3 Đánh giá về mặt phát thải ô nhiễm của xăng E10 .......................................... 43
4.4 Tính kinh tế về nhiên liệu của xăng E10......................................................... 49
4.5 Khả năng khởi động của xăng E10 ................................................................. 50
4.6 Khả năng tăng tốc và chạy ở tốc độ cao của nhiên liệu E10 .......................... 51
Chương 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ................................................................. 52
5.1 Kết luận ........................................................................................................... 52
5.2 Đề nghị ............................................................................................................ 52
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

vi

 


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
FAO: Food and Agriculture Organization.
EU: European Union.
OPEC: Organization of the Petroleum Exporting Countries.
NLSH: Nhiên liệu sinh học.
NDT: Nhân dân tệ.

vii
 


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1: Vụ thu hoạch sắn ............................................................................................ 12
Hình 2.2: Vụ thu hoạch ngô ở Mộc Châu................................................................... 13
Hình 2.3: Mật rỉ .......................................................................................................... 14
Hình 2.4: Rong mơ ..................................................................................................... 15
Hình 2.5: Rơm rạ ....................................................................................................... 16
Hình 2.6: Phương pháp pha trộn trên cùng đường ống dẫn ....................................... 34
Hình 2.7: Phương pháp pha trộn tuần tự .................................................................... 35
Hình 2.8: Phương pháp pha trộn vung tóe.................................................................. 35
Hình 2.9: Kiểm tra lượng cồn trong xăng .................................................................. 37
Hình 4.1: Dụng cụ và nguyên liệu cho pha chế.......................................................... 41
Hình 4.2: Ethanol tinh khiết. ...................................................................................... 42
Hình 4.3: Xăng A92.................................................................................................... 42
Hình 4.4 : Pha trộn ethanol vào xăng A92 ................................................................. 43
Hình 4.5: Xăng sinh học E10 ..................................................................................... 43
Hình 4.6: Thiết bị đo khí thải động cơ xăng KEG-500 .............................................. 45

Hình 4.7: Màn hình hiển thị thông tin người đo và xe dùng để kiểm tra ................... 45
Hình 4.8: Đầu đo khí thải ........................................................................................... 46
Hình 4.9: Thiết bị TIMINGLIGHT ............................................................................ 46
Hình 4.10: Đo lượng tiêu hao nhiên liệu .................................................................... 49

viii
 


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Thay đổi diện tích rừng của các nước Đông Nam Á, 1980-2005 .............. 21
Bảng 2.2: Mười lăm nước sản xuất ethanol đứng đầu thế giới .................................. 26
Bảng 2.3: Quy chuẩn kỹ thuật ethanol nhiên liệu biến tính ....................................... 33
Bảng 4.1: Tính chất của xăng và ethanol ................................................................... 40
Bảng 4.2: Thông số kỹ thuật cơ bản xe Best của hãng Suzuki .................................. 44
Bảng 4.3: Kết quả đo thành phần khí thải của nhiên liệu xăng A92 .......................... 47
Bảng 4.4: Kết quả đo thành phần khí thải của nhiên liệu xăng E5 ............................ 47
Bảng 4.5: Kết quả đo thành phần khí thải của nhiên liệu xăng E10 .......................... 48
Bảng 4.6: Lượng khí thải trung bình của các loại nhiên liệu sau 3 lần đo ................. 48
Bảng 4.7: Kết quả mức tiêu hao nhiên liệu của E10, E5 và xăng A92 ...................... 50

ix
 


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1.Đặt vấn đề.
Hiện nay, nguồn năng lượng mà thế giới đang sử dụng chủ yếu là từ nguồn nhiên liệu
hóa thạch. Với tốc độ tiêu thụ như hiện nay nguồn nhiên liệu này sẽ nhanh chóng bị cạn

