Luận văn Nghiên cứu khả năng sản xuất Etanol sinh học từ phụ phẩm nông nghiệp

Luận văn Thạc sỹ 07- 09 Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Nguyễn Thị Hằng Nga 1 Cao học Môi trường K15 MỞ ĐẦU Ngày nay, thế giới đang đứng trước nguy cơ khủng hoảng năng lượng trầm trọng. Theo dự báo của các nhà khoa học trên thế giới, nguồn năng lượng từ các sản phẩm hoá thạch dầu mỏ sẽ bị cạn kiệt trong vòng 40- 50 năm nữa [16]. Để ổn định và đảm bảo an ninh năng lượng đáp ứng cho nhu cầu con người cũng như các ngành công nghiệp, các nhà khoa học đang tập trung nghiên cứu tìm ra những nguồn nhiên liệu mới, trong đó nghiên cứu phát triển nhiên liệu sinh học có nguồn gốc từ sinh khối động, thực vật là một hướng đi có thể tạo ra nguồn nhiên liệu thay thế phần nào nguồn nhiên liệu hoá thạch đang cạn kiệt, đảm bảo an ninh năng lượng cho từng quốc gia. Sử dụng nhiên liệu sinh học mang lại các lợi ích như giảm thiểu ô nhiễm môi trường vì nguyên liệu sử dụng để sản xuất nhiên liệu sinh học là cồn và dầu mỡ động thực vật, không chứa các hợp chất thơm, hàm lượng lưu huỳnh thấp, không chứa chất độc hại, mặt khác nhiên liệu sinh học khi thải vào đất có tốc độ phân hủy sinh học cao nhanh hơn gấp 4 lần so với nhiên liệu dầu mỏ và do đó giảm được rất nhiều tình trạng ô nhiễm nước ngầm [18]. Etanol sinh học (bio-ethanol) là một loại nhiên liệu sinh học dạng cồn, được sản xuất bằng con đường sinh học, chủ yếu bằng phương pháp lên men và chưng cất các loại ngũ cốc chứa tinh bột có thể chuyển hóa thành đường đơn, thường được sản xuất từ các loại cây nông nghiệp hàm lượng đường cao như bắp (ở Mỹ), lúa mì, lúa mạch, mía (ở Brazil). Ngoài ra, etanol sinh học còn được sản xuất từ cây cỏ có chứa hợp chất cellulose (celluloic ethanol). Celluloic ethanol đã được sản xuất thành công và đưa vào sử dụng làm nhiên liệu ở nhiều nước trên thế giới. Hiện nay, việc sản xuất etanol từ các loại cây nông nghiệp có thể ăn được đang gây ra sự lo lắng về vấn đề an ninh lương thực- sự cạnh tranh giữa cây trồng làm nhiên liệu và cây lương thực. Chính vì vậy, thế giới đang đi theo hướng sản xuất etanol từ các nguyên liệu chứa hợp chất cellulose. Việt Nam là một quốc gia có hơn 70% dân số làm nông nghiệp. Do vậy, phụ phẩm sau thu hoạch rất lớn. Theo số liệu thống kê sơ bộ năm 2008 [13], tổng diện tích Luận văn Thạc sỹ 07- 09 Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Nguyễn Thị Hằng Nga 2 Cao học Môi trường K15 cây lúa trong cả nước khoảng 7,4 triệu ha, do vậy lượng rơm rạ phát thải sau mỗi vụ thu hoạch rất lớn (trung bình 5-6 tấn rơm rạ/ 1ha/vụ). Diện tích trồng ngô cả nước là 1,13 triệu ha.Theo phương thức sản xuất nông nghiệp truyền thống, phụ phẩm nông nghiệp sau khi thu hoạch (rơm rạ, thân cây ngô, thân cây đậu…) được chuyển về nhà và được sử dụng như một nguồn nguyên liệu chính để đun nấu trong các nông hộ, làm thức ăn chăn nuôi... Cùng với sự phát triển của xã hội và nhu cầu đời sống ngày một nâng cao, ngày nay hầu hết các hộ nông dân đã sử dụng các nguồn nguyên liệu khác như than, gas, điện,... cho việc nấu nướng nên phần lớn lượng phụ phẩm nông nghiệp này được người nông dân đốt ngay trên đồng ruộng tạo ra những chất độc hại như CH4, CO2, bụi,... Việc đốt lượng phụ phẩm nông nghiệp trên đồng ruộng đang dần hình thành một