Nghiên Cứu Tổng Hợp Butanol Từ Ethanol Trên Hệ Xúc Tác MgO-Al2O3

Nghiên cứu tổng hợp butanol từ ethanol trên hệ xúc tác MgO-Al2O3 trong luận văn thạc sĩ kỹ thuật hóa dầu, mang lại giải pháp mới cho ngành công nghiệp.

• Tác giả: Nguyễn Thị Ngọc Phượng
• Người hướng dẫn: TS. Ngô Thanh An
• Trường học: Đại học Quốc gia TP. HCM
• Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa dầu
• Đề tài: Nghiên cứu tổng hợp butanol từ ethanol trên hệ xúc tác MgO-Al2O3
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Tổng Hợp Butanol Từ Ethanol

Nhu cầu năng lượng toàn cầu đang tăng cao, kéo theo sự phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu hóa thạch ngày càng lớn. Điều này đặt ra bài toán cấp bách về an ninh năng lượng và bảo vệ môi trường. Trong bối cảnh đó, nhiên liệu sinh học nổi lên như một giải pháp tiềm năng, và butanol đang được xem là một lựa chọn thay thế đầy hứa hẹn. Các nghiên cứu tập trung vào tổng hợp butanol từ các nguồn tái tạo, đặc biệt là ethanol, nhằm giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường. Luận văn này đi sâu vào quá trình tổng hợp butanol từ ethanol trên hệ xúc tác MgO-Al2O3, một hướng nghiên cứu đầy tiềm năng.

1.1. Tiềm năng của Butanol như nhiên liệu sinh học

Butanol sở hữu nhiều ưu điểm vượt trội so với ethanol, bao gồm năng lượng cao hơn, khả năng hòa tan trong nước thấp hơn, và tính tương thích tốt hơn với cơ sở hạ tầng hiện có. Điều này biến butanol thành một ứng cử viên sáng giá cho việc thay thế xăng trong tương lai. Theo [4],[13] butanol không thải ra các hợp chất chứa NOx, SO2, đây là ưu điểm vượt trội về môi trường so với các nguồn nguyên liệu khác.Thị trường thế giới có nhu cầu butanol ước tính khoảng, 32 tỷ l/năm, trong đó nhu cầu của thị trường Mỹ khoảng 832,6 triệu l/năm.

1.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu tổng hợp từ Ethanol

Việc sử dụng ethanol làm nguyên liệu đầu vào cho quá trình tổng hợp butanol mang lại nhiều lợi ích. Ethanol có thể được sản xuất từ các nguồn sinh khối tái tạo, giúp giảm thiểu sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch. Đồng thời, việc tổng hợp butanol từ ethanol có thể giúp tận dụng nguồn ethanol dư thừa hiện nay. Một hướng nghiên cứu khá mới được giới khoa học quan tâm đó là tận dụng nguồn ethanol dư thừa hiện nay để chuyển hóa thành butanol bằng con đường ít tốn năng lượng hơn và điều kiện phản ứng đơn giản hơn.

II. Vấn Đề Hiệu Quả Thấp trong Tổng Hợp Butanol Hiện Tại

Mặc dù tiềm năng của butanol là rất lớn, quá trình sản xuất butanol hiện tại vẫn còn nhiều hạn chế. Các phương pháp truyền thống như lên men ABE thường có hiệu suất thấp và chi phí sản xuất cao. Quá trình Oxo có nguồn nguyên liệu lại đi từ nhiên liệu hóa thạch, đi ngược với tiêu chí phát triển bền vững. Do hiệu suất của quá trình lên men quá thấp nên hiện nay, butanol sản xuất bằng quá trình oxo phổ biến hơn. Do đó, cần có những nghiên cứu sâu rộng hơn để phát triển các phương pháp tổng hợp butanol hiệu quả hơn, thân thiện với môi trường hơn và có tính khả thi về mặt kinh tế.

2.1. Hạn chế của phương pháp lên men ABE truyền thống

Quá trình lên men ABE (Acetone-Butanol-Ethanol) mặc dù là một phương pháp tổng hợp butanol truyền thống, nhưng lại có nhiều nhược điểm. Hiệu suất tổng hợp butanol thường rất thấp, và quá trình này đòi hỏi nhiều công đoạn phức tạp, dẫn đến chi phí sản xuất cao. Quá trình lên men ABE (Acetone-Butanol-Ethanol) mặc dù là một phương pháp tổng hợp butanol truyền thống, nhưng lại có nhiều nhược điểm.

