Font Size

Profile

Layout

Direction

Menu Style

Cpanel

 

Công nghệ nhiên liệu sinh học: Dầu diesel sinh học từ sinh khối, Butanol sinh học và nhiên liệu sinh học drop-in

Công nghệ nhiên liệu sinh học: Dầu diesel sinh học từ sinh khối, Butanol sinh học và nhiên liệu sinh học drop-in 

Dầu diesel sinh học đã và đang phát triển nhanh chóng trên toàn thế giới, đặc biệt ở châu Âu. Hầu hết dầu diesel sinh học hiện nay có nguồn gốc từ dầu thực vật như hạt cải dầu, đậu nành, dầu cọ, dầu ăn đã qua sử dụng bị bỏ đi từ các nhà hàng, và chất béo động vật. Dầu diesel sinh học thường được pha trộn với nhiên liệu diesel thông thường ở mức nồng độ thấp do dầu diesel sinh học tinh khiết có xu hướng đông đặc hoặc ở dạng gel ở nhiệt độ thấp. Neste Oil của Phần Lan đã sản xuất ra một sản phẩm nâng cao (diesel tái tạo NExBTL) có thể được sử dụng để trộn ở bất kỳ mức nồng độ nào.

Các nhà nghiên cứu cũng đang phát triển công nghệ diesel sinh học-xenlulo sử dụng nguyên liệu sinh khối và không phụ thuộc vào cây lương thực. Choren Industries GmbH, với sự hợp tác từ Shell và các đối tác khác, đã xây dựng một quy trình biến sinh khối thành chất lỏng bao gồm quá trình khí hóa sinh khối ở nhiệt độ cao, tiếp theo là quá trình xúc tác để tạo ra diesel sinh học tổng hợp, sạch và chất lượng cao. Quy trình Carbo-V của Choren chuyển đổi hơn 50% nguyên liệu sinh khối gỗ, trong khi quy trình xử lý diesel sinh học thông thường chuyển đổi chưa đến 10% khối lượng các cây khô. Năm 2008, Choren đã chạy thử 1 nhà máy thí điểm sinh khối thành chất lỏng lớn ở Freiberg, Đức và đang nghiên cứu tính khả thi của các cơ sở quy mô lớn hơn.

Butanol sinh học

Butanol sinh học là một nhiên liệu sinh học mới chưa được thương mại hóa. Butanol sinh học trở nên nổi tiếng rộng rãi trong năm 2006 khi BP và DuPont công bố kế hoạch sản xuất thương mại bằng cách áp dụng quá trình lên men. Hầu hết các butanol (sử dụng trong hóa chất) hiện nay là từ các nguyên liệu hóa dầu. Butanol có nhiều ưu điểm hơn ethanol, gồm mật độ năng lượng cao hơn và không thể pha với nước, cho phép pha trộn dễ dàng hơn với xăng và nhiên liệu khác. Quy trình sản xuất butanol sinh học vẫn còn ở quy mô phòng thí nghiệm hay giai đoạn phát triển thí điểm ban đầu. Tuy nhiên, dữ liệu được công bố về các sinh vật sản sinh ra butanol cho thấy năng suất tương đối thấp so với sản xuất ethanol thông qua lên men. Công ty nhiên liệu sinh học BP-DuPont và một số công ty khác đang nghiên cứu để phát triển và thương mại hóa công nghệ butanol sinh học mới sử dụng chất xúc tác sinh học và vi khuẩn độc quyền. Ban đầu, các nhà phát triển sẽ sử dụng các loại cây trồng thực phẩm nông nghiệp làm ethanol như ngô, lúa mì, củ cải đường, sắn và mía. Việc sử dụng các nguồn nguyên liệu sinh khối lignoxenlulôse được lên kế hoạch cho sau này và đòi hỏi phát triển công nghệ hơn nữa.

