TỔNG hợp BIODIESEL từ mỡ cá BASA TRÊN xúc tác BAZO rắn

MỞ ĐẦU 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.. Biodi

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

MỞ ĐẦU 4

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN 5

1.1 Lịch sử phát triển của nhiên liệu Biodiesel 5

1.2 Tình hình sản xuất và sử dụng Biodiesel trên thế giới và Việt Nam 7

1.2.1 Trên thế giới 7

1.2.2 Tại Việt Nam 9

CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ THỰC NGHIỆM 10

Phần nội dung 10

2.1 Giới thiệu về Biodiesel 10

2.1.1 Định nghĩa Biodiesel 10

2.1.2 Những tính chất của Biodiesel 10

2.1.3 Ưu nhược điểm của Biodiesel 11

2.1.3.1 Ưu điểm 11

Về mặt môi trường 11

Về mặt kỹ thuật 11

Về mặt kinh tế 12

2.1.3.2 Nhược điểm 13

2.1.4 Các thông số kĩ thuật của Biodiesel 13

2.1.4.1 Chỉ số Cetan (không thứ nguyên) 13

2.1.4.2 Nhiệt độ chớp cháy 14

2.1.4.3 Hàm lượng nước và cặn cacbon 14

2.1.4.4 Độ nhớt động học ở 400C 14

2.1.4.5 Điểm vẩn đục 14

2.1.4.6 Hàm lượng lưu huỳnh tổng 15

2.1.4.7 Hàm lượng cặn cacbon 15

2.1.4.8 Chỉ số axit 15

2.1.4.9 Glycerin tự do 15

2.1.4.10 Tổng hàm lượng glycerin 15

2.1.4.11 Điểm chớp cháy 16

2.2 Các phương pháp điều chế Biodiesel 16

2.2.1 Phương pháp vi sóng 16

2.2.2 Phương pháp siêu âm 16

2.2.3 Phương pháp khuấy có gia nhiệt 17

2.2.3.1 Ưu điểm 17

2.2.3.2 Nhược điểm 17

2.2.3.3 Lựa chọn phương pháp 17

2.3 Phản ứng điều chế Biodiesel 17

2.3.1 Phản ứng Ester hóa trực tiếp 18

2.3.2 Phản ứng ancol phân 18

2.3.3 Phản ứng trao đổi ester (transester) 19

2.3.3.1 Định nghĩa 19

2.3.3.2 Cơ chế phản ứng 20

2.3.4 Phản ứng ancol phân 21

2.3.4.1 Định nghĩa 21

2.3.4.2 Điều kiện phản ứng 21

2.3.4.3 Cơ chế phản ứng 22

2.4 Các yếu tố ảnh hưởng 22

2.4.1 Bản chất của tác chất 22

2.4.2 Nhiệt độ 23

2.4.3 Tỷ lệ tác chất 23

2.4.4 Xúc tác và hàm lượng xúc tác 24

2.4.5 Thời gian 24

2.4.6 Tốc độ khuấy trộn 25

2.4.7 Các loại xúc tác dùng trong phản ứng ancol phân 25

2.4.7.1 Xúc tác bazơ 25

2.4.7.2 Ảnh hưởng của nguồn nguyên liệu 25

2.4.7.3 Xúc tác axít 26

2.4.7.4 Xúc tác dị thể 26

2.5 Giới thiệu về nguyên liệu 28

2.5.1 Cá basa 28

2.5.1.1 Phân bố 29

2.5.1.2 Tình hình cá Basa ở Việt nam 29

2.5.1.3 Mỡ cá Basa 30

2.5.2 Methanol 32

Phần thực nghiệm 33

2.1 Điều chế và khảo sát đặc trưng của các xúc tác bazơ rắn 33

2.1.1 Điều chế xúc tác bazơ rắn 33

2.1.2 Khảo sát đặc trưng của xúc tác 33

2.2 Khảo sát phản ứng tổng hợp Biodiesel bằng xúc tác bazơ rắn theo quy trình gián đoạn 34

2.3 Khảo sát phản ứng tổng hợp biodiesel bằng xúc tác bazơ rắn theo quy trình liên tục 35

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÌNH LUẬN 37

3.1 Kết quả thu được sau quá trình thực nghiệm 37

3.2 Đồ thị 37

3.3 Kết luận 38

3.4 Bình luận 38

3.5 Khuyến nghị 38

