CHƯƠNG I.1 Tổng quan về viên nhiên liệu 1.1 Quá trình phát triển nhiên liệu từ nguồn sinh khối Nhu cầu về năng lượng trên thế giới không ngừng tăng cao, bên cạnh đó nguồn dự trữ năng lượng hóa thạch và dầu mỏ ngày càng cạn kiệt bắt buộc nhân loại phải tìm ra nguồn năng lượng mới có tính bền vững để đáp ứng nhu cầu cũng như giải quyết các vấn đề ô nhiễm môi trường do nguồn năng lượng truyền thống gây ra.1 Mức độ tiêu thụ năng lượng trên thế giới Một trong những hướng phát triển năng lượng sạch hiện nay là từ nguồn sinh khối nông nghiệp bao gồm trấu, rơm rạ, bã mía, gỗ vụn, mùn cưa,…. Có nhiều ứng dụng cho việc tận dụng nhiệt năng từ nguồn sinh khối: i) Đốt trực tiếp: - Dùng để thay thế hoàn toàn than đá trong nhà máy điện. - Nguồn sinh khối được nạp liệu và đốt trực tiếp trong lò hơi, làm quay tuabin hơi nước để phát điện. - Phương pháp đốt trực tiếp đạt hiệu suất đến 40%.
ii) Đốt cùng với than: - Sử dụng trong nhà máy điện - Nguồn sinh khối được đốt cháy cùng với than với tỷ lệ lên đến 20% sinh khối. - Hiệu suất đạt được từ 33 ~ 37%. 3 iii) Đồng phát nhiệt điện: - Nhiên liệu từ sinh khối được đốt cháy để phát điện và sinh nhiệt. - Ngoài việc tận dụng nguồn nhiệt phát sinh để quay tuabin hơi nước, phương pháp này còn tận dụng năng lượng từ chuyển động của dòng khí thoát ra để phát điện.
- Hiệu suất đạt được từ 75 ~ 90%. iv) Khí hóa: - Nguồn sinh khối được xử lý trong điều kiện thiếu oxy để sản sinh CO và H2. - Dòng khí này cung cấp năng lượng cho tuabin để phát điện. - Hiệu suất của phương pháp này đạt được 60%.2 Viên nén nhiên liệu và củi đốt Ngoài ra, phụ phế phẩm từ nông nghiệp sau khi thu gom từ đồng ruộng, cơ sở xay xát, nhà máy chế biến nông sản được nén lại thành viên nén nhiên liệu, củi đốt.3 Ứng dụng viên gỗ tại Châu Âu 4 1.2 Một số tiêu chuẩn về viên nhiên liệu Bảng 1.1 Tiêu chuẩn viên nhiên liệu [14] 1.3 Thị trường viên nhiên liệu trên thế giới Viên nhiên liệu từ gỗ được sử dụng ở Châu Âu lần đầu tiên cho nồi hơi của một số nhà máy tại Thụy điển vào năm 1970 và được phát triển mạnh kể từ năm 1991 khi chính phủ Thụy điển bắt đầu áp dụng chính sách thuế đặc biệt đối với nhiên liệu hóa thạch.
Từ khi nghị định thư Kyoto về khí thải được thông qua, các nước như Đan mạch, Đức, Hà lan, Canada, Hoa kỳ đã đẩy mạnh việc thay thể than đá bằng viên nhiên liệu. Nhu cầu tiêu thụ viên nhiên liệu trên thế giới ngày càng tăng do mức độ hiệu quả và tính thân thiện môi trường của nó.4 Nhu cầu viên nhiên liệu trên thế giới năm 2011 [15] Các nước sản xuất viên nhiên liệu từ gỗ chủ yếu gồm Hoa kỳ, Canada, Đức, Thụy điển. Sản lượng viên gỗ toàn thế giới khoảng 14 triệu tấn (2010). Quốc gia tiêu thụ viên gỗ nhiều nhất gồm có Hoa kỳ, Bỉ, Đan mạch, Hà lan.5 So sánh lượng sản xuất và tiêu thụ viên nhiên liệu 2009 [15] Đan mạch, Phần lan, Thụy điển sử dụng viên nhiên liệu cho cả hai mục đích phát điện và sưởi ấm, trong khi đó Áo, Pháp, Đức, Ý sử dụng chủ yếu cho sưởi ấm.2 Vỏ hạt cà phê 1.1 Lịch sử phát triển cây cà phê ở Việt nam Cây cà phê lần đầu tiên được trồng ở Việt nam vào năm 1857.
