Bài giảng Công nghệ sinh học môi trường - Chương 5: Năng lượng và chất đốt sinh học - Lê Quốc Tuấn

Nội dung text: Bài giảng Công nghệ sinh học môi trường - Chương 5: Năng lượng và chất đốt sinh học - Lê Quốc Tuấn

1. CHÖÔNG 5 Naêng löôïng vaø chaát ñoát sinh hoïc TS. Leâ Quoác Tuaán Khoa Moâi tröôøng vaø Taøi nguyeân Ñaïi hoïc Noâng Laâm TP. Hoà Chí Minh
2. GiôGiôùùii thiethieäuäu chungchung ™™ VieVieäcäc ssöûöû duduïngïng naêngnaêng llööôôïngïng taêngtaêng leânleân theotheo ssöïöï phaphaùtùt trietrieånån cucuûaûa coângcoâng nghienghieäpäp ™™ NhuNhu cacaàuàu naêngnaêng llööôôïngïng biebieánán ññooängäng ôôûû moãimoãi quoquoácác giagia,, lieânlieân quanquan ññeeánán ssöïöï tieâutieâu thuthuïï nhieânnhieân lielieäuäu vavaøø naângnaâng caocao ññieieàuàu kiekieänän sosoángáng ™™ HieHieänän nay,nay, khoakhoaûngûng 85%85% naêngnaêng llööôôïngïng cucuûaûa thetheáá giôgiôùiùi ññeeàuàu ttöøöø cacaùcùc nhieânnhieân lielieäuäu hohoùaùa thathaïchïch ™™ NhieânNhieân lielieäuäu hohoùaùa thathaïchïch chuchuûû yeyeáuáu lalaøø than,than, dadaàuàu vavaøø khkhíí thieânthieân nhieânnhieân
3. Naêng löôïng töø ñòa nhieät, ASMT, gioù, goã, chaát thaûi 0.86% Sinh khoái, ñòa nhieät duøng cho Naêng löôïng ñieän phaùt ñieän 0.5% nguyeân töû 5.76% Naêng löôïng thuûy ñieän 6.24% Daàu löûa Khí töï 35.27% nhieân 23.35% Than 28.02% Söû duïng naêng löôïng cuûa theá giôùi naêm 2006
4. Söû duïng naêng löôïng
5. GiôGiôùùii thiethieäuäu chungchung ™™ TrongTrong xuxu thetheáá phaphaùtùt trietrieånån,, naêngnaêng llööôôïngïng nguyeânnguyeân ttöûöû,, khkhíí thieânthieân nhieânnhieân vavaøø dadaàuàu dadaànàn thaythay thetheáá thanthan ™™ VieVieäcäc ssöûöû duduïngïng nhieânnhieân lielieäuäu hohoùaùa thathaïchïch lieânlieân quanquan ññeeánán nhienhieàuàu vavaánán ññeeàà veveàà moâimoâi trtrööôôøngøng nhnhöö:: PhaPhaùtùt sinhsinh khkhíí nhanhaøø kkíínhnh vavaøø cacaùcùc chachaátát oâoâ nhieãmnhieãm khakhaùcùc ™™ KhKhíí thieânthieân nhieânnhieân cocoùù thetheåå thaythay thetheáá thanthan trongtrong phaphaùtùt ññieieänän vvìì íítt khkhíí thathaûiûi vavaøø naêngnaêng llööôôïngïng caocao hônhôn ™™ NaêngNaêng llööôôïngïng ñöñöôôïcïc ssöûöû duduïngïng vavaøoøo cacaùcùc mumuïcïc ñíñíchch khakhaùcùc nhaunhau
6. MuMuïïcc ñíñíchch ssöûöû duduïïngng naêngnaêng llööôôïngïng
7. AAÛnhÛnh hhööôôûngûng cucuûaûa vievieäcäc ññooátát chachaùyùy nhieânnhieân lielieäuäu hohoùaùa thathaïchïch ™™ SinhSinh rara khkhíí COCO2,, SOSO2,, NONOx,, vavaøø bubuïiïi ™™ GaâyGaây neânneân hiehieäuäu öùöùngng nhanhaøø kkíínhnh
