BÁO CÁO XĂNG SINH HỌC E5 DÙNG CHO ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Ethanol là loại nhiên liệu vốn được sản xuất từ mía, ngô, sắn hay rơm rạ, vỏ trấu…Đây là nguồn nguyên liệu tái tạo được và có khả năng phân hủy sinh học, nên việc sử dụng ethanol làm nhi

Nhiên liệu sinh học ở thể rắn (gỗ, củi, than củi, phế thải thực và động vật, )

đã được loài người sử dụng từ khi khám phá ra lửa Khi phát minh ra động cơ hơinước và máy phát điện, nhiên liệu sinh học thể rắn (gỗ) được sử dụng một thời đểphát triển kỹ nghệ ở thế kỷ XVIII và XIX, và gây nhiều ô nhiễm Ở Việt Nam, xelửa chạy bằng đốt gỗ cho tới khoảng 1956, mới thay thế bằng động cơ diesel Ngàynay có khoảng 2 tỷ dân đốt nhiên liệu sinh học ở thể rắn như gỗ, củi, trấu, mạt cưa,rơm rạ, lá khô, Mặc dầu chứa carbon tái tạo, nhưng cho nhiều khói, tro bụi, bùhóng nên làm ô nhiễm môi trường

Động cơ nổ đầu tiên trên thế giới do Nikolaus August Otto (người Đức) thiết

kế sử dụng nhiên liệu sinh học thể lỏng là rượu cồn – ethanol, Rudolf Diesel(người Đức) phát minh động cơ Diesel thiết kế chạy bằng dầu đậu phộng(groundnut oil), và Henry Ford (Mỹ) thiết kế xe hơi chạy bằng dầu thực vật (từ

1903 đến 1926) chế biến từ dầu chứa trong hạt và thân cây cần sa

Từ khi khám phá ra nhiên liệu cổ sinh (than đá, dầu hoả, khí đốt) thì ngành kỹnghệ sử dụng nhiên liệu cổ sinh, vì có hiệu quả kinh tế hơn Tuy nhiên mỗi khi cóchiến tranh, bị địch phong toả khó chuyển vận dầu, hay thế giới có khủng hoảng

chính trị, kinh tế, và để không tuỳ thuộc vào dầu hoả nhập cảng (từ Trung Đông),khuynh huớng sử dụng xăng sinh học lại bộc phát trong những thời kỳ này Chẳnghạn, Đức và Anh Quốc sản xuất xăng sinh học từ khoai tây và lúa mì trong thời kỳ

Đệ nhị Thế Chiến Khủng hoảng xăng dầu năm 1972 do khối OPEC gây ra, làmmột số quốc gia có chủ trương tự túc nhiên liệu bằng cách sản xuất xăng sinh học

từ tiềm năng nông nghiệp đồ sộ của mình Brazil tiêu biểu cho chính sách này

Kể từ 2000, các quốc gia trên thế giới lần lượt thật sự tuân thủ Thoả hiệp Rio deJaneiro (1992), rồi Kyoto (1997), tìm kỹ thuật hạn chế sa thải khí nhà kiếng (CO2,methane, N2O, ) của nhiên liệu cổ sinh, thay thế bằng năng lượng xanh (như nănglượng mặt trời, gió, thuỷ điện, ),năng lượng sạch nên nhiên liệu sinh học đangtrên đà phát triển

Trong một có gắng ngăn chặn cuộc khủng hoảng nhiên liệu đang treo lơ lửngtrướcmắt, các ngành công nghiệp đang xem xét rất nhiều nguồn nhiên liệu thay thế đểtiếp tục sản sinh ra năng lượng và giảm những ảnh hưởng đến môi trường Nhiênliệu sinh học đã trở thành một đề tai tranh luận trong lĩnhvực giao thông với tiềmnăng thay thế cho diesel, nhưng một số chuyên gia đang cảnh báo rằng chúng cóthể có nhiều nguy hại hơn những lợi ích mà chúng đem lại

Trước thực trạng năng lượng hóa thạch là dầu mỏ đang có nguy cơ cạn dần và trởnên đắt đỏ, trái đất thì ngày càng nóng lên do gia tăng phát thảikhí cácbonic - khígây ra hiệu ứng nhà kính, các quốc gia trên thế giới trong đó có Việt Nam đang tìmmột nguồn năng lượng khác thay thế, mà phải đảm bảo hai yêu tố là nguồn nănglượng dài hạn và thân thiện với môi trường Và nhiên liệu sinh học đã đáp ứngđược những yêu tố đó Những ưu việt của nhiên liệu sinh học Hiện nay có khoảng