2.2. Yêu cầu về xúc tác hiệu quả hơn cho phản ứng Guerbet

Phản ứng Guerbet là một phương pháp đầy hứa hẹn để tổng hợp butanol từ ethanol. Tuy nhiên, để đạt được hiệu suất cao, phản ứng này đòi hỏi các loại xúc tác có hoạt tính cao, độ chọn lọc tốt và ổn định trong điều kiện phản ứng khắc nghiệt. Những loại xúc tác mới cũng như cải tiến những xúc tác hiện có để đáp ứng những qui trình khác nhau nhằm tạo ra Butanol là sản phẩm chính ngày càng được nghiên cứu rộng rãi, ví dụ như: HAP (Hydroxyapatite), MgO, M-Mg-Al oxide, Zeolite….cho phản ứng Guerbet.

III. Phương Pháp Tổng Hợp Butanol với Xúc Tác MgO Al2O3

Nghiên cứu này tập trung vào việc sử dụng hệ xúc tác MgO-Al2O3 để tổng hợp butanol từ ethanol thông qua phản ứng Guerbet. MgO-Al2O3 là một loại xúc tác dị thể có nhiều ưu điểm như hoạt tính xúc tác cao, độ ổn định tốt và khả năng tái sử dụng. Trong khuôn khổ của luận văn này, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu phản ứng chuyển hóa ethanol thành butanol trên hệ xúc tác được tổng hợp bằng phương pháp đồng kết tủa và biến tính thay nhằm đánh giá hoạt tính của xúc tác đối với độ chọn lọc sản phẩm mong muốn là butanol.

3.1. Ưu điểm của hệ xúc tác MgO Al2O3 trong tổng hợp

Hệ xúc tác MgO-Al2O3 có cấu trúc đặc biệt với sự phân bố các tâm axit và bazơ trên bề mặt. Sự kết hợp giữa các tâm axit và bazơ này tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng Guerbet, giúp tăng hiệu suất tổng hợp butanol và giảm thiểu sự hình thành các sản phẩm phụ. MgO-Al2O3 là một loại xúc tác dị thể có nhiều ưu điểm như hoạt tính xúc tác cao, độ ổn định tốt và khả năng tái sử dụng.

3.2. Quy trình điều chế và biến tính xúc tác MgO Al2O3

Để tổng hợp hệ xúc tác MgO-Al2O3, phương pháp đồng kết tủa thường được sử dụng. Phương pháp này cho phép kiểm soát tốt tỷ lệ MgO/Al2O3 và tạo ra xúc tác có độ phân tán cao. Ngoài ra, việc biến tính xúc tác bằng các kim loại như Pd, Cu, Sr, Zn có thể cải thiện hơn nữa hoạt tính xúc tác và độ chọn lọc. Mục tiêu của đề tài là tổng hợp thành công hệ xúc tác MgO- Al2O3 với các tiền chất đơn giản, rẻ tiền và khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp bằng các phương pháp phân tích hiện đại như XRD, IR, BET, TPD.

3.3. Phương pháp phân tích đặc trưng xúc tác

Để hiểu rõ hơn về cấu trúc và tính chất của xúc tác MgO-Al2O3, các phương pháp phân tích như XRD, BET, SEM, TPD được sử dụng. Các phương pháp này cung cấp thông tin quan trọng về thành phần pha, diện tích bề mặt, hình thái hạt và sự phân bố các tâm axit-bazơ trên bề mặt xúc tác.Các mẫu xúc tác tổng hợp được được khảo sát tính chất hóa lý bằng các phương pháp phân tích như XRD, FT-IR, BET,SEM, TPD.

IV. Tối Ưu Hóa Điều Kiện Phản Ứng Cho Tổng Hợp Butanol

Bên cạnh việc lựa chọn xúc tác phù hợp, việc tối ưu hóa các điều kiện phản ứng cũng đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu suất tổng hợp butanol. Các yếu tố như nhiệt độ, áp suất, tốc độ dòng và tỷ lệ trộn dòng cần được kiểm soát chặt chẽ để đạt được kết quả tốt nhất. Cũng như đánh giá ảnh hưởng của các thông số đến phản ứng như: tỉ lệ Mg/Al, tốc độ dòng (WHSV), nhiệt độ, độ bền xúc tác theo thời gian phản ứng.

