Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG II: ỨNG DỤNG NUÔI CẤY VI TẢO TRONG SẢN XUẤT DIESEL SINH HỌC

CHƯƠNG II: ỨNG DỤNG NUÔI CẤY VI TẢO TRONG SẢN XUẤT DIESEL SINH HỌC

Tải bản đầy đủ - 0trang

Điều kiện sinh trưởng tốt nhất của Nanochloropsis Oculata là 21oC, mức độ chiếu sáng

52micromet/mol photon/m2s, pH 8,4, mức độ sục khí 14,7 vvh.

Nanochloropsis Oculata thuộc vào thể đơn bội, sinh sản vơ tính theo kiểu phân

đơi theo chiều ngang.

1.4. Đặc điểm sinh hóa

Khi điều kiện dinh dưỡng đầy đủ, Nanochloropsis sp. thường có khuynh hướng

đầu tiên chuyển hóa carbon thành protein [7]. Tuy nhiên, dưới các điều kiện thay đổi

khác nhau, tế bào vi tảo bị kích ứng, sẽ có nhiều carbon được chuyển hóa thành lipid và

carbonhydrat. Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường sẽ tác động lên thành phần lipid và

các acid béo có trong tế bào vi tảo [8].

Các acid béo chủ yếu có trong loài tảo này là C14:0, C16:0, C16:1, C20:4 và

C20:5. Ngoài ra còn có sự hiện diện của một số acid béo phụ khác. Các acid béo này tồn

tại ở 3 dạng lipit trong tế bào vi tảo, đó là galactolipid, phospholipid và lipid trung tính.

Galactolipid của lồi tảo này giàu các acid béo C20:5 và C20:4, kết hợp với C16:0 và

C16:1 cùng C14:0. Lipid trung tính thì chủ yếu là các Triacylglycerol gồm các acid béo,

còn phospholipid thì hàm lượng các acide béo thấp.

Dưới các điều kiện môi trường khác nhau, tỷ lệ các thành phần lipid và acid béo

trong tế bào vi tảo có thể thay đổi. Nghĩa là ta hồn tồn có thể điều khiển được q trình

sản xuất lipid của lồi tảo này khi tìm được mơi trường tối ưu tương ứng. Vì vậy có thể

xem lồi Nanochloropsis Oculata là loài tiềm năng dùng để sản xuất ra biodiesel.

2. Chiết xuất dầu từ tảo

Sẽ có năng suất và chất lượng khác nhau tùy thuộc loại tảo sử dụng, cách trồng tảo

và phương pháp trích xuất dầu. Loại tảo sử dụng: tảo Nanochloropsis Oculata. Các nhà

khoa học đã chứng minh, vi tảo (tảo có kích thước rất nhỏ) là loại thích hợp nhất để chế

biến dầu nhờ tập hợp một lượng lớn chất béo, dễ chiết xuất dầu sinh học và sinh sản vơ

tính rất nhanh. Đây là nguồn nguyên liệu dồi dào bởi vi tảo chiếm đến 2/3 lượng tảo trên

trái đất. Vùng trồng tảo: để sản xuất đủ lượng tảo đáp ứng nhu cầu nhiên liệu, tảo cần

được nuôi trồng trên quy mô lớn. Hai hệ thống ni trồng tảo phổ biến là:

• Hệ thống mở: tận dụng các ao, hồ tự nhiên gần khu công nghiệp bởi có sẵn nước,

CO2, ánh sáng….Đây là phương pháp thơng dụng với chi phí thấp, nhưng khó chuẩn hóa

chất lượng tảo và phải đối mặt với nguy cơ về dịch bệnh, môi trường nếu mật độ tảo

trồng quá dày đặc.

9



• Hệ thống đóng: sử dụng các túi bằng nhựa hoặc thủy tinh trong suốt để tảo tiếp

xúc với ánh nắng mặt trời (Vertical growth/closed loop production). Các túi được xếp

chồng lên nhau theo chiều dọc, có nắp đậy để tránh mưa và bảo vệ tảo khỏi nhiễm khuẩn.

Một cách khác là trồng tảo trong các nhà máy với điều kiện sinh trưởng lý tưởng

(losedtank bioreactor plants). Khi đó, tảo phát triển với tốc độ tối đa và có thể thu hoạch

mỗi ngày với sản lượng lớn. Hệ thống đóng tối ưu hóa quy trình sản xuất tảo vì cho phép

kiểm sốt tất cả các yếu tố mơi trường và áp dụng được mọi nơi trên thế giới. Nhược

điểm là chi phí cao.