Vào đầu năm 1900, cà phê được trồng ở một số tỉnh phía Bắc như Tuyên quang, Lạng sơn và Ninh bình. Năm 1961 diện tích cà phê cả nước đạt khoảng 21,2 nghìn ha (sau 50 năm), năm 1981 diện tích khoảng 92 nghìn ha (sau 30 năm), năm 2001 diện tích cà phê cả nước đạt 473,5 nghìn ha (sau 10 năm). Sản lượng bình quân cả giai đoạn 2006 - 2011 đạt khoảng 1.025 nghìn tấn/năm, tăng 241 nghìn tấn so bình quân giai đoạn 2000 - 2005.6 Sản lượng cà phê Việt nam (1995-2011) [4] 6 Theo Tổng cục Thống kê, sản lượng cà phê cả nước năm 2011 đạt 1,17 triệu tấn, tăng 5% so với năm 2010. Hiệp hội Cà phê - Ca cao Việt Nam VICOFA dự báo, trong niên vụ 2011/12 (kéo dài từ tháng 10/2011 đến tháng 9/2012), sản lượng cà phê của cả nước có thể đạt khoảng 18,3 triệu bao.
Kiến thiết Sản lượng Tổng diện Kinh doanh Năng suất STT Địa phương cơ bản tích (ha) (ha) (tạ/ha) (1.000 tấn) (ha) 1 Đắk Lắk 200.300 7 Bình Phước 14.2 Diện tích - năng suất - sản lượng cà phê của các tỉnh niên vụ 2011 - 2012 [3] 1.2 Phân loại cây cà phê i) Cây cà phê chè Cà phê chè là tên gọi theo tiếng Việt của loài cà phê có (tên khoa học là: coffea arabica) do loài cà phê này có lá nhỏ, cây thường để thấp giống cây chè một loài cây công nghiệp phổ biến ở Việt Nam.7 Cây cà phê chè 7 Đây là loài có giá trị kinh tế nhất trong số các loài cây cà phê. Cà phê chè chiếm 61% các sản phẩm cà phê toàn thế giới. Brasil và Colombia là hai nước xuất khẩu chính loại cà phê này, chất lượng cà phê của họ cũng được đánh giá cao nhất. Cây cà phê arabica ưa sống ở vùng núi cao.
Người ta thường trồng nó ở độ cao từ 1000-1500 m. Quả hình bầu dục, mỗi quả chứa hai hạt cà phê. Việt Nam là nước xuất khẩu cà phê lớn thứ hai thế giới nhưng chủ yếu là cà phê vối. Năm 2005 dự kiến diện tích trồng cà phê chè mới đạt khoảng 10% tổng diện tích trồng cà phê cả nước (khoảng 40.
ii) Cây cà phê vối Cà phê vối (tên khoa học: Coffea canephora hoặc Coffea robusta) là cây quan trọng thứ hai trong các loài cà phê. Khoảng 39% các sản phẩm cà phê được sản xuất từ loại cà phê này.8 Cây cà phê vối Nước xuất khẩu cà phê vối lớn nhất thế giới là Việt Nam. Các nước xuất khẩu quan trọng khác gồm Côte d’Ivoire, Uganda, Brasil, Ấn Độ. Cây cà phê vối có dạng cây gỗ hoặc cây bụi, chiều cao của cây trưởng thành có thể lên tới 10 m.
Quả cà phê có hình tròn, hạt nhỏ hơn hạt cà phê arabica.9 Khác biệt của hai loại hạt cà phê Hàm lượng caffein trong hạt cà phê robusta khoảng 2-4%, trong khi ở cà phê arabica chỉ khoảng 1-2%. Cây cho hạt trong khoảng từ 20 đến 30 năm. Cà phê vối ưa sống ở vùng nhiệt đới, độ cao thích hợp để trồng cây là dưới 1000 m. Nhiệt độ ưa thích của cây khoảng 24-29°C, lượng mưa khoảng trên 1000 mm.
Cây cà phê vối cần nhiều ánh sáng mặt trời hơn so với cây cà phê chè. iii) Cà phê mít Cà phê mít hay cà phê Liberia (tên khoa học: Coffea liberica, đồng nghĩa Coffea excelsa thuộc họ Thiến thảo) là một trong 3 loại chính của họ cà phê.10 Cây cà phê mít Cây cao 2-5m. Thân, lá và quả đều to, khác biệt hẳn các loại cà phê khác là cà phê vối, cà phê chè. Do lá to, xanh đậm nhìn xa như cây mít nên gọi là cà phê mít là vì vậy.
