Chương 3 nhien lieu sinh hoc

Chương 3 nhien lieu sinh hoc

Chương 3.

NHIÊN LIỆU SINH HỌC

3.1 NGUỒN GỐC, PHÂN LOẠI VÀ VAI TRÒ CỦA NHIÊN LIỆU SINH HỌC

3.1.1 Nguồn gốc và phân loại nhiên liệu sinh học

Theo dự tính lượng dầu mỏ sẽ cạn kiệt trong vòng 50 năm nữa, đồng thời nhucầu sử dụng năng lượng ngày càng tăng Giá dầu mỏ thường xuyên biến động và xuhướng chung là tăng nhanh là nguyên nhân làm giá cả trên thị trường Việc tìm ra nhiênliệu mới thay thế dầu mỏ và ứng dụng nó đã trở thành mục tiêu của nhiều nghiên cứu.Nhiên liệu có nguồn gốc sinh học (các sản phẩm của nông nghiệp) là một giải pháp tốtnhất khi nó không chỉ giải quyết vấn đề năng lượng mà còn giải quyết vấn đề môi trường.Những nhiên liệu có nguồn gốc sinh học bao gồm: cồn (ethanol, methanol),biodiesel, biogas,…

3.1.2 Vai trò và xu thế phát triển của nhiên liệu sinh học

Những ưu điểm của nhiên liệu sinh học:

• Là nhiên liệu có thể tái sinh.

• Thay thế được cho diesel, xăng.

• Có thể sử dụng cho tất cả các phương tiện vận tải.

• Giảm phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính.

• Giảm chất thải của ống bô, bao gồm các khí độc.

• Không độc, dễ bị phân hủy sinh học, thân thiện với môi trường.

• Sản xuất từ các sản phẩm nông nghiệp, hoặc từ các nguồn năng lượng tái sinh.

• Dễ sử dụng nếu nắm được các qui định

Vì vậy mà việc sản xuất, ứng dụng nhiên liệu sinh học làm nhiên liệu thay thế chocác nhiên liệu truyền thống là vấn đề vô cùng quan trọng, là mục tiêu mà rất nhiều quốcgia đặt ra

Nhằm tránh tác động xấu của biến động giá dầu, Chính phủ Thái Lan lên kế hoạchphát triển nguồn năng lượng thay thế, trong đó có việc sử dụng nhiên liệu sinh học songsong với các loại nhiên liệu hiện nay Kế hoạch này tập trung việc phát triển nhiên liệusinh học từ các loài thực vật, trong đó có quả của cây cọ dầu, theo đó sẽ dành khoảng 725

triệu USD xây dựng khoảng 85 nhà máy sản xuất dầu diesel sinh học vào năm 2012.Trước mắt, Cục Phát triển năng lượng thay thế Thái Lan vừa ký thỏa thuận với Ngân hàngQuân đội Thái Lan (TMB) tiến hành nghiên cứu khả thi việc đầu tư khoảng 7,5 triệu USDxây dựng nhà máy sản xuất dầu diesel sinh học tại tỉnh Krabi, miền Nam Thái Lan.

Sau hơn 2 năm nghiên cứu thử nghiệm, Công ty Agifish An Giang đã sản xuất thànhcông dầu diesel sinh học (Biodiesel) từ mỡ cá tra cá basa, với những tính năng vượt trội

so với dầu diesel sản xuất từ dầu mỏ, ít khí thải, không độc hại

Loại dầu này đã được Trung tâm 3 thuộc Tổng cục Tiêu chuẩn đo lường chất lượngkiểm nghiệm đạt tất cả các chỉ tiêu dầu dùng cho động cơ diesel, đem lại hiệu quả kinh tếcao cho người sử dụng Thành công này sẽ góp phần tăng giá trị cá tra cá basa vùng Đồngbằng sông Cửu Long

Những năm gần đây, sản lượng cá tra cá basa làm nguyên liệu chế biến thực phẩmxuất khẩu của Đồng bằng sông Cửu Long mỗi năm trên 250.000 tấn, trong đó lượng mỡ

cá 30.000 tấn Hầu hết mỡ cá vẫn được cho các công ty chế biến thức ăn gia súc với giárất thấp

Với ý tưởng đưa mỡ cá vào làm nguồn nhiên liệu thay thế một phần nhiên liệu từdầu mỏ, tháng 1/2004, Công ty Agifish bắt đầu nghiên cứu sản xuất dầu biodiesel từ mỡ

cá tra, cá basa, đến tháng 12/2005 thì công trình hoàn tất Từ tháng 1/2006 đến nay sảnphẩm đã được nhiều cơ sở chạy máy dầu sử dụng