kiệt. Đồng thời việc sử dụng nguồn nhiên liệu này đã và đang làm ô nhiễm môi trường,
gây hiệu ứng nhà kính làm trái đất nóng dần lên. Chính vì việc phụ thuộc quá nhiều vào
nguồn năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch là nguyên nhân gây ra tình trạng bất ổn về kinh
tế và chính trị trên thế giới. Việc tìm một nguồn năng lượng mới thân thiện với môi
trường để thay thế nguồn năng lượng hóa thạch là điều rất cần thiết.
Nguồn sinh khối động vật và thực vật được xem là những nguồn có khả năng tái sinh
được, đặc biệt là thực vật là nguồn nguyên liệu để sản xuất xăng sinh học (gasohol).
Nhiên liệu gasohol là một trong những loại nhiên liệu sinh học được rất nhiều nước trên
thế giới chú trọng phát triển để thay thế nhiên liệu hóa thạch, nhất là các nước nông
nghiệp và nhập khẩu nhiên liệu dầu mỏ, do các lợi ích của nó như: Kỹ thuật sản xuất
không quá phức tạp, tận dụng được nguồn nguyên liệu tại chỗ, tăng hiệu quả kinh tế nông
nghiệp.
Ở việt Nam, nhiên liệu xăng sinh học đang trong giai đoạn đầu phát triển. Nó được
đưa vào sử dụng thí điểm tại các thành phố lớn như: Hà Nội, Hồ Chí Minh, Đà Nẵng, Cần
Thơ. Do đó, việc tìm hiểu về xăng sinh học, khảo nghiệm và đánh giá kết quả việc sử
dụng xăng sinh học là điều cần thiết hiện nay. Chính vì thế, em đã chọn đề tài “Tìm hiểu
về xăng sinh học_tiêu chuẩn kỹ thuật. Khảo nghiệm và đánh giá kết quả việc sử
dụng xăng E10 trên xe gắn máy” để nghiên cứu.
1.2. Mục đích đề tài.
Đề tài này được thực hiện nhằm mục đích:
1
 


 Thông qua việc thực hiện đề tài này sẽ giúp em tìm hiểu một cách sâu sắc hơn về
nhiên liệu sinh học.
 Giúp người sử dụng nâng cao hiểu biết về nhiên liệu xăng sinh học đang được
nước ta đưa vào sử dụng hiện nay.
 Xác định và so sánh những tác động của xăng sinh học E10 khi sử dụng trên xe
gắn máy với xăng A92.

1.3. Nội dung nghiên cứu.
Do thời gian không nhiều cho nên đề tài này chỉ tìm hiểu một số vấn đề khái quát về
xăng sinh học và khảo nghiệm, đánh giá kết quả việc sử dụng xăng sinh học E10 về
phương diện ảnh hưởng đến khả năng khởi động, tính kinh tế về nhiên liệu và tác động
đến môi trường khi sử dụng trên xe gắn máy.

2
 


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1. Khái niệm và quá trình phát triển xăng sinh học.
2.1.1. Khái niệm.
Xăng sinh học (Biogasoline): Là một loại nhiên liệu lỏng, trong đó có sử dụng
ethanol như là một loại phụ gia nhiên liệu pha trộn vào xăng thay phụ gia tetra-ethyl chì.
Ethanol được chế biến thông qua quá trình lên men các sản phẩm hữu cơ như đường, tinh
bột, cellulose. Ethanol được pha chế với tỷ lệ thích hợp với xăng tạo thành xăng sinh học
có thể thay thế hoàn toàn cho loại xăng sử dụng phụ gia chì truyền thống.
2.1.2. Quá trình phát triển.
Xăng sinh học không phải là nhiên liệu mới, nó đã được sử dụng phổ biến vào cuối
thế kỷ 19 cho ô tô, trước khi người ta phát hiện ra nguồn nhiên liệu xăng dầu hóa thạch.
Động cơ đốt trong đầu tiên trên thế giới, do Nikolaus August Otto (người Đức) chế tạo
năm 1887 sử dụng nhiên liệu cồn (ethanol) sinh học để chạy máy. Các loại xe ô tô của
hãng Ford sản xuất năm 1928 - 1929 đều được thiết kế để chạy bằng các loại nhiên liệu
khác nhau, trong đó có cồn. Xe ô tô của hãng Studebaker những năm 1930 được thiết kế
để chạy được cả xăng và cồn. Thật ra trong thời buổi bình minh của triều đại ô tô, cồn
được xem là nhiên liệu đề cao như xăng, dầu sau này. Xăng dầu phát triển mạnh sau đó đã
khiến các nhà cung cấp cồn đơn lẻ khó phát triển. Tuy nhiên mỗi khi có chiến tranh, bị
địch phong tỏa khó chuyển vận xăng dầu, hay thế giới có khủng hoảng kinh tế và để

không lệ thuộc vào dầu hỏa nhập cảng từ Trung Đông, khuynh hướng sử dụng xăng sinh
học lại bộc phát trong những thời kỳ này. Chẳng hạn, Đức và Anh Quốc sản xuất xăng
sinh học từ khoai tây và lúa mì trong thời kỳ Đệ nhị Thế Chiến. Khủng hoảng xăng dầu
năm 1972 do khối OPEC gây ra, làm một số quốc gia có chủ trương tự túc nhiên liệu bằng