50 nước ở khắp các châu lục đã khai thác và sử dụng nguyên liệu sinh học ở mức

độ khác nhau

Ở nước ta, theo đánh giá của các chuyên gia năng lượng, đến năm 2015 khả năngkhai thác các nguồn năng lượng sơ cấp trong nước nhỏ hơn nhu cầu sử dụng và

nước ta phải xuất khẩu năng lượng Vì vậy, để giảm bớt sự phụ thuộc năng lượngvào bên ngoài, Chính phủ đã có chủ trương phát triển và sử dụng các dạng nhiênliệu sạch như thủy năng, năng lượng nguyên tử, đặc biệt là các dạng Năng lượng

tái tạo đặc biệt là năng lượng sinh học trong đó chủ đạo là xăng sinh học E5

XĂNG SINH HỌC E5

xăng sinh học E5 là hỗn hợp của xăng truyền thống và cồn sinh học (bioethanol) Theo đó, xăng sinh học E5 được sản xuất từ hỗn hợp 95% xăng không chì A92 với 5% cồn ethanol (nồng độ 99,7% – không chứa nước) Do ethanol có trị số octan cao (RON=109) nên khi pha vào xăng truyền thống sẽ làm tăng trị số octan của hỗn hợp nhiên liệu Từ đó, giúp tăng khả năng chống kích nổ, tăng tỉ số nén của động cơ, nâng cao hiệu suất cháy… và kết quả là giúp tiết kiệm nhiên liệu; đồng thời, công suất và moment xoắn tốt hơn làm động cơ vận hành êm hơn và tăng tuổithọ động cơ

Ethanol là loại nhiên liệu vốn được sản xuất từ mía, ngô, sắn hay rơm rạ, vỏ trấu…Đây là nguồn nguyên liệu tái tạo được và có khả năng phân hủy sinh học, nên việc

sử dụng ethanol làm nhiên liệu sẽ giảm bớt sự lệ thuộc vào nguồn nhiên liệu hóa thạch đang dần cạn kiệt Nếu tự chủ được nhiên liệu, nước ta có thể giảm dần việc nhập khẩu xăng dầu và đảm bảo an ninh năng lượng Không chỉ thế, thực tế cũng cho thấy, xăng sinh học E5 có thể giảm hiệu ứng nhà kính do độ phát thải khí SOx,NOx, HC ít hơn so với xăng truyền thống, đáng kể là CO2 giảm đến hơn 30%

Xăng E5 là loại nhiên liệu thân thiện với môi trường, có khả năng tái sinh Vì xăng

sinh học là loại nhiên liệu được chế xuất từ các hợp chất có nguồn gốc động thựcvật nên nó là sản phẩm hoàn toàn thân thiện với môi trường và các nhiên liệu nàyhoàn toàn có khả năng tái sinh

Giảm phát thải khí CO và hidro cacbon (HC): trong các kết quả nghiên cứu củaphòng thí nghiệm động cơ đốt trong, động cơ sử dụng xăng sinh học E5 tạo ra rất ítkhí thải CO và HC, ít hơn hẳn các loại xăng thông dụng như A92 và A95 tới 20%.Chính vì vậy, xăng sinh học có thể được coi là thân thiện với môi trường Với hàmlượng ôxy cao hơn xăng thông dụng, quá trình cháy trong động cơ diễn ra triệt để

hơn, tăng công suất, giảm tiêu hao nhiên liệu, và là cơ sở tạo ra ít khí thải độc hại

CO và HC

Giảm sự lệ thuộc vào năng lượng hóa thạch: Sử dụng xăng sinh học sẽ giảm sự lệthuộc vào nguồn năng lượng hóa thạch, bổ sung nguồn nhiên liệu thiếu hụt, giảmlượng xăng dầu nhập khẩu, đảm bảo an ninh năng lượng Ước tính, nếu Việt Nam

sử dụng toàn bộ xăng E5 trong năm 2012 sẽ giảm nhập khẩu gần 300.000m3 xăng,tương đương với khoảng 200 triệu USD

Để đảm bảo an ninh năng lượng , cải thiện môi trường, nâng cao thu nhập chongười dân với chiến lược năng lượng quốc gia đến giai đoạn năm( 2015 _ 2025 )Ngay từ những năm 2010 chính phủ đã chỉ đạo xây dựng nhà máy sản xuất chếbiến năng lượng sinh học trong đó có xăng E5 đến tháng 8/2010 xăng E5 chínhthức được bán ra thị trường ,đã nhận được nhiều sự hưởng ứng của người tiêu dùngtại các địa phương trong cả nước