Các nhà máy sản xuất gạch ống ở Long Xuyên và huyện Châu Thành cho biết sử dụng dầubiodiesel ngoài giảm thiểu ô nhiễm môi trường, bảo vệ được sức khỏe, còn tiết kiệm gần 50.000đồng/1.000 viên gạch so với sử dụng dầu thông thường

3.2 Cồn Ethanol

Nhiên liệu E85 có thể giúp giảm hai chất thải gây ung thư là

benzen và butadien nhưng lại làm tăng nồng độ hai chất thải

khác là formandehit và axetaldehit

Những phát hiện mới cho thấy loại nhiên liệu mới làm từ

ethanol cũng tiềm ẩn nhiều nguy cơ đối với sức khỏe con

người chẳng khác gì nhiên liệu xăng thông thường

Nhà khoa học về khí quyển Mark Jacobson của Đại học

Stanford, Mĩ cho rằng số lượng người chết và nhập viện do

những chứng bệnh liên quan đến đường hô hấp sẽ ngày càng tăng, nếu như những chiếc ô

tô ở Mĩ sẽ được áp dụng loại công nghệ mới nhất này và chạy bằng loại nhiên liệu cónồng độ ethanol cao

Jacobson đã sử dụng các thiết bị máy tính được trang bị công nghệ 3-D để đo chất lượngkhông khí trong năm 2020 Đó là thời điểm mà ethanol sẽ được sử dụng rộng rãi trên toànnước Mĩ

Ông đã chia cuộc nghiên cứu của mình làm hai phần để so sánh Một là nghiên cứu nhữngloại ô tô, xe tải, môtô đang lưu hành trên toàn quốc và chạy bằng nhiên liệu xăng Hai lànhững loại động cơ sử dụng nhiên liệu E85 Đó là dạng nhiên liệu hỗn hợp với 85%ethanol và 15% là xăng

Jacobson cho biết, những động cơ sử dụng nhiên liệu E85 có thể giúp giảm hai chất thảigây ung thư là benzen (C6H6) và butadien (C4H6), nhưng lại làm tăng nồng độ hai chấtthải khác là formandehit (CH2O) và axetaldehit (CH3CHO) Kết quả là khả năng gây ungthư của loại nhiên liệu E85 cũng cao tương đương nhiên liệu xăng

Ông Jacobson cho biết, hiện nay nhiên liệu xăng đang là nguyên nhân hàng đầu gâynên hiện tượng chết trẻ ở khoảng 10 ngàn người trên toàn nước Mĩ hàng năm do nhữngvấn đề ô nhiễm môi trường

Ông đã nói:” Trong nghiên cứu của chúng tôi, E85 là nguyên nhân chính làm tăng sốlượng người chết vì những bệnh liên quan đến ô nhiễm khí quyển tại Mĩ lên tới con sốkhoảng 200 người mỗi năm, và so với nhiên liệu xăng, con số này là 120 nạn nhân tínhriêng ở Los Angeles

Jacobson đã công bố chi tiết những kết quả nghiên cứu của mình trên ấn bản ngày 18/4của tạp chí khoa học trực tuyến Khoa học môi trường và công nghệ (EnvironmentalScience & Technology)

Theo ông thì những con số này có thể sẽ thay đổi nếu như những phương pháp mới xử límột cách có hiệu quả khí thải từ nhiên liệu ethanol sẽ được phát triển trong 10 năm tới

Ông còn nói với tạp chí khoa học LiveScience:” Nhưng, theo những gì chúng ta đã biếthiện nay, ethanol ít nhất cũng như nhiên liệu xăng, không hề tốt cho sức khỏe cộng đồng,

có lẽ còn tệ hơn thế Riêng tôi thì cho rằng còn có những công nghệ khác mà ta có thể ápdụng thay vì dùng động cơ đốt trong Những công nghệ đó cho phép tạo ra những động cơ

mà khí thải của nó không hề có hại đến sức khỏe con người Chẳng hạn như động cơ dùngpin sử dụng năng lượng mặt trời hoặc năng lượng gió.”

3.2.1 Sản xuất ethanol

Ethanol là nhiên liệu dạng cồn, được sản xuất bằng phương pháp lên men và chưngcất các loại ngũ cốc chứa tinh bột có thể chuyển hóa thành đường đơn như ngô, lúa mạch,

lúa mì, củ cải đường, củ sắn Ethanol còn được sản xuất từ các loại cây cỏ có chứacellulose Nhiên liệu này có thể làm giảm lượng khí phát thải của xăng và là chất phụ gia