8. HoaHoaïtït ññooängäng cucuûaûa concon ngngööôôøiøi ™™ ChaChaëtët phaphaùù rröøöøngng,, ññooátát nhieânnhieân lielieäuäu hohoùaùa thathaïchïch lalaømøm giagia taêngtaêng nonoàngàng ññooää cacaùcùc khkhíí nhanhaøø kkíínhnh
9. Phaùt sinh khí nhaø kính do hoaït ñoäng cuûa con ngöôøi
10. Phaùt thaûi khí nhaø kính toaøn caàu
11. CaCaùcùc biebieänän phaphaùpùp lalaømøm giagiaûmûm aaûnhûnh hhööôôûngûng cucuûaûa vievieäcäc ññooátát nhieânnhieân lielieäuäu hohoùaùa thathaïchïch ™™ TaêngTaêng ccööôôøngøng cacaùcùc ““bebeåå chchöùöùaa”” COCO2 nhnhöö rröøöøngng,, biebieånån khôikhôi ™™ GiaGiaûmûm phaphaùtùt thathaûiûi khkhíí nhanhaøø kkíínhnh vavaøø cacaùcùc khkhíí khakhaùcùc babaèngèng cacaùchùch taêngtaêng hiehieäuäu quaquaûû ssöûöû duduïngïng naêngnaêng llööôôïngïng ™™ XXöûöû lylyùù khkhíí COCO2 ññaõaõ ñöñöôôïcïc phaphaùtùt thathaûiûi ™™ SSöûöû duduïngïng nguonguoànàn naêngnaêng llööôôïngïng thaythay thetheáá khoângkhoâng phaphaùtùt thathaûiûi COCO2
12. CaCaùcùc biebieänän phaphaùpùp xxöûöû lylyùù COCO2 ™™ TroTroàngàng lalaïiïi hoahoaëcëc trotroàngàng mômôùiùi cacaùcùc cacaùnhùnh rröøöøngng ™™ TaTaùchùch COCO2 ttöøöø khkhíí thathaûiûi vavaøø ññemem choânchoân trongtrong loloøngøng biebieånån hoahoaëcëc vavaøoøo cacaùcùc bebeåå chchöùöùaa ññaõaõ lalaáyáy heheátát khkhíí ttöïöï nhieânnhieân ™™ SSöûöû duduïngïng vivi tataûoûo ññeeåå hahaápáp thuthu COCO2 vavaøø ssöûöû duduïngïng vivi tataûoûo nhnhöö lalaøø nguonguoànàn dinhdinh ddööôõngôõng sôsô cacaápáp ™™ XXöûöû lylyùù khkhíí COCO2 babaèngèng cacaùcùc coângcoâng nghengheää hiehieänän ññaaïiïi ((hahaápáp thuthu COCO2))
13. Söû duïng CO2 ñeå taïo ra sinh khoái
14. PhPhööôngông ththöùöùcc xxöûöû lylyùù COCO2 ((ññemem choânchoân))
15. XXöûöû lylyùù COCO2 babaèngèng vivi tataûoûo
16. XXöûöû lylyùù COCO2 babaèngèng vivi tataûoûo
17. Duøng vi taûo vöøa xöû lyù nöôùc thaûi vöøa xöû lyù CO2
18. TaêngTaêng hiehieäuäu suasuaátát ssöûöû duduïngïng nhieânnhieân lielieäuäu ™™ CaCaùcùc nhanhaøø mamaùyùy phaphaùtùt ññieieänän duduøngøng thanthan ññunun soâisoâi nnööôôùcùc ññeeåå chachaïyïy mamaùyùy phaphaùtùt ññieieänän,, hiehieäuäu suasuaátát naêngnaêng llööôôïngïng chchææ ññaaïtït 37%37% ™™ SOSO2 lalaøø nguyeânnguyeân nhaânnhaân lalaømøm giagiaûmûm hiehieäuäu suasuaátát ññooátát nhieânnhieân lielieäuäu XXöûöû lylyùù llööuu huyhuyønhønh trtrööôôùcùc khikhi ññooátát thanthan hoahoaëcëc duduøngøng loaloaïiïi thanthan cocoùù chchöùöùaa íítt llööuu huyhuyønhønh ™™ DaDaàuàu chchöùöùaa íítt llööuu huyhuyønhønh hoahoaëcëc khkhíí thieânthieân nhieânnhieân ththööôôøngøng ñöñöôôïcïc ssöûöû duduïngïng ™™ CoCoùù thetheåå lalaømøm giagiaûmûm phaphaùtùt thathaûiûi llööuu huyhuyønhønh,, nhnhööngng khoângkhoâng thetheåå giagiaûmûm phaphaùtùt thathaûiûi COCO2 trongtrong cacaùcùc quaquaùù trtrììnhnh