Xăng E5 đã được bán rộng rãi tại nhiều địa phương

Chính phủ dự kiến đến năm 2010 chúng ta sản xuất xăng E5 đáp ưng 0,4% nhucầu xăng trong cả nước đến năm 2015 Đáp ưng 1% nhu cầu xăng trong cả nước,năm 2025 là 4%

THÔNG SỐ KĨ THUẬT , TIÊU CHUẨN , ĐẶC TÍNH

LÝ HÓA CỦA XĂNG E5

XĂNG SINH HỌC E5 :là hỗn hợp giữa xăng không chì và ethanol nhiên lie biên

tính, với hàm lượng ethanol nên đến 5 % theo thể tích, ký hieu là E5 Tiêu chua vêxăng không chì pha 5% ethanol theo tiêu chuan TCVN8063: 2009 :

Ethanol : là một chất lỏng , không màu, trong suôt, mùi thơm dễ chịu đặc trưng, vị

cay, nhẹ hơn nước , khôi lượng riêng 0,7936 g/ml ở điều kiện 15oC dễ bay hơi,nhiệt độ sôi 78,39oC, hóa rắn ở -114,15oC, tan trong nước vô hạn , tan trong ete

và clorofom, hút ẩm, dễ cháy, khi cháy không có khói

TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA ETHANOL

Công thức hóa học : C2H5OH

SẢN XUẤT ENTHANOL

Hiện nay trên thế giới nhiên liệu chủ yếu được sử dụng chứa đường và tinh bột được sử dụng rộng rãi do chi phi thấp

Thủy phân tinh bột:

(C6H10O5)n + n H2O = n C6H12O6

Phản ưng tạo ethanol từ đường :

C6H12O6 = C2H5OH + CO2 + Q

QUY TRÌNH SẢN XUẤT ENTHANOL

Là việc chuyển hóa các nguyên liệu có chứa đường và tinh bột thành enthanol Hiện nay người ta sản xuất enthanol bằng phương pháp công nghẹ sinh học bangcách cho lên men nguyên liệu

QUY TRÌNH SẢN XUẤT NHIÊN LIỆU SINH HOC

CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG ETHANOL TRỘN VÀO XĂNG

Ethanol (%thể

tích) >92,1%

Hàm lượng các chloride vô cơ (ppm)

<40

Methanol (% thể

tích) <0,5%

Hàm lượng đồng (mg/kg) <0,1

Nhựa tan trong

dung môi

(mg/100 mL)

<5,0 Độ axít (%khối

lượng) <0,007

Để có xăng E5, người ta pha 5% ethanol với 95% xăng 92 thường dùng Và cũng

áp dụng tương tự với các loại xăng E20, E25, E95

QUY ĐỊNH KỸ THUẬT

Xăng không chì, xăng E5

Trị số ốctan (RON) phải phù hợp với quy định tại TCVN 6776 : 2005

Xăng không chì  Yêu cầu kỹ thuật và các văn bản pháp quy hiện hành có liên quan

Các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của xăng không chì và xăng E5 phải phù hợp

với các quy định trong bảng sau:

QCVN 1 : 2009/BKHCN

TÊN CHỈ TIÊU MỨC

KHÔNG LỚN HƠN

TIÊU CHUẨN

Hàm lượng chì, g/l 0.013 TCVN 7143 (ASTM D

3237Hàm lượng lưu huỳnh , mg/kg 500 TCVN 6701 (ASTM D

2622)hoặc TCVN 7760 (ASTM

D 5453)

Hàm lượng benzen, % thể tích 2.5 TCVN3166 (ASTM D

5580)Hàm lượng hydrocacbon

thơm, % thể tích

40 TCVN7330 (ASTM D

1319)Hàm lượng olefin, % thể tích 38 TCVN7330 (ASTM D

1319)Hàm lượng ôxy, % khối lượng 2,7 TCVN7332 (ASTM D

4815)Hàm lượng etanol, % thể tích 5 TCVN7332 (ASTM D

4815)Hàm lượng kim loại (Fe, Mn),

TIÊU CHUẨN CƠ SỞ

Tiêu chuẩn này phù hợp với QCVN 1 : 2009/BKHCN Quy chuẩn quốc gia về xăng không chì, nhiên liệu điêzen và nhiên liệu sinh học, TCVN 6776 : 2005 Tiêu chuẩn quốc gia về xăng không chì – Yêu cầu kỹ thuật, TCVN 8603-2009 Tiêu

chuẩn quốc gia về xăng không chì pha 5% etanol và những quy định hiện hành

TCCS 10 : 2011/SP (soát xét lần 01) thay thế TCCS 10 : 2011/SP ban hành ngày

TCVN 2698(ASTM D 86)

