Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ sản xuất ethanol nhiên liệu từ rơm rạ

Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------

NGƠ ĐÌNH MINH HIỆP

NGHIÊN CỨU HỒN THIỆN CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT
ETHANOL NHIÊN LIỆU TỪ RƠM RẠ
Chuyên ngành : Công nghệ hóa học
Mã ngành

: 605275

LUẬN VĂN THẠC SĨ
CBHD: PGS.TS PHAN ĐÌNH TUẤN
GS.TS K.L. NGUYỄN

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2008


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS.TS. Phan Đình Tuấn .................................

TS. K.L.Nguyễn ................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 1 : ...................................................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 2 : ...................................................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN
THẠC SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày . . . . . tháng . . . . năm . . . . .


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----------------

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM
Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
---oOo--Tp. HCM, ngày . . . . . tháng . . . . . năm . . . . . .

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: .NGƠ ĐÌNH MINH HIỆP. . . . . . . . . . . . . . . . . .Giới tính : Nam / Nữ
Ngày, tháng, năm sinh : . 22/06/1983. . . . . . . . . . .

Nơi sinh : .Đăklăk. . . . . .

Chun ngành : .Cơng Nghệ Hóa học. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Khoá (Năm trúng tuyển) : . . 2006. . .
1- TÊN ĐỀ TÀI: . Nghiên cứu hồn thiện cơng nghệ sản xuất ethanol nhiên liệu từ rơm
rạ………………….
2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.
Nghiên cứu hồn thiện quy trình nổ hơi, tính tốn chi phí nổ hơi.

2.

Khảo sát q trình thủy phân riêng lẻ.

3.

Nghiên cứu quá trình thủy phân và lên men đồng thời.

……………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………….
3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 30/12/2007. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 30/06/2008. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi đầy đủ học hàm, học vị):. . . . . . . . . . .
PGS. TS. Phan Đình Tuấn
TS. K.L.Nguyễn

Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ ký)


LỜI CÁM ƠN
Luận văn thạc sỹ là một đánh giá quan trọng về quá trình làm việc và học tập
của một học viên cao học. Để vượt qua được 2 năm học tập cũng như như quá trình
làm luận văn tôi đã nhận được sự giúp đỡ và động viên rất nhiều từ gia đình, thầy cơ,
bạn bè…

Tơi xin chân thành gởi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình tôi đã động viên và
tạo điều kiện cho tôi học tập. Xin cám ơn thầy hướng dẫn PGS.TS Phan Đình Tuấn
và thầy GS.TS K.L.Nguyễn đã tạo điều kiện, động viên và hướng dẫn tận tình cho
tơi trong q trình học tập cũng như làm luận văn. Xin gởi lời cám ơn sâu sắc đến
các thầy cơ đã tận tình dậy dỗ, các bạn trong lớp cũng như các bạn sinh viên đã giúp
đỡ tơi trong q trình hồn thành luận văn này.
Và cuối cùng tôi xin trân trọng cám ơn các ý kiến đóng góp từ phía bạn đọc
để đề tài nghiên cứu ngày càng được hồn thiện hơn.
TpHCM 7/2008
Ngơ Đình Minh Hiệp


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
------------------

NGƠ ĐÌNH MINH HIỆP

ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU HỒN THIỆN CƠNG
NGHỆ SẢN XUẤT ETHANOL NHIÊN LIỆU TỪ
RƠM
Chun nghành: Cơng nghệ hóa học
Mã ngành: 2.10.00

LUẬN VĂN THẠC SỸ

TP. HỒ CHÍ MINH tháng 7 năm 2008


MỤC LỤC

I. LỜI MỞ ĐẦU

Trang
2

II. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI, TÌNH HÌNH NGUN LIỆU, SẢN PHẨM
II.1. Tình hình ngun liệu rơm rạ trong nước và đồng bằng Sông Cửu Long
II.1.1 Nguồn tài nguyên rơm rạ trong nước và đồng bằng Sông Cửu Long
II.1.2 Lợi ích của ethanol sử dụng cho nhiên liệu động cơ đốt trong
II.2. Tình hình sản xuất ethanol từ rơm rạ trên thế giới
II.3. mục tiêu nghiên cứu và nhiệm vụ luận văn

3
3
3
4
5
6

III. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
III.1. Giới thiệu về ethanol và rơm rạ
III.1.1 Giới thiệu về ethanol
III.1.2 Ethanol sử dụng trong nhiên liệu động cơ đốt trong

7
7
7
8

III.2. Tính chất các thành phần trong rơm rạ

III.2.1. Rơm rạ
III.2.2 Thành phần hóa học của rơm rạ
III.2.3 Cấu trúc của tế bào thực vật
III.2.4 Gluco
III.2.5 Cấu trúc của cellulo và vai trò trong tế bào thực vật
III.2.6 Cellulo kết tinh và cellulo vơ định hình
III.2.7 Hemicellulo
III.2.8 Lignin

10
10
11
12
15
16
18
20
21

III.3. Tiền xử lý rơm rạ
III.3.1 Tiền xử lý bằng nổ hơi
III.3.2 Cơ chế nổ hơi
III.3.3 Hệ số mức độ (severity factor SF)
III.3.4 Những biến đổi trong quá trình nổ hơi biomass

22
24
25
26
27

III.4. Thủy phân
III.4.1 Quá trình hủy phân bằng enzyme cellulas
III.4.2 Ảnh hưởng của nổ hơi đến quá trình thủy phân bằng ezyme

28
28
29

III.5. Lên men
III.5.1 Cơ sở lý thuyết
III.5.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men
III.5.3 Thủy phân và lên men đồng thời
III.5.4 Diễn biến trong quá trình SSF

30
30
32
37
39

IV. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
IV.1. Nguyên liệu
IV.1.1 Rơm rạ
IV.1.2 Enzyme

