KHÍA CẠNH KINH TẾ VÀ MÔI TRƯỜNG CỦA CÔNG NGHỆ SINH HỌC CÔNG NGHIỆP

Trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh
Khoa Kỹ Thuật Hóa Học
Bộ Môn Công Nghệ Sinh Học

KHÍA CẠNH KINH TẾ VÀ MÔI
TRƯỜNG CỦA CÔNG NGHỆ
SINH HỌC CÔNG NGHIỆP
GVHD: Huỳnh Ngọc Oanh
Nhóm 13: Trần Thị Hạnh
1510959
Trần Thị Kim Dung 1510435
Hoàng Thị Huệ
1511200
Phạm Ngô Hoài Tiền
1513474
Nguyễn Hữu Tấn
1512977
Nguyễn Ngọc Phúc
1412965


Nội dung
I. giới thiệu
II. Phương pháp luận
III. Tổng quan kết quả
IV. Kết luận


I.Giới thiệu
• Hiện nay hóa chất và nhiên liệu hầu như được sản xuất chỉ từ các nguồn
nguyên liệu hóa dầu có nguồn gốc từ dầu thô và khí tự nhiên.

I.Giới thiệu
• Trước sự tăng mạnh của giá dầu cũng như các mục tiêu phát thải
dài hạn, công nghiệp công nghệ sinh được áp dụng để sản xuất
nhiên liệu sinh học, vật liệu cơ bản hoặc nhiên liệu có thể góp phần
đáng kể vào việc đạt được mục tiêu phát thải cũng như giảm sự
phụ thuộc vào nguồn tài nguyên hóa thạch đắt tiền.
• Trong những năm gần đây đã có những bước quan trọng trong các
viện nghiên cứu, công ty và chính sách, với mục tiêu phát triển và
ứng dụng công nghiệp công nghệ sinh học trong sản xuất hóa chất
và nhiên liệu, dẫn đến kỳ vọng cao trong lĩnh vực này.


• Cho đến nay có rất ít thông tin về những tác động về kinh tế,
môi trường và xã hội hiện tại từ những thành tựu của công
nghiệp công nghệ sinh học ví dụ như nhiên liệu ethanol... trình
bày và áp dụng một cách tiếp cận chung cho phép đánh giá các
tác động về môi trường và kinh tế dựa trên đầu vào của nguyên
liệu và năng lượng cho quá trình.
• Việc lựa chọn các sản phẩm trong chương này dựa trên các
tiêu chí:
 Tính khả thi của sản xuất bằng cách lên men
 Thông tin sẵn có về quá trình chế biến, năng suất và nồng độ
nước lên men, cuối cùng là tiềm năng được bán với số lượng
lớn trong trung hạn hoặc dài hạn.


II. Phương pháp luận
1 Cách tiếp cận chung

1.1 Cơ sở phương pháp luận

- Phương pháp sử dụng các phép so sánh tiêu chuẩn giữa
các quy trình khác nhau dựa trên một số lượng hạn chế
của các thành phần.
- Cho phép ước lượng trước tính khả thi về kinh tế cũng
như các tác động môi trường của các quy trình CNSH
mà chưa có dữ liệu thí điểm hoặc những dữ liệu về quy
trình không có sẵn.


1.2 Thiết kế quy trình cho lộ trình CNSH CN

• Các sơ đồ quy trình riêng biệt được thực hiện
cho các công nghệ hiện tại và tương lai, cả về
quá trình lên men và quá trình tách và tinh
sạch sản phẩm.



1.3 Giả định công nghệ cho các tuyến CNSH CN
Khối lượng của tất cả các hợp chất được ước tính dựa trên
các thông số chính sau:
- Nồng độ dịch trong giai đoạn lên men: ảnh hưởng đến
năng lượng cho quá trình downstream
- Năng suất thiết bị(g/(l*h)): ảnh hưởng thời gian lưu giữ,
kích thước thiết bị lên men.
- Năng suất (g sản phẩm/g glucose): ảnh hưởng đầu vào
đường lên men, chất thải đầu ra.

1.3 Giả định công nghệ cho các tuyến CNSH CN
• Là một phần của cách tiếp cận chung, các giả định đưa
ra các thông số chính của công nghệ hiện tại và tương
lai về lên men và xử lý downstream.



1.3 Giả định công nghệ cho các tuyến CNSH CN
- Công nghệ hiện tại sử dụng cả quá trình lên men liên
tục và lên men gián đoạn.
- Công nghệ tương lai sẽ dựa vào sự lên men liên tục
tại điểm năng suất cực đại của vi sinh vật bằng việc
loại bỏ sản phẩm tại chỗ.
- Nhược điểm lớn nhất của lên men liên tục là chi phí
đầu tư trang thiết bị lớn.
- Năng suất tối đa cho các quy trình hiện tại xảy ra ở
khoảng một nửa nồng độ cực đại.