để tăng trị số ốc-tan, loại trị số đo khả năng kích nổ Các quốc gia phát triển hay đangphát triển đều có thể sản xuất được ethanol do công nghệ điều chế không đòi hỏi ở mứccao siêu Ethanol là ethyl alcohol, được chế tạo từ phương pháp tổng hợp hay lên men cácchất hữu cơ như: nước ép trái cây, rỉ đường, bã mía, tinh bột sắn, tinh bột ngô, …Ethanol có thể được sản xuất dưới hai dạng hydrous (có nước) hoặc anhydrous (tinh chấtkhông có nước) Ethanol sản xuất trong công nghiệp thường là anhydrous, chứa 93% đến96% ethanol và 4% đến 7% nước (theo thành phần thể tích) Ethanol (hoặc ethyl alcohol)

có công thức hoá học là CH3 CH2OH

Theo các nhà khoa học, về mặt nhiệt lượng thì 1,5 lít ethanol có thể thay cho 1 lítxăng Nếu pha ethanol vào xăng, tùy theo độ tinh khiết của chúng có thể giảm lượng xăngkhoảng 10 - 15% mà công suất, hiệu suất và độ mài mòn động cơ hầu như không đổi Do

có nguồn gốc từ cây trồng nên ethanol mang lại rất nhiều lợi ích: an toàn năng lượng, giánhiên liệu thấp, giảm khí CO2, tái sinh nền nông nghiệp, tạo thêm nhiều việc làm chonông dân và bảo vệ lớp đất bề mặt Việc sản xuất ethanol từ nguyên liệu sinh khối như:rơm, cành cây nhỏ, củi tre đang có dấu hiệu rất khả quan, báo hiệu thời điểm đẩy mạnhviệc sản xuất và sử dụng nguồn nhiên liệu vô tận đang đến

Từ kinh nghiệm của Bra-xin, gần đây, các quốc gia phát triển như Mỹ, Đức, NhậtBản cũng đặc biệt quan tâm đến ethanol và các loại nhiên liệu sinh học khác Mới đây,một ủy ban của Thượng viện Mỹ đã nhất trí thông qua nghị quyết đòi hỏi các nhà máy lọcdầu nước này phải tăng lên hơn gấp 2 lần việc sử dụng ethanol và các loại nhiên liệu cóthể tái tạo được trước năm 2012 Điều này có thể hạn chế việc nhập tới 2 tỷ thùng dầu thôtrong khoảng từ năm 2006 đến 2012 Tất nhiên, trong cuộc chạy đua này, các hãng sảnxuất ô tô hàng đầu như Ford, Mercedes, General Motor, Daimler Chrysler, Toyota,Nissan cũng đã có kế hoạch dài hơi để sản xuất những chiếc xe dùng nhiên liệu ethanol

Về nguồn nguyên liệu sản xuất ethanol, nước ta không gặp bất lợi khi có vùng trồngmía, lương thực và các cây lấy dầu khá lớn Hiện các nhà máy đường trong nước đều cóphân xưởng sản xuất ethanol và CO2 từ rỉ đường Vấn đề lúc này là làm sao nâng cao độtinh khiết trước khi có thể dùng chúng làm nhiên liệu

Mới đây, nhóm nghiên cứu của PGS Trần Khắc Chương, ĐH Bách khoa TP HồChí Minh đã công bố nghiên cứu thành công quy trình công nghệ có thể sản xuất ra loạihóa chất phục vụ điều chế xăng sinh học từ những nguồn nguyên liệu trong nước Để sản

xuất được xăng sinh học đủ tiêu chuẩn thì nhất thiết phải có loại cồn 100% (cồn tuyệtđối), tức ethanol Hiện tại, nhóm đã hoàn chỉnh quy trình công nghệ và thiết kế, chế tạo

mô hình thử nghiệm sản xuất cồn tuyệt đối đạt công suất khoảng 100 kg/ngày và sử dụngloại hóa chất do chính nhóm chế tạo Ông Chương cho biết, một khi đã giải quyết đượcvấn đề sản xuất cồn tinh khiết 100% bằng công nghệ trong nước với quy mô công nghiệpthì việc điều chế ra xăng sinh học là việc nằm trong tầm tay của giới khoa học

Với một nước phụ thuộc hoàn toàn vào nguồn xăng dầu nhập khẩu như Việt Namhiện nay, việc nghiên cứu nhằm sử dụng và sản xuất ethanol là việc làm rất đáng lưu tâm.3.2.2 Tính chất của cồn ethanol

Cồn ethanol là có độ octane cao, loại bỏ hoàn toàn các phụ gia có chứa chì trongxăng, nhiệt lượng xấp xỉ với xăng dầu nhưng cũng có nhược điểm là phát thải nhiều khíNOx và tác dụng ăn mòn kim loại, ăn mòn các loại nhựa lớn hơn xăng thông thường

