ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ngành CN Hóa Học – Dầu Khí MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU GVHD: TS Nguyễn Thị Thanh Xuân Phúc SVTH: Nguyễn Văn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ngành CN Hóa Học – Dầu Khí LỜI MỞ ĐẦU - Ấm lên toàn cầu vấn đề ghi nhận vài thập kỷ trở lại mối quan tâm nhân loại Nguyên nhân gây tượng nóng lên toàn cầu tăng lên nồng độ khí nhà kính Khí nhà kính chiếm khoảng 1% bầu khí có vai trò “tấm chắn” bao phủ trái đất, chúng giữ nhiệt sưởi ấm cho trái đất Sự nóng lên toàn cầu làm thay đổi chế độ thời tiết dẫn đến thay đổi đời sống bình thường sinh vật trái đất, làm tổn hại lên tất thành phần môi trường sống nước biển dâng cao, gia tăng hạn hán, ngập lụt, thay đổi kiểu khí hậu, gia tăng bệnh tật, thiếu hụt nước ngọt, suy giảm đa dạng sinh học tăng tượng khoa học cực đoan khác Một số loài thích nghi với điều kiện thuận lợi phát triển, nhiều loài bị thu hẹp diện tích bị tiêu diệt, xuất nhiều loại bệnh người gây tổn hại đến sức khỏe nghiêm trọng Các nhà nghiên cứu lo ngại gia tăng khí gây hiệu ứng nhà kính, đặc biệt CO nhân tố gây nên biến đổi khí hậu bất ngờ khó lường trước Nguồn tài nguyên lượng hóa thạch (than, dầu mỏ khí thiên nhiên) nguồn tài nguyên thiên nhiên quan trọng kỷ qua ngày nay, cung cấp 85% nhu cầu lượng cho vận hành kinh tế, chủ yếu bảo GVHD: TS Nguyễn Thị Thanh Xuân Phúc SVTH: Nguyễn Văn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ngành CN Hóa Học – Dầu Khí đảm nhu cầu điện năng, nhu cầu nhiệt nhu cầu nhiên liệu động hoạt động người Nhiên liệu hóa thạch hợp chất hữu chứa carbon, cháy thải khí CO2 lượng tương ứng với hàm lượng carbon chứa Sự phát thải CO2, khí gây hiệu ứng nhà kính làm trái đất nóng lên, dẫn đến tượng khí hậu hành tinh sống bị biến đổi theo chiều hướng xấu Việc đảm bảo nguồn lượng dài hạn thay lượng hóa thạch ngày trở nên cấp thiết, dầu mỏ cạn dần trở nên đắt đỏ Hiện tượng Trái Đất nóng dần lên gia tăng phát thải khí cacbonic - khí hiệu ứng nhà kính đòi hỏi phát triển nguồn lượng bền vững hơn, Nhiều năm qua, nhà khoa học công nghệ giới có nhiều công trình nghiên cứu đề nghị nguồn lượng thay dầu mỏ đáp ứng yêu cầu nói Các nguồn lượng điển lượng Mặt Trời, lượng gió, lượng nước, lượng đại dương, lượng địa nhiệt, lượng sinh khối Chúng nguồn lượng xanh, sạch, có khả tái tạo, không tạo khí nhà kính khí thải ô nhiễm khác sử dụng nên xem nguồn lượng xanh bền vững loài người Trong đó, lượng tạo từ sinh khối xem có nhiều triển vọng để sản xuất nhiên liệu mới, tức vật liệu có nguồn gốc hữu để đốt trực tiếp nhằm tạo nhiệt điện chuyển hóa sang chất mang lượng dạng khí nhiên liệu lỏng Lợi ích môi trường, an ninh lượng thực sinh khối xuất người sử dụng lượng lớn sinh khối để sản xuất điện, nhiệt loại nhiên liệu sinh học khác, giảm sử dụng nhiên liệu hóa thạch Chu kỳ cacbon nguyên tắc đứng đằng sau công nghệ sinh khối Khi thực vật sinh trưởng chúng hấp thụ CO môi trường dự trữ thông qua trình