TCVN 7760

5453)TCVN 3172

4294) 8

ĐẶC TÍNH VẬT LÝ HÓA HỌC CỦA XĂNG E5

Bảng kết quả phân tích xăng A92 và xăng E5

0,310540

0,49176

SỬ DỤNG XĂNG SINH HỌC E5 LỢI VỀ KINH TẾ ,TỐT CHO ĐỌNG CƠ

TS Phạm Hữu Tuyến, Trưởng phòng Thí nghiệm động cơ đốt trong (Viện Cơ khíđộng lực - Đại học Bách khoa Hà Nội) cho biết thêm, do ethanol có trị số Octancao tới 109 nên khi pha vào xăng sẽ làm tăng trị số Octane (tăng khả năng chốngkích nổ của nhiên liệu) Thêm vào đó, với hàm lượng ôxy cao hơn xăng thôngdụng, giúp quá trình cháy trong động cơ diễn ra triệt để hơn, tăng công suất, giảmtiêu hao nhiên liệu, đồng thời giảm thiểu phát thải các chất độc hại trong khí thảiđộng cơ

Đó là lý do vì sao nhiên liệu xăng sinh học được coi là nhiên liệu của tương lai,được cả thế giới quan tâm Cần lưu ý là nếu sử dụng nhiên liệu xăng có hàm lượngethanol cao có thể gây ảnh hưởng đến một số chi tiết kim loại, cao su, nhựa,polymer của động cơ Tuy nhiên, với hàm lượng 5% ethanol trong E5 thì các ảnhhưởng này không xảy ra.

Theo TS Phạm Hữu Tuyến, việc sử dụng xăng E5 giúp cải thiện tính năng động

cơ, giảm phát thải, mang lại lợi ích cho người tiêu dùng , và xã hội Quá trình sửdụng E5 rất thuận tiện, không cần phải điều chỉnh động cơ khi chuyển đổi giữanhiên liệu E5 và xăng thông thường

Trong các kết quả nghiên cứu của Phòng Thí nghiệm động cơ đốt trong, động cơ

sử dụng xăng sinh học E5 tạo ra rất ít khí thải CO và HC, ít hơn hẳn các loại xăngthông dụng như A92 và A95 tới 20% Chính vì vậy, loại xăng E5 có thể được coi

là thân thiện với môi trường Bên cạnh giảm đáng kể thành phần khí CO và HC,khả năng tăng tốc của xe cũng tốt hơn đối với xăng sinh học E5

Khí thải CO là một khí rất độc, mức phát thải CO rất cao ở động cơ xe máy Quátrình cháy trong động cơ sử dụng E5 được cải thiện nhờ hỗn hợp giữa không khí vànhiên liệu đồng đều hơn do khả năng bay hơi tốt của E5 Ngoài ra, sự có mặt củathành phần ôxy trong E5 là yếu tố giúp cho nhiên liệu được cháy trong điều kiệnkhông quá thiếu ôxy (cháy với hỗn hợp nhạt hơn so với trường hợp động cơ xăngdùng bộ chế sử dụng nhiên liệu xăng RON92) và cháy kiệt Đây là cơ sở tạo ra ítkhí thải độc hại CO và HC Thêm vào đó, các loại xe mới hiện nay có bộ phận xử

lý khí thải, kết hợp với sử dụng xăng E5 thì lượng khí độc thải ra môi trường sẽgiảm đáng kể

Việc sử dụng nhiên liệu thân thiện môi trường là xu hướng tất yếu trên thế giới.E10, thậm chí E20 đã được sử dụng ở Thái Lan Còn châu Âu đã phủ kín xăng E5

từ lâu, cho dù chưa hẳn 100% người dân có cơ hội tiếp xúc loại nhiên liệu củatương lai này

Xăng E5 tốt với động cơ, giảm phát thải, giảm tiêu hao nhiên liệu, giảm ô nhiễmmôi trường, giá thành lại rẻ hơn xăng thông dụng Với các ưu điểm đó, việc sửdụng xăng E5 là một hành động văn minh mang lại lợi ích cho người sử dụng vàcho xã hội

NHỮNG ĐIỂM CẦN CHÚ Ý KHI SỬ DỤNG XĂNG E5

Vận hành êm hơn và tăng tuổi thọ?