3.6 Tài liệu tham khảo 39

MỞ ĐẦU

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

Trong lịch sử, loại dầu này từng được sử dụng để làm nhiên liệu cho động cơ vào những năm 1900 Tuy nhiên, vào thời điểm đó, nguồn năng lượng dầu mỡ rẻ tiền chưa trở nên thật sự cần thiết Cho đến khi giá nhiên liệu tăng lên và sự lo lắng

về nguy cơ nhiên liệu hóa thạch đang cạn dần, thì việc tìm kiếm nguồn nguyên liệu thay thế là cần thiết

Biodiesel được biết tới như nguồn năng lượng xanh, sạch chống lại ô nhiễm môi trường, chúng không độc và dễ phân giải trong tự nhiên, việc tận dụng nguồn

mỡ cá để sản xuất Biodiesel cũng là một giải pháp hiệu quả.Trong mỡ cá Basa thành phần chiếm nhiều nhất là các Triglycerit Ngoài ra trong mỡ cá còn có một số axít béo và các protein dễ phân hủy thành các hợp chất có mùi khó chịu mang tính đặc trưng của lưu huỳnh và nitơ Hàm lượng các thành phần trong mỡ cá cũng thay đổi theo mùa vụ, giống và địa điểm sinh sống

Nguồn nguyên liệu cùng chất xúc tác và chất metanol qua quá trình phản ứng trong thời gian từ 4-6 giờ, thì tạo thành phần rắn và lỏng Đối với phần lỏng, sau khi thu hồi metanol dư thừa thì tách thành hai chất hữu ích: glycerin (dùng cho việc pha chế mỹ phẩm) và dầu biodiesel Theo phương pháp tách này, một tấn nguyên liệu

có thể thu được 100 kg glycerin và 800 kg biodiesel Các tiêu chuẩn về điểm chớp cháy, độ nhớt sản phẩm đều đạt tiêu chuẩn nhưng giá thành của biodiesel giảm khoảng 20% so với giá dầu diesel trên thị trường

Trong đề tài nghiên cứu “TỔNG HỢP BIODIESEL TỪ MỠ CÁ BASA

TRÊN XÚC TÁC BAZO RẮN” chúng tôi sử dụng phương pháp nghiên cứu lý

thuyết và thực nghiệm, đối tượng nghiên cứu là cá Basa ở đồng bằng sông Cửu Long từ năm 2010 – 2011

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN

1.1 Lịch sử phát triển của nhiên liệu Biodiesel

Lịch sử hình thành và phát triển của biodiesel bắt đầu được sản xuất khoảng giữa năm 1800, trong thời điểm đó người ta dùng dầu thực vật để thu glycerol làm

xà phòng và thu được các phụ phẩm là methyl hoặc ethyl ester gọi chung là biodiesel

Năm 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

Hình 1.1 Rudolf Diesel - cha đẻ của loại nhiên liệu cho động cơ Diesel

Vào năm 1980, Caterpilla Brazil đã sử dụng hỗn hợp 10% dầu thực vật cho động cơ Diesel mà không có sự thay đổi cũng như thay thế gì

Tháng 8 năm 1982, Hội nghị đầu tiên của thế giới về việc sử dụng dầu thực vật như là nhiên liệu được diễn ra tại Fargo, phía nam Dakota Năm 1982 là năm đáng được ghi nhận vì đây là năm bắt đầu sử dụng dầu ăn phế thải, cũng là thời điểm Viện Hoá Học Hữu Cơ của Graz (Áo) đầu tiên sử dụng ester của dầu hạt cải

Năm 1985 thí điểm đầu tiên trên thế giới sản xuất metyl ester của dầu hạt cải được thực hiện tại trường Nông Nghiệp Silberberg, Styria (Áo)