Về mặt kỹ thuật, tăng thêm 10% Ethanol vào xăng có nghĩa chỉ số octane tăngthêm 3 điểm, hiệu suất nhiên liệu tăng và khi hàm lượng oxygen tăng trong Ethanol đảmbảo xăng được đốt sạch hơn, giảm khí thải CO, CO2 qua ống bô, góp phần bảo vệ môitrường không khí trong sạch Về mặt kinh tế, ngoài việc không phải chi một lượng lớnngoại tệ để nhập khẩu xăng dầu, còn giúp giảm giá xăng xuống một ít, giá trị hoá đượcnhững phế thải nông nghiệp, phát triển công nghiệp sản xuất cồn tạo thêm công ăn việclàm cho xã hội và tăng thu nhập cho nông dân

Cồn ethanol có nhiệt trị nhỏ hơn xăng khoảng 25,898 MJ/kg, và gây ăn mòn các chitiết trong động cơ

3.2.3 Ứng dụng của cồn

1) Phạm vi ứng dụngSản lượng cồn dùng làm nhiên liệu trên thế giới ngày càng tăng dần: năm 1980 chỉđạt 10 triệu tấn, nhưng đến năm 2001 đã đạt 26 triệu tấn, năm 2002 đạt 34 triệu tấn, năm

2003 đạt đến 40 triệu tấn Brazil là nước đi đầu với chương trình quốc gia mang tên

“PROANCOL” vào năm 1975, sử dụng cồn ethanol được sản xuất từ bã mía pha vào

xăng với tỷ lệ đến 20% để dùng trong vận tải Brazil có 20 triệu ô tô dùng động cơ cồnethanol và 17 triệu xe khác sử dụng nhiên liệu hỗn hợp ethanol với xăng, dầu Diesel Từnăm 1975 đến 2002 lượng cồn được sử dụng làm nhiên liệu ở Brazil đã thay thế chokhoảng 210 tỷ lít xăng dầu, tiết kiệm cho quốc gia này trên 52 tỷ USD Brazil đã trở thànhnước sản xuất, tiêu thụ và xuất khẩu ethanol số một trên thế giới Với hơn 60.000 đồn

điền trồng mía, 300 nhà máy sản xuất ethanol, Brazil đã sản xuất được 13 tỷ lít ethanolmỗi năm (tương đương 200.000 thùng dầu mỗi ngày) trong số đó xuất khẩu hơn 0,5 tỷ lítethanol mỗi năm Chính phủ cũng đã có chính sách khuyến khích người tiêu dùng mua xechạy bằng các loại nhiên liệu này Với một quá trình đầu tư phát triển lâu dài trong ngànhcông nghiệp mía đường từ lai tạo giống mới để cho năng suất cao, mở rộng diện tíchtrồng mía (đạt 65 triệu hecta), đến cải tiến công nghệ sản xuất Brazil đã sản xuất ethanolvới giá thành 0,23USD/lít (khoảng 3.630 đồng VN) Đó là một thành công rất lớn trongviệc tạo ra một nguồn nhiên liệu thay thế sạch, không ô nhiễm môi trường mà còn mở rakhả năng tiêu thụ nông sản cho người nông dân, góp phần tích cực giải quyết nhiều vấn

đề kinh tế xã hội khác

Mỹ bắt đầu thử nghiệm ethanol dùng làm nhiên liệu thay thế từ năm 1976, sau đợtkhủng hoảng năng lượng năm 1973 Kể từ năm 1980 quốc hội Mỹ đã công nhận lợi íchcủa ethanol trong việc dùng làm nhiên liệu, cho phép pha trộn cồn vào xăng dầu với tỷ lệ10% và giảm thuế để khuyến khích sử dụng nhiên liệu này Các bang Carlifornia,NewYork, Connecticut là những nơi sử dụng rộng rãi nhất xăng pha cồn

Mô hình sử dụng ethanol cho các phương tiện vận tải của Brazil đã được nhiều nơihọc tập như Mêhico, Vênezuêla, Costarica, Ecuador, …

Australia đã tiến hành thử nghiệm nhiên liệu diesohol gồm 84,5% Diesel, 15%ethanol (nồng độ 95%) và 0,5% chất phụ gia để làm nhiên liệu trên các phương tiện giaothông công cộng như xe buýt ở các thành phố lớn Sydney, Canberra, Scott, Joseph, vớimục đích giảm hiệu ứng nhà kính và ô nhiễm do giao thông đô thị từ năm 1993

Nhiều nước ở châu Á như Trung Quốc, Ấn Độ, Thái Lan cũng đã đề ra các chínhsách cụ thể để sử dụng nhiên liệu sinh học

Nhật bản và nhiều quốc gia khác cũng đã có kế hoạch sử dụng ethanol trong thờigian sắp tới