41
41
41
41

IV.1.3 Giống nấm men

41

IV.2 Các thiết bị sử dụng

42

IV.3. Các phương pháp phân tích nguyên liệu và sản phẩm
IV.3.1 phân tích nguyên liệu và sản phẩm nổ hơi
IV.3.1.1 Phân tích hàm ẩm.
IV.3.1.2 Phân tích thành phần béo
IV.3.1.3 Phân tích thành phần NDS (thành phần trích ly)
IV.3.1.4 Phân tích thành phần ADS (hemicellulo)
IV.3.1.5 Phân tích thành phần ADL (lignin)
IV.3.1.6 Phân tích tro
IV.3.1.7 tính tốn các thành phần trong phân tích sợi
IV.3.2 Phân tích thành phần glucan
IV.3.3 Phân tích nồng độ dung dịch đường
IV.3.4 Phân tích nồng độ ethanol
IV.3.5 Phân tích dịch thủy phân
IV.3.6 Phân tích dịch lên men
IV.3.7 Nhân giống và đếm nấm men
IV.3.7.1 Phương pháp tiến hành nhân giống
IV.3.7.2 Phương pháp đếm mấm men

45
45

45
45
46
46
47
48
48
48
49
49
49
50
50
51
51

IV.4. Các phương pháp tiến hành thực nghiệm
IV.4.1 Thí nghiệm nổ hơi
IV.4.2 Các chế độ thí nghiệm nổ hơi nhanh
IV.4.2 Khảo sát thủy phân
IV.4.2.1 Ảnh hưởng của % bã rắn
IV.4.2.2 Ảnh hưởng của % enzyme
IV.4.3 Khảo sát hoạt tính enzyme

53
53
54
55
55
55

55

V. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
V.1 Phân tích thành phần nguyên liệu

57
57

V.2 Nghiên cứu quá trình nổ hơi
V.2.1 Nổ hơi chậm
V.2.2 Quá trình nổ hơi nhanh
V.2.2.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng xé tơi rơm rạ
V.2.2.2 Mối quan hệ giữa chi phí năng lượng và nhiệt độ nổ hơi
V.2.2.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ thu hồi rơm sau nổ hơi
V.2.3 Quá trình thủy phân
V.2.3.1 Ảnh hưởng của chế độ nổ hơi đến hiệu suất thủy phân
V.2.3.1.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ nổ hơi đến hiệu suất thủy phân
V.2.3.1.2 Ảnh hưởng của Ro đến hiệu suất thủy phân rơm rạ
V.2.3.2 Ảnh hưởng của lượng ẩm nhập liệu
V.2.4 Tính tốn chi phí năng lượng và năng suất thiết bị nổ hơi
V.2.5 Kết luận quá trình nổ hơi

58
58
60
60
63
65
67
67

67
69
70
73
74


V.3 Quá trình thủy phân
V.3.1 đường cong tốc độ thủy phân
V.3.2 ảnh hưởng nồng độ enzyme tới tốc độ thủy phân bã nổ hơi
V.3.3 Ảnh hưởng tỉ lệ bã rắn đến hiệu suất quá trình
V.3.4 Ảnh hưởng nhiệt độ đến quá trình thủy phân

75
75
76
77
78

V.4 Quá trình thủy phân và lên men đồng thời (SSF)
V.4.1 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme
V.4.2 Ảnh hưởng của mật độ nấm men
V.4.3 Khảo sát tốc độ theo thời gian

79
80
81
82

VI. KẾT LUẬN

VII. KIẾN NGHỊ
Tài liệu tham khảo

83
84
86


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1 Sản lượng nông nghiệp nước ta năm 2003 (FAO 2004)
Bảng 3.1 Tính chất hố lý của ethanol
Bảng 3.2 Thành phần hóa học của rơm rạ
Bảng 3.3 Thành phần các loại đường trong rơm rạ ở Thái lan
Bảng 3.4 Thành phần rơm rạ vùng Củ chi
Bảng 3.5 Thàn phần lignocellulo của các nguồn phụ phẩm nông nghiệp khác nhau
Bảng 3.6 Khả năng lên men của các chủng nấm men khác nhau
Bảng 3.7 Mức độ ức chế enzym của các sản phẩm
Bảng V.1 thành phần nguyên liệu
Bảng V.2 thành phần nguyên liệu tham khảo
Bảng V .3 Thành phần rơm rạ sau khi tiến hành nổ hơi
Bảng V.4 So sánh thành phần rơm rạ trước và sau khi tiến hành nổ hơi chậm
Bảng V.5 Mức đánh giá sự rời rạc của rơm rạ
Bảng V.6 đánh giá rơm rạ sau nổ hơi nhanh
Bảng V.7 So sánh chi phí năng lượng khi thay đổi nhiệt độ nổ hơi
BảngV.8 Tỉ lệ nước hóa hơi sau khi nổ hơi tại các nhiệt độ khác nhau
DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ
Hình 2.1 Sản lượng lúa gạo cả nước từ 1997- 2007
Hình 3.1 Rơm rạ và các phần trên cây lúa
Hình 3.2 Cấu trúc của tế bào và thành tế bào của thảo mộc
Hình 3.3 Hình dáng của các tế bào trên mặt cắt

ngang của một chiếc lá tuyết tùng
Hình 3.4 Tổng thể cấu trúc của thành tế bào thực vật
Hình 3.5 Cấu trúc của lớp S1 (trên thành tế bào)
Hình 3.6 Thành phần hóa học các lớp khác
nhau trên thành tế bào
Hình 3.7 Đồng phân α-gluco và β-gluco
Hình 3.8 Phân bố các bó sợi cellulo trong thành tế bào thực vật


Hình 3.9 liên kết 1,4β trong cellulo
Hình 3.10 Liên kết hydro trong cellulo
Hình 3.11 Cellulo kết tinh
Hình 3.12 Vùng kết tinh và vùng vơ định hình trong cellulo.
Hinhg 3.13 Cấu trúc của hemicellulo
Hình 3.14 Vị trí hemicellulo quanh các bó sợi cellulo
Hinhg 3.15 Các monome của lignin
Hình 3.16 Hình ảnh minh họa tác động của
tiền xử lý đến cấu trúc sợi
Hình 3.17 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự phát triển của nấm men
Hình 3.18 Ảnh SEM nấm men Saccharomyces cerevisiae
Hình 3.19 Ảnh SEM nấm men Pichia stipitis
Hình 3.20 Thay đổi nồng độ gluco, cellobio và ethanol trong quá trình SSF
Hình 4.1 Nấm men saccharomyces cerevisiae chủng Turbo yeast extra
Hình 4.2 Thiết bị nổ hơi rơm rạ
Hình 4.3 Thiết bị cung cấp nước nóng áp suất cao
Hình 4.4 Bể lắc điều nhiệt
Hình 4.5 HPLC shimadzu
Hình 4.6 Thiết bị soxhlet dùng tách béo khỏi rơm rạ
HÌnh 4.7 Thiết bị phân tích ADS và NDF (đun hồn lưu)
Hinhg 4.8 Gooch Crucible