Các phương pháp khai thác dầu từ tảo:

• Nén, ép (oil press): làm khơ tảo, sau đó ép dầu. Đây là phương pháp vật lý đơn

giản nhưng phổ biến, có thể trích xuất đến 75% dầu từ tảo.

• Dùng dung môi hexan tách dầu trong tảo: thường sử dụng kết hợp với phương

pháp nén, ép. Phần tảo sau khi đã ép dầu được trộn với hexan. Dầu tảo tan trong hexan sẽ

được lọc và chưng cất. Cách này có thể thu được đến 95% dầu từ tảo nhưng khơng an

tồn bởi hexane là hóa chất độc hại.

• Phương pháp chất lỏng siêu tới hạn (supercritical fluids method):CO2 được xử

lý ở nhiệt độ và áp suất thích hợp (nhiệt độ trên 31 độ C, áp suất trên 73 bar) để trở thành

trạng thái siêu tới hạn, có thể hòa tan giống chất lỏng và khuếch tán như chất khí. Trộn

CO2 vào tảo đã sấy khơ giúp hòa tan hồn tồn dầu trong tảo, sau đó giảm áp suất chất

lỏng để CO2 trở lại trạng thái khí và thu hồi dầu. Phương pháp này ít phổ biến do cần

nhiều máy móc, thiết bị nhưng có thể chiết xuất 100% dầu có trong tảo với độ tinh khiết

cao, hồn tồn thân thiện với mơi trường.

• Thủy nhiệt hóa lỏng: phương pháp mới nhất vừa được phòng thí nghiệm quốc

gia Pacific Northwest (PNNL) sáng chế năm 2013. Khác với các phương pháp trên,

phương pháp này sử dụng áp suất 206,8 bar và nhiệt độ 350 độ C để chiết xuất dầu mà

không cần qua q trình sấy khơ tảo, thời gian thực hiện không quá 30 phút. Đây là

phương pháp cho hiệu quả tốt nhất tính đến thời điểm hiện tại và đã được cơng bố trên

tạp chí Agal Research trong bài viết “Quá trình phát triển của nguyên liệu tảo được thủy

nhiệt hóa lỏng trong lò phản ứng dòng chảy liên tục (Process development for

hydrothermal liquefaction of algae feedstocks in a continuous flow reactor)”.

3. Kết quả đạt được



10



Theo cơ sở dữ liệu sáng chế (SC) tiếp cận được, năm 1980 (tức 2 năm sau khi dự

án APS bắt đầu) đã có sáng chế đầu tiên về sản xuất dầu tảo. Hai người Mỹ Cole Edward

và Hess Howard, được cấp bằng số US 3606731 cho SC “Quy trình phân tách nhũ tương

dầu tảo trong nước (A process for breaking algae oilwater emulsions)”. Dù vậy, tính đến

năm 2013 chỉ có khoảng 260 SC sản xuất dầu tảo được đăng ký. Trong giai đoạn đầu

lượng SC không nhiều, chủ yếu do rào cản về chi phí và giá xăng dầu thời điểm đó tương

đối thấp. Phải đến những năm 2006, khi thế giới bắt đầu tìm kiếm nguồn nhiên liệu sinh

học thay thế, dầu tảo mới được chú ý với lượng SC tăng dần, nổi bật là năm 2010 với 35

SC. Trong các quốc gia, Trung Quốc dẫn đầu số lượng SC đăng ký, chiếm gần 36% tổng

số SC, kế đến là Mỹ (27,19%), Tổ chức Sở hữu Trí tuệ Thế giới - WO (22,8%) và Cơ

quan Sáng chế châu Âu-EP (5,26%).