4.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất

Nhiệt độ phản ứng có ảnh hưởng lớn đến tốc độ phản ứng và độ chọn lọc. Nhiệt độ quá thấp có thể làm chậm phản ứng, trong khi nhiệt độ quá cao có thể dẫn đến sự hình thành các sản phẩm phụ không mong muốn. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp bằng các phương pháp phân tích hiện đại như XRD, IR, BET, TPD cũng như đánh giá ảnh hưởng của các thông số đến phản ứng như: tỉ lệ Mg/Al, tốc độ dòng (WHSV), nhiệt độ, độ bền xúc tác theo thời gian phản ứng.

4.2. Ảnh hưởng của tốc độ dòng và tỷ lệ trộn dòng

Tốc độ dòng và tỷ lệ trộn dòng ảnh hưởng đến thời gian lưu của các chất phản ứng trong lò phản ứng và sự tiếp xúc giữa các chất phản ứng và xúc tác. Việc tối ưu hóa các thông số này có thể giúp tăng hiệu suất chuyển hóa ethanol và độ chọn lọc butanol.

V. Kết Quả Xác Định Xúc Tác Tối Ưu và Điều Kiện Hiệu Quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy hệ xúc tác MgO-Al2O3 có tỷ lệ Mg/Al=2 là xúc tác tốt nhất cho phản ứng chuyển hóa ethanol thành butanol. Xúc tác được khảo sát với phản ứng Guerbet tại điều kiện nhiệt độ 3000C, WHSV = 2h-1 and tỉ lệ V lôi cuốn/Vtổng = 2/3. Kết quả đạt được độ chọn lọc butanol là 69 % và độ chuyển hóa ethanol là 28 % bằng phân tích sắc ký khí. .

5.1. Hoạt tính và độ chọn lọc của xúc tác MgO Al2O3

Kết quả nghiên cứu cho thấy xúc tác MgO-Al2O3 có hoạt tính cao trong phản ứng Guerbet, đạt được độ chuyển hóa ethanol và độ chọn lọc butanol đáng kể. Điều này chứng tỏ tiềm năng của xúc tác này trong việc tổng hợp butanol.

5.2. Ảnh hưởng của biến tính kim loại đến hoạt tính xúc tác

Việc biến tính xúc tác MgO-Al2O3 bằng các kim loại như Pd, Cu, Sr, Zn có thể ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác và độ chọn lọc. Một số kim loại có thể làm tăng hoạt tính xúc tác, trong khi những kim loại khác có thể cải thiện độ chọn lọc butanol.

VI. Triển Vọng và Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Về Butanol

Nghiên cứu về tổng hợp butanol từ ethanol trên hệ xúc tác MgO-Al2O3 mở ra một hướng đi đầy hứa hẹn cho việc sản xuất nhiên liệu sinh học bền vững. Các nghiên cứu trong tương lai có thể tập trung vào việc cải thiện hơn nữa hoạt tính xúc tác, độ chọn lọc và độ ổn định của xúc tác, cũng như tìm kiếm các phương pháp tổng hợp xúc tác hiệu quả hơn và thân thiện với môi trường hơn. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp butanol.

6.1. Nghiên cứu cải tiến vật liệu xúc tác mới

Tiếp tục nghiên cứu và phát triển các vật liệu xúc tác mới với cấu trúc và tính chất tối ưu cho phản ứng Guerbet là một hướng đi quan trọng. Các vật liệu như zeolit, oxit hỗn hợp và vật liệu khung hữu cơ kim loại (MOF) có tiềm năng lớn trong việc tổng hợp butanol.