19. NguoNguoànàn naêngnaêng llööôôïngïng thaythay thetheáá nhieânnhieân lielieäuäu hohoùaùa thathaïchïch ™™ NaêngNaêng llööôôïngïng nguyeânnguyeân ttöûöû ™™ NaêngNaêng llööôôïngïng thuthuûyûy ññieieänän ™™ NaêngNaêng llööôôïngïng thuthuûyûy trietrieàuàu ™™ NaêngNaêng llööôôïngïng sosoùngùng ™™ NaêngNaêng llööôôïngïng giogioùù ™™ NaêngNaêng llööôôïngïng ññòaòa nhienhieätät ™™ NaêngNaêng llööôôïngïng mamaëtët trôtrôøiøi ™™ CaCaùcùc quaquaùù trtrììnhnh sinhsinh hohoïcïc
20. „ ChoCho naêngnaêng llööôôïngïng lôlôùnùn „ ÍÍtt khkhíí thathaûiûi „ TaTaïoïo ra/rora/roøø rrææ phophoùngùng xaxaïï ((nguynguy hiehieåmåm)) „ KhoKhoùù xxöûöû lylyùù sausau khikhi heheátát ssöûöû duduïngïng Nhaø maùy ñieän haït nhaân (naêng löôïng nguyeân töû)
21. Hieän traïng phaùt trieån naêng löôïng nguyeân töû treân theá giôùi
22. Nhaø maùy thuûy ñieän Saïch, khoâng oâ nhieãm Coù nhöõng taùc ñoäng veà moâi tröôøng nhö: Söû duïng laâu daøi vaø taùi phuïc hoài ñöôïc luõ luït, giaûm doøng chaûy, vôõ ñaäp
23. Naêng löôïng gioù
24. Naêng löôïng ñòa nhieät Söû duïng naêng löôïng ñòa nhieät naêm 2005
25. NaêngNaêng llööôôïngïng ttöøöø aaùùnhnh sasaùngùng mamaëtët trôtrôøiøi
26. VaiVai trotroøø naêngnaêng llööôôïngïng ttöøöø aaùnhùnh sasaùngùng mamaëtët trôtrôøiøi „ TraTraùiùi ññaaátát nhanhaänän 1/2.101/2.109 naêngnaêng llööôôïngïng ASMTASMT phaphaùtùt rara „ 34%34% phaphaûnûn xaxaïï „ 42%42% ssööôôûiûi aaámám tratraùiùi ññaaátát „ 23%23% chocho vovoøngøng tuatuaànàn hoahoaønøn nnööôôùcùc „ 1%1% tataïoïo giogioùù vavaøø dodoøngøng chachaûyûy ññaaïiïi ddööôngông „ 0.023%0.023% chocho quangquang hôhôïpïp
27. VaiVai trotroøø naêngnaêng llööôôïngïng ttöøöø aaùnhùnh sasaùngùng mamaëtët trôtrôøiøi „ NaêngNaêng llööôôïngïng ññieieàuàu khiekhieånån khkhíí quyequyeånån,, ññaaïiïi ddööôngông,, sinhsinh quyequyeånån „ NaêngNaêng llööôôïngïng mamaëtët trôtrôøiøi cacaápáp nhienhieätät ññeeåå ssööôôûiûi aaámám,, llööuu chuyechuyeånån cacaùcùc khokhoáiái khkhíí,, chuyechuyeånån thathaønhønh ññieieänän naêngnaêng „ NaêngNaêng llööôôïngïng cungcung cacaápáp chocho tratraùiùi ññaaátát tutuøyøy thuothuoäcäc vavaøoøo vvóó ññooää vavaøø caocao ññooää cucuûaûa moãimoãi vuvuøngøng
