Bản báo cáo niên luận khoa học: Các phương pháp tổng hợp 5-hydroxymethylfurfuran để sản xuất nhiên liệu sinh học

Bản báo cáo niên luận khoa học "Các phương pháp tổng hợp 5-hydroxymethylfurfuran để sản xuất nhiên liệu sinh học"giới thiệu đến các bạn những nội dung tổng quan về nhiên liệu sinh học, các phương pháp tổng hợp 5-hydroxymethylfurfural,... Mời các bạn cùng tham khảo để có thêm tài liệu phục vụ nhu cầu học tập và nghiên cứu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bản báo cáo niên luận khoa học: Các phương pháp tổng hợp 5-hydroxymethylfurfuran để sản xuất nhiên liệu sinh học ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA HÓA HỌC  Trần Lan Thanh Hương CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP  5­HYDROXYMETHYLFURFURAN ĐỂ SẢN XUẤT  NHIÊN LIỆU SINH HỌC Niên luận khoa học hệ chính quy      Ngành Công nghệ kĩ thuật Hóa học          (Chương trình đào tạo chuẩn) Giảng viên hướng dẫn: TS. Ngô Thị Thanh Vân Hà Nội – 04/2015 1 Lời cảm ơn! Bản báo cáo niên luận khoa học này được thực hiện tại Bộ môn  Hóa công nghệ – Khoa Hóa học – Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên – Đại  Học Quốc Gia Hà Nội. Em xin chân thành gửi lời cảm ơn tới  TS. Ngô Thị Thanh Vân đã giao đề  tài và tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong thời gian làm Niên luận khoa học. Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo, cán bộ kĩ thuật bộ môn  Hóa học công nghệ và các bộ môn khác đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong quá  trình thực hiện đề tài. Hà Nội, ngày 26/04/2015 Sinh viên      Trần Lan Thanh Hương 2 Các cụm từ viết tắt trong bài: NLSH: Nhiên liệu sinh học DMF: 2,5­dimethylfural HMF: 5­hydroxymethylfurfural 3 MỤC LỤC MỞ ĐẦU Trong bối cảnh nguồn năng lượng hóa thạch ngày càng cạn kiệt cũng như  các mối lo ngại về môi trường do các loại động cơ sử dụng các nhiên liệu từ  các nguồn năng lượng này gây nên. Nếu tiếp tục phụ thuộc vào nguyên liệu dầu  khí dẫn đến những vấn đề về môi trường phát sinh như ô nhiễm không khí, tăng  hiệu ứng nhà kính,… Kể từ khi tiêu thụ toàn cầu của dầu mỏ dạng lỏng tăng  gấp ba lần trong những năm tiếp theo, nhiều chính sách đã được ưu tiên khám  phá nguyên liệu thay thế để tránh những tình huống đáng tiếc nhất của cuộc  khủng hoảng năng lượng trong tương lai. Trong bối cảnh này, sinh khối có  nguồn gốc từ nhiên liệu sinh học tiềm năng to lớn như tính năng tái tạo năng  lượng. Sinh khối đại diện cho một nguồn tài nguyên dồi dào carbon tái tạo và  tăng cường việc sử dụng nó có thể giải quyết một số thách thức. Những tiến bộ  trong quá trình hóa học dẫn đến một khái niệm sản xuất mới để chuyển đổi  4 carbohydrate và sinh khối có nguồn gốc từ năng lượng tái tạo vào các hóa chất  có giá trị và các loại nhiên liệu lỏng, cung cấp bền vững sẽ dẫn đến một mô  hình sản xuất mới. Người ta ước tính rằng sau khoảng 15 năm, có đến 30% số  liệu nguyên liệu cho ngành công nghiệp hóa chất sẽ được sản xuất từ sinh khối  tái tạo. Các sản phẩm từ các nguồn tái tạo (vật liệu sợi tổng hợp, sản phẩm  tinh bột và