Nhiên liệu sinh học drop-in

Kể từ giữa những năm 2000, nhiều nhà phát triển và các nhà đầu tư nhiên liệu sinh học tiên tiến đã chuyển trọng tâm chú ý của mình sang nhiên liệu sinh học drop-in thế hệ thứ 3 có tiềm năng năng lượng cao hơn so với ethanol hay butanol sinh học và có thể pha trộn với nhiên liệu dầu mỏ thông thường theo tỷ lệ cao mà không cần thay đổi hạ tầng nhiên liệu giao thông hiện có. Ngược lại, ethanol không thể pha với xăng tại các nhà máy lọc dầu hoặc vận chuyển bằng đường ống dẫn. Thay vào đó, ethanol thường được vận chuyển bằng đường sắt hoặc đường xe tải và pha với xăng tại các điểm phân phối gần người dùng cuối, làm tăng thêm chi phí và có thể gây sức ép lên các hệ thống phân phối. Các công nghệ drop-in bao gồm hydrocarbon tái tạo được sản xuất từ tảo biển và các quy trình tiên tiến chuyển đổi đường thực vật thành hydrocarbon. Tuy nhiên, các công nghệ này chưa hoàn thiện và chi phí còn cao. Nhiều nhà phát triển ban đầu hướng tới các thị trường nhiên liệu, hóa chất có giá trị cao hơn chứ không nhắm tới thị trường nhiên liệu hàng hóa.

Nhiên liệu sinh học từ tảo. Tảo là nguồn giàu nhiên liệu sinh học và đã trở thành chủ đề nghiên cứu mạnh và mối quan tâm của các nhà đầu tư. Các công nghệ dựa vào tảo mang lại những lợi ích lớn như năng suất rất cao, khả năng sử dụng đất cằn cỗi, không thích hợp để trồng trọt và các nguồn nước khác nhau – nước ngọt, mặn và nước thải, và tiềm năng để tái chế khí carbon dioxide và các chất thải khác. Hơn 50% tảo có thể chứa dầu sinh học có thể được sử dụng để làm nhiên liệu sinh học drop-in thay thế diesel, xăng, nhiên liệu hàng không, và các sản phẩm đặc biệt. Bộ Năng lượng Hoa Kỳ là lực lượng đóng vai trò quan trọng trong phát triển dầu sinh học gốc tảo từ năm 1978 đến năm 1996. Công việc chấm dứt bởi giá dầu thô quá thấp để nhiên liệu từ tảo có thể cạnh tranh, nhưng Chương trình Loài thủy sản của Phòng thí nghiệm Năng lượng tái tạo quốc gia Hoa Kỳ đã cho thấy hiệu suất ấn tượng, với năng suất tảo quang hợp hơn 10 tấn khô/mẫu Anh trong hệ thống ao mở.

Lộ trình phát triển nhiên liệu sinh học từ tảo mới nhất của DOE được xuất bản vào năm 2010 chỉ ra rằng chương trình NC&PT có thể giúp tính kinh tế nhiên liệu từ tảo trở nên cạnh tranh trong vòng 10 năm, mặc dù khoảng thời gian đó có thể là lạc quan. Những thách thức kỹ thuật chủ yếu từ sinh học tảo cơ bản đến canh tác đến sản xuất và nâng cao quy mô quá trình tổng hợp. Kỹ thuật sinh học tổng hợp giúp giảm chi phí nhiên liệu sinh học từ tảo bằng cách thay đổi cách vi tảo sử dụng ánh sáng và nâng cao hiệu quả sản xuất nhiên liệu của chúng. Tuy nhiên, việc nuôi trồng và thu hoạch tảo có phần phức tạp. Phương pháp tiếp cận công nghệ bao gồm việc trồng tảo quang hợp trong ao mở rộng, phát triển gen tảo trong môi trường phản ứng sinh quang đi kèm, và nuôi cấy tảo biến đổi gen có thể tiêu thụ đường bên trong thùng lên men tối. Mỗi phương pháp đều có nhược điểm. Ví dụ trong môi trường ao mở, chuỗi tảo dại từ môi trường có thể chèn lấn các chuỗi tảo có năng suất cao, và tảo tăng trưởng cao trong phản ứng sinh học kín có thể quá nóng. Sản xuất tảo tiêu thụ nhiều năng lượng - các công nghệ thường sản xuất nhiên liệu sinh học gián tiếp bằng phát triển sinh khối tảo; sau đó thu hoạch, khử nước, và chiết xuất dầu; và sau đó chế biến dầu thành dầu diesel sinh học hoặc sản phẩm nhiên liệu khác. Các nhà nghiên cứu cũng cần phải hiểu rõ hơn và kiểm soát chi phí cao liên quan đến nước. Tảo có thể phát triển trong nước thải, nhưng mầm bệnh tiềm ẩn có thể làm tảo và công nghệ xử lý nước rất tốn kém. Đối với tùy chọn ao mở, cần lượng lớn nước sạch để bổ sung lượng nước đã bốc hơi tránh các chất ô nhiễm tập trung.