thói quen xấu, không những gây ảnh hưởng xấu tới môi trường sinh thái mà còn rất lãng phí nguồn nguyên liệu có nguồn gốc thực vật này. Một số công trình nghiên cứu trên thế giới cho thấy, các loại phụ phẩm nông nghiệp, phế thải giàu hợp chất hydratcacbon có thể sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất etanol sinh học. Thành phần của rơm rạ, thân cây ngô bao gồm phần lớn là cellulose, hemicellulose, lignin, và các nguyên tố khoáng khác.Việc nghiên cứu sử dụng phụ phẩm nông nghiệp giàu hợp chất cacbonhydrat làm nguyên liệu sản xuất etanol nhiên liệu có sử dụng sự trợ giúp của vi sinh vật đang là một trong những giải pháp đầy hứa hẹn cho việc tạo ra nguyên liệu thay thế cho nguồn nguyên liệu hóa thạch đang dần cạn kiệt, giảm thiểu các tác động xấu đến môi trường, là một hướng nghiên cứu đúng đắn thu hút được sự quan tâm của các nhà khoa học trong và ngoài nước. Với ý nghĩa thiết thực đó, “Nghiên cứu khả năng sản xuất etanol sinh học từ phụ phẩm nông nghiệp” nhằm xác định được khả năng sản xuất etanol sinh học từ thân cây ngô nhờ tác nhân sinh học là vi sinh vật. Luận văn Thạc sỹ 07- 09 Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Nguyễn Thị Hằng Nga 3 Cao học Môi trường K15 Để đạt được mục tiêu nêu trên, đề tài đã tiến hành các nội dung nghiên cứu sau: + Lựa chọn chủng vi sinh vật làm tác nhân cho quá trình thủy phân thân cây ngô và quá trình lên men + Nghiên cứu một số điều kiện phù hợp trong quá trình thủy phân thân cây ngô thành đường đơn bằng tác nhân hóa học và sinh học (vi sinh vật). + Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất etanol sinh học từ thân cây ngô. Luận văn Thạc sỹ 07- 09 Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Nguyễn Thị Hằng Nga 4 Cao học Môi trường K15 CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Sinh khối và nhiên liệu sinh học 1.1.1. Khái niệm Sinh khối (Biomas) là các vật liệu hữu cơ có nguồn gốc từ sinh vật có khả năng tái tạo như cây cối, phân gia súc… SK được xem là một phần của chu trình cacbon trong tự nhiên. Cacbon từ khí quyển được biến đổi thành vật chất sinh học qua quá trình quang hợp của thực vật. Khi phân giải hoặc đốt cháy, cacbon quay trở lại khí quyển hoặc đất. Vì vậy cacbon khí quyển được giữ ở mức tương đối ổn định. Các vật liệu hữu cơ được tạo thành bởi các quá trình địa chất tạo than đá, dầu mỏ, khí thiên nhiên không được gọi là SK. Nhiên liệu hoá thạch có nguồn gốc SK trong thời cổ xưa được xem là đã nằm ngoài chu trình cacbon từ rất lâu.Việc đốt cháy chúng làm hàm lượng CO2 trong khí quyển mất ổn định. Nhiên liệu sinh học là loại nhiên liệu có nguồn gốc từ SK - có thể là từ các sinh vật sống hoặc sản phẩm phụ từ quá trình chuyển hóa của chúng (ví dụ như phân gia súc). Chúng thuộc loại năng lượng tái tạo hoàn toàn khác với các loại năng lượng khác như hóa thạch, hạt nhân. NLSH có đặc điểm là khi bị đốt cháy sẽ giải phóng ra năng lượng hóa học tiềm ẩn trong nó. 1.1.2. Các dạng nhiên liệu sinh học Nhiên liệu sinh học được sử dụng ở 03 dạng chính sau [40]: - Dạng rắn (SK rắn dễ cháy): củi, gỗ và than bùn. - Dạng lỏng: Các chế phẩm dạng lỏng nhận được trong quá trình chế biến vật liệu nguồn gốc sinh học như: + Cồn sinh học - các loại cồn có nguồn gốc sinh học, ví dụ: etanol sinh học từ đường mía, ngô