Năm 1987, thử nghiệm trên động cơ đo hàm lượng khói thải của metyl ester (fat acid methyl ester – FAME) dầu ăn phế thải được tiến hành tại AVL List Gmble, Graz Trong những năm 1989-1990 dự án đầu tư của chính phủ Áo về “Sản phẩm Biodiesel chất lượng cao từ dầu ăn phế thải” được thực hiện

Năm 1991, viện Standardisation của Úc đưa ra những tiêu chuẩn đầu tiên ON C1190 về nhiên liệu Biodiesel từ dầu cải

Năm 1992, bộ năng lượng Hoa Kỳ cho phép sử dụng Biodiesel như là một nguồn năng lượng thay thế

Năm 1995, thành công trong việc sản xuất metyl ester với hiệu suất 100% đã được công bố

Ngày 30/04/2001, Mỹ tiếp tục sử dụng Biodiesel để nhằm vào mục đích cải thiện môi trường và đa dạng hóa trong các nguồn năng lượng đang sử dụng

Đến năm 2003, có 4 quy trình tiên tiến cho việc sản xuất Biodiesel từ dầu thực vật và dầu ăn phế thải được công bố

1.2 Tình hình sản xuất và sử dụng Biodiesel trên thế giới và Việt Nam

1.2.1 Trên thế giới

Việc tìm kiếm nguồn nhiên liệu mới thay thế nhiên liệu Diesel từ dầu mỏ cho động cơ Diesel ngày càng trở nên quan trọng và cấp thiết Vì vậy, một số nước đã khuyến khích việc sử dụng nhiên liệu Biodiesel

Tại Châu Âu hiện có trên 40 nhà máy có công suất vài trăm nghìn tấn/năm Những nhà máy này tập trung ở Đức, Áo, Italia, Pháp, Thụy Điển trong đó Áo là nước đi tiên phong trong việc sản xuất Biodiesel tái chế Năm 2001 Anh cũng đưa ra thị trường nhiên liệu chứa 5% Biodiesel Hiện nay trên thị trường Châu Âu toàn bộ nhiên liệu đều chứa từ 3%-5% Biodiesel Năm 2003 Đức có hơn 1500 trạm bơm nhiên liệu Biodiesel với tổng sản lượng Biodiesel trên 1 triệu tấn

Việc nghiên cứu sử dụng nhiên liệu sinh học giờ đã trở thành triển tất yếu ở nhiều quốc gia trên toàn cầu để dần thay thế cho xăng dầu trong thế kỷ mới Dự báo

ở cuối thế kỷ 21, năng lượng tái tạo (mặt trời, gió, địa nhiệt, thủy điện, nhiên liệu sinh học) sẽ chiếm trên 50% của năng lượng thương mại Để giảm thiểu ô nhiễm môi trường, đảm bảo an ninh năng lượng lâu dài và phát triển bền vững, nhiều quốc gia trong vòng 2-3 thập kỷ qua đã tập trung nghiên cứu sử dụng nhiên liệu sinh học, thay thế một phần xăng dầu tiến tới xây dựng ngành “ xăng dầu sạch” ở quốc gia mình Hiện có khoảng 50 nước trên thế giới khai thác và sử dụng nhiên liệu sinh học ở các mức độ khác nhau Năm 2003 toàn thế giới đã sản xuất khoảng 38 tỷ lít etanol thì đến năm 2005 đã sản xuất được 50 tỷ lít etanol (trong đó 75% là nhiên liệu sinh học), và dự kiến đến 2012 là khoảng 80 tỷ lít etanol Diesel sinh học nguồn gốc thực vật được sản xuất năm 2005 đạt 4 triệu tấn và dự kiến đến năm 2010 sẽ tăng đến 20 triệu tấn

Châu Đại Dương : Autralia đang sản xuất Biodiesel theo tiêu chuẩn EU từ dầu ăn thải Hiện nước này tiêu thụ khoảng trên 100.000 tấn Biodiesel từ nguồn thải

Tại Châu Á nghiên cứu về Biodiesel phát triển mạnh ở các nước Trung Quốc, Nhật Bản, Ấn Độ …