quang hợp Một lượng CO2 tương đương giải phóng thực vật bị phân hủy tự nhiên đốt cháy Điều có nghĩa sinh khối không đóng góp vào trình phát thải khí nhà kính Với tất lý trên, Tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu tác động ấm lên toàn cầu tương lai nhiên liệu hóa thạch” TS Nguyễn Thị Thanh Xuân hướng dẫn để làm luận tốt nghiệp cuối khóa Nội dung phần thuyết minh bao gồm bốn chương sau đây: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ SỰ ẤM LÊN TOÀN CẦU – giới thiệu khái quát ấm lên toàn cầu, nguyên nhân ấm lên toàn cầu GVHD: TS Nguyễn Thị Thanh Xuân Phúc SVTH: Nguyễn Văn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ngành CN Hóa Học – Dầu Khí CHƯƠNG 2: TÁC ĐỘNG CỦA NHIÊN LIỆU HÓA THẠCH ĐẾN SỰ ẤM LÊN TOÀN CẦU – giới thiệu dạng lượng hóa thạch - than, dầu mỏ khí thiên nhiên Đánh giá vai trò, trữ lượng phân bố nguồn nhiên liệu hóa thạch giới, vấn đề phát thải CO2 sử dụng nhiên liệu hóa thạch CHƯƠNG 3: ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ ẤM LÊN TOÀN CẦU – giới thiệu kịch thay đổi nhiệt độ nước biển dâng kỷ 21, ảnh hưởng ấm lên toàn cầu đến môi trường, sức khỏe, kinh tế giới Việt Nam CHƯƠNG 4: CÁC GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC SỰ ẤM LÊN TOÀN CẦU – giới thiệu giải pháp làm giảm phát thải CO dựa vào thiên nhiên cưỡng bức, sử dụng nhiên liệu sinh học - khí sinh học (Biogas), xăng sinh học (Gasohol), diesel sinh học (BioDiesel) Mặc dù có nhiều cố gắng hoàn thiện đề tài thời gian ngắn vốn kiến thức hạn chế nên gặp không khó khăn, bỡ ngỡ Do đó, báo cáo trình bày tránh khỏi sai sót Kính mong quan tâm đóng góp ý kiến quý thầy cô bạn đọc để Đồ án hoàn thiện CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ SỰ ẤM LÊN TOÀN CẦU 1.1 KHÁI NIỆM VỀ SỰ ẤM LÊN TOÀN CẦU Sự ấm lên toàn cầu (global warming) có nghĩa bề mặt trái đất trở nên ấm qua trình thời gian Bề mặt trái đất từ từ ấm dần lên kể từ Kỷ Băng Hà cuối cách 15.000 năm Một hiệu ứng đặc thù có ảnh hưởng to lớn lên nhiệt độ bề mặt trái đất biết đến Hiệu ứng nhà kinh (greenhouse effect) Đây trình tự nhiên, ko có hiệu ứng nhà kính, nhiệt độ bề mặt trái đất xấp xỉ -18oC thay nhiệt độ thoải mái vào khoảng +15 oC ngày hôm Các loại khí góp phần chủ yếu vào hiệu ứng nhà kính bao gồm carbon dioxide (CO 2), methane (CH4), nitơ oxide (N2O) Những lớp khí giúp hình thành lên lớp vỏ bọc mỏng xung quanh trái đất giúp ngan cản thoát nhiệt trái đất giúp trì tình trạng cho hàng nghìn năm GVHD: TS Nguyễn Thị Thanh Xuân Phúc SVTH: Nguyễn Văn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ngành CN Hóa Học – Dầu Khí Vậy đâu hiệu ứng nhà kính người tạo nên? Hiệu ứng nhà kính tự nhiên giúp trì nhiệt độ trái đất nhiệt độ 15 oC hàng nghìn năm 200 năm trở trước, thay đổi với bùng nổ phát triển ngành công nghiệp giới Cho đến thập kỷ gần đây, tỷ lệ khí nhà kính người tạo tăng nhanh cách chóng mặt Trong sử dụng lượng hàng ngày nhà, quan hay di chuyển phương tiện giao thông Chúng ta đốt cháy ngày