Hình 4.9 Buồng đếm (trên) và ô đếm (dưới) dùng để đếm nấm men
Hình 4.10 Quy trình tiến hành thực nghiệm
Hình V.1 So sánh thành phần và khối lượng rơm rạ trước và sau nổ hơi.
Hình V.2 Rơm rạ trước và sau nổ hơi chậm ở nhiệt độ 220oC
Hình V.3 Rơm rạ nổ hơi ở các nhiệt độ khác nhau
Hình V.4 Bã nổ hơi tại nhiệt độ 230oC, 87% ẩm
Hình V.5 Đồ thị biễu diễn mối quan hệ giữa nhiệt độ nổ hơi và tỉ lệ hóa hơi nước
Hình V.6 giản đồ nhiệt độ-áp suất-enthapy của hơi nước bão hịa
Hình V.7 Đồ thị quan hệ giữa nhiệt độ và hiệu suất thu hồi rơm
Hình V.8 Ảnh hưởng của Ro đến hiệu suất thu hồi rơm rạ sau nổ hơi


Hình V.9 Ảnh hưởng nhiệt độ nổ hơi đến hiệu suất thủy phân rơm rạ sau nổ hơi
Hình V.10 Hiệu suất thu hồi gluco theo nhiệt độ nổ hơi
Hình V.11 Ảnh hưởng của Ro đến hiệu suất thủy phân
Hình V.12 Ảnh hưởng của ẩm đến hiệu suất thu hồi bã
Hình V.13 Ảnh hưởng của ẩm đến hiệu suất thu hồi gluco
Hình V.14 Nổ hơi với 87% ẩm (trái) và 60% ẩm (phải)
Hình V.15 Tháo bã nổ hơi và lọc rửa
Hình V.16 đường cong tốc độ thủy phân với các mẫu nổ hơi khác nhau
Hình V.17 Nồng độ gluco và cellobio trong dung dịch khi thủy phân với nồng độ enzym
khác nhau
Hình V.18 Ảnh hưởng của nồng độ enzym đến tốc độ thủy phân
Hình V.19 Ảnh hưởng của nồng độ enzym đến hoạt tính enzym khi thủy phân CMC
Hình V.20 Ảnh hưởng của tỉ lệ bã rắn đến hiệu suất thủy phân
Hình V.21 Ảnh hưởng của gluco đến tốc độ thủy phân cellobio
Hình V.22 Ảnh hưởng nhệt độ đến hoạt tính enzym
Hình V.23 Nồng độ gluco và ethanol tạo thành sau 24h của quá trình SSF
Hình V.24 Ảnh hưởng của mật độ nấm men
Hình V.25 đường cong tốc độ quá trình SSF

TĨM TẮT LUẬN VĂN
“Nghiên cứu hồn thiện cơng nghệ sản xuất ethanol nhiên liệu từ rơm rạ”
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài nhằm nghiên cứu các thông số công nghệ về sản xuất
ethanol nhiên liệu từ rơm rạ. Nội dung nghiên cứu gồm 3 phần chính: nghiên cứu q
trình nổ hơi, thủy phân, thủy phân và lên men đồng thời.
Cellulo là thành phần có khả năng thủy phân thành gluco để sản xuất ethanol chiếm
37.87% trong rơm rạ. Quy trình nổ hơi nhanh được tiến hành với thời gian lưu 2 phút
ở nhiệt độ 230oC trong môi trường hơi nước bão hòa 70% ẩm để tạo cấu trúc xốp cho
cellulo. Chi phí năng lượng nhiệt cần cung cấp cho quá trình nổ hơi với 70% ẩm là
2826kJ/kg rơm rạ. Năng suất nổ hơi của thiết bị vào khoảng 1.6kg rơm/h cho 1 lít
dung tích nồi nổ hơi. Nhiệt độ nổ hơi được tiến hành trên 225oC và thấp hơn 240oC.
Trên 240oC quá trình tái ngưng tụ lignin xảy ra làm giảm hiệu suất thủy phân của rơm
rạ.
Enzyme cellusoftL được sử dụng cho quá trình thủy phân với các điều kiện nhiệt độ
và tỉ lệ sơ sợi khác nhau. Thủy phân với 7% rơm rạ cho tối đa 83.1% cellulo chuyển
hóa thành gluco (tính trên lượng cellulo của rơm rạ ban đầu). Hoạt tính của enzym
phụ thuộc vào nồng độ enzym trong dịch thủy phân. Tiến hành thủy phân với nồng độ
enzym thấp cho hiệu suất cao nhưng tốc độ thủy phân lại thấp và ngược lại. Gluco và
cellobio có tác dụng ức chế mạnh đến enzyme trong quá trình thủy phân. Do đó dể thu
được dung dịch thủy phân có nồng độ gluco cao cần tiêu tốn nhiều enzyme hơn dung
dịch có nồng độ thấp (lượng enzym tiêu tốn trên một đơn vị gluco). Do đó để hạn chế
tác dụng ức chế của gluco cũng như cellobio quá trình thủy phân và lên men đồng thời
được tiến hành khảo sát.
Thủy phân và lên men đồng thời giúp tiêu thụ lượng gluco trong dung dịch thủy phân,
hạn chế sự ức chế của gluco từ đó thúc đẩy q trình thủy phân rơm rạ và tiết kiệm
enzyme. Quá trình thuỷ phân và lên men đồng thời đạt được kết quả tốt ở 11% bã rắn,
5% enzyme, 23,6 triệu tế bào nấm men/ml, 37oC và pH 4,8. Quá trình này thu được
30,86g/l ethanol.