3
 


cách sản xuất xăng sinh học từ tiềm năng nông nghiệp đồ sộ của mình. Brazin tiêu biểu
cho chính sách này.
Kể từ năm 2000, các quốc gia trên thế giới lần lượt thật sự tuân thủ Thoả hiệp Rio de
Janeiro (1992), rồi Kyoto (1997), tìm kỹ thuật hạn chế sa thải khí nhà kính (CO2, N2O,
v.v.) của nhiên liệu hóa thạch, thay thế bằng năng lượng xanh (như năng lượng mặt trời,
gió, thuỷ điện, năng lượng sinh học v.v.), nên các nước trên thế giới đang có xu hướng
tích cực quay trở lại với nhiên liệu xăng sinh học.
2.2. Phương pháp sản xuất xăng sinh học.
Để sản xuất ethanol nhiên liệu ta có thể đi từ nhiều phương pháp khác nhau. Tuy
nhiên, trong đề tài này chỉ trình bày ba phương pháp chính để sản xuất ethanol nhiên liệu
đang được các nước trên thế giới áp dụng: phương pháp sản xuất ethanol từ rỉ đường;
phương pháp sản xuất ethanol từ nguyên liệu chứa tinh bột; phương pháp sản xuất ethanol
từ nguyên liệu chứa cellulose.
2.2.1. Phương pháp sản xuất ethanol từ rỉ đường.
2.2.1.1. Các công đoạn chính.
Quá trình sản xuất ethanol từ rỉ đường trải qua các công đoạn chính sau:

4
 

Mật rỉ
Pha loãng sơ bộ
Acide hóa
Dịch đường cơ bản
Dịch lên men
Men giống SX

Lên men
Khí CO2

Men giống PTN

Hơi đốt

Giấm chín
Gia nhiệt

Tách bọt

Tháp tách thô

Hèm

Cồn thô
Hơi đốt

Tháp trung gian

Cồn đầu (3÷5%)

Cồn đã tách cồn đầu
Hơi đốt

Tháp tách tinh
Làm nguội
Cồn thành phẩm 95,57%

5
 

Nước thải


2.2.1.2. Thuyết minh dây chuyền.
Sản xuất ethanol từ mật rỉ hay từ các phế liệu chứa rỉ đường về cơ bản gồm các công
đoạn sau:
 Chuẩn bị dịch lên men.
 Pha loãng.
Rỉ đường với hàm lượng chất khô hòa tan 55÷80% (tương đương 80÷900Bx). Khi để
nồng độ quá cao thì độ nhớt lớn, khả năng diệt tạp khuẩn và loại tạp chất kém, kết quả xử
lý không tốt, do đó cần tiến hành pha loãng. Ngược lại, pha loãng quá nhiều, nồng độ thấp
sẽ tốn nhiều thiết bị và năng lượng.
Trong thực tế, thường tiến hành pha loãng rỉ đường đến 45÷500Bx. Khi pha loãng
cần chú ý đến tạp khuẩn vì khi nồng độ thấp thì tạp khuẩn sẽ hoạt động.
 Acide hóa.
Xử lý dung dịch rỉ đường bằng acide nhằm:
 Sát trùng.
 Tạo pH tối thích: 4,5 ÷ 5 ( pH thích hợp cho nấm men phát triển).
 Chuyển hóa một phần đường Saccarose thành đường khử giúp nấm men dễ sử
dụng.