Ấn Độ là nước tiêu thụ nhiên liệu lớn có kế hoạch phát triển vùng trồng cây Jatropha ở những vùng đất khô cằn để cung cấp nguyên liệu sản xuất Biodiesel

Tuân thủ nghị định thư Kyoto, nhằm thực hiện nghĩa vụ giảm 6% khí thải

CO2, từ năm 1995 Nhật đẩy mạnh nghiên cứu và từ 1997 đưa Biodiesel vào phương tiện giao thông nội thành Nhà máy công suất 200 nghìn tấn/năm được xây dựng để

xử lý dầu ăn thải của vùng Tokyo Tokyo đã sử dụng B20 cho xe tải và toàn bộ xe bus Nhật Bản quan tâm tập trung vào dầu cọ, hướng dương

Bảng 1.1 Sản lượng tiêu thụ Biodiesel ở một số nước trên thế giới

STT Tên nước Lượng tiêu thụ hàng năm (Tấn)

1.2.2 Tại Việt Nam

Tại Việt Nam, việc điều chế và thử nghiệm nhiên liệu Biodiesel từ dầu thực vật bắt đầu được quan tâm từ những năm 1980 Công trình lớn nhất được công bố

có lẽ là việc thử nghiệm điều chế nhiên liệu Biodiesel bằng phương pháp ester hóa dầu đậu nành với etanol, sử dụng xúc tác NaOH (năm 1997)

Trong khoảng 5 năm gần nay, các nghiên cứu về điều chế nhiên liệu Biodiesel từ dầu thực vật phế thải đã được thực hiện ở Hà Nội (Trung tâm Khoa học

Tự nhiên và công nghệ Quốc Gia) và Tp Hồ Chí Minh (Đại học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh) Các nghiên cứu này chủ yếu đi theo hướng điều chế Biodiesel bằng phương pháp ester hoá Từ năm 2000, một số nhóm nghiên cứu ở Viện Hoá Học, Viện Môi Trường (Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc Gia) và ở trung tâm Khoa Học Môi Trường và phát triển bền vững thuộc Đại học Quốc Gia

Hà Nội bắt đầu nghiên cứu công nghệ siêu âm để điều chế nhiên liệu Biodiesel từ dầu thực vật

Về sản xuất và tiêu thụ Biodiesel ở nước ta thuộc loại thấp so với thế giới, tuy nhiên cùng với việc phát triển của xã hội thì nhu cầu về tiêu thụ nhiên liệu này cũng tăng một cách đáng kể

CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ THỰC NGHIỆM Phần nội dung

2.1 Giới thiệu về Biodiesel

2.1.1 Định nghĩa Biodiesel

Hình 2.1 Một mẫu Diesel sinh học

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, về phương diện hóa học thì Diesel sinh học là methyl, ethyl ester của những acid béo Mặt khác chúng không độc và dễ phân giải trong tự nhiên Biodiesel được biết tới như nguồn năng lượng xanh, sạch chống lại ô nhiễm môi trường mà từ lâu các nhà khoa học đã nghiên cứu và nhất là trong lúc giá dầu đang

ở mức cao thì việc tận dụng nguồn mỡ cá để sản xuất Biodiesel cũng là một giải pháp hiệu quả

2.1.2 Những tính chất của Biodiesel

Biodiesel là chất lỏng màu vàng nhạt, có mùi nhẹ, dễ bay hơi, tỷ trọng khoảng 0.86g/cm3, độ nhớt tương đương với Diesel, không tan trong nước, bền và không chứa các thành phần nguy hiểm cho môi trường Biodiesel tồn trữ tốt nhất

trong container ở khoảng 500F đến 1200

F, không tiếp xúc với các chất oxy hóa, nguồn nhiệt, lửa hoặc dưới ánh sáng mặt trời và phải thông hơi

Biodiesel có khả năng đóng vai trò chất khử đối với đồng, chì, thiếc, kẽm,

…do đó người ta không dùng những kim loại trên làm bồn chứa chúng Nhôm, thép, polymer, teflon thường được sử dụng làm vật liệu tồn trữ và vận chuyển Biodiesel