protein có nguồn gốc) đã có mặt ở thị trường. Các chất hóa học nền  tảng có thể được sản xuất từ tinh bột và sinh khối hóa học hoặc sinh học. Các  hóa chất sinh khối sau đó có thể được chuyển đổi thành vô số các hóa chất sinh  học có giá trị gia tăng cao (phân tử có nhiều nhóm chức năng). Hiện nay, người ta dùng NLSH để tạo ra xăng sinh học là một loại nhiên  liệu lỏng, trong đó sử dụng ethanol như là một phụ gia nhiên liệu pha trộn vào  xăng thay thế phụ gia chì. Ethanol được chế biến thông qua quá trình lên men  các chất hữu cơ như tinh bột, lignocellulose. Ethanol được pha chế vào xăng với  tỉ lệ thích hợp tạo thành xăng sinh học (ví dụ như xăng E5, E10). Tuy nhiên việc  sản xuất ethanol sinh học từ tinh bột, cây thực phẩm (NLSH thế hệ thứ nhất)  được cho là không bền vững do có thể ảnh hưởng tới an ninh lương thực,  nguồn cung không ổn định. NLSH thế hệ thứ hai đến từ lignocellulose, có sẵn  hơn nhiều và rất rẻ. Quy trình đi từ lignocellulose cũng tối ưu hơn: Lignocellulose (cellulose, hemicellulose và lignin) ­> Glucose (Fructose)  ­>5­hydroxymethylfurfural (HMF) ­> 2,5­dimethyfural (DMF). Trong khuôn khổ của bản Niên luận khoa học này, chúng tôi đưa ra tổng  quan về nhiên liệu sinh học và các phương pháp tổng hợp 5­ hydroxymethyfurfural.  . Đề tài là:  Nghiên cứu các phương pháp tổng hợp 5­Hydroxymethyfurfural ứng  dụng cho nhiên liệu sinh học . 5 1 TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU SINH HỌC 1.1 Nhiên liệu sinh học Nhiên liệu sinh học là loại nhiên liệu được hình thành từ các hợp chất có nguồn  gốc động thực vật (sinh học) như  nhiên liệu chế  xuất từ chất béo của động  thực vật (mỡ thực vật, dầu dừa..), ngũ cốc (lúa mỳ, ngô, đâu tương...), chất thải   nông nghiệp (rơm, dạ, phân..), sản phẩm từ  công nghiệp (mùn cưa, sản phẩm  gỗ thải…) 1.2 Phân loại nhiên liệu sinh học Nhiên liệu sinh học có thể được phân loại thành các nhóm chính như sau: Diesel sinh học (Biodiesel) là một loại nhiên liệu lỏng có tính năng tương  tự và có thể sử dụng thay thế cho loại dầu dieseltruyền thống. Biodiesel được  điều chế bằng cách dẫn xuất từ một số loại dầu mỡ sinh học (dầu thực vật,  mỡ động vật), thường được thực hiện thông qua quá trình transester hóa bằng  cách cho phản ứng với các loại rượu phổ biến nhất là methanol. Xăng sinh học (Biogasoline) là một loại nhiên liệu lỏng, trong đó có sử  dụng ethanol như là một loại phụ gia nhiên liệu pha trộn vào xăng thay phụ gia  chì. Ethanol được chế biến thông qua quá trình lên men các sản phẩm hữu cơ  như tinh bột, cellulose, lignocellulose. Ethanol được pha chế với tỷ lệ thích hợp  với xăng tạo thành xăng sinh học có thể thay thế hoàn toàn cho loại xăng sử  dụng phụ gia chì truyền thống. Khí sinh học (Biogas) có thành phần chính là CH4 (50­60%) và CO2 (>30%) còn  lại là các chất khác như hơi nước, N2, O2, H2S, CO … được thuỷ phân trong môi  trường yếm khí, xúc tác nhờ  nhiệt độ  từ  20 ­ 40ºC, nhiệt trị  thấp của CH 4 là  37,71.103 KJ/m3, do đó có thể  sử  dụng biogas làm nhiên liệu cho động cơ  đốt  trong. Biogas được tạo ra s ...