6.2. Phát triển quy trình phản ứng hiệu quả và bền vững

Nghiên cứu và phát triển các quy trình phản ứng mới, như sử dụng lò phản ứng màng hoặc lò phản ứng vi dòng, có thể giúp tăng hiệu suất tổng hợp butanol và giảm thiểu chi phí sản xuất. Đồng thời, việc sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo để cung cấp nhiệt cho phản ứng cũng là một hướng đi quan trọng để đảm bảo tính bền vững của quy trình.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN HVTH: NGUYỄN THỊ NGỌC PHƯỢNG 4 1.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ năng lượng 1.1 Trên thế giới Nhu cầu năng lượng nói chung và nhiên liệu nói riêng trên thế giới ngày càng tăng để đáp ứng nhu cầu của con người và phát triển kinh tế. Tuy nhiên, nguồn nhiên liệu mà con người đang sử dụng hiện nay chủ yếu từ nhiên liệu hóa thạch và nguồn năng lượng này đang dần cạn kiệt.1 Sản xuất và tiêu thụ dầu mỏ trên thế giới theo vùng [2] Theo điều tra của Bp thì đến năm 2012 sản lượng cung cấp dầu toàn cầu khoảng 85 triệu thùng/ngày, nhưng sản lượng tiêu thụ là 89 triệu thùng/ngày, ta thấy có sự chênh lệch giữa cung và cầu.Với tốc độ này không tính đến những phát hiện mới cũng như khả năng chuyển đổi trong tiêu thụ (sử dụng các nguồn nhiên liệu thay thế), nguồn dầu thô sẽ cạn kiệt trong vòng vài chục năm tới và dẫn đến sự khủng hoảng năng lượng trên thế giới. Hiện nay, nhu cầu năng lượng của các cường quốc như Mỹ, Trung Quốc, Nhật và Ấn độ là vô cùng lớn nên giải quyết bài toán năng lượng đang là một bài toán nan giản hiện nay. HVTH: NGUYỄN THỊ NGỌC PHƯỢNG 5 1.2 Tại Việt Nam Đất nước đang bước vào giai đoạn công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, nhu cầu năng lượng cho phát triển kinh tế là vô cùng quan trọng.

Nhu cầu tiêu thụ và sản xuất dầu mỏ tại Việt Nam [2] Việt Nam bắt đầu sản xuất dầu từ thập niên 80. Phần lớn là khai thác ngoài khơi. Các vựa dầu chính là Sông Hồng ở miền vịnh Bắc Bộ, Phú Khánh ở vùng duyên hải miền Trung và Nam Côn Sơn, Cửu Long và Malay-Thổ Chu ở miền Nam, trong giai đoạn từ 1990 đến 2010 là một trong những nước xuất khẩu dầu thô. Tuy nhiên, từ giai đoạn 2006 trở đi, với sự sụt giảm sản lượng của các mỏ dầu khai thác, bên cạnh đó là sự tăng nhu cầu sử dụng của thị trường trong nước đã làm mất sự cân bằng của cung – cầu.

Đến năm 2010, cầu đã vượt cung dẫn đến Việt Nam trở thành một nước nhập khẩu dầu. Thực trạng thiếu dầu mỏ hiện nay và tương lai ở Việt Nam đang là rào cản ảnh hưởng đến công cuộc phát triển kinh tế - xã hội của đất nước. HVTH: NGUYỄN THỊ NGỌC PHƯỢNG 6 1.2 Nhiên liệu mới Butanol 1.1 Sự ra đời và phát triển Hiện nay, nguồn năng lượng trên thế giới vẫn phụ thuộc hoàn toàn vào nguồn năng lượng hóa thạch. Giá dầu ngày càng tăng cao và đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia là một trong những thách thức đối với các nước trên thế giới [1].

Theo thống kê, nhiên liệu hóa thạch chiếm 80% nhu cầu năng lượng cơ bản trên thế giới, trong đó nhu cầu cho giao thông vận tải là 58% [2]. Do đốt cháy không hoàn toàn các sản phẩm dầu mỏ tạo các hợp chất CO, CO2, NOx, SO2, trong khí quyển là nguyên nhân gây ra hiệu ứng nhà kính và các trận mưa axit nghiêm trọng trong vài thập niên gần đây ảnh hưởng đến môi trường và gây nhiều bệnh tật cho con người. Vì vậy, đứng trên góc nhìn kinh tế, sinh thái học và môi trường, nhiên liệu hóa thạch đã không còn phù hợp [15]. Do đó, chỉ có một phương pháp duy nhất để giải quyết vấn đề này đó là thay thế nguồn nhiên liệu hóa thạch này bằng các nhiên liệu, năng lượng thay thế như: gió, mặt trời, địa nhiệt, nhiên liệu sinh học.