nhiều nhiên liệu hóa thạch Than, dầu khí gas thải lượng lớn khí nhà kính vào bầu khí góp phần làm tăng thêm kích cỡ lớp khí vỏ bọc xung quanh trái đất Điều dẫn đến ngày nhiều lượng từ mặt trời bị phản xạ lại từ lớp vỏ bọc khiến cho nhiệt độ trái đất tăng lên cách nhanh chóng khoảng thời gian ngắn [1] Như thấy cá thể nguyên nhân gây nên hiệu ứng nhà kính dẫn đến biến đổi khí hậu Do cá thể từ hành động góp phần làm cho môi trường sống tốt qua hành động đơn giản như: tắt hẳn nguồn thiết bị điện tử thay dùng điều khiển để tắt trạng thái stand by, ý thức việc sử dụng thiết bị tiết kiệm lượng loại bóng đèn tiết kiệm lượng, ủng hộ phát triển phương tiện công cộng sứ dụng chúng 1.2 NGUYÊN NHÂN CỦA SỰ ẤM LÊN TOÀN CẦU Sự ấm dần lên toàn cầu tượng hiệu ứng nhà kính gây 1.2.1 1.2.1.1 Hiện tượng hiệu ứng nhà kính Hiệu ứng nhà kính Nhiệt độ bề mặt trái đất tạo nên cân lượng mặt trời đến bề mặt trái đất lượng xạ trái đất vào khoảng không gian hành tinh Năng lượng mặt trời chủ yếu tia sóng ngắn dễ dàng xuyên qua cửa sổ khí Trong đó, xạ trái đất với nhiệt độ bề mặt trung bình +15 oC sóng dài có lượng thấp, dễ dàng bị khí giữ lại Các tác nhân gây hấp thụ xạ sóng dài khí khí CO 2, bụi, nước, khí mêtan, khí CFC v.v [2, tr 6] "Kết sự trao đổi không cân lượng trái đất với không gian xung quanh, dẫn đến gia tăng nhiệt độ khí trái đất Hiện GVHD: TS Nguyễn Thị Thanh Xuân Phúc SVTH: Nguyễn Văn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ngành CN Hóa Học – Dầu Khí tượng diễn theo chế tương tự nhà kính trồng gọi Hiệu ứng nhà kính" Hình 1.1: Hiện tượng hiệu ứng nhà kính 1.2.1.2 Nguyên nhân gây hiệu ứng nhà kính Có nhiều khí gây hiệu ứng nhà kính, gồm CO 2, CFC, CH4,O3, N2O, nước Khi ánh sáng mặt trời chiếu vào Trái Đất, phần Trái Đất hấp thu phần phản xạ vào không gian Các khí nhà kính có tác dụng giữ lại nhiệt mặt trời, không cho phản xạ đi, khí nhà kính tồn vừa phải chúng giúp cho nhiệt độ Trái Đất không lạnh chúng có nhiều khí kết Trái Đất nóng lên [2, tr 6] Không có hiệu ứng nhà kính nhiệt độ trung bình mặt đất -18°C thay +15°C Hiệu ứng nhà kính tượng tự nhiên thiếu hành tinh xanh Tuy nhiên, tác động vượt mức cho phép gây hậu nghiêm trọng môi trường GVHD: TS Nguyễn Thị Thanh Xuân Phúc SVTH: Nguyễn Văn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ngành CN Hóa Học – Dầu Khí  Các khí gây hiệu ứng nhà kính + Khí CO2 - Là sản phẩm trình đốt nhiên liệu hóa thạch hô hấp - Là chất khí gây hiệu ứng nhà kính nhiều + Khí CFC - Là loại khí nhân tạo tạo trình làm lạnh - Các khí CFC thông dụng CFC-11 (CCl 3F), CFC-12 (CCl2F2), CFC-113 (C2Cl3F3), CFC-115 (C2ClF5) Trong khí CFC CFC-11 CFC-12 khí có nồng độ lớn khí đóng góp vào hiệu ứng nhà kính, nồng độ CFC-11 268 pptv CFC-12 533 pptv năm 1998, (1pptv = 10-12 thể tích) [23] - CFC phá hủy làm thủng tầng ozon CFCl3 + hv → CFCl2 + Cl – Cl – + O3 → ClO – + O2 ClO – + O → Cl – + O2 + Khí CH4 - Được phân giải trình khai thác vận chuyển than, khí đốt tự nhiên, dầu mỏ số nguyên