- Trang 1 -

- -


ABSTRACT
The current research investigates the utilization of rice straw as feedstock to produce fuel
ethanol. Rice straw is the lignocelluloses material and is the main agriculture residue in
Vietnam. Rice straw is containing about 37.87% cellulose. This is main component and
can be converted to glucose by enzymatic. Glucose is fermented to ethanol after that. Raw
materials were pretreated by steam explosion method in order to be more accessible
cellulose to enzyme. Then, the residue was introduced to sacchrificated or SSF step. The
fast steam explosion is researched to modified and compared with slow one. This studies
are focused on fast steam explosion pretreatment method. The best conditions for this
process are 230oC with 70% moist and 2 minutes residue time to increase cellulose
accessibility.
Energy consume is calculated for pilot equipment with 2826kJ/kg energy losing for rice
straw steam process and 1.6kg/1liter volume capacity reactor for each hours. The result is
indicated that the best condition for saccharification is 50oC and pH=4.8. 83.1% cellulose
from raw materials can be converted to glucose with 4.2% glucose concentration in
saccharificated solution. Cellobiose and glucose are high enzymes inhibiting must be
reduce from hydrolysis solution. So that more enzymes losing for higher glucose
concentration. Simultaneous Saccharification and Fermentation (SSF) process is study for
improvement results. The results obtained from this study showed that the glucose
concentration in solution less than 0.5% during SSF process and 30g/liter ethanol
concentration can be got. The conclusions drawn from this study are the following: steam
explosion was able to improve both glucose yields from enzyme hydrolysis and ethanol
yields from fermentation. However, when analyzed on starting material basis, it was
found that the fiber loss incurred during steam explosion treatment negated the gain in

ethanol yield. SSF process is necessary for enzymes save and high ethanol concentration.

- Trang 2 -

- -


I. LỜI MỞ ĐẦU
Nước ta là một nước nông nghiệp với sản lượng gạo hằng năm trên 35 triệu tấn. Đồng
bằng Sông hồng, khu vực trung du và đồng bằng Sông cửu long là 3 khu vực sản xuất
lúa gạo chính của nước ta. Từ đó có thể thấy sản lượng rơm rạ trên cả nước hằng năm
là rất lớn và tập trung. Việc giá dầu mỏ tăng lên từng ngày cùng với tình trạng ơ
nhiễm mơi trường đang dần trở thành một thách thức lớn cho việc sử dụng nhiên liệu
trong tương lai. Nguồn rơm rạ dồi dào nhưng những ứng dụng lại hạn chế. Phần lớn
rơm rạ được để hoai mục tự nhiên hay đốt bỏ ngoài đồng. Sự lãng phí nguồn năng
lượng cùng với ơ nhiễm mơi trường do việc sử dụng rơm rạ không đúng cách như hiện
nay đang dần trở thành mối quan tâm của nhiều nhà khoa học và quản lý.
Ethanol được đánh giá nguồn cung cấp nhiên liệu tốt cho tương lai vì con người có
khả năng sản xuất với sản lượng lớn, khơng gây ơ nhiễm mơi trường và có thể thay thế
được hoàn toàn cho xăng. Ethanol làm nhiên liệu này hồn tồn có thể sản suất được
từ nguồn cellulo thực vật như rơm rạ. Theo đánh giá sơ bộ, lượng rơm rạ hằng năm
trên cả nước nếu được chuyển thành ethanol hồn tồn có khả năng thay thế tồn bộ
nhu cầu xăng dầu cả nước như hiện nay.
Mục tiêu của đề tài nhằm mục đích nghiên cứu hồn thiện hơn các thông số kỹ thuật
sản xuất ethanol nhiên liệu từ rơm. Việc nghiên cứu bên cạnh tìm hiểu, tiếp thu những
kết quả trên thế giới là những thí nghiệm cụ thể để kiểm chứng và từng bước hoàn
thiện những kết quả nghiên cứu trong nước.

- Trang 3 -

- -


II. GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI VÀ TÌNH HÌNH
NGUYÊN LIỆU, SẢN PHẨM
II.1. Tình hình nguyên liệu rơm rạ trong nước và đồng bằng Sông Cửu Long
II.1.1 nguồn tài nguyên rơm rạ trong nước và đồng bằng Sông Cửu Long
Nước ta có khí hậu nhiệt đới gió mùa. Cùng với quỹ đất rộng và nền nông nghiệp phát
triển lâu đời, Việt nam đã trở thành một nước xuất khẩu gạo nhiều nhất thế giới. Theo
thống kê năm 2003, cả nước có 33 triệu hecta đất trong đó 9.67 triệu hecta đất canh
tác cùng 9.7 triệu hecta đồng cỏ (FAQ, 2003) [1]. Tổng sản lượng hoa màu và thực
phẩm cả nước năm 2003 đạt 35 triệu tấn. Số liệu cụ thể được trình bày theo bản sau
đây:

Sản xuất
(1000 tấn)

Nhập khẩu
(1000 tấn)

Xuất
khẩu(1000
tấn)

tiêu thụ nội
địa(1000 tấn)

Tổng

35419.23

1357.95

5893.59

28261.5

Lúa mì

0

870.32

32.01

841.6

Gạo

23057.39

2.27

3853.44

16679.71

Lúa mạch

0

195.46

0

195.46

Ngơ

3136.3

200

50

3286.3

Củ mì

5228.5

0

1805.73

3422.77

Khoai tây

362.37

34.59

6.37

390.59

Khoai lang

1592.1

0

0

1592.1

Mía đường

1376.16

5.89

44.36

1335.62

Đậu xanh

158.1

0

2.09

156.01

Đậu nành

225.3

49.4

19.8

174.9

Đậu phộng

283.01

0.02

79.79

186.44

Bảng 2.1 Sản lượng nông nghiệp nước ta năm 2003 (FAO 2004) [1]