Tổng Công ty Dầu Việt Nam (PV OIL), thuộc Tập đoàn Dầu khí Quốc gia ViệtNam cho biết, trong số các doanh nghiệp đầu mối trên cả nước chỉ có PV OIL vàSaigon Petro đã triển khai kinh doanh xăng sinh học E5 từ năm 2010

Cồn sinh học trong hỗn hợp nhiên liệu sinh học được sử dụng như một chất chứaoxy thay thế cho các hợp chất pha vào xăng trước đây như chì, ete Cồn sinh họcđược sản xuất từ quá trình lên men tinh bột, mật rỉ đường và các phế phẩm nôngnghiệp khác Xăng sinh học E5 là nhiên liệu chứa 5% thể tích cồn sinh học và 95%thể tích xăng truyền thống

Theo PV OIL, do cồn sinh học có trị số octan cao nên khi pha vào xăng truyềnthống sẽ giúp tăng trị số octan cho hỗn hợp nhiên liệu Đối với quá trình đốt cháynhiên liệu của động cơ trị số octan thể hiện khả năng chống kích nổ của nhiên liệu

và trị số octan cao giúp tăng hiệu suất động cơ, làm động cơ vận hành êm hơn, tăngtuổi thọ

PV OIL cũng cung cấp cho KH&ĐS thông tin kết quả một số nghiên cứu tại ViệtNam, thử nghiệm xăng E5 trên động cơ ô tô cho thấy, trung bình công suất tăngkhoảng 3,31%, suất tiêu hao nhiên liệu giảm 5,18%, hàm lượng CO giảm đáng kể,trung bình trên dải tốc độ hàm lượng CO giảm tới 27,76% Tương tự, phát thải HCvới E5 giảm trung bình 16,23% so với xăng RON92 Khả năng gia tốc từ 0 -100km của xe cũng được đánh giá, kết quả với xăng RON 92 thông thường và E5thời gian này là 19,1 giây và 17,2 giây Thử nghiệm E5 trên xe máy Honda SuperDream 100cc, công suất động cơ, suất tiêu hao nhiên liệu, hàm lượng phát thải CO,

HC và thời gian tăng tốc của xe từ 0 - 70km/h được cải thiện

Nói về việc sử dụng xăng sinh học E5 có giúp tăng hiệu suất động cơ và giảm tiêuhao nhiên liệu hay không, PGS.TS Nguyễn Lê Ninh cho rằng, khi pha 5% ethanol

vào xăng A92, chỉ số octan tương đương của xăng sinh học E5 tăng lên 3 đơn vị,tương đương với xăng A98 Xăng sinh học E5 có khả năng chống kích nổ tốt hơnxăng A95 thuần chủng Tuy nhiên, bản thân xăng sinh học E5 không làm tăng tỷ sốnén của động cơ dùng nó Bất cứ một loại nhiên liệu nào cũng không hề có tácdụng làm tăng tỷ số nén cho động cơ mà muốn tăng tỷ số nén cho động cơ thì phảithay đổi kết cấu động cơ

Ngoài ra, khi dùng xăng sinh học E5, nhiệt trị của loại xăng này sẽ giảm chút ít donhiệt trị của ethanol thuần chất chỉ bằng 56% so với nhiệt trị của xăng thuần chất

Vì vậy, khi không thay đổi kết cấu động cơ như tăng tỷ số nén và tăng góc đánhlửa sớm thích đáng thì không có chuyện tăng hiệu suất động cơ và giảm tiêu haonhiên liệu

Trả lời phóng viên có hay không việc xe sử dụng xăng sinh học gây khó nổ máynếu như để xe một thời gian không chạy? PV OIL cho biết, đối với việc sử dụngnhiên liệu là xăng sinh học E5 thì việc khởi động xe có khó hơn Vì vậy, nhữngloại xe nào không thường xuyên sử dụng thì hạn chế dùng xăng sinh học E5,những thiết bị động cơ sử dụng ở những nơi có nước, dễ bị nước xâm nhập vàonhiên liệu như máy bơm thì không nên sử dụng vì loại xăng này có tính hút ẩmcao sẽ ảnh hưởng đến khả năng vận hành

Các chuyên gia cũng cảnh báo, đối với các loại động cơ đời cũ không nên tích tụxăng sinh học E5 quá lâu trong xe Đặc biệt là đề phòng thành phần ethanol trongxăng sinh học E5 hút ẩm trong không khí sẽ gây nên hiện tượng tách lớp nướctrong nhiên liệu và dễ làm khó khởi động máy do nước tách khỏi hỗn hợp nhiênliệu tụ lại dưới đáy bình xăng