nhân khác - Nồng độ khí CH4 khí nhỏ, khoảng 1,77ppmv năm 2005 - Mỗi phân tử CH4 bắt giữ nhiệt nhiều gấp 21 lần so với CO2 + Khí NOx - Được giải phóng nhiều từ hoạt động công nghiệp nông nghiệp - Mỗi phân tử NOx bắt giữ nhiệt gấp 270 lần so với CO2 - Nồng độ khí NOx khí nhỏ, khoảng 314ppbv năm 1998, (1ppbv = 10-9 thể tích) [23] - 1.2.2 Phát thải CO2 thủ phạm gây nên hiệu ứng nhà kính 1.2.2.1 Phát thải CO2 Tài nguyên lượng hóa thạch vật liệu chứa carbon thiên nhiên, khí đốt cháy nhiên liệu hóa thạch tạo lượng khí thải CO đáng kể Trong dạng lượng này, than liệu chứa hàm lượng carbon cao nhất, sử dụng làm lượng phát thải CO2 nhiều Theo thống kê Bộ Năng lượng Mỹ, hàng năm giới thải bầu khí khoảng 21,3 tỉ khí CO thủ phạm làm trái đất nóng dần lên hiệu ứng nhà kính Ngoài khí CO có số khí khác khí gây nên hiệu ứng nhà kính khí CH 4, nước (không bao gồm mây), NOx, nhiên hiệu ứng nhà kính khí CO gây xem chủ yếu Trong khí nhà kính, hiệu ứng nhà kính cao nước (khoảng 36-70%), khí CO2 (khoảng 9-26%), khí CH4 (khoảng 4-9%) ozon (3-7%), hàm GVHD: TS Nguyễn Thị Thanh Xuân Phúc SVTH: Nguyễn Văn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ngành CN Hóa Học – Dầu Khí lượng nước khí nhà kính khác chiếm khoảng 10% hàm lượng CO2 khí đến 90%, nên tác dụng gây hiệu ứng nhà kính CO xem chủ yếu Trên hình 1.2 cho thấy mối liên quan chặt chẽ nồng độ CO2 khí nhiệt độ bề mặt trái đất quan sát thiên niên kỷ qua [3, tr 25]: Hình 1.2: Mối liên hệ nồng độ CO2 khí (đường đỏ) nhiệt độ bề mặt trái đất (đường xanh) quan sát vòng 1000 năm (từ năm 1000-2000) [4] Những số liệu quan trắc cho thấy suốt thiên niên kỷ trước, nồng độ CO2 khí không thay đổi bao nhiêu, mức cân khoảng 280ppmv khoảng thời gian chưa xảy cách mạng công nghiệp, việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch không nhiều, phát thải carbon không đáng kể Chỉ từ đầu kỷ 19 đến nay, cách mạng công nghiệp xảy sâu rộng nồng độ CO2 khí tăng nhiều tăng liên tục theo đà phát triển công nghiệp Nhiệt độ bề mặt trái đất tăng nhanh theo tương ứng với nồng độ CO2 khí quyển, số liệu đo đạc từ năm 1850-2005 cho thấy rõ nhiệt độ bề mặt trái đất tăng nhanh, trung bình thập kỷ 0,2 oC từ năm 1960 đến (hình 1.3) [3, tr 26] GVHD: TS Nguyễn Thị Thanh Xuân Phúc SVTH: Nguyễn Văn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ngành CN Hóa Học – Dầu Khí Hình 1.3: Sự thay đổi nhiệt độ trung bình bề mặt trái đất so với nhiệt độ trung bình 1961-1990, thống kê từ 1850-2005 [4] Trạm quan trắc Mauna Loa Hawaii ghi nhận nồng độ CO khí vòng 50 năm qua cho thấy từ năm 1960 đến tăng từ 315ppmv lên khoảng 385ppmv, nghĩa trung bình thập kỷ qua, nồng độ CO khí tăng lên khoảng 14ppmv (hình 1.4), điều khẳng định lần mối liên quan chặt chẽ phát thải CO2 độ tăng nhiệt độ bề mặt trái đất [3, tr 26] Nhiệt độ bề mặt trái đất ấm dần lên kéo theo nhiều hệ lụy nghiêm trọng, đáng kể băng vĩnh cửu hai địa cực tăng nhanh cách đáng kinh ngạc Mùa hè năm 2002, Bắc Cực vùng Greenland khoảng 