2) Chỉ tiêu chất lượng

Bảng 3.1 Đặc tính cồn ethanol 95%

Các chỉ tiêu / Loại nhiên liệu Cồn ethanol 95%

0,05H2O

Thành phần khối lượng, kg/lít 0,397C; 0,099H2; 0,264O2;

sẽ bị cạn kiệt hoàn toàn vào cuối thế kỷ 21 Sự cạn kiệt của nguồn dầu mỏ thế giới và sự quan tâm về môi trường ngày càng tăng đã dẫn đến sự nghiên cứu

và phát triển nguồn năng lượng thay thế cho năng lượng có nguồn gốc dầu

mỏ Biodiesel là một sự thay thế đầy tiềm năng cho diesel dựa vào những tính chất tương tự và những ưu điểm vượt trội của nó.

1 Ưu Điểm

r Về mặt môi trường.

— Giảm lượng phát thải khí CO 2 , do đó giảm được lượng khí thải gây ra hiệu ứng nhà kính.

— Không có hoặc chứa rất ít các hợp chất của lưu huỳnh (<0,001% so với đến 0,2% trong dầu Diesel)

— Hàm lượng các hợp chất khác trong khói thải như: CO, SO X , HC chưa cháy, bồ hóng giảm đi đáng kể nên có lợi rất lớn đến môi trường và sức khoẻ con người.

— Không chứa HC thơm nên không gây ung thư.

— Có khả năng tự phân huỷ và không độc (phân huỷ nhanh hơn Diesel 4 lần, phân huỷ từ 85 ¸ 88% trong nước sau 28 ngày).

— Giảm ô nhiễm môi trường nước và đất.

— Giảm sự tiêu dùng các sản phẩm dầu mỏ.

r Về mặt kỹ thuật

— Có chỉ số cetan cao hơn Diesel.

— Biodisel rất linh động có thể trộn với diesel theo bất kì tỉ lệ nào.

— Biodiesel có điểm chớp cháy cao hơn diesel, đốt cháy hoàn toàn, an toàn trong tồn chứa và sử dụng.

— Biodiesel có tính bôi trơn tốt Ngày nay để hạn chế lượng SOx thải ra không khí, người ta hạn chế tối

đa lượng S trong dầu Diesel Nhưng chính những hợp chất lưu huỳnh lại là những tác nhân giảm ma sát của dầu Diesel Do vậy dầu Diesel có tính bôi trơn không tốt và đòi hỏi việc sử dụng thêm các chất phụ gia để tăng tính bôi trơn Trong thành phần của Biodiesel có chứa Oxi Cũng giống như S, O có tác dụng giảm ma sát Cho nên Biodiesel có tính bôi trơn tốt.

— Do có tính năng tượng tự như dầu Diesel nên nhìn chung khi sử dụng không cần cải thiện bất kì chi tiết nào của động cơ (riêng đối với các hệ thống ống dẫn, bồn chứa làm bằng nhựa ta phải thay bằng vật liệu kim loại)

rVề mặt kinh tế.

— Sử dụng nhiên liệu Biodiesel ngoài vấn đề giải quyết ô nhiễm môi trường nó còn thúc đẩy ngành nông nghiệp phát triển, tận dụng tiềm năng sẵn có của ngành nông nghiệp như dầu phế thải, mỡ động vật, các loại dầu khác ít có giá trị sử dụng trong thực phẩm.

— Đồng thời đa dạng hoá nền nông nghiệp va tăng thu nhập ở vùng miền nông thôn.

— Hạn chế nhập khẩu nhiên liệu Diesel, góp phần tiết kiệm cho quốc gia một khoản ngoại tệ lớn.

— Biodiesel có nhiệt độ đông đặc cao hơn Diesel một ít gây khó khăn cho các nước có nhiệt độ vào mùa đông thấp Tuy nhiên đối với các nước nhiệt đới, như Việt Nam chẳng hạn thì ảnh hưởng này không đáng kể.

— Biodisel có nhiệt trị thấp hơn so với diesel

— Trở ngại lớn nhất của việc thương mại Biodiesel trước đây là chi phí sản suất cao Do đó làm cho giá thành Biodiesel khá cao, nhưng với sự leo thang giá cả nhiêu liệu như hiện nay thì vấn đề này không còn

là rào cản nữa.

— Hiện nay Biodiesel thường được sản xuất chủ yếu là theo mẻ Đây là điều bất lợi vì năng suất thấp, khó ổn định được chât lượng sản phẩm cũng như các điều kiện của quá trình phản ứng Một phương pháp có thể tránh hoặc tối thiểu khó khăn này là sử dụng quá trình sản xuất liên tục.