Để acide hóa, người ta thường dùng H2SO4 hoặc HCl. Nếu dùng HCl thì ion Cl- sẽ
kết hợp với Ca2+ tạo thành CaCl2 hòa tan không tạo cặn nên không ảnh hưởng đến thiết bị
chưng cất sau này. Tuy nhiên khi dùng HCl sẽ làm thiết bị dễ ăn mòn và độ tinh khiết
giảm. Vì thế người ta thường dùng tác nhân acide hóa là H2SO4 vừa làm giảm độ ăn mòn
thiết bị, vừa làm tăng độ tinh khiết cho dịch đường do tạo CaSO4, MgSO4 kết tủa.
 Bổ sung chất sát trùng.
Trong mật rỉ thường chứa từ 100.000 ÷ 500.000/g các tạp khuẩn không nha bào và
khoảng từ 15.000 ÷ 50.000/g tạp khuẩn có nha bào. Trong điều kiện nồng độ chất khô
trong mật rỉ lớn hơn 75% chúng không sinh trưởng và phát triển nhưng vẫn bảo vệ được
sự sống. Khi pha loãng đến nồng độ thấp chúng sẽ bắt đầu phát triển và làm tiêu hao
đường trong mật rỉ, do đó phải bổ sung chất sát trùng. Để sát trùng dịch đường có thể
6
 


dùng: Pentaclorophenol, fluosilicat natri, formalin, clorua vôi. Ở đây dùng fluosilicat natri
(Na2SiF6 ) với hàm lượng 12kg/1.000kg rỉ đường.
 Bổ sung chất dinh dưỡng.
Để tăng thêm dinh dưỡng cho quá trình sinh trưởng và phát triển của nấm men, cần
thiết phải cho thêm đạm và photpho.
Nguồn đạm bổ sung có thể từ Amoni sunfat ((NH4)2SO4), Urê ((NH2)2CO) với số
lượng là 0,236 kg/tấn rỉ đường hoặc 0,4 ÷0,5 (g) Urê cho 1lít dung dịch lên men. Bổ sung
photpho, ta sử dụng H3PO4 khoảng 12kg/10.000 lít cồn 100%V .
Sau khi cho đầy đủ, ta khuấy đều và để yên hỗn hợp đó trong 14 giờ theo mức độ cần
tách cặn. Tốt nhất là nên gia nhiệt dịch đường đến 85÷900C. Vì ở nhiệt độ này tạp khuẩn
sẽ bị diệt, cho phép tăng hiệu suất lên 1%. Mặt khác ở nhiệt độ trên CaSO4 kết tủa nhiều
hơn, không cần nhiều thời gian lắng.
Sau khi hoàn thành các công đoạn như trên, ta tiến hành bơm dịch trong lên thùng
chứa, cặn được đưa qua bộ phận lọc để loại tạp chất, chủ yếu là CaSO4, MgSO4 và các kết
tủa keo.

 Lên men.
Muốn lên men trước hết cần phát triển men giống đến chất lượng và số lượng cần
thiết, thường bằng 10% thể tích thùng lên men.
Qui trình, điều kiện gây men giống và lên men về cơ bản gồm 2 giai đoạn: nhân
giống trong phòng thí nghiệm và ngoài sản xuất.
 Chưng cất và tinh chế.
Quy trình chưng cất và tinh chế ethanol từ rỉ đường gồm các công đoạn chính sau:
 Loại bỏ các tạp chất rắn, không tan (bã rượu) tạo cồn thô.
 Loại bỏ các tạp chất dễ bay hơi như các aldehyt, acide.v.v.
 Loại bỏ nước để nâng nồng độ ethanol lên 95,57% (nồng độ tại đó tạo hỗn hợp
đẳng phí ethanol-nước).
2.2.2. Phương pháp sản xuất ethanol từ nguyên liệu chứa tinh bột.
2.2.2.1. Các công đoạn chính.
7
 


Từ tinh bột, để sản xuất ethanol đáp ứng được yêu cầu làm nhiên liệu cần phải trải
qua các công đoạn sau:
Nguyên liệu