Theo Rex Tillerson - giám đốc điều hành Exxon Mobil nhận định, cần thêm

khoảng 25 năm nữa trước khi dầu tảo có thể thương mại hóa thực sự. Dù vậy, thành quả

đạt được trong chiết xuất dầu tảo bằng phương pháp thủy nhiệt hóa lỏng của Phòng Thí

nghiệm Quốc gia Pacific Northwest (PNNL) cuối năm 2013 vừa qua đầy hứa hẹn sẽ rút

ngắn thời điểm thương mại hóa dầu tảo. Chỉ mất 30 phút, quy trình mới nhất này sử dụng

tảo ướt (khơng cần sấy khô), cực kỳ tiết kiệm thời gian, năng lượng, chi phí và hồn tồn

đủ sức sản xuất trên quy mơ cơng nghiệp. Một khi thương mại hóa thành công, dầu tảo

nhiều khả năng trở thành đối thủ cạnh tranh đáng gờm của các quốc gia đang độc quyền

về dầu mỏ.



11



KẾT LUẬN

Qua tìm hiểu việc ứng dụng vi tảo trong sản xuất nhiên liệu sinh học, rút ra một số

kết luận sau:

- Vi tảo có vai trò quan trọng trong ứng dụng để sản xuất nhiên liệu sinh học. Khi

nuôi cấy vi tảo cần chú ý đến một số yếu tố ngoại cảnh như nhiệt độ môi trường, điều

kiện ánh sáng…

- So với các dạng năng lượng truyền thống, nhiên liệu sinh học, cụ thể là biodiesel

có nhiều ưu thế như giảm khí gây hiệu ứng nhà kính, giúp đảm bảo an ninh lương thực,

bảo vệ nguồn nước, không khí và nguồn lợi rừng… Chính vì vậy việc phát triển biodiesel

đòi hỏi phải đi kèm với chiến lược phát triển kinh tế xã hội, không ngừng cải tiến công

nghệ để giảm giá thành sản xuất. Tiềm năng phát triển và cơ hội của nhiên liệu sinh học,

cụ thể là biodiesel là rất lớn trong những nỗ lực chung của các nước trên thế giới là khia

thác hiệu quả nguồn năng lượng này để bù đắp cho sự thiếu hụt khơng thể tránh khỏi của

nhiên liệu hóa thạch trong một tương lai không xa.

- Đối với nước ta hiện nay vấn đề cấp bách để phát triển biodiesel nói riêng và

nhiên liệu sinh học nói chung là cần có chiến lược phát triển, những chính sách, thể chế

và quy hoạch cụ thể của Nhà nước. Trên cơ sở đó huy động vốn đầu tư để phát triển và

giữ gìn nguồn năng lượng này.



12



TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Nguyễn Văn Cường (2015), Ứng dụng vi tảo trong cuộc sống, sử dụng vi tảo trong

đời sống con người và động vật, Báo cáo thực tập.

[2]. Đỗ Thị Hương (2013), Biodiesel – Nguồn nguyên liệu xanh cho tương lai, Tiểu luận

môn Kinh tế môi trường.

[3]. Nguyễn Quang Khải (2006), Những vấn đề trong việc phát triển Sinh khối ở Việt

Nam, Đại học Quốc gia Hà Nội.

[4]. Nguyễn Trung Kiên, Đỗ Thị Hương (2010), Nhiên liệu sinh học, Tiểu luận.

[5]. Bùi Thị Thanh Lan, Võ Chí Khang (2011), Ứng dụng vi tảo trong sản xuất nhiên liệu

sinh học, NXB Hồ Chí Minh.

TÀI LIỆU NƯỚC NGỒI

[6]. Antia N. J.,Bisalbutra T., Cheng J.Y & Kalley J.P., 1975. Pigment and Cytological

evidence for reclassification of Nanochloropsis Oculata and Monallantis Salina in the

Eustigmatophyceae, Journal of Phycology, 11: 339 - 343

[7]. Myers J., 1980, Primary Productivity in the Sea, Plenum Press, New York.

[8]. Sukenik A., Carmeli Y., 1989, Regulation of fatty acid composition by irradiance

level in Eutigmatophyte Nannonchloropsis sp. J. Phycol, 25: 686-692.



13



TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ĐÀ NẴNG



TIỂU LUẬN:

ỨNG DỤNG VI TẢO TRONG SẢN XUẤT DIESEL SINH HỌC (BIODIESEL)



Người thực hiện :



Lê Thị Hương Liên



Lớp:



SHTN – K36



GVHD:



Thầy Trịnh Đăng Mậu



14



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG II: ỨNG DỤNG NUÔI CẤY VI TẢO TRONG SẢN XUẤT DIESEL SINH HỌC

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×