Luận văn thạc sĩ vnua đánh giá tiềm năng thu hồi ethanol sinh học từ phế phj phẩm nông ngiệp tại huyện yên phong tỉnh bắc giang

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu vnua đánh giá tiềm năng thu hồi ethanol sinh học từ phế phj phẩm nông ngiệp tại huyện yên phong, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề xuất

• Tác giả: Nghiêm Sơn Dũng
• Người hướng dẫn: TS. Võ Hữu Công
• Trường học: Học viện Nông nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Khoa học môi trường
• Đề tài: Đánh giá tiềm năng thu hồi ethanol sinh học từ phế phụ phẩm nông nghiệp tại huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh
• Loại tài liệu: Luận văn
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỤC LỤC
• 1.1. Lời cam đoan
• 1.2. Mục lục
• 1.3. Danh mục chữ viết tắt
• 1.4. Danh mục bảng
• 1.5. Danh mục hình
• 1.6. Trích yếu luận văn
• 1.7. Thesis abstract
• 1.8. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.9. Mục đích nghiên cứu
• 1.9.1. Mục tiêu chung
• 1.9.2. Mục tiêu cụ thể
• 1.10. Yêu cầu của đề tài
• 1.11. Những đóng góp, ý nghĩa khoa học và thực tiễn
• 1.12. Tổng quan tài liệu
• 1.12.1. Vai trò và tiềm năng của ethanol sinh học
• 1.12.1.1. Vai trò của ethanol sinh học
• 2. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.2. Phạm vi nghiên cứu
• 2.2.1. Phạm vi không gian
• 2.2.2. Phạm vi thời gian
• 2.3. Nội dung nghiên cứu
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4.1. Phương pháp thu thập thông tin thứ cấp
• 2.4.2. Phương pháp xác định hệ số phát sinh phế phụ phẩm bằng thực nghiệm
• 2.4.3. Phương pháp phân tích các chất và hợp chất
• 2.4.4. Phương pháp ước tính hàm lượng cellulose và hemicellulose
• 2.4.5. Phương pháp thực nghiệm xác định khả năng tạo thành ethanol bằng cách ủ sinh học
• 2.4.6. Phương pháp tính toán và xử lý số liệu
• 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội tại huyện Yên Phong
• 3.1.1. Điều kiện tự nhiên
• 3.1.2. Điều kiện kinh tế - xã hội
• 3.1.3. Đánh giá chung
• 3.2. Hiện trạng sản xuất nông nghiệp tại huyện Yên Phong
• 3.2.1. Cơ cấu sử dụng đất huyện Yên Phong
• 3.2.2. Cơ cấu giống cây nông nghiệp chính của huyện Yên Phong
• 3.2.3. Cơ cấu thời vụ, diện tích và năng suất của cây trồng nông nghiệp chính của huyện Yên Phong
• 3.2.4. Xác định hệ số phát thải phế phụ phẩm của các cây trồng chính
• 3.3. Hiện trạng xử lý phế phụ phẩm nông nghiệp
• 3.3.1. Tổng lượng phế phụ phẩm nông nghiệp phát sinh sau thu hoạch
• 3.3.2. Ước lượng phế phụ phẩm sau thu hoạch
• 3.3.3. Đánh giá thành phần phụ phẩm cho mục đích chuyển thành ethanol sinh học
• 3.3.4. Hàm lượng cellulose và hemicellulose trong phế phụ phẩm của các cây trồng chính
• 3.3.5. Kết quả thu hồi ethanol bằng phế phụ phẩm nông nghiệp
• 3.3.6. Đánh giá tiềm năng thu hồi ethanol từ phụ phẩm nông nghiệp
• 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Tiềm Năng Thu Hồi Ethanol Sinh Học Tại Yên Phong

Yên Phong, Bắc Giang, là một huyện có tiềm năng lớn trong việc thu hồi ethanol sinh học từ phế phẩm nông nghiệp. Với diện tích đất nông nghiệp rộng lớn, huyện này sản xuất một lượng lớn nông sản, từ đó tạo ra nhiều phế phẩm có thể được chuyển đổi thành nhiên liệu sinh học. Việc khai thác tiềm năng này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn tạo ra nguồn năng lượng tái tạo, góp phần vào sự phát triển bền vững của địa phương.