Sản lượng luơng thực và hoa màu cao đồng nghĩa với việc nước ta có một nguồn phụ

phẩm nơng nghiệp rất dồi dào. Trung bình, để tạo ra 1 tấn gạo đã thải ra khoảng 1.2
tấn rơm rạ. Sản lượng lúa gạo năm 2007 toàn quốc đạt 36 triệu tấn [2]. Như vậy,

- Trang 4 -

- -


lượng rơm rạ thải ra hằng năm vào khoảng 43 triệu tấn. Số liệu thống kê hằng năm
được trình bày theo bảng sau:

Hình 2.1 Sản lượng lúa gạo cả nước từ 1997- 2007 [4]

Cho đến nay, phần lớn rơm rạ thường được để mục hoai ngoài đồng hay đốt tại chỗ để
trả lại khống chất cho đồng ruộng. Phần cịn lại được đem về làm thức ăn gia súc hay
trồng nấm và làm chất đốt phục vụ nhu cầu đun nấu trong gia đình.
Với dân số cả nước 87 triệu năm 2007 [3] trong đó đồng bằng Sơng Cửu Long chiếm
22% dân số cả nước (với số dân 19 triệu, 2007) cùng với diện tích vùng đồng bằng
3.96 triệu hecta (trong đó 65% được dùng để phát triển nơng nghiệp). Đây là khu vực
có sản lượng lương thực lớn nhất nước. Sản lượng gạo năm 2007 ở đồng bằng Sông
Cửu Long vào khoảng 17 triệu tấn, chiếm ½ sản lượng tồn quốc. Đi đơi với sản
lượng lúa gạo là trữ lượng rơm rạ thải ra hằng năm cũng vào khoảng 20 triệu tấn.
Như vậy có thể thấy vùng đồng bằng Sông Cửu Long và các vùng đồng bằng trung
du, bắc bộ là nơi tập trung sản lượng gạo và cũng là nơi tập trung rơm rạ thải ra hằng
năm. Việc tập trung này là một thuận lợi lớn cho thu gom và tận dụng nguồn rơm rạ
phục vụ cho nhu cầu năng lượng cả nước.
II.1.2 Lợi ích của ethanol sử dụng cho nhiên liệu động cơ đốt trong
Ethanol có thể dùng làm nhiên liệu cũng như hóa chất trong các nghành cơng
nghiệp. Khi làm nhiên liệu, ethanol có thể được sử dụng để thay thế một phần (5%95%) hay thay thế hoàn toàn cho xăng. Ở Brazil và Mỹ ethanol nhiên liệu được pha
- Trang 5 -

- -


vào xăng với tỉ lệ 20% đến 95%. Khi pha ethanol vào xăng dùng cho động cơ sẽ giảm
khoảng 14% CO trong quá trình làm cháy (Whitten et. al. (1997)). Ethanol không tạo
ra SOx hay NOx cũng như các hydrocarbon thừa như ở động cơ xăng khi đốt cháy.
Do đó ethanol được xem là nhiên liệu thân thiện với môi trường và được đánh giá là
nguồn nhiên liệu tiềm năng trong tương lai. [5].
Ngoài việc giảm được hiệu ứng nhà kính do CO2 gây ra khi sử dụng nhiên liệu
ethanol, khác với nhiện liệu truyền thống như xăng dầu, ethanol là nhiên liệu tái sinh.
Điều này có nghĩa là ethanol có thể được tái sản xuất với sản lượng lớn mà không bị
cạn kiệt. Dưới sức ép về ô nhiễm mơi trường cũng như tình trạng nóng lên tồn cầu
những năm gần đây, các hãng ôtô lớn trên thế giới như Ford, Honda, Chrysler đã đưa
ra giới thiệu những mẫu xe chạy bằng nhiên liệu ethanol từ rất sớm (những năm 1982)
/>II.2. Tình hình sản xuất ethanol từ rơm rạ trên thế giới
Cho đến nay, trên thế giới việc sản xuất ethanol từ biomass nói chung và từ rơm rạ nói
riêng vẫn chưa được thực hiện với quy mơ cơng nghiệp mặc dù đã được nghiên cứu từ
những năm 1950. Lý do lớn nhất của vấn đề này là hiệu quả kinh tế mang lại của việc
sản suất nhiên liệu ethanol so với nhiên liệu truyền thống như xăng dầu. Trước tình
hình giá cả nhiên liệu tăng cao như hiện nay và ô nhiễm môi trường ngày càng trầm
trọng, đặc biệt là ơ nhiễm khơng khí ở những khu đơ thị lớn do khí thải ơ tơ gây ra,
việc sản xuất ethanol từ biomas lại được chú ý và tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện trên
thế giới. Ở các nước có nguồn biomass phụ phẩm nơng nghiệp dồi dào như Canada và
Mỹ, Nhật những dự án sản xuất ethanol từ rơm rạ với quy mô bán công nghiệp (vài
chục tấn một ngày) đang dần được nghiên cứu và triển khai. Các nước bắc Âu như Hà
lan, Thụy điển cũng đang có các dự án xây dựng nhà máy sản suất và tinh chế ethanol
dùng cho động cơ. Trong khi đó đối với những nước đang trên đà phát triển và có
nguồn rơm rạ dồi dào như Việt nam thì việc sản xuất này cũng đang dần được quan
tâm.