655.000 km băng tan chảy Cũng vào mùa hè năm 2002, khối băng khoảng 3,5 triệu tan chảy gây lũ băng từ dãy núi Mali đỉnh Caucase (Nga) Tháng 3/2003, khối băng khoảng 500 tỷ Nam Cực tan thành ngàn mảnh Ở bang Montana 110 sông băng cánh đồng băng vĩnh cửu biến vòng 100 năm qua Từ năm 1991-2004, số lượng băng tan châu Âu tăng gấp đôi so với so với 30 năm trước (1960-1990) Do băng tan, số liệu quan trắc mực nước biển giới cho thấy mức dâng cao, trung bình 1,8mm/năm vòng 100 năm qua Đặc biệt vòng 12 năm gần đây, xu dâng đáng lo lắng tăng lên đến khoảng 3mm/năm, gần gấp đôi so với trước Do diện tích lục địa bị nước biển xâm lấn, người dần đất đai để GVHD: TS Nguyễn Thị Thanh Xuân Phúc SVTH: Nguyễn Văn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 10 Ngành CN Hóa Học – Dầu Khí sinh sống Nguy biến đổi khí hậu gắn liền với bão, lũ lụt, hạn hán xảy khắp nơi giới với mức độ ngày cao nghiêm trọng [3, tr 26-27] Hình 1.4: Nồng độ khí CO2 khí tăng hàng năm từ 1960-2008 [4] Ngày 25/10/2007, chương trình môi trường Liên Hiệp Quốc (UNEP) đưa báo cáo dày 570 trang với tư liệu “Viễn cảnh môi trường toàn cầu” trình bày tình trạng môi trường hành tinh Theo báo cáo trên, khí hậu trái đất thay đổi nhanh giai đoạn trong 500.000 năm qua Nhiệt độ trung bình trái đất tăng 0,74oC kỷ 20 dự báo tăng 1,8-4 oC cao năm 2100 Trong ngưỡng biến đổi khí hậu nguy hiểm tăng thêm oC, vượt qua ngưỡng nhiệt độ tành tựu phát triển loài người bị hủy hoại quy mô toàn cầu thảm họa sinh thái xảy Đễ không vượt ngưỡng mức tăng nhiệt độ 2oC, đòi hỏi phải trì nồng độ khí nhà kính mức khoảng 450ppmv CO2 Các kịch kỷ 21 cho thấy khả nồng độ khí nhà kính vượt ngưỡng ổn định, đạt mức 750ppmv CO khả nhiệt độ tăng oC (xem chương 3) [3, tr 27] Để tránh biến đổi khí hậu, theo tính toán mô hình mô khí hậu phải đảm bảo lượng phát thải CO từ nguồn lượng hóa thạch tối đa 14,5 tỷ CO2/năm, lượng phát thải CO theo số liệu IEA, lượng khí gây hiệu ứng nhà kính CO2 mà giới thải năm 2010 ước tính lên đến 30,6 tỷ – mức cao từ trước đến nay, tăng 5% so với mức 29,3 tỷ GVHD: TS Nguyễn Thị Thanh Xuân Phúc SVTH: Nguyễn Văn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 74 Ngành CN Hóa Học – Dầu Khí Cồn sinh học - loại cồn có nguồn gốc sinh học, ví dụ: etanol sinh học từ đường mía, ngô sử dụng làm nhiên liệu phụ gia pha xăng Braxin, Mỹ vài nước khác; metanol sinh học (hiện sản xuất chủ yếu từ khí tự nhiên, song từ SK) + Dầu mỡ loại nguồn gốc sinh học: diezel sinh học (Biodiezel) - sản phẩm chuyển hóa ester từ mỡ động vật dầu thực vật; Phenol loại dung môi, dầu nhựa thu trình nhiệt phân gỗ, v.v… - Dạng khí: Metan thu từ trình phân hủy tự nhiên loại phân, chất thải nông nghiệp rác thải - biogas; Hyđrô thu nhờ cracking hyđrocacbon, khí hóa hợp chất chứa cacbon (kể SK) phân ly nước dòng điện hay thông qua trình quang hóa tác dụng số vi sinh vật; Các sản phẩm khí khác từ trình nhiệt phân khí hóa SK (các loại khí cháy thu trình nhiệt phân gỗ) [42] + 4.2.2.1 Khí sinh