1.1. Đặc Điểm Tự Nhiên Và Kinh Tế Tại Yên Phong

Yên Phong có điều kiện tự nhiên thuận lợi cho sản xuất nông nghiệp với khí hậu ôn hòa và đất đai màu mỡ. Huyện có tổng diện tích đất nông nghiệp lên tới 5277,06 ha, trong đó diện tích đất trồng lúa chiếm phần lớn. Điều này tạo ra một nguồn phế phẩm nông nghiệp dồi dào, chủ yếu là rơm rạ và thân cây, có thể được sử dụng để sản xuất ethanol sinh học.

1.2. Tình Hình Sản Xuất Nông Nghiệp Tại Yên Phong

Sản xuất nông nghiệp tại Yên Phong chủ yếu tập trung vào cây lúa, ngô và các loại cây trồng khác. Mỗi năm, lượng phế phẩm nông nghiệp phát sinh rất lớn, ước tính khoảng 9,23 nghìn tấn. Việc xử lý và tái sử dụng những phế phẩm này là một thách thức lớn, nhưng cũng là cơ hội để phát triển năng lượng tái tạo.

II. Vấn Đề Ô Nhiễm Môi Trường Từ Phế Phẩm Nông Nghiệp

Việc không xử lý đúng cách các phế phẩm nông nghiệp dẫn đến ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Nhiều nông dân vẫn còn thói quen đốt rơm rạ trên đồng ruộng, gây phát thải khí nhà kính và ô nhiễm không khí. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng mà còn làm giảm chất lượng đất đai.

2.1. Tác Hại Của Việc Đốt Phế Phẩm

Việc đốt phế phẩm nông nghiệp không chỉ gây ô nhiễm không khí mà còn làm mất đi nguồn dinh dưỡng quý giá trong đất. Theo nghiên cứu của Burange et al. (2016), việc này có thể làm tăng lượng khí CO2 và CH4 trong khí quyển, góp phần vào biến đổi khí hậu.

2.2. Giải Pháp Giảm Thiểu Ô Nhiễm

Một trong những giải pháp hiệu quả là thu hồi ethanol sinh học từ phế phẩm nông nghiệp. Việc này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tạo ra nguồn năng lượng sạch, góp phần bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế bền vững.

III. Phương Pháp Sản Xuất Ethanol Sinh Học Từ Phế Phẩm

Sản xuất ethanol sinh học từ phế phẩm nông nghiệp bao gồm nhiều bước, từ thu gom nguyên liệu đến lên men và chưng cất. Các phương pháp này cần được tối ưu hóa để đạt hiệu quả cao nhất trong việc chuyển đổi phế phẩm thành nhiên liệu.

3.1. Quy Trình Thu Gom Và Chuẩn Bị Phế Phẩm

Quy trình bắt đầu bằng việc thu gom các loại phế phẩm như rơm rạ, thân cây ngô. Sau đó, phế phẩm cần được làm khô và nghiền nhỏ để tăng diện tích tiếp xúc trong quá trình lên men.

3.2. Quá Trình Lên Men Và Chưng Cất

Sau khi chuẩn bị, phế phẩm sẽ được ủ với vi sinh vật để chuyển hóa thành ethanol sinh học. Quá trình này cần được kiểm soát chặt chẽ về nhiệt độ và độ pH để đạt hiệu quả tối ưu. Cuối cùng, ethanol sẽ được chưng cất để tách ra khỏi các tạp chất.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Ethanol Sinh Học Tại Yên Phong

Việc sản xuất ethanol sinh học từ phế phẩm nông nghiệp không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tạo ra nguồn năng lượng tái tạo. Tại Yên Phong, nhiều mô hình sản xuất đã được triển khai, cho thấy hiệu quả kinh tế cao và lợi ích môi trường rõ rệt.