Ở Việt Nam, đã có một vài nghiên cứu ban đầu về việc sản suất ethanol từ biomass
nói chung và rơm rạ nói riêng của trường ĐH Bách khoa TpHCM. Hằng năm, ethanol
cũng được sản suất trong nước với sản lượng khoảng 25 triệu lít mỗi năm. Trong đó

- Trang 6 -

- -


chủ yếu là làm từ mật rỉ, ngô, gạo và khoai mì, chủ yếu phục vụ cho các nghành cơng
nghiệp thực phẩm và hóa chất. Tuy nhiên, tình hình lương thực đang ngày càng khan
hiếm. Với dân số tăng cao và quỹ đất dành cho sản xuất nông nghiệp ngày càng bị thu
hẹp thì việc sản xuất cồn từ các nguyên liệu truyền thống trên rất khó được mở rộng
để đáp ứng cho nhu cầu nhiên liệu ngày một tăng cao như hiện nay.
Ngày nay sự lệ thuộc vào dầu mỏ của con người ngày càng cao dẫn đến tình trạng suy
thoái kinh tế khi xảy ra khủng hoảng dầu mỏ. Chính vì thế nên ngày càng nhiều những
dự án nghiên cứu và triển khai sử dụng năng lượng địa phương để thay thế dần dầu
mỏ. Trong tình hình đó ethanol là một giải pháp được đánh giá cao cho khả năng thay
thế nhiên liệu hóa thạch trong tương lai. Tiềm năng lớn và thân thiện với môi trường
là 2 ưu điểm lớn của loại nhiên liệu này.
II.3. Mục tiêu nghiên cứu và nhiệm vụ luận văn
Với những vấn đề đã được nêu trên, những nghiên cứu trong luận văn này mong muốn
góp phần làm rõ hơn những vấn đề xung quanh việc “nghiên cứu hồn thiện cơng
nghệ sản xuất ethanol làm nhiên liệu từ rơm rạ” với quy mô trong phịng thí nghiệm.
Đề tài có sự tham khảo những nghiên cứu của những nghiên cứu trước ở trong và
ngoài nước, có sự hỗ trợ về mặt thiết bị và kinh nghiệm các chuyên gia từ đại học
Tokyo. Những thí nghiệm được tiến hành nhằm làm rõ hơn những vấn đề cơng nghệ
trong quy trình sản xuất ethanol từ rơm rạ. Mục tiêu hướng tới là xây dựng những cơ
sở dữ liệu và thiết bị cho quy trình sản xuất liên tục ethanol nhiên liệu từ rơm rạ sau
này.

Nhiệm vụ cụ thể của đề tài bao gồm các nội dung cơ bản sau:
1. Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình nổ hơi đến hiệu suất thủy phân rơm rạ
bằng enzyme cellulase trên cơ sở cải thiện những nghiên cứu trước theo
hướng liên tục hóa q trình thực hiện.
2. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng và hiệu quả của quá trình thủy phân rơm
rạ đã qua xử lý bằng nổ hơi ( Steam explosion fiber (SEF)).
3. Nghiên cứu quá trình thủy phân và lên men đồng thời nhằm cải thiện quy
trình thủy phân.

- Trang 7 -

- -


III. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
III.1. Giới thiệu về ethanol và rơm rạ
III.1.1 Giới thiệu về ethanol
Ethanol là một alcol có công thức phân tử là C2H5OH. Khối lượng phân tử M=46.
Ethanol là chất lỏng không màu, dễ cháy với ngọn lửa màu xanh nhạt và được biết đến
từ rất lâu với cái tên cồn hoặc rượu. Trong cuộc sống, ethanol được dùng như là một
thức uống giải khát, giúp giảm mệt mỏi dưới dạng bia hoặc rượu. Từ xa xưa các bậc
vương giả vốn đã rất thích sử dụng loại đồ uống này và trở thành một trong những đồ
uống phổ biến nhất hiện nay.
Nhiệt độ nóng chảy của ethanol là -114oC do đó ethanol được dùng làm chất tải lạnh
trong các thiết bị làm lạnh trong phịng thí nghiệm và trong cơng nghiệp. Do khả năng
hịa tan tốt nhiều chất hữu cơ, không độc hại cho con người và mơi trường, ethanol
cịn được dùng làm dung mơi để hịa tan, trích ly các chất hữu cơ trong cơng nghiệp
thực phẩm đặc biệt là dược phẩm. Ngoài ra, ethanol cũng được dùng như một nhiên
liệu trong sinh hoạt phục vụ nấu nướng và chất diệt trùng trong y tế…
Tính chất hóa lý của ethanol:

Tên UIPAC

Ethanol

Cơng thức phân tử

CH3CH2OH

Khối lựơng mol

46.06 g/mol

Trạng thái

chất lỏng khơng màu

Khối lượng riêng

0.789 g/cm³

Nhiệt độ nóng chảy

−114.3 °C (158.8 K)

Nhiệt độ sôi

78.4 °C (351.6 K)

Khả năng tan trong nước

tan vô hạn

Hằng số acid (pKa)

15.9

Độ nhớt động học

1.200 mPa·s (cP) at 20.0 °C

Mômen phân cực

5.64 fC·fm (1.69 D) (khí)

Phân loại (Châu âu)

dễ bốc cháy (F)