Trong số đó, nhiên liệu sinh học là sự lựa chọn tốt nhất.3 Tiêu thụ nguồn năng lượng tái tạo trên thế giới theo vùng [2] HVTH: NGUYỄN THỊ NGỌC PHƯỢNG 7 Hình 1. Sản xuất nhiên liệu sinh học trên thế giới theo vùng [2] Sản lượng nhiên liệu sinh học và ethanol trên toàn cầu phát triển hơn 10 năm qua, đặc biệt là sản lượng nhiên liệu sinh học năm sau luôn cao hơn năm trước. Brazil và Mỹ là 2 quốc gia đi đầu trên thế giới về sản xuất và tiêu thụ nhiên liệu sinh học. Số liệu về nhiên liệu tái tạo và nhiên liệu sinh học của 2 quốc gia này như sau: Bảng 1.1 Sản xuất nhiên liệu sinh học tại Mỹ và Brazil (ngàn tấn dầu quy đổi) Năm 2000 2001 2002 2003 2004 2005 Mỹ 2,991 3,288 3,987 5,226 6,357 7,478 Brazil 5,212 5,600 6.149 7,068 7,135 7,835 Năm 2006 2007 2008 2009 2010 Mỹ 9,746 13,456 19,096 21,670 25,351 Brazil 8,729 11,323 14,132 13,962 15,573 Trong quá trình tìm kiếm các phương pháp cải thiện hiệu quả của nhiên liệu sinh học, các nhà hóa học đã nhận thấy rằng butanol là phương án lựa chọn tốt hơn ethanol.

Vì vậy, họ đang nỗ lực tìm kiếm những phương pháp tốt nhất để sản xuất butanol ở quy mô lớn nhằm thay thế cho ethanol. HVTH: NGUYỄN THỊ NGỌC PHƯỢNG 8 Thị trường thế giới có nhu cầu butanol ước tính khoảng, 32 tỷ l/năm, trong đó nhu cầu của thị trường Mỹ khoảng 832,6 triệu l/năm. Nhu cầu thị trường thế giới dự kiến tăng đáng kể nếu biobutanol được sản xuất đem lại hiệu quả kinh tế. Các nước như Ấn Độ, Trung Quốc, Nhật Bản đang có nhu cầu cao về butanol cho sự phát triển công nghiệp.

Giá thị trường cho một gallon dao động từ 3 tới 4 đô la [15].2 Tính chất Butanol (danh pháp IUPAC) còn được gọi là rượu butylic, n-butanol hoặc methylolpropane, là một rượu gồm 4 cacbon có công thức phân tử C4H9OH (KLPT=74,1 mol-1). Butanol là một chất lỏng không màu, dễ cháy, kỵ lỏng, có mùi thơm như chuối hương và có mùi cồn mạnh. Khi tiếp xúc trực tiếp nó có thể gây kích ứng mắt và da. Hơi của nó có tác dụng kích thích vào niêm mạc màng và có khả năng gây mê khi hít phải ở nồng độ cao.

Butanol hầu như hòa tan hoàn toàn với các dung môi hữu cơ phổ biến, nhưng lại ít hòa tan trong nước [4]. Cấu trúc phân tử n-Butanol HVTH: NGUYỄN THỊ NGỌC PHƯỢNG 9 Bảng 1. Tính chất vật lý của n-Butanol [5] Tính chất Giá trị Công thức phân tử C4H9OH Khối lượng phân tử 74,12 (g/mol) Trạng thái Lỏng, không màu Khối lượng riêng 0,81 (g/cm3) Áp suất hơi 4,2 mmHg (20oC) Nhiệt độ đông đặc -90oC Nhiệt độ sôi 119oC Độ tan trong nước 7,7 g/100 ml H2O (20oC) Điểm chớp cháy 355oC Độ nhớt 2,947 cP (20oC ) Nhiệt hóa học Enthalpy tạo thành ∆fH0298 -328 kJ/mol Enthalpy đốt cháy ∆fH0298 -2670 kJ/mol Entropy S0298 225,7 JK-1mol-1 1.3 Ứng dụng Butanol thực sự là một hóa chất quan trọng được sử dụng với lượng lớn trong các ngành công nghiệp. Gần một nửa sản lượng butanol được sản xuất trên toàn thế giới được sử dụng làm dung môi ở dạng butylacrylate và este methacrylate trong sản xuất các loại sơn như enamel, nitrocellulose, keo dán, chất đàn hồi, công nghệ dệt may, sản xuất sợi, nhựa, sản xuất kính an toàn, chất tẩy rửa [7],[8].