Giới thiệu về Biodiesel

23.08.2007 08:41

Biodiesel còn được gọi Diesel sinh học là một loại nhiên liệu có tính chất giống với dầu diesel nhưng không phải được sản xuất từ dầu mỏ mà từ dầu thực vật hay mỡ động vật Biodiesel, hay nhiên liệu sinh học nói chung, là một loại năng lượng sạch Mặt khác chúng không độc và dể phân giải trong tự nhiên

I GIỚI THIỆU – LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA BIODIESEL.

Bản chất của Biodiesel là sản phẩm Ester hóa giữa methanol hoặc ethanol và acid béo tự do trong dầu thực vật hoặc mỡ động vật.

Tùy thuộc vào loại dầu và loại rượu sử dụng mà alkyl Ester có tên khác nhau:

* Nếu đi từ dầu cây đậu nành (soybean) và Methanol thì ta thu được SME (soy methyl Esters) Đây là loại Esters thông dụng nhất được sử dụng tại Mỹ.

* Nếu đi từ dầu cây cải dầu (rapeseed) và Methanol thì ta thu được RME (rapeseed methyl Esters) Đây

là loại Esters thông dụng nhất được sử dụng ở châu Âu.

Theo tiêu chuẩn ASTM thì Biodiesel được định nghĩa: “là các mono alkyl Ester của các acid mạch dài có nguồn gốc từ các lipit có thể tái tạo lại như:dầu thực vật, mỡ động vật, được sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ diesel”.

Biodiesel bắt đầu được sản xuất khoảng giữa năm 1800, trong thời điểm đó người ta chuyển hóa dầu thực vật để thu Glycerol ứng dụng làm xà phòng và thu được các phụ phẩm là methyl hoặc ethyl Ester gọi chung là biodiessel.

10/08/1893 lần đầu tiên Rudolf Diesel đã sử dụng Biodiesel do ông sáng chế để chạy máy Năm 1912, ông đã dự báo: “Hiện nay, việc dùng dầu thực vật cho nhiên liệu động cơ có thể không quan trọng, nhưng trong tương lai, những loại dầu như thế chắc chắn sẽ có giá trị không thua gì các sản phẩm nhiên liệu từ dầu mỏ và than đá”.Trong bối cảnh nguồn tài nguyên dầu mỏ đang cạn kiệt và những tác động xấu lên môi trường của việc sử dụng nhiên liệu, nhiên liệu tái sinh sạch trong đó có Biodiesel đang ngày càng khẳng định vị trí là nguồn nhiên liệu thay thế khả thi Để tưởng nhớ nguời đã có công đầu tiên đoán được giá trị to lớn của Biodiesel, Nation Board Biodiesel đã quyết định lấy ngày 10 tháng 8 hằng năm bắt đầu

từ năm 2002 làm ngày Diesel sinh học Quốc tế (International Biodiesel Day).

1900 tại Hội chợ thế giới tổ chức tại Pari, Diesel đã biểu diễn động cơ dùng dầu Biodiesel chế biến từ dầu Phụng (lạc).

Trong những năm của thập kỷ 90, Pháp đã triển khai sản xuất Biodiesel từ dầu hạt cải Và được dùng ở dạng B5 (5% Biodiesel với 95% Diesel) và B30 (30% Biodiesel trộn với 70% Diesel).

II TÌNH HÌNH SỬ DỤNG BIODIESEL TRÊN THẾ GIỚI.

Theo xu hướng thế giới, người ta sẽ trộn Bio-Diesel vào thành phần diesel từ 5 ¸ 30%.

* Ở châu Âu theo chỉ thị 2003/30/EC của EU mà theo đó từ ngày 31 tháng 12 năm 2005 ít nhất là 2% và cho đến 31 tháng 12 năm 2010 ít nhất là 5,75% các nhiên liệu dùng để chuyên chở phải có nguồn gốc tái tạo Tại Áo, một phần của chỉ thị của EU đã được thực hiện sớm hơn và từ ngày 1 tháng 11 năm 2005 chỉ còn có dầu diesel với 5% có nguồn gốc sinh học (B5) là được phép bán.

* Tại Australia, đã sử dụng B20 và B50 vào tháng 2 năm 2005.

* Tại Mỹ năm 2005, đã sử dụng B20.

* Tại Thái Lan trong năm 2006, sử dụng B5 tại Chiangmai và Bangkok.

* Tại Việt Nam, Petro Việt Nam đã có kế hoạch đưa 10% Bio-Diesel (B10) vào thành phần diesel để lưu thông trên thị trường.

III CÁC NGUỒN NGUYÊN LIỆU VÀ XU HƯỚNG SẢN XUẤT BIODIESEL Ở CÁC NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI.