Điểm chớp cháy

286.15 K (13 °C hoặc 55.4
°F)

Bảng 3.1 Tính chất hố lý của ethanol

- Trang 8 -

- -

III.1.2 Ethanol sử dụng trong nhiên liệu động cơ đốt trong
Cuộc khủng hoảng dầu mỏ năm 1973 do cuộc chiến Ramnda (Iran) bắt đầu từ 10/1973
và kéo dài suốt thập kỷ 70 đã làm cho các quan chức chính phủ Mỹ và Châu âu lo ngại
về tình hình an ninh năng lượng. Ethanol đã được nghiên cứu sử dụng sau đó với mục
tiêu thay thế dần vai trị của dầu lửa trong tương lai và góp phần nâng cao chỉ số octan
trong xăng. Năm 1978 những mẫu xe sử dụng hỗn hợp nhiên liệu xăng-cồn (gasohol)
lần đầu tiên được giới thiệu rộng rãi trên thế giới [10].
Bên cạnh đó việc hạ giá ngô ở Mỹ vào những năm 1980 đã giúp người Mỹ trở thành
quốc gia hàng đầu trong việc sản xuất ethanol từ nguồn nguyên liệu ngô. Gasohol
(gasoline alcohol) 85% ethanol (E85) sau đó trở nên phổ biến khắp nước Mỹ.
Bắt đầu bằng việc trợ cấp 40% giá nhiên liệu gasohol khi khủng hoảng dầu mỏ xảy ra,
chính phủ Brazil đã chính thức đưa gasohol vào sử dụng vào những năm 1978 và thúc
đẩy nền công nghiệp sản xuất ethanol nhiên liệu [11]. Kể từ đó gasohol được phát
triển rộng rãi ở Brazil với thành phần 24% ethanol và 76% xăng.
Từ đó đến nay Brazil và Mỹ là 2 nước dẫn đầu trong công nghiệp sản xuất ethanol
(Brazil sản xuất từ đường mía, Mỹ làm từ ngơ). Tổng sản lượng ethanol 2 quốc gia
này chiếm hơn 70% sản lượng ethanol tồn thế giới. Trong đó, hơn 90% được dùng
cho nhiên liệu động cơ (E24 ở Brasil và E85 ở mỹ). Hiện nay nhiều nước đang dần
quan tâm đến ethanol nhiên liệu đặc biệt là những nước có nền nồng nghiệp phát triển
như Ấn độ, Trung quốc cũng như một số nước châu Âu. Sản lượng ethanol trong
tương lai sẽ tăng rất nhanh trong tình hình khan hiếm nhiên liệu như hiện nay.
Ethanol là chât dễ bắt cháy và có nhiệt trị cao (31.1MJ/Kg bằng khoảng 70% so với
xăng, nhiệt trị của xăng là 44.4MJ/Kg), ethanol có thể được sử dụng cho các động cơ
đốt trong để thay thế một phần hay hoàn toàn xăng. Khi sử dụng 100% ethanol (E100)
cho động cơ, mức tiêu thụ nhiên liệu tăng lên 34% so với xăng [8]. Chỉ số octan cao
hơn xăng (chỉ số octan của ethanol = 116) cho phép động cơ ethanol làm việc với tỉ số
nén cao so với động cơ chạy bằng xăng đồng thời tạo ra momen xoắn lớn hơn và hiệu
suất sử dụng năng lượng hiệu quả hơn [9]. Tuy nhiên như đã đề cập trên, động cơ
chạy bằng ethanol tiêu hao nhiên liệu nhiều hơn động cơ xăng khoảng 30% khi cùng
cơng suất. Do đó bình chứa nhiên liệu cũng phải lớn hơn khoảng 30% cho phù hợp.

- Trang 9 -

- -


Một nghiên cứu của đại học MIT năm 2004 [9] thấy rằng sẽ hiệu quả hơn trong việc
sử dụng nhiên liệu nếu sử dụng đồng thời ethanol và xăng cho động cơ. Mặc dù có
nhiệt trị thấp, chỉ số octan cao của ethanol cho phép giảm được va đập động cơ trong
quá trình tăng tốc hay thay đổi tốc độ đột ngột. Đồng thời nghiên cứu cũng chỉ ra rằng
lượng CO2 thải ra của động cơ chạy bằng ethanol giảm 30% so với chạy xăng. Do
chứa hàm lượng ôxy trong thành phần nhiên liệu nên gasolhol (xăng pha ethanol) có
thể cháy triệt để hơn, sạch hơn, giảm được tình trạng sương mù do khói thải ơtơ ở các
thành phố lớn có khí hậu lạnh.
Như vậy với một tỉ lệ nhất định ethanol pha vào trong xăng ngoài việc giảm lượng khí
thải nhà kính cịn giúp tăng hiệu suất sử dụng năng lượng do tăng tỉ số nén nhờ chỉ số
octan cao. Ở các nước sản xuất nhiều ethanol như Brazil hay Mỹ các loại xăng pha
ethanol với hàm lượng 10% đến 85% rất phổ biến (E10, E85). Khi sử dụng xăng pha
10% ethanol thì chi phí năng lượng của động cơ sẽ tăng lên không đáng kể (khoảng
3%). Tuy nhiên chi phí này sẽ rất lớn nếu sử dụng E85 như ở Mỹ. Chi phí này đã được
khắc phục bằng việc trợ giá gasohol ở các nước này.
Khủng hoảng dầu mỏ những năm gần đây cùng với sức ép từ vấn đề ô nhiễm môi
trường đã đẩy một số nước bắt tay vào con đường sản xuất ethanol dùng làm nhiên
liệu. Có thể kể đến những nước đi đầu như Mỹ, brazil, Canada, Trung quốc, Nhật bản,
Ấn độ, Thái lan. Một số nước Bắc Âu cũng đi theo con đường khí hóa nhiên liệu
biomass … Một điều đáng chú ý là những nghiên cứu gần đây chú trọng nhiều vào
việc sản xuất ethanol nhiên liệu từ các nguồn rác thải và phế phẩm nơng nghiệp như:
rơm rạ, trấu, bã mía, rác sinh hoạt,…

- Trang 10 -

- -


III.2. TÍNH CHẤT CÁC THÀNH PHẦN TRONG RƠM RẠ
III.2.1. Rơm rạ

Hình 3.1 Rơm rạ và các phần trên cây lúa

Rơm rạ là thành phần còn lại của cây lúa sau khi thu hoạch lấy hạt lúa. Ngoại trừ phần
hạt và rễ thì tất cả các phần khác của cây lúa đều được coi là rơm rạ. Đối với cây lúa,
tùy theo từng loại giống khác nhau, nhưng trung bình khối lượng rơm rạ/ khối lượng
gạo xấp xỉ 1.2. Do đó từ sản lượn gạo có thể tính được lượng rơm rạ tạo ra hằng năm.
Đi đôi với sản lượng gạo, lượng rơm rạ thải ra hằng năm cả nước rất lớn khoảng 43
triệu tấn. Ngoài những ứng dụng nhỏ lẻ như làm nguyên liệu trồng nấm, làm thức ăn
cho trâu bò, giữ ẩm cho cây trồng, làm chất đốt phục vụ đun nấu thì phần lớn rơm rạ
hiện nay được đốt bỏ ngoài đồng hay để hoai mục tự nhiên để trả lại một phần khoáng
chất cho đồng ruộng. Nếu đốt bỏ sẽ gây ra ơ nhiễm khơng khí do khói bụi. Để hoai
mục tự nhiên bên cạnh việc cải tạo độ phì cho đất là sự ơ nhiễm nguồn nước do các
chất hữu cơ và vô cơ sau phân hủy đi sâu vào nguồn nước ngầm. Tuy nhiên cả đốt bỏ
và để hoai mục tự nhiên đều gây lãng phí nguồn năng lượng hóa học trong rơm rạ do
q trình quang hợp tạo ra. Sẽ rất có ích nếu nguồn năng lượng đó được sử dụng vào
- Trang 11 -