học (biogas) a) Khái niệm Khí sinh học sản phẩm khí từ trình phân hủy sinh khối, phân gia súc phân người, bùn cống… nhờ vi khuẩn lên men yếm khí (trong điều kiện oxy không khí) gọi biogas Biogas chứa nhiều methane Biogas hay khí sinh học hỗn hợp khí methane (CH 4) số khí khác phát sinh từ phân huỷ vật chất hữu môi trường yếm khí Thành phần biogas CH4 (50-60%) CO2 (>30%) lại chất khác nước N 2, O2, H2S, CO… thuỷ phân môi trường yếm khí, xúc tác nhờ nhiệt độ từ 2040ºC, nhiệt trị thấp CH4 37,71.103 kJ/m3, sử dụng biogas làm nhiên liệu cho động đốt Và để tiện lợi cho việc sử dụng biogas làm nhiên liệu ta nên xử lý biogas trước cho vào động [16] b) Nguyên liệu sản xuất biogas Về mặt lý thuyết, chất hữu bị phân hủy Tuy nhiên thực tế, nguyên liệu dùng để sản xuất biogas chia thành hai loại: có nguồn gốc động vật có nguồn gốc thực vật  Động vật: Chất thải từ người, gia súc gia cầm phổ biến Thời gian phân hủy chất thải không dài (khoảng - tháng) Chất thải từ trâu bò lợn phân hủy nhanh chất thải từ người gia cầm GVHD: TS Nguyễn Thị Thanh Xuân Phúc SVTH: Nguyễn Văn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 75 Ngành CN Hóa Học – Dầu Khí  Thực vật: gồm phụ phẩm trồng rơm rạ, thân ngô, khoai, đậu,… loại xanh hoang dại bèo, cỏ sống nước, loại phân xanh,…Các loại nguyên liệu có lớp vỏ cứng khó bị phân hủy Quá trình phân hủy nguyên liệu thực vật dài so với phân Bảng 4.1: Đặc tính sản lượng khí có thu số nguyên liệu thường gặp Loại nguyên liệu Năng suất Methane (lít/kg) Tỷ lệ CH4 Phân bò 180 – 250 60 – 70 Phân heo 210 – 300 58 – 60 c) Ưu điểm Phân gia cầm 350 – 400 58 – 65 việc sử Cây, cỏ xanh dụng 250 – 450 55 – 62 150 – 180 60 – 62 biogas đối Rơm với môi Xác trái ép 300 – 450 60 – 65 trường Dùng khí biogas làm nhiên liệu giảm phần việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch việc chặt phá rừng để làm củi đốt nên góp phần bảo vệ rừng Biogas làm giảm đáng kể chất khí gây hiệu ứng nhà kính Bên cạnh đó, công nghệ bể KSH cải thiện vệ sinh trang trại hộ gia đình, giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước từ trang trại chăn nuôi cung cấp phân bón hữu cải thiện đất trồng trọt 4.2.2.2 Xăng sinh học a) Khái niệm Xăng sinh học: Bao gồm Biomethanol, Bioethanol, Biobutanol… Trong số dạng xăng sinh học này, Bio-ethanol loại nhiên liệu sinh học thông dụng giới có khả sản xuất quy mô công nghiệp từ nguyên liệu chứa đường mía, củ cải đường nguyên liệu chứa tinh bột như: ngũ cốc, khoai tây, sắn… Hiện giới có loại xăng sinh học E5 (pha 5% Ethanol tinh khiết với 95% xăng A92, A95 theo tỷ lệ thể tích), E10, E15, E20…E100 Toàn Châu Âu dùng E5 thay loại xăng thông dụng Ở Mỹ xe dùng E10 (10% Ethanol) phổ biến Loại xe FFV (Flexible Fuel Vehicles) sử dụng xăng gasohol 85 mà hoạt động bình thường Ở Brazil, đất nước tiên phong lĩnh vực sử dụng gazohol, có đến 30 triệu xe dùng từ E5, E10 đến E100 (dùng hoàn toàn 100% Ethanol) Các nước Châu Á Trung Quốc, Thái Lan, Ấn Độ sử dụng gazohol phổ biến [17] GVHD: TS Nguyễn Thị Thanh Xuân Phúc SVTH: Nguyễn Văn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 76 Ngành CN Hóa Học – Dầu Khí b) Nguyên liệu để sản xuất xăng sinh học Tất thực vật lục hoá biến chế thành xăng sinh học  Cây nông phẩm chứa đường: gồm mía, củ cải đường, sorgho-đường; nông phẩm chứa tinh bột gồm hạt ngũ cốc lúa mì, lúa, bắp, sorgho, v.v.; củ khoai tây, khoai mì, khoai lang Mía có hiệu kinh tế cho suất cao (khoảng 170-200 tấn/ha Brazil, 80-100 tấn/ha Úc, Việt Nam khoảng 35-50 tấn/ha), biến chế ethanol thẳng từ nước ép, bã mía dùng làm lượng chạy máy ép chưng cất ethanol Mía sản xuất trung bình 15,500 lít ethanol/ha/năm, chất khô mía sản xuất 438 lít ethanol Brazil sản xuất ethanol từ mía Sorgho-đường ưa chuộng mía số vùng nhiệt đới khô hạn, có hiệu kinh tế mía Sorgho-đường canh tác Hoa Kỳ cho 28,500 lít ethanol/ha/vụ(4 tháng) [18] Nông phẩm chứa dầu : đậu nành (sản xuất 379 kg dầu/ha/năm, hay 450 lít dầu/ha/năm), đậu phộng (sản xuất 887 kg dầu/ha/năm), hột-cải-dầu (hột chứa 55% dầu; sản xuất 999 kg dầu/ ha/năm, hay 1,188 lít/ha/năm), hạt bắp (140 lít dầu/ha/năm), v.v…  Cây kỹ nghệ cho dầu dừa dầu (palm oil, sản xuất 7,061 kg dầu/ha/năm), dừa (coconut, sản xuất 2,260 kg dầu/ha/năm), dầu lai (Jatropha curcas, sản xuất 1,588 kg dầu/ha/năm), thầu dầu (castor bean, sản xuất 1,188 kg dầu/ha/năm), hướng dương (sunflower, sản xuất 801 kg dầu/ha/năm, hay 954 l/ha/năm), safflower (556 l/ha/năm), v.v…  Thực vật hoang dại: tảo (algae) nước ngọt, tảo biển, lục bình (Eichornia crassipes), cỏ Vetiver, cỏ voi (elephant grass, Pennisetum purpureum, sản xuất 13,700 lít ethanol/ha/năm), lác (Cyperus), cỏ tranh (Imperata cylindrica), v.v…  Phó sản thực vật từ sản xuất nông phẩm kỹ nghệ: rơm rạ, bã mía, thân, gỗ, mùn cưa, trấu, hột cao su (sản xuất 217 kg dầu/ha/năm), hạt vải (sản xuất 273 kg dầu/ha/năm  Ngoài ra, có số loại nguyên liệu khác như: - Giấy phế thải: giấy cũ sản xuất khoảng 416 lít ethanol GVHD: TS Nguyễn Thị Thanh Xuân Phúc SVTH: Nguyễn Văn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - 77 Ngành CN Hóa Học – Dầu Khí Rác thành phố: rác sản xuất khoảng 227 lít ethanol Uế thải chuồng trại gia súc: phân chuồng (tạo methane-sinh-học chế methanol) [19] c) Ưu điểm việc sử dụng xăng sinh học môi trường Việc dùng xăng sinh học có tác dụng ngăn chặn tượng hiệu ứng nhà kính Theo tính toán cho thấy: thay việc đốt lít xăng lít ethanol giảm 40% lượng phát sinh khí CO vào khí giúp môi trường xanh, [20] Khi đốt ethanol cháy xảy hoàn toàn so với đốt xăng Ta thường thấy động xăng thường xuất bụi bẩn hydrocacbon cháy không hết Điều phải tốn thời gian lau chùi, sửa chữa động Khi pha ethanol vào xăng làm cho xăng cháy hoàn toàn hơn, giảm phát thải khí gây ô nhiễm môi trường Hơn nữa, ethanol điều chế từ sản phẩm nông nghiệp làm tăng diện tích đất trồng Điều có nghĩa làm tăng diện tích phổi trái đất lên 4.2.2.3 Diesel sinh học (BioDiesel) a) Khái niệm Diesel sinh học loại nhiên liệu có