• Giả định qúa trình tách cho công nghệ tương lại dựa
vào:
- Sự kết tinh không được coi là khả thi đối với sản xuất quy
mô lớn.
- Sự chiết xuất và hấp thụ được coi là lựa chọn trong tương
lai có thể chấp nhận được .
- Các quá trình màng như sự thấm nước, lọc điện, và siêu
lọc được dùng do sử dụng năng lượng thấp.
- Tỷ lệ bay hơi nước: sản phẩm là 5:1, với tỷ lệ lớn hơn thì

gấp đôi hiệu suất bay hơi nước  tăng cho phí đầu tư


1.4 Sử dụng năng lượng

- Năng lượng của quy trình được xác định
bằng cách nhân khối lượng và thể tích
thông qua lượng năng lượng sử dụng cho
mỗi bước quy trình cụ thể.


2. Phương pháp luận về tác động môi
trường


2.1 Ranh giới hệ thống
 Đánh giá môi trường được thực hiện bởi hệ thống
cradle-to-factory gate and cradle-to-grave ( phạm
vi/qui mô sản xuất đến người sử dụng và phạm vi
sản xuất sản phẩm đến khi phân hủy).


 Năm hệ thống con được đánh dấu khi lập mô hình
vòng đời


2.2 Phân bổ và mở rộng hệ thống
 Quá trình đa chức năng → nhiều sản phẩm →
phương pháp phù hợp đơn vị chức năng.
 Hai hệ thống phân bổ phổ biến nhất:

Mở rộng hệ thống
Phân vùng
Mở rộng hệ thống đặc trưng cho đồng sản phẩm.
? Đồng sản phẩm
Việc mở rộng hệ thống được sử dụng khi đồng sản
phẩm (ví dụ, điện từ bã mía) cũng có thể được sản
xuất theo một quá trình độc lập (ví dụ, điện tử từ
than).


 Giải quyết các đồng sản phẩm của quá trình
lên men: Tất cả các đầu vào và tín dụng các
sản phẩm cùng loại.
 Các khoản tín dụng này của các đồng sản
phẩm sản xuất từ hóa dầu và công nghiệp
CNSH tương đương nhau.


 Tác động môi trường nói chung: Theo tỷ lệ khối
lượng/ giá trị kinh tế của sản phẩm.
 Phân bổ và mở rộng hệ thống có liên quan đến sản
xuất đường lên men.
Ví dụ: Năng lượng sinh ra từ việc đốt chất thải sinh
ra từ quá trình chế biến sinh học đã dẫn đến tín dụng
năng lượng đã bị khấu trừ từ các đầu vào của năng
lượng không tái tạo vì năng lượng này đã tiêu huỷ
việc sử dụng năng lượng không tái tạo, ví dụ như điện
từ lưới điện.
=> Tín dụng năng lượng = Năng lượng không tái tạo
– Năng lượng từ đốt chất thải

Tín dụng
năng
lượng


2.3 Sản xuất đường lên men

Ba loại
đường

Glucose

Phế phẩm

Sucrose

Bã mía

Đường
khác

Lignocellulose


Ngô
 Tác động môi trường của ngô và ngô bị loại bỏ
thông qua việc phân bổ kinh tế:
Giá
Ngô → Bột ngô + Phế phẩm từ ngô
4

:
1
Các loại đường lên men từ tinh bột ngô là dextrin
được thủy phân từ tinh bột.
Việc phân bổ đồng sản phẩm dựa trên khối lượng chi
tiết có tính đến các quy trình con cho các sản phẩm
cùng loại của đường lên men từ ngô.
Đầu vào ròng : 1.06 kg ngô khô → 1 kg
glucose


Mía
Nghiền
Mía

Surcose

Bã mía
Đốt
Năng
lượng

Sử dụng tổng đầu vào của nhà máy đường mía làm
điểm khởi đầu trong phân bổ mặc định và nguồn
năng lượng được sản xuất từ bã mía.
8,7 kg mía đường → 1 kg sucrose


Sinh khối từ gỗ
Các loại đường C5 / C6, thường là hỗn hợp glucose,

xylose, và một lượng nhỏ các đường khác thu được
thông qua sự khử trùng hợp cellulose và hemicellulose.
Theo REF, giả định đường C5/C6 sản xuất từ
rơm khô ngô → ngô trồng với mục đích sản
xuất tinh bột từ hạt.
Phân bổ đầu vào cho sản xuất nông nghiệp sang ngô,
thì một phân bổ kinh tế sử dụng một tỷ lệ giá trị của
ngô 4: 1 so với rơm khô từ ngô.
Sản xuất 1 tấn đường lên men cần 1,79 tấn
ngô.