Làm sạch

Nghiền

Men
giống
PTN

Men

giống
sản
xuất

Nấu

Nấm mốc

Đường hóa

Nhân giống

Lên men

Thu hồi CO2

Giấm chín

Chưng cất, tinh chế

Cồn công nghiệp

Tách nước

Cồn khan
8
 


2.2.2.2. Thuyết minh sơ đồ.

 Làm sạch.
Nguyên liệu được làm sạch đất, cát, bảo quản trong kho khô ráo chống mối, mọt, sâu
bọ. Trước khi đem nghiền, nguyên liệu được làm sạch bằng phương pháp sàng và sức gió,
dùng máy khử từ để tách những kim loại.
 Nghiền nguyên liệu.
Công đoạn nghiền để phá vỡ cấu trúc màng tế bào thực vật, tạo điều kiện giải phóng
các hạt tinh bột ra khỏi các mô, nói cách khác nghiền là quá trình phân chia vật rắn thành
nhiều phần tử nhỏ.
 Nấu nguyên liệu.
Nấu nguyên liệu nhằm phá vỡ màng tế bào của tinh bột, tạo điều kiện biến chúng
thành trạng thái hoà tan trong nước. Nấu nguyên liệu là quá trình ban đầu nhưng rất quan
trọng trong sản xuất ethanol. Các quá trình sau tốt hay xấu đều phụ thuộc rất nhiều vào
kết quả nấu nguyên lệu.
 Đường hóa.
Quá trình này để chuyển hoá tinh bột thành đường lên men được dưới tác dụng của
enzyme amylaza. Quá trình này đóng vai trò quan trọng trong công nghệ sản xuất ethanol.
Nó quyết định phần lớn hiệu suất thu hồi rượu và tinh bột sót lại sau khi lên men.
 Lên men.
Quá trình lên men rượu là quá trình yếm khí, dịch đường hoá dưới tác dụng của nấm
men sẽ chuyển hoá đường thành rượu, giải phóng CO2 và toả nhiệt.
C6H12O6

nấm men

2C2H5OH + 2CO2 + Q

 Chưng cất và tinh chế rượu.
Quá trình chưng cất rượu để tách rượu với tạp chất dễ bay hơi (aldehyt, acide…) khỏi
giấm chín và cuối cùng nhận được cồn thô.
Quá trình tinh chế rượu để tách các tạp chất khỏi cồn thô và nâng cao nồng độ, cuối

cùng nhận được cồn tinh chế.

9
 


2.2.3. Phương pháp sản xuất ethanol từ nguyên liệu chứa cellulose.
2.2.3.1. Các bước chính trong quá trình sản xuất.
Về nguyên tắc, quá trình sản xuất ethanol từ các nguồn nguyên liệu chứa cellulose
cũng giống như từ tinh bột hay rỉ đường. Nó bao gồm các bước cơ bản sau:
Nguyên liệu

Nghiền

Tiền sử lí

Nấm mốc

Nấm men

Đường hóa

Nhân giống

Nhân giống

Lên men

Thu hồi CO2

Giấm chín

Chưng cất và
tinh chế

Ethanol tinh
khiết
10
 


2.2.3.2. Thuyết minh sơ đồ:
Nguyên liệu từ kho chứa được đưa đến vùng phân phối nguyên liệu để phân phối
nguyên liệu cho nhà máy. Sau đó, nguyên liệu được băm nghiền nhằm phá vỡ cấu trúc
màng tế bào thực vật, tạo điều kiện thuận lợi để quá trình thủy phân diễn ra tốt hơn, tăng
hiệu suất quá trình. Tiếp đến nguyên liệu được đưa đến vùng tiền xử lí. Đầu tiên nó được
xử lí bằng dung dịch H2SO4 loãng ở nhiệt độ cao trong thời gian ngắn, giải phóng đường
hemicellulose và các hỗn hợp khác, tạo điều kiện tốt cho quá trình đường hoá và lên men.
Lượng acide dư được trung hoà bằng dung dịch Ca(OH)2 loại bỏ kết tủa CaSO4. Nguyên
liệu tiếp tục được đưa đến giai đoạn đường hoá bằng enzyme để biến cellulose thành
glucose rồi lên men glucose và các đường khác thành ethanol. Men giống là chủng men
Zymomonas mobils được nuôi trong những bể lớn yếm khí liên tiếp nhau đến khi đạt đủ
số lượng vi sinh vật cho quá trình lên men. Quá trình này được duy trì ở một điều kiện
thích hợp (nhiệt độ, áp suất, pH, dinh dưỡng) để đảm bảo nấm men hoạt động tốt nhất.
Sau vài ngày, hầu hết cellulose và xylose chuyển thành ethanol.
Hỗn hợp sau khi lên men gọi là giấm chín được đưa đến giai đoạn tinh chế sản phẩm
bao gồm chưng cất, tách nước, bốc hơi, phân tách lỏng rắn. Sản phẩm là ethanol 99,5%
được đưa đến bể chứa. Nước thải từ giai đoạn này sau khi xử lí cho hồi lưu lại quá trình.
Phần rắn từ đáy tháp chưng cất được phân tách cùng với CH4 sinh ra từ quá trình xử lí
nước thải làm nguyên liệu cho lò hơi để sản xuất hơi nước hay sản xuất điện năng.