tính chất tương đương với nhiên liệu dầu diesel sản xuất từ dầu mỏ mà sản xuất từ dầu thực vật hay mỡ động vật phản ứng chuyển hóa este (transesterification) Các chất dầu [còn gọi fatty acid methyl (hay ethyl) ester (FAME)] trộn với sodium hydroxide methanol (hay ethanol) tạo dầu diesel sinh học glycerine phản ứng chuyển hóa ester Biodiesel (methyleste số loại dầu, mỡ động thực vật) Dầu diesel có nguồn gốc hữu gọi biodiesel phân biệt với diezel nguồn gốc dầu mỏ gọi petrodiesel Biodiesel sản xuất từ dầu thực vật hay mỡ động vật Dầu thực vật ép từ loại hạch hạt chứa dầu từ lâu sử dụng làm nhiên liệu Việc sản xuất dầu thực vật làm nhiên liệu chạy xe cộ giống sản xuất dầu ăn Hiện châu Âu, dầu thực vật làm nguyên liệu sản xuất biodiesel chủ yếu có nguồn gốc từ hạt cải dầu biodiesel mang tên este methylic (hay methyleste) (còn gọi RME - rapeseed methyleste) b) Nguyên liệu để sản xuất Diesel sinh học (biodiesel) GVHD: TS Nguyễn Thị Thanh Xuân Phúc SVTH: Nguyễn Văn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP       78 Ngành CN Hóa Học – Dầu Khí Với điều kiện châu Âu cải dầu với lượng dầu từ 40% đến 50% thích hợp để dùng làm nguyên liệu sản xuất diesel sinh học Ở Trung Quốc người ta sử dụng cao lương mía để sản xuất Biodiesel.Cứ 16 cao lương sản xuất cồn, phần bã lại chiết xuất 500 kg Biodiesel Ngoài ra, Trung Quốc nghiên cứu phát triển khai thác loại nguyên liệu - Tảo Khi nghiên cứu loại dầu sinh học từ tảo thành công đưa vào sản xuất, quy mô sản xuất loại dầu đạt tới hàng chục triệu Theo dự tính chuyên gia, đến năm 2010, Trung Quốc sản xuất khoảng triệu dầu nhiên liệu sinh học Giống Trung Quốc, Mỹ vận dụng công nghệ sinh học đại nghiên cứu gien thực phòng thí nghiệm lượng tái sinh quốc gia tạo giống tảo có hàm lượng dầu 60%, hécta sản xuất dầu diesel sinh học Các nước Tiểu Vương quốc Ảrập Thống Nhất sử dụng dầu jojoba, loại dầu sử dụng phổ biến mỹ phẩm để sản xuất Biodiesel Đối với khu vực Đông Nam Á, nước Thái Lan, Inđônêxia, Malaysia trước nước ta bước lĩnh vực nhiên liệu sinh học Như Thái Lan, sử dụng dầu cọ thử nghiệm hạt jatropha, kg hạt jatropha ép lít diesel sinh học tinh khiết 100%, đặc biệt loại hạt dùng để ép dầu ăn mọc vùng đất khô cằn, giá thành sản xuất rẻ so với loại hạt có dầu truyền thống khác Bộ Năng Lượng Thái Lan đặt mục tiêu, đến 2011, lượng diesel sinh học đạt 3% (tương đương 2,4 triệu lít/ngày) tổng lượng diesel tiêu thụ nước năm 2012, tỷ lệ đạt 10% (tương đương 8,5 triệu lít/ngày) Indonexia cọ dầu, Thái Lan, Indonesia ý đến có dầu khác jatropha Indonesia đặt mục tiêu đến năm 2010, nhiên liệu sinh học đáp ứng 10% nhu cầu lượng ngành điện giao thông vận tải [21] c) Ưu điểm việc sử dụng Diesel sinh học môi trường [21] - - Giảm lượng phát thải khí CO 2, giảm lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính So sánh lượng khí thải nhiên liệu Diesel Bio-Diesel Bio-Diesel giảm thải khí CO 50% 35% CO2 65% hydrocacbon trình cháy động Không có chứa hợp chất lưu huỳnh (