4.1. Mô Hình Sản Xuất Ethanol Từ Rơm Rạ

Một số hộ nông dân tại Yên Phong đã áp dụng mô hình sản xuất ethanol sinh học từ rơm rạ. Mô hình này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tạo ra nguồn thu nhập bổ sung cho nông dân.

4.2. Lợi Ích Kinh Tế Và Môi Trường

Việc sản xuất ethanol sinh học từ phế phẩm nông nghiệp mang lại nhiều lợi ích, bao gồm giảm chi phí năng lượng, tăng cường bảo vệ môi trường và tạo ra việc làm cho người dân địa phương.

V. Kết Luận Và Tương Lai Của Ethanol Sinh Học Tại Yên Phong

Tiềm năng thu hồi ethanol sinh học từ phế phẩm nông nghiệp tại Yên Phong là rất lớn. Việc phát triển các mô hình sản xuất bền vững sẽ góp phần vào sự phát triển kinh tế và bảo vệ môi trường. Cần có sự hỗ trợ từ chính quyền và các tổ chức để thúc đẩy nghiên cứu và ứng dụng công nghệ mới trong lĩnh vực này.

5.1. Định Hướng Phát Triển Trong Tương Lai

Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới để tối ưu hóa quy trình sản xuất ethanol sinh học. Điều này sẽ giúp nâng cao hiệu quả và giảm chi phí sản xuất.

5.2. Vai Trò Của Cộng Đồng Trong Việc Thúc Đẩy Sản Xuất Ethanol

Cộng đồng cần được nâng cao nhận thức về lợi ích của việc sử dụng ethanol sinh học. Sự tham gia tích cực của người dân sẽ là yếu tố quyết định cho sự thành công của các mô hình sản xuất trong tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGHIÊM SƠN DŨNG ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG THU HỒI ETHANOL SINH HỌC TỪ PHẾ PHỤ PHẨM NÔNG NGHIỆP TẠI HUYỆN YÊN PHONG, TỈNH BẮC NINH Ngành: Khoa họ c mô i trường Mã số: 8440301 Người hướng dẫn khoa học: TS. Võ Hữu Công NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2019 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn là trung thực, khách quan và chưa từng dùng để bảo vệ lấy bất kỳ học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã được cám ơn, các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Tác giả luận văn Nghiêm Sơn Dũng i LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè, đồng nghiệp và gia đình.

Nhân dịp hoàn thành luận văn, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc TS. Võ Hữu Công đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ môn Quản lý môi trường Khoa Môi trường Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ viên chức Ban quản lý các dự án xây dựng huyện Yên Phong đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.

Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn thành luận văn. Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Tác giả luận văn Nghiêm Sơn Dũng ii LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] MỤC LỤC Lời cam đoan. ii Mục lục. iii Danh mục chữ viết tắt.

vi Danh mục bảng. vii Danh mục hình. viii Trích yếu luận văn. ix Thesis abstract.

Tính cấp thiết của đề tài. Mục đích nghiên cứu. Mục tiêu chung. Mục tiêu cụ thể.

Yêu cầu của đề tài. Những đóng góp, ý nghĩa khoa học và thực tiễn. Tổng quan TÀI LIỆU. Vai trò và tiềm năng của ethanol sinh học.

Vai trò của ethanol sinh học. Tiềm năng sản xuất ethanol sinh học. Sản xuất và sử dụng nhiên liệu sinh học. Những lợi ích khi sử dụng nhiên liệu sinh học.

Phương pháp sản xuất ethanol sinh học. Tổng quan về phụ phẩm đồng ruộng. Tổng quan về phụ phẩm đồng ruộng. Thành phần, cấu trúc của phế phụ phẩm.

Tình hình sản xuất và thực trạng phế phụ phẩm nông nghiệp sau sản xuất trên thế giới và Việt Nam. Tác hại của phế phụ phẩm nông nghiệp đến môi trường. Các biện pháp xử lý phế thải đồng ruộng. Đối tượng, phạm vi, nội dung và phương pháp nghiên cứu.

30 iii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Đối tượng nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứu. Phạm vi không gian.

Phạm vi thời gian. Nội dung nghiên cứu. Hiện trạng phát sinh phế phụ phẩm nông nghiệp. Lượng phụ phẩm phát thải sau thu hoạch.