Biodiesel là một dung môi tốt hơn Diesel Nó gây ảnh hưởng ít nhiều đến bề mặt sơn, vecni,….hoặc làm thoái hóa cao su thiên nhiên Biodiesel chứa khoảng 10-11% oxy nên quá trình cháy xảy ra hoàn toàn và không gây tiếng ồn

2.1.3 Ưu nhược điểm của Biodiesel

 Biodiesel là chất không độc và không chứa các hydrocacbon vòng thơm.Nó làm giảm đến 75-80% nguy cơ gây ung thư so với Diesel

 Biodiesel không chứa hoặc chứa rất ít hợp chất lưu huỳnh, thành phần hợp chất lưu huỳnh thấp,nhỏ hơn 0.001% so với 0.2% trong Diesel

 Làm giảm sự tiêu dùng các sản phẩm từ dầu mỏ

Về mặt kỹ thuật

 Biodiesel có chỉ số cetane cao hơn so với hầu hết các loại dầu Diesel, giảm đáng kể tiếng ồn của động cơ, giảm lượng khí phát thải, cải thiện được tính hao mòn của động cơ hơn

 Biodiesel có điểm chớp cháy cao hơn dầu Diesel (150 o

C so với 77 oC của Diesel) nên không tạo hỗn hợp cháy nổ với không khí và hơi nhiên liệu Do vậy, Biodiesel an toàn hơn trong tồn trữ, sử dụng và an toàn trong công tác phòng cháy nổ

 Khi sử dụng Biodiesel làm nhiên liệu thì không cần cải tiến bất kỳ một bộ phận nào của động cơ Công suất, lực kéo, mã lực của xe Biodiesel và hỗn hợp ngang với dầu Diesel truyền thống

 Biodiesel có tính năng bôi trơn tốt hơn nhiều so với nhiên liệu Diesel truyền thống, làm tăng khả năng chống ăn mòn của động cơ, làm tăng tuổi thọ của động cơ

 Biodiesel rất linh động nên có thể trộn với Diesel theo bất kì tỉ lệ nào

 Do Biodiesel có oxi (có tác dụng giảm ma sát ) nên Biodieseel có tính bôi trơn tốt

về vấn đề năng lựợng, hạn chế sự phụ thuộc vào nguồn dầu mỏ nhập khẩu

 Ngoài vấn đề giải quyết ô nhiễm môi trường, Biodiesel còn góp phần tận dụng triệt để nguồn sản phẩm dư thừa từ cá Basa như hiện nay, tăng hiệu quả

sử dụng nguồn nguyên liệu đầu vào

 Giá thành Biodiesel từ mỡ cá Basa thì thấp,hạn chế nhập khẩu Diesel, tiết kiệm một khoảng ngoại tệ lớn

2.1.3.2 Nhược điểm

 Năng lượng riêng của Biodiesel (39-40MJ/kg) nhỏ hơn Diesel (45MJ/kg) khoảng 10 %, do đó mức tiêu hao nhiên liệu tăng lên

 Sử dụng nhiên liệu chứa nhiều hơn 5% Biodiesel có thể gây nên những vấn

đề sau: ăn mòn các chi tiết của động cơ và tạo cặn trong bình nhiên liệu do tính dễ bị oxi hóa của Biodiesel; làm hư hại nhanh các vòng đệm cao su do

sự không tương thích của Biodiesel với chất liệu làm vòng đệm

 Có điểm đông đặc cao (60C) nên gây khó khăn cho việc sử dụng ở các nứơc

có nhiệt độ thấp vào mùa đông

 Biodiesel rất háo nước nên cần những biện pháp bảo quản đặc biệt để tránh tiếp xúc với nước Biodiesel không bền rất dễ bị oxi hóa nên gây nhiều khó khăn trong việc bảo quản

 Biodiesel không tương thích với kim loại, nhựa dẻo Đối với hệ thống ống dẫn, bồn chứa bằng nhựa thì phải thay bằng kim loại Tuy nhiên, Biodiesel sẽ tạo ra lượng cặn cao hơn nếu như tiếp xúc thời gian dài với đồng, chì, kẽm

 Hàm lượng NOx trong khí thải cao Điều này được giải thích là do hàm lượng O2 trong Biodiesel lớn nên khi cháy lượng oxy này rất dễ phản ứng với nitơ trong không khí, tạo ra NOx Đây có thể xem là một nhược điểm chưa khắc phục được của Biodiesel so với dầu DO (Diesel Oil) truyền thống

 Nếu sử dụng Biodiesel với hàm lượng cao hoặc nguyên chất thì độ nhớt quá cao lại là một trở ngại cho khả năng cháy của nhiên liệu, nhất là vào mùa đông khi nhiệt độ môi trường thấp Để khắc phục, nhiên liệu thường được gia nhiệt khi vận hành

2.1.4 Các thông số kĩ thuật của Biodiesel

2.1.4.1 Chỉ số Cetan (không thứ nguyên)

Chỉ số cetan là một đơn vị quy ước đặc trưng cho tính tự bốc cháy của của Biodiesel trong động cơ: chỉ số cetan cao thì tính tự cháy tốt và ngược lại Nhưng

nhiên liệu có chỉ số cetan cao quá sẽ gây lãng phí, còn chỉ số cetan thấp quá sẽ khó khởi động động cơ và tạo ra nhiều khí thải, gây tiếng ồn Động cơ Diesel hoạt động tốt với chỉ số cetan trên 50 với B100 chỉ số cetan thường trên 47 cao hơn của Diesel

2.1.4.2 Nhiệt độ chớp cháy

Nhiệt độ chớp cháy là nhiệt độ thấp nhất ở áp suất 101.3KPa (760mmHg) hơi của Biodiesel trong điều kiện thử nghiệm sẽ bốc cháy khi có ngọn lửa Nhiệt độ chớp cháy phản ánh hàm lượng hydrocacbon nhẹ trong Biodiesel, do đó có liên quan đến an toàn cháy nổ Biodiesel có nhiệt độ chớp cháy khoảng 1500C, được xếp vào loại không dễ cháy Trong quá trình sản xuất và làm sạch Biodiesel, methanol

dư sẽ làm cho nhiệt độ chớp cháy giảm xuống dưới 1300

C gây nguy hiểm cho việc tồn trữ và vận chuyển

2.1.4.5 Điểm vẩn đục

Điểm vẫn đục là nhiệt độ mà tại đó Biodiesel bị đục do xuất hiện tinh thể sáp đầu tiên khi được làm lạnh dưới điều kiện thử nghiệm Điểm vẫn đục là thông số

quan trọng đối với Biodiesel khi sử dụng ở các nước có thời tiết lạnh Nhiệt độ của động cơ hoạt động dưới điểm vẫn đục của Biodiesel phải đun nóng tránh tạo sáp

2.1.4.6 Hàm lượng lưu huỳnh tổng

Nguyên liệu sản xuất Biodiesel thường chứa một ít lưu huỳnh gây ngộ độc xúc tác làm giảm hiệu suất và chất lượng của Biodiesel Hàm lượng lưu huỳnh cao của Biodiesel sẽ ăn mòn động cơ nhanh và gây ô nhiễm môi trường

2.1.4.7 Hàm lượng cặn cacbon

Cặn cacbon là phần còn lại sau khi Biodiesel bị phân hủy nhiệt Khi động cơ hoạt động, hầu hết các thành phần của của Biodiesel đều hóa hơi nhưng có một số phần tử bị nhiệt phân hủy trở thành cặn rắn và làm bít đầu phun nhiên liệu Đối với B100 thì cặn chủ yếu do tổng hàm lượng glycerin gây ra

2.1.4.8 Chỉ số axit

Chỉ số axit là số mg KOH cần thiết để trung hòa hết lượng FFA có trong 1g Biodiesel Chỉ số này đo lường lượng FFA có trong Biodiesel là nguyên nhân dẫn đến ăn mòn động cơ Khi Biodiesel tiếp xúc với không khí thì chỉ số này lại tăng lên