đang được sử dụng làm nhiên liệu hoặc phụ gia pha xăng tại Braxin, Mỹ và một vài nước khác; metanol sinh học (hiện đang được sản xuất chủ yếu từ khí tự nhiên, song có thể đi từ SK). Luận văn Thạc sỹ 07- 09 Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Nguyễn Thị Hằng Nga 5 Cao học Môi trường K15 + Dầu mỡ các loại nguồn gốc sinh học: diezel sinh học (Biodiezel) - sản phẩm chuyển hóa ester từ mỡ động vật hoặc dầu thực vật; Phenol và các loại dung môi, dầu nhựa thu được trong quá trình nhiệt phân gỗ, v.v… - Dạng khí: Metan thu được từ quá trình phân hủy tự nhiên các loại phân, chất thải nông nghiệp hoặc rác thải - biogas; Hyđrô thu được nhờ cracking hyđrocacbon, khí hóa các hợp chất chứa cacbon (kể cả SK) hoặc phân ly nước bằng dòng điện hay thông qua quá trình quang hóa dưới tác dụng của một số vi sinh vật; Các sản phẩm khí khác từ quá trình nhiệt phân và khí hóa SK (các loại khí cháy thu được trong quá trình nhiệt phân gỗ). 1.1.3. Những lợi ích khi sử dụng nhiên liệu sinh học Sử dụng NLSH sẽ giảm thiểu ô nhiễm và khí nhà kính NLSH được sản xuất từ SK, là loại vật liệu xuất phát từ sinh vật (chủ yếu là thực vật) và là một phần trong chu trình cacbon ngắn. CO2 mà cây hấp thụ từ không khí qua quá trình quang hợp sẽ quay trở lại bầu khí quyển khi chúng đã bị chuyển hóa thành năng lượng. Để có thể coi đó là nguồn năng lượng tái tạo thì ít nhất kho sinh khối đó phải được duy trì không thay đổi. Bởi vì trong chu trình không có lượng CO2 thừa và NLSH chạy xe phát tán ngược trở lại nên NLSH có thể được coi là yếu tố "cân bằng về mặt môi trường" thuộc chu trình. Hiện nay, hàng năm toàn thế giới phát thải khoảng 25 tỷ tấn khí độc hại và khí nhà kính. Nồng độ khí CO2, loại khí nhà kính chủ yếu, tăng trên 30% so với thời kỳ tiền công nghiệp (từ 280 ppm tăng lên 360 ppm), nhiệt độ trái đất tăng 0,2- 0,40C. Nếu không có giải pháp tích cực, nồng độ khí nhà kính có thể tăng đến 400 ppm vào năm 2050 và 500 ppm vào cuối thế kỷ XXI, nhiệt độ trái đất tăng thêm 2-40C, gây ra hậu quả khôn lường về môi trường sống. Sử dụng NLSH so với xăng dầu khoáng giảm được 70% khí CO2 và 30% khí độc hại, do NLSH chứa một lượng cực nhỏ lưu huỳnh, chứa 11% oxy, nên cháy sạch hơn. NLSH phân huỷ sinh học nhanh, ít gây ô nhiễm nguồn nước và đất. Luận văn Thạc sỹ 07- 09 Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Nguyễn Thị Hằng Nga 6 Cao học Môi trường K15 Sử dụng NLSH sẽ góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế nông nghiệp Ngành kinh tế nông nghiệp ngoài chức năng cung cấp lương thực thực phẩm, nguyên liệu công nghiệp, giờ đây có thêm chức năng cung cấp năng lượng sạch cho xã hội, đóng góp vào việc giảm thiểu khí nhà kính và khí độc hại. Đặc biệt, khi phát triển NLSH có thể sử dụng các giống cây có dầu, chẳng hạn như J. Curcas trồng trên các vùng đất hoang hoá hoặc đang sử dụng kém hiệu quả, giúp nâng cao hiệu quả sử dụng đất.