28. MaMaïngïng llööôôùiùi bböùöùcc xaxaïï mamaëtët trôtrôøiøi treântreân mamaëtët ññaaátát
29. BBöùöùcc xaxaïï mamaëtët trôtrôøiøi
30. HaHaápáp thuthu naêngnaêng llööôôïngïng
31. HaHaápáp thuthu naêngnaêng llööôôïngïng ASMTASMT QuangQuang hôhôïïpp cucuûaûa ththöïöïcc vavaätät
32. HaHaápáp thuthu naêngnaêng llööôôïngïng ASMTASMT
33. SSöûöû duduïngïng naêngnaêng llööôôïngïng ASMTASMT ChuyeChuyeånån thathaønhønh ññieieänän naêngnaêng ChuyeChuyeånån thathaønhønh nhienhieäätt naêngnaêng
34. BieBieánán naêngnaêng llööôôïngïng ASMTASMT thathaønhønh ññieieänän naêngnaêng
35. Naêng löôïng maët trôøi 89.000 TW Naêng löôïng gioù 370 TW Söû duïng toaøn caàu 15 TW Sô ñoà khoái so saùnh caùc nguoàn naêng löôïng
36. NaêngNaêng llööôôïngïng sinhsinh hohoïcïc
37. NaêngNaêng llööôôïngïng sinhsinh hohoïcïc „ VaVaätät lielieäuäu sinhsinh hohoïcïc luoânluoân ñöñöôôïcïc xemxem lalaøø momoätät nguonguoànàn naêngnaêng llööôôïngïng „ VieVieäcäc ssöûöû duduïngïng vavaätät lielieäuäu sinhsinh hohoïcïc mômôùiùi giugiuùpùp lalaømøm giagiaûmûm vievieäcäc ññooátát nhieânnhieân lielieäuäu hohoùaùa thathaïchïch,, giagiaûmûm phaphaùtùt thathaûiûi khkhíí nhanhaøø kkíínhnh „ NaêngNaêng llööôôïngïng ttöøöø vavaätät lielieäuäu sinhsinh hohoïcïc cocoùù thetheåå ñöñöôôïcïc ssöûöû duduïngïng trtröïöïcc tietieápáp nhnhöö ññooátát hoahoaëcëc chuyechuyeånån thathaønhønh nhieânnhieân lielieäuäu sinhsinh hohoïcïc nhnhöö methane,methane, ethanolethanol „ CaCaùcùc nguonguoànàn naêngnaêng llööôôïngïng sinhsinh hohoïcïc:: „ Ñoátá sinh khoáiá , saûnû xuaátá methane vaøø ethanol, daàuà thöïc vaätä „ Saûnû xuaátá hydrogen
38. Caùc nguoàn taùi taïo ñöôïc Caùc nguoàn tieàm naêng töông lai
39. ÑÑooáátt sinhsinh khokhoááii „„ SinhSinh khokhoáiái lieânlieân quanquan chachaátát hhööõuõu côcô trongtrong sinhsinh vavaätät sosoángáng vavaøø checheátát „„ SinhSinh khokhoáiái ttöøöø cacaùcùc nguonguoànàn noângnoâng nghienghieäpäp,, chachaátát thathaûiûi sinhsinh hoahoaïtït vavaøø coângcoâng nghienghieäpäp „„ NhieNhieàuàu phphööôngông phaphaùpùp ñöñöôôïcïc ssöûöû duduïngïng ññeeåå thuthu naêngnaêng llööôôïngïng ttöøöø sinhsinh khokhoáiái:: ññooátát trtröïöïcc tietieápáp,, khkhíí hohoùaùa,, nhienhieätät phaânphaân
40. NhNhööõngõng vavaánán ññeeàà khikhi sasaûnûn xuaxuaátát naêngnaêng llööôôïngïng sinhsinh hohoïcïc ôôûû quyquy moâmoâ lôlôùnùn „„ SSöïöï cocoùù sasaünün cucuûaûa ññaaátát „„ NaêngNaêng suasuaátát cucuûaûa cacaùcùc loaloaøiøi ñöñöôôïcïc nuoâi/tronuoâi/troàngàng „„ SSöïöï bebeànàn vvööõngõng cucuûaûa moâimoâi trtrööôôøngøng „„ CaCaùcùc yeyeáuáu totoáá xaõxaõ hohoäiäi „„ SSöïöï nhanhaïyïy cacaûmûm veveàà kinhkinh teteáá