Một số nhà đầu tư đã bắt đầu đặt câu hỏi liệu nhiên liệu sinh học từ tảo sẽ có hiệu quả kinh tế. Công ty phát triển công nghệ sinh học tảo Solazyme có trụ sở tại California đã thành công trong việc giảm chi phí sản xuất đáng kể bằng cách nuôi trồng tảo trong bể lên men không có ánh sáng mặt trời bằng cách cho chúng ăn đường - một nguồn năng lượng tập trung cho phép tảo phát triển nhanh chóng. Solazyme nhận được đơn đặt hàng từ Hải quân Hoa Kỳ vào cuối năm 2010 cung cấp 150.000 gallon nhiên liệu sinh học gốc tảo.

Hydrocarbon tái tạo. Công ty Hệ thống năng lượng tại Wisconsin đã phát triển công nghệ mới - Quy trình BioForming (hình thành sinh học) - để tạo ra hydrocarbon tái tạo từ nguyên liệu sinh học. Quá trình này chuyển đổi đường thực vật thành "xăng sinh học" (biogasoline) sử dụng chất xúc tác thay đổi hóa chất. Virent tuyên bố rằng hiệu suất biogasoline tương tự như xăng dầu mỏ. Công ty bắt đầu vận hành một nhà máy vào năm 2010 sử dụng nguyên liệu nhiên liệu sinh học thông thường như củ cải đường. Virent cũng chỉ ra rằng nó có thể chuyển đổi sinh khối xenlulô bao gồm thân cây ngô và phế thải cây thông thành biogasoline.

Các nhà nghiên cứu cũng đang phát triển vi sinh vật "thiết kế" kỹ thuật cao bằng cách sử dụng các công nghệ nền tảng sinh học tổng hợp để sản xuất nhiên liệu sinh học drop-in hydrocarbon tái tạo. Những công nghệ này vẫn đang ở giai đoạn thí nghiệm.

Quang hợp nhân tạo

Các nhà nghiên cứu đang ở trong giai đoạn đầu của việc phát triển công nghệ mới hoàn toàn để tạo ra nhiên liệu lỏng trực tiếp từ ánh sáng mặt trời, nước và carbon dioxide - tương tự như quang hợp ở thực vật. Mặc dù vẫn còn trong giai đoạn sơ khai, nhưng công nghệ này có tiềm năng lâu dài để thay thế việc sử dụng các loại nhiên liệu sinh khối và do đó để dành đất nông nghiệp cho sản xuất thực phẩm. Một báo cáo năm 2008 của Ủy ban tham vấn khoa học năng lượng cơ bản của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ xác định công nghệ sản xuất nhiên liệu từ ánh sáng mặt trời là mục tiêu chiến lược quan trọng để giúp Hoa Kỳ khỏi phụ thuộc vào dầu mỏ và hạn chế lượng khí thải carbon dioxide. Mục đích cuối cùng của quang hợp nhân tạo là để sản xuất lượng lớn nhiên liệu dễ dàng lưu trữ, vận chuyển và sử dụng như các nhiên liệu giao thông dựa trên dầu mỏ hiện nay.

 

Văn hóa giáo dục

Nghị lực vào đời

Dạy Và Học

Dạy và Học
Dạy Và Học

Cây Lúa

Cây Lúa Hôm Nay

Cuộc Sống

Tình Yêu Cuộc Sống

Danh Nhân

Danh Nhân Việt Nam