Đặc trưng thành phần phụ phẩm cho mục đích chuyển thành ethanol sinh học. Tiềm năng thu hồi ethanol sinh học. Phương pháp nghiên cứu. Phương pháp thu thập thông tin thứ cấp.

Phương pháp xác định hệ số phát sinh phế phụ phẩm bằng thực nghiệm. Phương pháp phân tích các chất và hợp chất. Phương pháp ước tính hàm lượng cellulose và hemicellulose. Phương pháp thực nghiệm xác định khả năng tạo thành ethanol bằng cách ủ sinh học.

Phương pháp tính toán và xử lý số liệu. Kết quả và thảo luận. Điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội tại Huyện Yên Phong. Điều kiện tự nhiên.

Điều kiện kinh tế - xã hội. Đánh giá chung. Hiện trạng sản xuất nông nghiệp TẠI huyện Yên Phong. Cơ cấu sử dụng đất huyện Yên Phong.

Cơ cấu giống cây nông nghiệp chính của huyện Yên Phong. Cơ cấu thời vụ, diện tích và năng suất của cây trồng nông nghiệp chính của huyện Yên Phong. Xác định hệ số phát thải phế phụ phẩm của các cây trồng chínhError! Bookmark not defined 4. Hiện trạng xử lý phế phụ phẩm nông nghiệp.

Tổng lượng phế phụ phẩm nông nghiệp phát sinh sau thu hoạch. 53 iv LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Ước lượng phế phụ phẩm sau thu hoạch. Đánh giá thành phần phụ phẩm cho mục đích chuyển thành ethanol sinh học.

Hàm lượng cellulose và hemicellulose trong phế phụ phẩm của các cây trồng chính. Kết quả thu hồi ethanol bằng phế phụ phẩm nông nghiệp. Đánh giá tiềm năng thu hồi ethanol từ phụ phẩm nông nghiệp. Kết luận và kiến nghị.

69 Tài liệu tham khảo. 75 v LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa Tiếng Việt BVTV Bảo vệ thực vật CNC Công nghệ cao DBSCL Đồng bằng sông Hồng DBSH Đồng bằng song Cửu Long EU Liên minh châu Âu FAO Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc LHQ Liên hợp quốc NLSH Năng lượng sinh học NN&PNNT Nông nghiệp và phát triển nông thôn SK Sinh khối VAT Thuế giá trị gia tăng VISTA Trung tâm thông tin phát triển nông nghiệp nông thôn VSV Vi sinh vật vi LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] DANH MỤC BẢNG Bảng 2. Sản lượng ethanol trên thế giới. Thành phần chính của phế phụ phẩm nông nghiệp.

Diện tích và năng suất của khoai tây năm 2000-2005. Số lượng phế phụ phẩm ở Việt Nam. Ứng dụng rơm rạ trong lĩnh vực hóa chất. Cơ cấu diện tích đất đai trên địa bàn huyện Yên Phong 2018 (ha).

Cơ cấu thời vụ, diện tích, năng suất và loại phế phụ phẩm phát sinh trong một năm của huyện Yên Phong 2018. Chế độ bón phân của người dân 2018. Tỷ lệ R trong vụ mùa của huyện Yên Phong năm 2018 (kg/m2). Ước lượng phế phụ phẩm sau thu hoạch/năm (nghìn tấn/ năm).

Hiện trạng phế phẩm từ bón phân cho các loại cây trồng huyện Yên Phong năm 2018 (kg/năm). Hiện trạng phế phẩm từ thuốc BVTV cho các loại cây trồng huyện Yên Phong năm 2018 (kg/năm). Tổng khối lượng phế phụ phẩm nông nghiệp tại huyện Yên Phong năm 2018 (tấn/năm). Thành phần cellulose và hemicelulose trong phế phụ phẩm nông nghiệp (%).