41. SoSo sasaùnhùnh cacaùcùc nguonguoànàn naêngnaêng llööôôïngïng phuphuïcïc hohoàiài vavaøø khoângkhoâng phuphuïcïc hohoààii ñöñöôôïcïc
42. BiogasBiogas ((KhKhíí sinhsinh hohoïïcc))
43. KhKhíí sinhsinh hohoïcïc „ LaLaøø kekeátát quaquaûû cucuûaûa quaquaùù trtrììnhnh xxöûöû lylyùù kkîî khkhíí chachaátát thathaûiûi cocoùù BODBOD caocao „ KhKhíí sinhsinh hohoïcïc chchöùöùaa khoakhoaûngûng 5050 75%75% lalaøø methanemethane „ ÔÔÛÛ cacaùcùc nnööôôùcùc phaphaùtùt trietrieånån,, trongtrong khukhu xxöûöû lylyùù nnööôôùcùc thathaûiûi,, khkhíí sinhsinh hohoïcïc ñöñöôôïcïc ssöûöû duduïngïng ññeeåå chachaïyïy mamaùyùy bômbôm bubuøn/nøn/nööôôùcùc thathaûiûi vavaøø cacaápáp nhienhieätät chocho heheää thothoángáng xxöûöû lylyùù kkîî khkhíí „ DuDuøngøng chocho nanaáuáu aênaên vavaøø thathaépép sasaùngùng „ NguoNguoànàn khkhíí sinhsinh hohoïcïc khakhaùcùc lalaøø ttöøöø BaõiBaõi choânchoân lalaápáp cuõngcuõng ñöñöôôïcïc ssöûöû duduïngïng ññeeåå cacaápáp naêngnaêng llööôôïngïng hoahoaëcëc chachaïyïy mamaùyùy phaphaùtùt ññieieänän
44. Haàm Biogas
45. DaDaàuàu sinhsinh hohoïcïc „ LaLaøø nhieânnhieân lielieäuäu cocoùù thetheåå thaythay thetheáá nhieânnhieân lielieäuäu loloûngûng hohoùaùa thathaïchïch trongtrong chachaïyïy mamaùyùy „ DaDaàuàu ththöïöïcc vavaätät khikhi ññooátát chachaùyùy íítt sinhsinh rara SOSO2 vavaøø loaloaïiïi nhieânnhieân lielieäuäu deãdeã dadaøngøng bòbò phaânphaân huhuûyûy sinhsinh hohoïcïc „ DaDaàuàu ththöïöïcc vavaätät khikhi ñöñöôôïcïc ssöûöû duduïngïng ññeeåå chachaïyïy mamaùyùy ththööôôøngøng hayhay lalaømøm ngheõnngheõn ññooängäng côcô dodo cocoùù chchöùöùaa nhienhieàuàu sasaùpùp vavaøø ññooää nhônhôùtùt caocao „ VieVieäcäc ssöûöû duduïngïng hoãnhoãn hôhôïpïp dadaàuàu ththöïöïcc vavaätät vavaøø nhieânnhieân lielieäuäu hohoùaùa thathaïchïch cocoùù ttíínhnh khakhaûû thithi caocao hônhôn „ VieVieäcäc chiechieátát dadaàuàu ththöïöïcc vavaätät cuõngcuõng lalaømøm taêngtaêng giagiaùù thathaønhønh ssöûöû duduïngïng loaloaïiïi nhieânnhieân lielieäuäu nanaøyøy
46. EthanolEthanol „ ViVi sinhsinh vavaätät cocoùù khakhaûû naêngnaêng sasaûnûn xuaxuaátát ethanolethanol ttöøöø ñöñöôôøngøng „ EthanolEthanol (20%)(20%) trotroänän vôvôùiùi nhieânnhieân lielieäuäu hohoùaùa thathaïchïch cocoùù thetheåå duduøngøng ññeeåå chachaïyïy mamaùyùy Tính chaátá Ethanol Daàuà löûa Nhieätä ñoää soâi (0C) 78 35-200 Tæ troïngï (kg/L) 0.79 0.74 Nhieätä ñoátá chaùyù (MJ/kg) 27.2 44.0 Nhieätä hoùaù hôi 855 293 Ñieåmå chaùyù (0C) 45 13 Chæ soáá octane 99 90 - 100