2.1.4.9 Glycerin tự do

Hàm lượng Glycerin đánh giá quá trình tách không hoàn toàn giữa este và Glycerin sau phản ứng ancol phân Glycerin trong Biodiesel là nguyên nhân làm tăng hàm lượng cặn cacbon trong động cơ do cháy không hoàn toàn

2.2.2 Phương pháp siêu âm

Siêu âm là âm thanh có tần số nằm ngoài ngưỡng nghe của con người Gồm hai vùng :

+ Vùng có tần số cao: 5 -10 MHZ, ứng dụng trong y học để chẩn đoán bệnh

+ Vùng có tần số thấp: 20 – 100 KHZ, ứng dụng trong các ngành khác: kích hoạt phản ứng hoá học, hàn chất dẻo, tẩy rửa, cắt gọt,…dựa trên khả năng cung cấp năng lượng siêu âm

Siêu âm cung cấp năng lượng thông qua hiện tượng tạo và vỡ “bọt” (khoảng cách liên phân tử) Trong môi trường chất lỏng, bọt có thể hình thành trong nữa chu

kỳ đầu và sẽ vỡ ra trong nữa chu kỳ sau, giải phóng một lượng năng lượng rất lớn Năng lượng này có thể sử dụng tẩy rửa các chất bẩn ngay trong những vị trí không

thể tẩy rửa bằng phương pháp thông thường, khoan cắt những chi tiết tinh vi, hoạt hoá nhiều phản ứng hoá học, làm chảy và hoà tan lẫn vào nhau trong việc chế tạo những sản phẩm bằng nhựa dẻo,…

2.2.3 Phương pháp khuấy có gia nhiệt

Đây còn gọi là phương pháp cổ điển Người ta sử dụng máy khuấy cơ học hay máy khuấy từ gia nhiệt để khuấy trộn hỗn hợp tạo diện tích tiếp xúc tốt giữa hai pha đồng thời cung cấp nhiệt cho phản ứng

2.3 Phản ứng điều chế Biodiesel

Phương trình phản ứng được trình bày bên dưới

Trong đó, R1, R2, R3 là các gốc hydrocarbon của axit béo Trong mỡ động vật hay dầu thực vật, hay gặp 5 loại gốc sau:

+ Palmitic: R=-(CH2)14-CH3, 16C, không nối đôi

+ Stearic: R=-(CH2)16-CH3, 18C, không nối đôi

+ Oleic: R=-(CH2)7CH=CH(CH2)7CH3, 18C, 1 nối đôi

+ Linoleic: R=-(CH2)7CH=CH-CH2-CH=CH(CH2)4CH3, 18C, 2 nối đôi

+ Linolenic: R=-(CH2)7CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH3, 18C, 3nối đôi

2.3.1 Phản ứng Ester hóa trực tiếp

Phản ứng Ester hóa là phản ứng dẫn tới sự hình thành các liên kết ester

Phản ứng tiêu biểu nhất là phản ứng giữa axít hữu cơ với các rượu để hình thành ester và nước

Trong trường hợp một trong axít hay rượu có nhiều hơn hai chức thì sản phẩm phản ứng tùy thuộc vào tỷ lệ mol sử dụng Sản phẩm có thể là monoester hoặc polyester

2.3.2 Phản ứng ancol phân

Phản ứng ancol phân là phản ứng giữa rượu và ester nhằm thay thế gốc rượu của ester bằng chính ancol phản ứng

2.3.3 Phản ứng trao đổi ester (transester)

2.3.3.1 Định nghĩa

Phản ứng trao đổi ester là phản ứng giữa một ester và một hợp chất khác trong đó có diễn ra sự trao đổi các nhóm ankoxyl và các nhóm alkyl từ đó hình thành một ester mới Theo định nghĩa trên thì phản ứng trao đổi ester bao gồm cả phản ứng ester hóa và phản ứng ancol phân

Xúc tác sử dụng trong phản ứng transester hóa: Xúc tác acid, xúc tác bazơ, xúc tác enzym, ……