[18] Kỹ thuật và kinh tế năng lượng Sản xuất và sử dụng NLSH đơn giản hơn so với các dạng nhiên liệu hyđrô /pin nhiên liệu. Khi sử dụng E20, B20 không cần cải biến động cơ, sử dụng được cho các loại ôtô hiện có, cũng không cần thay đổi hệ thống tồn chứa và phân phối hiện có. NLSH và nhiên liệu khoáng có thể dùng lẫn với nhau được. Công nghệ sản xuất NLSH không phức tạp, có thể sản xuất ở quy mô nhỏ (hộ gia đình) đến quy mô lớn. Sự tiêu hao nhiên liệu, công suất động cơ tương tự như dùng xăng dầu khoáng. Nhiều công trình nghiên cứu về cân bằng năng lượng đã cho thấy: Từ 1 đơn vị năng lượng dầu mỏ sản xuất được 0,87 đơn vị năng lượng xăng, hoặc 1,02 đơn vị năng lượng ETBE, hoặc 2,05 đơn vị năng lượng etanol. Từ 1 đơn vị năng lượng dầu mỏ (dùng để cày bừa, trồng trọt, chăm sóc, vận chuyển đến chế biến) sẽ tạo ra 1,2 đơn vị năng lượng NLSH. Nếu kể thêm các sản phẩm phụ (bã thải, sản phẩm phụ) thì tạo ra 2-3 đơn vị NLSH. Như vậy, cân bằng năng lượng đầu ra so với đầu vào là dương. Hiện tại, giá NLSH còn cao do sản xuất nhỏ, giá nguyên liệu cao. Khi sản xuất quy mô lớn với công nghệ mới sẽ giảm giá thành. Nếu xăng dầu không bù giá thì NLSH có giá thành thấp hơn. Có thể khẳng định, NLSH sẽ đem đến đa lợi ích. 1.2. Etanol sinh học 1.2.1. Tính chất lý hoá học của etanol Tính chất lý học Luận văn Thạc sỹ 07- 09 Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Nguyễn Thị Hằng Nga 7 Cao học Môi trường K15 Etanol hay Rượu etylic là một chất lỏng, không màu, mùi thơm dễ chịu, vị cay, nhẹ hơn nước (khối lượng riêng 0,7936 g/ml ở 150C), sôi ở nhiệt độ 78,39 0 C, hóa rắn ở -114,150C, tan trong nước vô hạn. Độ nhớt của etanol là 1,200 cP ở 20°C Tính chất hóa học Etanol là rượu no, đơn chức, có công thức C2H5OH. Etanol mang đầy đủ tính chất của một rượu đơn chức như phản ứng thể với kim loại kiềm, phản ứng este hóa, phản ứng loại nước hay phản ứng tách nước, phản ứng oxi hóa thành andehyt, axit hay CO2 tùy theo điều kiện phản ứng. Ngoài ra etanol còn có một số phản ứng riêng như sau: Phản ứng tạo ra butadien-1,3: cho hơi rượu đi qua chất xúc tác hỗn hợp, ví dụ Cu + Al2O3 ở 380-4000C, lúc đó xảy ra phản ứng tách loại nước 2C2H5OH -> CH2=CH-CH2=CH + 2 H2O + H2 Phản ứng lên men giấm: oxi hóa rượu etylic 10 độ bằng oxi không khí có mặt men giấm ở nhiệt độ khoảng 250C. CH3-CH2-OH + O2 -> CH3-COOH + H2O 1.2.2. Phương pháp sản xuất etanol sinh học Etanol có thể được sản xuất theo phương pháp hóa học từ nguyên liệu etan hoặc etylen bằng phương pháp hydrat hóa etylen. Trên thực tế etanol thường được sản xuất bằng con đường sinh học. Khi đó sản phẩm etanol được gọi là cồn sinh học hay bio- etanol. Công nghệ chiếm ưu thế hiện nay là chuyển hóa SK thành etanol thông qua lên men rượu rồi chưng cất. Quá trình lên men rượu này là quá trình chuyển hóa sinh hóa học. SK sẽ bị men của vi khuẩn hoặc nấm men phân hủy. Phương pháp lên men có thể áp dụng đối với nhiều nguồn nguyên liệu SK khác nhau. 1.2.2.1. Nguyên liệu SK [28] Nguyên liệu sản xuất etanol thích hợp nhất là đường (từ củ cải đường, mía), rỉ đường và cây lúa miến ngọt, tinh bột (khoai tây, các loại hạt lúa, lúa mỳ, ngô, đại Luận văn Thạc sỹ 07- 09 Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Nguyễn Thị Hằng Nga 8 Cao học Môi trường K15 mạch…). Năng suất etanol trung bình dao động từ 2.100 đến 5.600 lít/ ha đất trồng trọt tùy thuộc vào từng loại cây trồng. Đối với các loại hạt, năng suất etanol thu được vào khoảng 2.800 lít/ha, tức là vào khoảng 3 tấn nguyên liệu hạt sẽ thu được 1 tấn etanol. Hiện nay các hoạt động nghiên cứu và phát triển ở châu Âu về lĩnh vực etanol sinh học chủ yếu tập trung vào sử dụng các nguồn nguyên liệu cellulose (từ gỗ). Các loại cây trồng quay vòng ngắn (liễu, bạch dương, bạch đàn), các chất thải nông nghiệp (rơm, bã mía), các phế thải của công nghiệp gỗ, gỗ thải... đều thích hợp để làm nguyên liệu sản xuất etanol. Cứ khoảng 2 - 4 tấn vật liệu gỗ khô hoặc cỏ khô đã có thể cho 1 tấn etanol. Nguyên nhân khiến người ta chuyển sang sản xuất etanol từ SK cellulose (gỗ, thân thảo) là vì các loại này sẵn có và rẻ tiền hơn so với các loại tinh bột ngũ cốc hoặc cây trồng khác, đặc biệt là với những nguồn chất thải hầu như không có giá trị kinh tế thì vấn đề càng có ý nghĩa, tuy nhiên quá trình chuyển hóa các vật liệu này sẽ khó khăn hơn. Hàm lượng cellulose, hemicellulose, lignin, đường và tro trong các nguyên liệu SK được biểu hiện trong Bảng 1 và Bảng 2. Bảng 1: Thành phần cellulose, hemicellulose và lignin trong SK [42] Thành phần Phần trăm trọng lượng khô (%) Cellulose 40-60 Hemicellulose 20-40 Lignin 10-25 Bảng 2: Thành phần đường và tro trong các nguyên liệu SK [43] Nguyên liệu Đường 6 Cácbon (%) Đường 5 Cácbon (%) Lignin (%) Tro (%) Gỗ cứng 39-50 18-28 15-28 0,3-1,0 Gỗ mềm 41-57 8-12 24-27 0,1-0,4 Phụ phẩm nông nghiệp 30-42 12-39 11-29 2-18 Luận văn Thạc sỹ 07- 09 Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Nguyễn Thị Hằng Nga 9 Cao học Môi trường K15 1.2.2.2. Công nghệ chuyển hóa etanol - Quá trình chuyển hóa từ nguyên liệu chứa đường Etanol có thể sản xuất từ nhiều loại nguyên liệu SK khác nhau, nhưng chỉ có một vài loại cây trồng chứa nhiều loại đường đơn giản, dễ tách nên thuận lợi cho quá trình xử lý và lên men. Thông thường để tách đường hoàn toàn, quá trình tách (chiết hoặc nghiền nhỏ) cần được thực hiện lặp đi lặp lại vài lần. - Quá tình chuyển hóa từ các nguyên liệu chứa tinh bột Các loại tinh bột ngũ cốc là các vật liệu gồm các phân tử cacbonhydrat phức tạp hơn nên phải phân hủy chúng thành đường đơn nhờ quá trình thủy phân. Hạt được xay, nghiền ướt thành dạng bột nhão. Trong quá trình này đã có một lượng đường được giải phóng. Nhưng để chuyển hóa tối đa lượng tinh bột thành đường, tạo điều kiện lên men rượu, bột nhão được nấu và cho thủy phân bằng enzym (ví dụ amylaza). Trong trường hợp thủy phân bằng axit thì cần rót axit loãng vào khối bột nhão trước khi đem nấu. Quá trình lên men được xúc tiến mạnh khi có mặt một số chủng men rượu. Để thuận lợi cho quá trình lên men, pH của dịch thủy phân cần điều chỉnh ở mức 4,8 - 5,0. Etanol sinh ra trong quá trình lên men sẽ hòa tan trong nước. Quá trình lên men rượu này sinh ra CO2. Nhờ hàng loạt bước chưng cất và tinh cất để loại nước, nồng độ etanol sẽ được tăng cao tối đa (có thể đạt mức cồn tuyệt đối - etanol khan). - Quá trình chuyển hóa từ nguyên liệu chứa celluose [28] Quá trình chuyển hóa SK là hỗn hợp cellulose thành etanol chỉ khác với quá trình lên men tinh bột ở chỗ xử lý nguyên liệu thành đường đơn sẵn sàng cho quá trình lên men. Thủy phân hỗn hợp cellulose khó hơn thủy phân tinh bột vì hỗn hợp cellulose là tập hợp các phân tử đường liên kết với nhau thành mạch dài (polyme cacbonhyđrat) gồm khoảng 40 - 60% cellulose và 20 - 40% hemicellulose, có cấu trúc tinh thể, bền. Hemicellulose chứa hỗn hợp các polyme có nguồn gốc từ xylo, mano, galaeto hoặc arabino kém bền hơn cellulose. Nói chung hỗn hợp cellulose khó hòa tan trong nước. Luận văn