2.3. Nguồn nguyên liệu sản xuất xăng sinh học.
Trên nguyên tắc, bất cứ chất liệu sinh học nào chứa nhiều đường, tinh bột, cellulose
đều có thể chế biến thành bio-ethanol. Tuy nhiên, tùy theo lợi thế về nguồn nguyên liệu
của mỗi quốc gia, người ta chọn loại nguyên liệu có lợi thế nhất để sản xuất bio-ethanol
nhiên liệu. Trong đề tài này chỉ giới thiệu một số nguyên liệu có tiềm năng lớn tại Việt
Nam có thể dùng để sản xuất bio-ethanol là sắn, ngô, rỉ đường, rong biển và rơm rạ.
2.3.1. Sắn.
Là một loại cây lương thực phổ biến của các nước ở vùng nhiệt đới châu Á, châu Phi,
châu Mỹ. Sắn là cây dễ trồng, có thể thích hợp với đất đồi, gò. Sản lượng sắn tương đối
11
 


ổn định và cao. Củ sắn nhiều tinh bột, nên sản lượng tinh bột trên một đơn vị diện tích
canh tác khá hơn so với nhiều loại cây trồng khác.
Ở Việt Nam, sắn được trồng từ Bắc tới Nam, được trồng ở nhiều vùng trung du. Hàng
năm với 1,2 triệu tấn sắn lát xuất khẩu, chúng ta có thể sản xuất được ít nhất 400 triệu lít
ethanol/năm và với tỷ lệ 10% ethanol pha vào xăng thì lượng ethanol nói trên đủ để đáp
ứng 50% nhu cầu ethanol sinh học hiện tại của thị trường xăng.

Hình 2.1: Vụ thu hoạch sắn.
Thành phần hoá học của sắn.
Thành phần của sắn tươi gồm: tinh bột 20÷34%, protein 0,8÷1,2%, chất béo
0,3÷0,4%, cellulose 1÷3,1%, chất tro 0,54%, polyphenol 0,1÷0,3% và nước 60,0÷74,2%.
Thành phần sắn khô bao gồm: nước 13,12%, protit 0,2%, gluxit 74,7%, cellulose
11,1%, chất tro 1,69%.
Ngoài các chất kể trên, trong sắn còn có một lượng vitamin và độc tố. Vitamin trong
sắn thuộc nhóm B, trong đó B1 và B2 mỗi loại chiếm 0,03mg%, còn B6 chiếm 0,06mg%.
Các vitamin này sẽ bị mất một phần khi chế biến, nhất là khi nấu trong quy trình sản xuất
rượu. Hàm lượng HCN trong sắn tươi nhỏ hơn 50mg/kg thì chưa gây độc hại cho con

người, từ 50 ÷ 100mg/kg sẽ gây ngộ độc và lớn hơn 100mg/kg, người ăn sẽ bị tử vong.
Do đó sắn trước khi luộc cần ngâm và bỏ vỏ cùi. Sắn tươi đã thái lát và phơi khô sẽ giảm
đáng kể lượng độc tố nói trên. Trong sản xuất rượu, khi nấu lâu ở nhiệt độ cao đã pha
12
 


loãng nước nên hàm lượng độc tố trên là rất bé chưa ảnh hưởng tới nấm men. Hơn nữa,
các muối xyanat (CN-) khi chưng cất không bay hơi nên bị loại cùng bã rượu.
Sắn dùng trong sản xuất rượu chủ yếu là sắn lát khô. Ngoài sắn người ta còn dùng
ngô để sản xuất ra cồn có chất lượng cao.
2.3.2. Ngô.
Ngô được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Ở Việt Nam, ngô là cây
lương thực quan trọng thứ hai sau cây lúa và là cây hoa màu quan trọng nhất được trồng ở
nhiều vùng sinh thái khác nhau, đa dạng về mùa vụ gieo trồng và hệ thống canh tác. Cây
ngô không chỉ cung cấp lương thực cho người, vật nuôi mà còn là cây trồng xóa đói giảm
nghèo tại các tỉnh có điều kiện kinh tế khó khăn. Sản xuất ngô cả nước qua các năm
không ngừng tăng về diện tích, năng suất, sản lượng: năm 2001 tổng diện tích ngô là 730
nghìn ha, đến năm 2005 đã tăng trên 1 triệu ha; năm 2010, diện tích ngô cả nước 1126,9
nghìn ha, năng suất 40,9 tạ/ha, sản lượng trên 4,6 triệu tấn.