Thành phần cellulose và hemicelulose trong phế phụ phẩm nông nghiệp (tấn/ năm). Hàm lượng đường được chuyển hóa từ cellulose và hemicellulose trong phế phụ phẩm của các loại cây trồng chính (g/100g phế phụ phẩm). Ảnh hưởng của phương pháp lên men đến hiệu quả sinh cồn (g/100g phế thải). Ước tính lượng ethanol được tạo thành từ phế phụ phẩm huyện Yên Phong năm 2018.

68 vii LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] DANH MỤC HÌNH Hình 2. Công thức cấu tạo ethanol. Sử dựng enzym để thủy phân, thủy phân và lên men tách riêng. Sử dụng enzym để thủy phân, thủy phân và lên men đồng thời.

Cấu trúc của cellulose. Cấu trúc của hemicellulose. Cấu trúc của lignin. Tiến hành lấy mẫu trên ruộng lúa.

Tiến hành lấy mẫu trên ruộng ngô/ khoai. Phế phụ phẩm sau khi phơi khô. Cơ cấu diện tích đất đai trên địa bàn huyện Yên Phong 2018 (%). Cơ cấu giống cây trồng chính của huyện Yên Phong năm 2018 (%).

Hình thức xử lý phế phụ phẩm của người dân (%). Khối lượng khô của các loại phế phụ phẩm (đơn vị tính: kg/m2). Hàm lượng đường được chuyển hóa từ cellulose và hemicellulose trong phế phụ phẩm của các loại cây trồng chính (g/100g phế phụ phẩm). Lượng ethanol được tạo thành từ phế phụ phẩm lúa trong các điều kiện ủ sinh học khác nhau (g/ 100g cồn).

Lượng ethanol được tạo thành từ phế phụ phẩm ngô trong các điều kiện ủ sinh học khác nhau (g/ 100g cồn). Lượng ethanol được tạo thành từ phế phụ phẩm khoai trong các điều kiện ủ sinh học khác nhau (g/ 100g cồn). Lượng ethanol được tạo thành từ phế phụ phẩm các cây trồng chính trong các điều kiện khác nhau (g/ 100g cồn). 67 viii LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Tên tác giả: Nghiêm Sơn Dũng Tên luận văn: Đánh giá tiềm năng thu hồi ethanol sinh học từ phế phụ phẩm nông nghiệp tại huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh.

Ngành: khoa học môi trường Mã số: 8440301 Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam Mục đích nghiên cứu - Xác định hệ thống cây trồng trên địa bàn nghiên cứu. - Xác định hệ số phát thải phế phụ phẩm nông nghiệp của một số cây trồng chính. - Ước lượng phụ phẩm và tiềm năng cho ethanol sinh học từ phụ phẩm phụ phẩm nông nghiệp. Phương pháp nghiên cứu Đề tài sử dụng phương pháp thu thập tài liệu thứ cấp từ phòng Nông nghiệp và phát triển nông nghiệp huyện Yên Phong và hợp tác xã nhằm xác định thông tin về địa điểm nghiên cứu, quá trình hình thành, phát triển khu vực nghiên cứu.

Từ đó, bố trí thí nghiệm và các phương pháp xác định tỷ lệ phụ phẩm, ước tính lượng phế phụ phẩm phát sinh, phân tích mẫu. Sau khi có kết quả tiến hành các phương pháp phân tích số liệu (phân tích ANOVA) và tính toán hiệu quả tạo thành ethanol sinh học. Kết quả chính và kết luận Yên Phong là huyện cung cấp nguồn lương thực, thực phẩm chính cho tỉnh Bắc Ninh. Chính vì thế lượng phế phụ phẩm phát sinh là rất lớn ước tính 9,23 nghìn tấn.

Đặc biệt là rơm rạ ước tính 9,05 nghìn tấn. Lúa là cây trồng có lượng cellulose cao nhất 45,2%. Do đó việc chuyển hóa thành ethanol sinh học từ lúa là tốt nhất. Kết quả thu được ước tính 116,1 x103 kg = 0,12 triệu lít ethanol ethanol sinh học/ 1 năm.

Nghiên cứu góp phần nâng cao hiệu quả trong việc xử lý quản lý phế phụ phẩm nông nghiệp nói chung cho các địa phương khác tại Việt Nam và trên thế giới. ix LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.