Các hợp chất quan trọng có nguồn gốc từ butanol như butyl ete glycol,butylacetate,amin butyl, nhựa amin và chất dẻo. Butanol cũng được sử dụng làm dung môi trong ngành công nghiệp mỹ phẩm như nước hoa, các sản phẩm trang điểm cho mắt, sơn móng tay…và được dùng cho việc sản xuất các lại thuốc kháng sinh, vitamin và hormone [6]. HVTH: NGUYỄN THỊ NGỌC PHƯỢNG 10 Một trong những ứng dụng ưu việt của biobutanol (butanol sinh học) được nghiên cứu gần đây là được sử dụng để pha trộn vào xăng dầu làm nhiên liệu chính cho các động cơ. Trong khi ethanol đã nhận được rất nhiều sự quan tâm như là một nguồn nhiên liệu hỗ trợ thì butanol lại cho thấy nó có thể là một lựa chọn tốt hơn so với ethanol vì có các tính chất hóa học và vật lý phù hợp [4],[13] .3 So sánh tính chất của butanol so với những loại nhiên liệu khác [4][9] Tính chất Butanol Xăng Ethanol Nhiệt độ sôi (oC) 117 27-221 78 Tỷ trọng ở 20oC (g/ml) 0,81 0,7-0,8 0,785 Khả năng tan trong 100g nước Không tan Không tan Tan Áp suất hơi bão hòa (kPa) 2,3 62 15 Mật độ năng lượng (MJ.l-1) 27-29,2 32 19,6 Nhiệt bay hơi (MJ/kg) 0,43 0,36 0,92 Nhiệt dung riêng (kJ/kmol.K) 178 160-300 112,3 Chỉ số Octane 96 91-99 129 Độ nhớt (10-3 Pa.s) 2,593 0,24-0,32 1,078 Nghiên cứu sử dụng Bio-butanol thay thế cho Bio-ethanol đem đến rất nhiều thuận lợi : Giá trị năng lượng của butanol là 29,2 MJ/l trong khi giá trị năng lượng của ethanol chỉ là 19,6 MJ/l của xăng là 32 MJ/l, giá trị năng lượng của butanol nhiều hơn ethanol khoảng 25%.

Dựa vào áp suất hơi có thể thấy butanol sử dụng an toàn hơn so với ethanol, do butanol ít bay hơi hơn so với ethanol và xăng. HVTH: NGUYỄN THỊ NGỌC PHƯỢNG 11 Khả năng hòa tan ít trong nước của butanol cho phép nó có thể được pha trong xăng dầu ở nồng độ cao hơn bất kỳ loại nhiên liệu sinh học nào mà không sợ bị tách pha làm xuất hiện nước, trong khi ethanol chỉ có thể pha thêm 25% [14]. Tính hút ẩm, tách pha và ăn mòn rất thấp do đó có thể tồn trữ, vận chuyển và phân phối xăng pha n-butanol bằng cơ sở hạ tầng xăng dầu hiện hữu. Trong quá trình đốt cháy, butanol không thải ra các hợp chất chứa NOx, SO2, đây là ưu điểm vượt trội về môi trường so với các nguồn nguyên liệu khác [13] .3 Các phương pháp và qui trình sản xuất n-butanol Quá trình tổng hợp n-butanol được nghiên cứu trên nhiều phương pháp khác nhau như hóa học, sinh học…Nhưng thách thức đặt ra hiện nay là làm thế nào để tổng hợp n-butanol với chi phí rẻ, thân thiện với môi trường, tổng hợp được với số lượng lớn.

HVTH: NGUYỄN THỊ NGỌC PHƯỢNG 12 Hình 1.6 Sơ đồ qui trình tổng hợp Butanol từ nguồn nguyên liệu thực vật [14] Từ trước những năm 1950 butanol được sản xuất chủ yếu từ quá trình lên men tinh bột và mật rỉ. Sau năm 1950 đến nay, butanol chủ yếu được sản xuất từ nguyên liệu hóa dầu cho hiệu suất sản phẩm cao và có hiệu quả kinh tế hơn quá trình lên men truyền thống. Và đến ngày nay, butanol được sản xuất chủ yếu từ nguyên liệu hóa dầu làm dung môi cung cấp cho ngành công nghiệp sơn, nhuộm … Dưới đây là phần tóm lược trình bày về các công nghệ sản xuất butanol phổ biến nhất được thương mại hóa và ứng dụng rộng rãi trên thế giới. - Công nghệ sản xuất từ nguyên liệu tinh bột (lên men ABE).

- Công nghệ sản xuất từ nguyên liệu hóa dầu. HVTH: NGUYỄN THỊ NGỌC PHƯỢNG 13 1.1 Sản xuất butanol bằng con đường lên men ABE Năm 1912, Chaim Weizmann là người đã nuôi cấy thành công chủng vi khuẩn Clostridium acetobutylcium có khả năng lên men tinh bột tạo ra các sản phẩm đồng thời gồm Aceton: Butanol:Ethanol với tỷ lệ tương ứng là 3:6:1.