Trên thực tế, người ta đã và đang nghiên cứu gần như tất cả những nguồn dầu, mỡ có thể sử dụng để sản xuất Biodiesel Việc lựa chọn loại dầu thực vật hoặc mỡ động vật nào phụ thuộc vào nguồn tài nguyên sẵn có và điều kiện khí hậu cụ thể của từng vùng.

Với điều kiện ở châu Âu thì cây cải dầu với lượng dầu từ 40% đến 50% là cây thích hợp để dùng làm nguyên liệu sản xuất diesel sinh học.

Ở Trung Quốc người ta sử dụng cây cao lương và mía để sản xuất Biodiesel.Cứ 16 tấn cây cao lương có thể sản xuất được 1 tấn cồn, phần bã còn lại còn có thể chiết xuất được 500 kg Biodiesel Ngoài ra, Trung Quốc còn nghiên cứu phát triển khai thác một loại nguyên liệu mới - Tảo Khi nghiên cứu loại dầu sinh học từ tảo thành công và được đưa vào sản xuất, quy mô sản xuất loại dầu này có thể đạt tới hàng chục triệu tấn Theo dự tính của các chuyên gia, đến năm 2010, Trung Quốc sẽ sản xuất khoảng 6 triệu tấn dầu nhiên liệu sinh học.

Giống Trung Quốc, Mỹ cũng vận dụng công nghệ sinh học hiện đại như nghiên cứu gien đã thực hiện tại phòng thí nghiệm năng lượng tái sinh quốc gia tạo được một giống tảo mới có hàm lượng dầu trên 60%, một mẫu có thể sản xuất được trên 2 tấn dầu diesel sinh học

Các nước Tiểu Vương quốc Ảrập Thống Nhất thì sử dụng dầu jojoba, một loại dầu được sử dụng phổ biến trong mỹ phẩm để sản xuất Biodiesel.

Đối với khu vực Đông Nam Á, các nước Thái Lan, Inđônêxia, Malaysia cũng đã đi trước nước ta một bước trong lĩnh vực nhiên liệu sinh học Như ở Thái Lan, hiện sử dụng dầu cọ và đang thử nghiệm hạt cây jatropha, cứ 4 kg hạt jatropha ép được 1 lít diesel sinh học tinh khiết 100%, đặc biệt loại hạt này không thể dùng để ép dầu ăn và có thể mọc trên những vùng đất khô cằn, cho nên giá thành sản xuất sẽ

rẻ hơn so với các loại hạt có dầu truyền thống khác Bộ Năng Lượng Thái Lan này cũng đặt mục tiêu, đến

2011, lượng diesel sinh học sẽ đạt 3% (tương đương 2,4 triệu lít/ngày) tổng lượng diesel tiêu thụ trên cả nước và năm 2012, tỷ lệ này sẽ đạt 10% (tương đương 8,5 triệu lít/ngày)

Indonexia thì ngoài cây cọ dầu, cũng như Thái Lan, Indonesia còn chú ý đến cây có dầu khác là jatropha Indonesia đặt mục tiêu đến năm 2010, nhiên liệu sinh học sẽ đáp ứng 10% nhu cầu năng lượng trong ngành điện và giao thông vận tải.

Do chi phí cho việc trồng cây nhiên liệu lấy dầu rất thấp, hơn nữa chúng lại rất sẵn trong tự nhiên nên trong tương lai, diesel sinh học có thể được sản xuất ra với chi phí thấp hơn nhiều so với diesel lấy từ dầu mỏ Tuy nhiên bài toán nguyên liệu đặt ra là: “Diesel sinh học cũng có thể làm thay đổi nhu cầu đối với đất nông nghiệp”, Trevor Price, một chuyên gia môi trường tại Đại học Glamorgan (xứ Wales, Anh), nhận định Diesel sinh học có thể giải quyết được bài toán hiệu ứng nhà kính và sự cạn kiệt của nhiên liệu hóa thạch, nhưng dẫu sao nó vẫn cần rất nhiều đất Các cánh rừng nhiệt đới có thể bị đốt để trồng

cọ, đậu tương và những cây lấy dầu khác Nhiều quốc gia sẽ phải lựa chọn giữa nhiên liệu và thực phẩm" Vì lý do này mà ở nhiều quốc gia đã sử dụng nguồn nguyên liệu là mỡ các loại động vật ít có giá trị về mặt kinh tế để sản xuất Biodiesel

Tại An Giang, đề tài nghiên cứu khoa học của ông Hồ Xuân Thiên cùng một số cán bộ kỹ thuật thuộc Công ty Cổ phần Xuất Nhập khẩu Thủy sản An Giang (AGIFISH) nghiên cứu công nghệ sản xuất Bio- Diesel từ mỡ cá tra, cá ba sa hiện đang đưoc áp dụng ở các công ty trong khu vực Đồng Bằng Sông Cữu Long như: công ty AGIFISH, công ty MINH TÚ, và các cở sở sản xuất nhỏ lẻ khác… Nước ta đặt mục tiêu đến năm 2020 ¸ 2025 phải sản xuất được 4,5 ¸ 5 triệu tấn (xăng, diesel pha cồn và Biodiesel), chiếm 20% nhu cầu xăng dầu cả nước.