Thạc sỹ 07- 09 Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Nguyễn Thị Hằng Nga 10 Cao học Môi trường K15 Phức polyme thơm có trong gỗ là lignin (10 - 25%) không thể lên men vì khó phân hủy sinh học, nhưng có thể tận dụng vào việc khác. Quá trình xử lý sơ bộ: Một số phương pháp xử lý sơ bộ được trình bày trong Bảng 3 sau đây: Đường xylose và nước Hình 1: Quá trình thủy phân để sản xuất đường từ cellulose đi theo sau là quá trình lên men để sản xuất etanol sinh học [35] Nguyên liệu SK ligno-cellulose Thủy phân giải phóng xylose từ hemicellulose Phân loại Lên men xylose thành etanol Ligin làm nhiên liệu cung cấp nhiệt Cột chưng cất thu hồi etanol Etanol Nồi hơi Thủy phân cellulose giải phóng glucose Nhiệt Lên men glucoce Bánh lignin/ cellulose rắn Đường glucose Và lignin rắn Lên men cả hai loại Nước Luận văn Thạc sỹ 07- 09 Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Nguyễn Thị Hằng Nga 11 Cao học Môi trường K15 Bảng 3: Các phương pháp xử lý sơ bộ [26] Phương pháp Tiền xử lý Đặc điểm Ưu điểm Nhược điểm Tài liệu tham khảo Bằng hơi (có H2SO4, SO2. CO2) - Hơi nước bão hòa áp suất cao và giảm áp 160- 2600C (0,7- 4,8 Mpa), - Thời gian <10 phút Hiệu quả đối với gỗ cứng - Phân hủy xylan - Ức chế vi sinh vật - Kuznetsov et al. 2002 AFEX - NH3 lỏng ở nhiệt độ và áp suất cao và giảm áp 1-2 g NH3/g SK khô ở 900C trong 30 phút - Đường hóa nhanh đối với cây trồng thảo mộc - Xylan mất ít hơn cách xử lý bằng hơi axit - Không hình thành sự ức chế - Hiệu quả thấp đối với SK chứa lignin cao - Thu hồi amoniac - Holtzapple et al. 1991 - Vlasenko et al. 1997 Ôzon 35mg/l ozon ở 250C - Hiệu quả đối với ligin - Không hình thành sự ức chế - Nhiệt độ và áp suất trung bình - Đòi hỏi lượng ozon lớn - Đắt đỏ - Roncero et al. 2003 Thủy phân bằng axit H2SO4, HCl - Thủy phân bằng axit loãng - Điều kiện trung bình - Năng suất cao đối với xylan thành xylose - ăn mòn và độc tố - Thu hồi axit - Khá đắt đỏ - Bhandari et al. 1983 - Ragg et al. 1987 - Carrasco et al. 1992 Thủy phân bằng kiềm NaOH, Ca(OH)2, NH3 - Loại bỏ este hiệu quả - Tăng diện tích bề mặt - Giảm DP Thu hồi kiềm - Fan et al. 1987 - Chang et al. 1998 - Kaar et al. 2000 Organo- solvolysis MeOH, EtOH, axeton với HCl hoặc H2SO4 - Năng suất xylose cao - Thu hồi dung môi - Đắt đỏ - Chum et al. 1990 - Vázquez et al. 1997 Luận văn Thạc sỹ 07- 09 Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Nguyễn Thị Hằng Nga 12 Cao học Môi trường K15 Sinh học Nấm nâu, nấm trắng - Phân hủy lignin hiệu quả - Yêu cầu năng lượng thấp - Ức chế vi sinh vật - Mất cellulose và năng suất thấp - Crawford et al. 1984 - Costa et al. 2002 Quá trình thủy phân: Thủy phân bằng axit Trong ngành công nghiệp sản xuất etanol, người ta ưu tiên sử dụng công nghệ thuỷ phân bằng axit vì giá thành của enzyme cellulase quá cao. Theo nguyên tắc, bất cứ axit nào cũng có thể sử dụng cho quá trình thuỷ phân, nhưng trên thực tế, axit sunfuric vẫn được dùng phổ biến nhất vì giá thành của nó rẻ và cho hiệu quả thuỷ phân tương đối cao. Axit sunfuric sử dụng có thể là axit đặc hoặc axit loãng. Thủy phân bằng axit loãng Hình 2: Thủy phân bằng axit sunfuric loãng [39] Giảm kích thước Bước 1: Tiền xử lý bằng axit loãng Bước 2: Thủy phân bằng axit loãng Sản xuất điện/ nhiệt Lọc etanol Thiết bị lên men Thạc