Language
Country/Area
No result found
Từ rượu thành nhiên liệu: Nhưng tại sao rượu lại là lựa chọn tốt nhất cho nhiên liệu sinh học trong tương lai?
Trong bối cảnh tìm kiếm các giải pháp năng lượng bền vững ngày nay, nghiên cứu về nhiên liệu sinh học ngày càng nhận được sự quan tâm. Đặc biệt, Butanol đã thu hút được sự chú ý rộng rãi như một lựa chọn năng lượng tái tạo. Quá trình này dựa trên quá trình lên men vi sinh vật cho phép con người chuyển đổi carbohydrate thành năng lượng có giá trị, có thể trở thành một trong những giải pháp nhiên liệu trong tương lai.
Nhiên liệu cồn không chỉ có thể được chiết xuất từ các nguồn tài nguyên tái tạo mà còn có mật độ năng lượng cao.
Ethanol, axeton và butanol: quá trình lên men ABE
Quá trình lên men Ethanol-acetone-butanol (ABE), còn được gọi là quy trình Weizmann, sử dụng vi khuẩn kỵ khí để chuyển hóa carbohydrate thành axeton, butanol và ethanol. Công nghệ này lần đầu tiên được phát triển bởi nhà hóa học Zeim Weizmann và được sử dụng trong Thế chiến thứ nhất để sản xuất các vật liệu đạn dược cần thiết.
Tương tự như quá trình nấm men lên men đường để sản xuất ethanol, quá trình lên men ABE được thực hiện bởi các vi sinh vật kỵ khí nghiêm ngặt. Những vi sinh vật này, bao gồm cả Clostridium acetobutylicum phổ biến nhất, phát triển trong môi trường không có oxy và lên men để tạo ra các dung môi hữu ích này. Trong quá trình này, tỷ lệ dung môi được tạo ra là ba phần axeton, sáu phần butanol và một phần etanol.
Bối cảnh lịch sử
Việc sản xuất butanol sinh học lần đầu tiên được thực hiện vào năm 1861 bởi Louis Pasteur. Sau đó, nhà hóa sinh người Áo Franz Schaldinger đã phát hiện ra phương pháp sản xuất axeton vào năm 1905 và phát triển thêm quy trình lên men butanol bằng tinh bột khoai tây vào năm 1910. Khi Thế chiến thứ nhất bùng nổ, quy trình lên men ABE được công nghiệp hóa vào năm 1916 và nhanh chóng mở rộng sang Hoa Kỳ và Anh.
Sự phát triển của công nghệ này liên quan chặt chẽ đến tình hình quốc tế và nhu cầu về rượu tăng mạnh.
Nỗ lực cải thiện
Theo thời gian, quá trình lên men ABE mất đi khả năng kinh tế do cạnh tranh với các sản phẩm hóa dầu. Để đưa công nghệ này trở lại cuộc sống, các nhà khoa học đang tập trung vào việc cải thiện năng suất và giảm chi phí. Những chiến lược này bao gồm sử dụng nguyên liệu thô rẻ tiền như chất thải lignocellulose hoặc tảo, nghiên cứu các chủng mới có khả năng chịu đựng nhưng độc hại với rượu và tối ưu hóa thiết kế của lò phản ứng lên men.
Nhu cầu nâng cao độ tinh khiết của sản phẩm đã dẫn đến sự xuất hiện của nhiều công nghệ mới, bao gồm loại bỏ khí, tách màng và thẩm thấu ngược.
Triển vọng hiện tại
Ngày nay, quá trình lên men ABE đang nhận được sự quan tâm, đặc biệt là tiềm năng tái tạo butanol làm nhiên liệu sinh học và nguồn năng lượng thay thế trong tương lai. Theo dự đoán của Cơ quan Năng lượng Quốc tế, nhiên liệu sinh học sẽ chiếm 30% mức tiêu thụ năng lượng vận tải vào năm 2060.
Butanol không chỉ có thể được sử dụng trực tiếp trong động cơ xăng mà còn có thể được phân phối thông qua các đường ống và trạm xăng hiện có, khiến nó trở thành một lựa chọn hấp dẫn hơn so với etanol truyền thống. Ngoài ra, ứng dụng của butanol ngày càng mở rộng, với nhu cầu ngày càng tăng từ phụ gia nhiên liệu đến dung môi phủ.
Là một nguồn tài nguyên có thể tái tạo, butanol có tiềm năng biến đổi hệ thống năng lượng của chúng ta do mật độ năng lượng cao và độ biến động thấp.
Vậy, với việc thế giới ngày càng tập trung vào năng lượng tái tạo, liệu butanol có trở thành động lực quan trọng thúc đẩy quá trình chuyển đổi năng lượng không?