Hình 2.2: Vụ thu hoạch ngô ở Mộc Châu.
Thành phần hoá học của ngô.
Thành phần hoá học của ngô hạt khác nhau tuỳ theo giống ngô, phương pháp và kỹ
thuật trồng trọt, khí hậu. Nước chiếm 14%, protit 10%, chất béo 4,6%, gluxit 67,9%,
cellulose 2,2%, chất tro 1,3%. Phần dưới cùng của hạt là cuống có tác dụng dính hạt với
cùi. Cuống rất giàu cellulose, lignin và hemicellulose, cuống chiếm tới 1,5% trọng lượng
hạt.
13
 

2.3.3. Rỉ đường.
Rỉ đường là nguyên liệu chứa các loại đường không tinh khiết thu được trong quá
trình sản xuất đường, tỷ lệ rỉ đường chiếm 3÷3,5% trọng lượng nước mía.
Rỉ đường còn dùng làm thức ăn gia súc, dùng trong các ngành công nghiệp khác.
Nhưng để giải quyết lượng rỉ đường của nhà máy đường thì chủ yếu dùng để sản xuất
ethanol.
Thành phần của rỉ đường gồm có:
Nước chiếm 18 - 20% (tùy theo phương pháp sản xuất, tuỳ theo điều kiện bảo quản rỉ
đường và vận chuyển).
Chất khô chiếm 80÷82%. Trong đó 60% là đường gồm: 40% là đường saccarose,
20% là đường glucose + fructose và 40% là thành phần không phải đường gồm: 8÷10% là
hợp chất vô cơ và 30÷32% là hợp chất hữu cơ .
Trong rỉ đường lượng P2O5 chiếm 0,02 - 0,05%, P2O5 rất cần cho sự phát triển của
nấm men.

Hình 2.3: Mật rỉ
2.3.4. Rong biển.
Việt Nam có vùng biển rộng lớn và có điều kiện tự nhiên thuận lợi cho rong biển
phát triển. Thành phần loài rong biển của Việt nam đã được xác định khoảng 800 loài.
14
 


Một số loài đã được sử dụng làm thực phẩm, nhưng những loài có giá trị kinh tế thấp
chưa được khai thác sử dụng, gây lãng phí có thể sử dụng làm nguyên liệu sản xuất
bio-ethanol. Và những đối tượng có khả năng nuôi trồng với năng suất cao giá thành thấp,
cũng là nguồn nguyên liệu tiềm năng cho công nghệ sản xuất cồn sinh học tại Việt Nam.
Chúng có thể thay cho nguồn nguyên liệu sắn, mía hiện đang sử dụng tại các nhà máy sản

xuất cồn nhiên liệu sinh học Tam Nông, Bình Phước, Dung Quất.
Rong biển chứa thành phần carbohydrate cao từ 25-90% trọng lượng khô có thể thủy
phân và chuyển hóa thành glucose và fructose bằng enzyme hoặc acide, và sau đó lên
men để sản xuất ethanol. Từ 1 hecta trồng rong biển, người ta có thể sản xuất ra 19.000 lít
cồn, tức là gấp 5 lần năng suất sản xuất cồn từ ngô, và gấp 2 lần năng suất sản xuất cồn từ
mía đường.
Các nhà khoa học thuộc viện Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ Nha Trang đã chọn
được ba loài rong biển tại Việt Nam có khả năng nuôi trồng quy mô lớn, sản lượng cao,
đáp ứng nguyên liệu sản xuất ethanol. Đồng thời đã chiết xuất thành công bio-ethanol từ
rong biển trong phòng thí nghiệm. Cụ thể, với tỷ lệ 7kg rong biển thu được 1lít ethanol.

Hình 2.4: Rong mơ
Thống kê số liệu đo đạt khảo sát thực tế về diện tích phân bố rong biển và sản lượng
năm 2009 cho thấy khả năng khai thác tự nhiên và nuôi trồng rong biển của Việt Nam có
thể đạt diện tích 79.126,32 ha và sản lượng thu hoạch được là 69.703,26 tấn khô.
15