47. SaSaûnûn xuaxuaátát EthanolEthanol CO2 RÖÛA THUØNG XAY NGUYEÂN CHÖÙA LIEÄU LEÂN MEN BAÉP CHÖNG CAÁT SAÁY KHOÂ HOÙA LY TAÂM ÑOÂNG KHOÂ HÔI SAØNG LOÏC
48. Saûn xuaát Ethanol treân theá giôùi (Trieäu lít)
49. So saùnh coâng ngheä saûn xuaát ethanol on ge ryà thoáng truyeàn ngheä Coâng on ge môùi ngheä Coâng
50. SaSaûûnn xuaxuaáátt HydrogenHydrogen ™™ HydrogenHydrogen lalaøø nhieânnhieân lielieäuäu lylyùù ttööôôûngûng,, khoângkhoâng gaâygaây oâoâ nhieãmnhieãm moâimoâi trtrööôôøngøng vvìì khikhi ññooátát sasaûnûn phaphaåmåm tataïoïo rara chchææ lalaøø nnööôôùcùc ™™ HydrogenHydrogen cocoùù thetheåå ñöñöôôïcïc ssöûöû duduïngïng ññeeåå chachaïyïy mamaùyùy hoahoaëcëc phaphaùtùt ññieieänän ™™ HydrogenHydrogen cocoùù thetheåå ñöñöôôïcïc sasaûnûn xuaxuaátát babaèngèng cacaùcùc heheää thothoángáng QuangQuang ññieieänän,, ÑÑieieänän phaânphaân nnööôôùcùc hoahoaëcëc babaèngèng cacaùcùc heheää thothoángáng sinhsinh hohoïcïc ™™ NeNeànàn tataûngûng cucuûaûa NCNC nanaøyøy hhììnhnh thathaønhønh cacaùchùch ññaâyaây 100100 naêmnaêm,, khikhi BenemannBenemann phaphaùtùt hiehieänän rara 11 loaloaïiïi vivi khuakhuaånån lamlam ((AnabenaAnabena cylindricacylindrica)) cocoùù khakhaûû naêngnaêng sinhsinh HH2
51. DuDuøngøng naêngnaêng llööôôïngïng ASMTASMT ññeeåå sasaûnûn xuaxuaátát HydrogenHydrogen
52. O2 Heä QH I H2O Heä QH II O2 Ferredoxin ÖÙc cheá Hydrogenase Quaù trình saûn xuaát hydrogen bôûi vi taûo H2
53. ToToùùmm llööôôïtït naêngnaêng llööôôïïngng sinhsinh hohoïcïc
54. Taùch chieát Chuyeån ester hoùa Thuûy phaân Leân men Hoùa khí Butanol Khí toång SINH KHOÁI Nhieät hôïp phaân Taêng cöôøng H
55. KeKeátát lualuaäänn ™™ VieVieäcäc ssöûöû duduïngïng nhieânnhieân lielieäuäu khoângkhoâng phaphaûiûi hohoùaùa thathaïchïch dadaànàn ñöñöôôïcïc chachaápáp nhanhaänän dodo vievieäcäc taêngtaêng nhanhnhanh cucuûaûa giagiaùù dadaàuàu thoâthoâ vavaøø khkhíí ññooátát ™™ ThuaThuaänän lôlôïiïi cucuûaûa nhieânnhieân lielieäuäu khoângkhoâng phaphaûiûi hohoùaùa thathaïchïch lalaø:ø: ™ Ña daïngï veàà nguoànà vaøø ñònh daïngï (loûngû , khí, raéné ) ™ Saïchï , khoâng phaùtù thaûiû hoaëcë giaûmû phaùtù thaûiû ™ Khoâng/ít sinh khí CO2. laømø giaûmû söï aámá leân toaønø caàuà ™ Taùiù taïoï ñöôïcï , khoùù caïnï kieätä ™ Chaátá thaûiû taïoï ra giaûmû , taùiù cheáá ñöôïcï