Cây chịu hạn tốt, ít cần nước tưới nên thường trồng quảng canh, tuy nhiên do năng suất kém, chất lượng không cao (Có vị chua) nên không được ưa chuộng và phát triển diện tích. Hiện nay gần 90% diện tích cà phê ở Việt Nam được trồng cà phê vối, 10% trồng cà phê chè, khoảng 1% còn lại được trồng cà phê mít (coffea excelsa).3 Cây cà phê ở Đồng nai Đầu thế kỷ XX, một số nhà tư sản Pháp đưa cà phê vào trồng ở Biên Hòa vì nơi đây có đất đỏ bazan và khí hậu nhiệt đới nóng ẩm thích nghi với cây cà phê. Từ đó cây cà phê được mở rộng diện tích từng bước, sau cây cao su. Phần lớn giống cà phê được trồng hiện nay ở Đồng Nai là nhóm giống cà phê vối (Robusta).
Nhóm cà phê chè (coffeae arabica) không nhiều vì không thích hợp lắm đối với điều kiện sinh thái ở Đồng Nai. Nhóm cà phê mít càng ít vì giá trị thương phẩm thấp. Cà phê Đồng Nai được trồng nhiều ở các huyện Cẩm Mỹ, Tân Phú, Thống Nhất, Xuân Lộc là những vùng có đất đỏ bazan, chủ động nước tưới nhờ các công trình hồ chứa, đập dâng hoặc các giếng khoan khai thác nước ngầm. Diện tích đất trồng cà phê hiện có 18.984 ha (số liệu tháng 9/2011): Thuận lợi cho việc hình thành các vùng chuyên canh tập trung, nhất là các huyện Cẩm Mỹ (hơn 6.400 ha), Thống nhất (hơn 3.700 ha), Định Quán (2.800 ha) và Tân Phú (hơn 2.
Cà phê ở Đồng Nai ra hoa vào khoảng từ tháng 1 đến tháng 2 và đến tháng 10 bắt đầu thu hoạch. Quả cà phê sau khi thu hoạch được chà dập vỏ ngoài trước khi đem phơi để quả cà phê mau khô. Hạt khô đem chà vỏ lụa và quạt sạch để thu được nhân cà phê thô. Theo Cục Thống kê Đồng Nai, năm 2012, xuất khẩu cà phê trong tỉnh ước đạt 150,5 nghìn tấn, tăng trên 55 nghìn tấn, tương đương tăng 57,6% so với năm 2011.4 Vỏ hạt cà phê i) Sơ lược về vỏ hạt cà phê 9 Hình 1.1 Quả cà phê và vỏ hạt cà phê Mùa vụ thu hoạch cà phê ở nướ ớc ta kéo dài từ tháng 12 năm cũ cho đến tháng 6 năm mới.
Trái cà phê đượcc thu hái trên cây và trải tr qua một số công đoạn xử lý tách hạt h để thu được sản phẩm chính là hạt cà phê. Vỏ hạt cà phê là phụ phẩm m thu được đư từ quá trình sơ chế cà phê. Thông thường th từ 4 ~ 6 kg trái cà phê tươi sẽ thu đượcc 1.0 kg nhân và 0. Như vậy với sản lượng ng 1.17 triệu tri tấn (số liệu 2011) thì lượng vỏ cà phê thải th ra lên đến 700.
ii) Thành phần hóa học Thành phần hóa học của quả cà phê tương t đối phức tạp, theo một số kếết quả nghiên cứu, thành phần quả cà phê tươi gồm m có: Thành phần ph So với trọng lượng khô (%) Hydrat - carbon carb 44.4 Bảng ph hóa học trái cà phê tươi [5] ng 1.3 Thành phần 10 Thành phần chất hữu cơ trong vỏ hạt cà phê: Bảng 1.4 Thành phần hóa học của vỏ hạt cà phê [16] iii) Tính chất vật lý Quả cà phê tươi bao gồm các lớp: vỏ quả, vỏ thịt (vỏ nhớt), vỏ trấu và lớp vỏ lụa: - Lớp vỏ quả là lớp vỏ ngoài, mỏng và mềm, có màu đỏ. Vỏ quả cà phê chè mềm hơn vỏ quả cà phê vối và cà phê mít.