Các phương pháp xử lý dầu thực vật và mỡ động vật để thu nhiên liệu diesel

29.08.2007 10:41

Việc sử dụng trực tiếp dầu thực vật và mỡ làm nhiên liệu cho động cơ Diesel gặp những khó khăn như quá trình hóa hơi nhiên liệu ở nhiệt độ thấp kém gây trở ngại cho quá trình khởi động, quá trình cháy không hoàn toàn dẫn đến giảm công suất của động cơ, độ nhớt cao làm nghẽn filter, gây khó khăn cho hệ thống phun nhiên liệu Dầu thực vật và đặc biệt là mỡ động vật có độ nhớt cao gấp khoảng 11 ¸ 17 lần so với nhiên liệu Diesel Để giảm độ nhớt của dầu và mỡ thì có thể sử dụng một trong các phương pháp sau:

1 Phương pháp sấy nóng

Độ nhớt sẽ giảm khi nhiệt độ tăng Tuy nhiên phương pháp này không hiệu quả vì để dầu thực vật và mỡ đạt được độ nhớt cần thiết cho nhiên liệu Diesel thì đòi hỏi nhiệt độ khá cao (ví dụ như đối với dầu Canola ở nhiệt độ môi trường thì độ nhớt của nó gấp 12 lần so với nhiên liệu Diesel, ở nhiệt độ 80 o C thì độ nhớt vẫn còn gấp 6 lần so với nhiên liệu Diesel), hơn nữa hệ thống gia nhiệt cho dầu không thể duy trì mãi khi động cơ không hoạt động điều đó làm cho dầu sẽ bị đông lại đặc

biệt là vào mùa đông, trước khi khởi động dầu cần phải được đốt nóng điều đó gây ra những bất tiện cho người lái xe

2 Phương pháp pha loãng

Pha loãng dầu hoặc mỡ với nhiên liệu diesel theo tỷ lệ nào đó ta thu được hỗn hợp nhiên liệu mới, hỗn hợp này đồng nhất và bền vững Các tỷ lệ dầu : diesel 1 :10 và 2 : 10 đem lại hiệu quả tốt nhất

về độ nhớt và các tính chất ở nhiệt độ thấp của hỗn hợp

3 Phương pháp nhũ tương hóa

Phương pháp nhũ tương hóa có thể khắc phục nhược điểm độ nhớt cao của dầu và mỡ bằng dung môi là rượu Hệ nhũ tương dầu – rượu có những tính chất tương tự với nhiên liệu diesel nhưng nhược điểm là khó duy trì và ổn định hệ nhũ tương này

Dầu và mỡ sau khi bị nhiệt phân sẽ tạo thành các hợp chất có mạch ngắn hơn do đó độ nhớt sẽ giảm đi Xúc tác tiêu biểu sử dụng trong quá trình nhiệt phân là SiO 2 và Al 2 O 3 Nhược điểm của phương pháp là thiết bị sử dụng trong quá trình rất đắt

Biodiesel cũng có thể được sản xuất bằng hydrocracking Những quá trình công nghệ mới đang được phát triển mà không tạo ra Glycerol Quá trình này bao gồm các công đoạn: hydrocracking, làm sạch bằng hydro và hydro hoá

Biểu đồ quá trình hydrocracking

Hiệu suất thu sản phẩm khoảng 75¸80% với chỉ số cetane cao (~100) Thành phần sulfur thấp hơn 10 ppm Nó phân rã 95% sau 28 ngày, trong khi đó dầu diesel phân rã 40% trong cùng một khoảng thời gian Lợi ích chính hơn những Biodiesel khác là nó làm giảm lượng NOx Quá trình này sử dụng xúc tác hydro hoá và hydro tinh khiết thương mại thông thường Quá trình hydrocracking có thể là một lựa chọn thích hợp cho những nhà máy lọc dầu Phương pháp này có thể dễ dàng thích hợp với nhà máy lọc dầu nhờ vào nguồn hydro được tạo ra trong nhà máy Tuy nhiên, quá trình này vẫn chưa được áp dụng vào thực tế

5 Phương pháp chuyển hóa Ester

Phản ứng chuyển hóa Ester là phản ứng giữa các acid béo trong dầu và mỡ và rượu tạo thành Ester và Glycerol