- -


các mục đích có ích thay vì đốt bỏ. Nếu có thể sản xuất được ethanol từ rơm rạ sẽ có
thể sử dụng có ích nguồn năng lượng từ rơm mà vẫn trả lại được nguồn khoáng chất
cho cây trồng.
Bị cuốn hút bởi trữ lượng lớn và rất dễ thu gom, ở các nước phát triển nghề trồng lúa

như Nhật bản, Trung quốc, Ấn độ, đã có rất nhiều các cơng trình nghiên cứu trên rơm
rạ những năm gần đây. Có thể chỉ ra một số ví dụ sau: nghiên cứu khả năng cung cấp
năng lượng của rơm rạ ở nhật bản (Yukihiko Matsumura) [12], sản xuất ethanol bằng
phương pháp thủy phân với acid loãng [13] [14], nghiên cứu sản xuất ethanol bằng
phương pháp nổ hơi và thủy phân bằng enzyme [15] [16]… Bước đầu những nghiên
cứu này đã thành công và những xưởng sản xuất thực nghiện đã được đưa vào hoạt
động nhằm đánh giá tính hiệu quả kinh tế của nguồn nguyên liệu này ở Mỹ, Nhật hay
Canada [17]…
III.2.2 Thành phần hóa học của rơm rạ
Cũng như thành phần của nhiều vật liệu lignocellulose khác, rơm rạ có thành phần chủ
yếu là cellulo, hemicellulo và lignin. Đối với các loại thực vật dạng thân gỗ thường
chứa khoảng 40% -60% cellulo, 20%-40% hemicellulo và 10%-25% lignin. Tuy nhiên
đối với thực vật dạng thảo mộc hàm lượng lignin thường thấp hơn 20% [18]. Thành
phần trong rơm rạ được nghiên cứu và trình bày bởi nhiều tác giả. Ở mỗi điều kiện
phát triển và giống khác nhau thì thành phần trong rơm rạ cũng khác nhau. Nhìn
chung thành phần rơm rạ được trình bày bởi một số tác giả như sau:
Tên

Thành phần

Hemicellulo

27.70%

Cellulo

39.70%

Xylan

20.70%

Glucan

37.60%

Lignin

12.70%

Tro

11.70%

Bảng 3.2 Thành phần hóa học của rơm rạ (Keikhosro Karimia)[14]

- Trang 12 -

- -


Bảng 3.3 Thành phần các loại đường trong rơm rạ ở Thái lan (Hiroyuki Inoue). [19]

Một nghiên cứu mới đây đối với rơm rạ vùng Củ Chi cho kết quả như sau: [20]
Thành phần

cellulo

hemicellulo

lignin

tro

Hàm lượng

43.05

23.82

18

15.3

Bảng 3.4 Thành phần rơm rạ vùng Củ Chi

Một thống kê khác về thành phần lignocellulo của các nguồn phụ phẩm nơng nghiệp
khác nhau được trình bày ở bảng sau:
Hàm lượng lignocellulo của các nguồn
phụ phẩm nông nghiệp khác nhau
gỗ cứng
40–50 24–40 18–25
gỗ mềm
45–50 25–35 25–35
lõi bắp
45
35
15
cỏ
25–40 35–50 10–30

rơm lúa mì
33–40 20–25 15–20
rơm lúa gạo
40
18
5.5
Bảng 3.5 Thàn phần lignocellulo của các nguồn phụ
phẩm nông nghiệp khác nhau [56], [57]

Bên cạnh thành phần hóa, tính chất các thành phần trong rơm rạ, cấu trúc tế bào thực
vật cũng quan trọng không kém trong việc nghiên cứu xử lý rơm rạ. Cấu trúc và tính
chất các thành phần trong rơm rạ được giới thiệu ở phần sau đây:
III.2.3 Cấu trúc của tế bào thực vật
Cũng giống như động vật, cơ thể thực vật cũng được xây dựng từ các tế bào. Do
không được bảo vệ bằng cơ chế phản xạ và miễn dịch, tế bào thực vật được bảo vệ kỹ
trong lớp vỏ rắn chắc. Về cấu trúc, các tế bào thực vật được sắp xếp đặc khít và liên
kết với nhau rất bền vững. Rắn chắc là yếu tố tạo nên sự bền vững của thực vật trong
tự nhiên. Khi tế bào thực vật chết đi, khối lượng khô của tế bào chủ yếu tập trung ở
thành tế bào. Thành tế bào là hệ lignocellulo bao gồm 3 thành phần chính là cellulo,

- Trang 13 -

- -


hemicellulo và lignin. Cấu tạo tế bào và cấu trúc lớp vỏ cây thảo mộc được minh họa
ở hình sau.

Hình 3.2 Cấu trúc của tế bào và thành tế bào của thảo mộc

Đa số các loài thực vật đều chứa hàm lượng cellulose, hemicellulo và lignin đáng kể,
tập trung chủ yếu trong cấu trúc thành tế bào. Cellulo là polyme của đường 6-gluco.
Hemicellulo là polyme của hỗn hợp các loại đường 5 và đường 6 như xylose,
mannose, glucose, arabinose, galactose và acid uronic. Lignin là polyme của các hợp
chất chứa vịng thơm, rất bền vững với các hệ enzym, hóa chất và vi sinh vật.
Ngồi 3 thành phần chính như đã nêu trên (cellulo, hemicellulo và lignin, được gọi
chung là lignocellulo) tế bào thực vật còn chứa các chất hữu cơ như lipid, protein, bên
cạnh đó cịn có các muối vô cơ như canxi, magiê, kali, lưu huỳnh, phốt pho, silic…
Những muối kim loại không bay hơi sau khi đốt được tính vào trong thành phần tro.
Những tế bào hạt hay củ thường chứa nhiều tinh bột hay lipid trong khi đó tế bào thân
thường chứa chủ yếu là lignocellulo.

- Trang 14 -

- -