NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BIO DIESEL TỪ CÂY CỌC RÀO VÀO ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG. Giới thiệu tổng quan về các loại biodiesel từ cây cọc rào (jatropha), đặc biệt là có một số thông tin đến ứng dụng cho động cơ đốt trong.
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
TIỂU LUẬN MÔN NHIÊN LIỆU SINH HỌC TỪ CHẤT THẢI
ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BIO DIESEL TỪ CÂY
CỌC RÀO VÀO ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG.
GVHD : PGS TS ĐOÀN THỊ THÁI YÊN
THỰC HIỆN : CHU DUY BẮC
MÃ SỐ HV : CB160123 LỚP: CH 2016B KTMT
HÀ NỘI, 2017
Trang 2Danh mục thuật ngữ viết tắt
Trang 3MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÂY CỌC RÀO
1.1 Sơ lược về các đặc điểm của cây Cọc rào
1.1.1 Phân loại khoa học
Trang 4Mỹ, Xuất phát từ khu vực Caribe, chúng được các thương nhân Bồ Đào Nha đưa vào
châu Phi và châu Á như là các loài thực vật có giá trị làm hàng rào Các cây trưởngthành mang các cụm hoa đực và cái khá đẹp mắt đồng thời chúng lại không mọc quácao
Cây Jatropha curcas L., thuộc chi Jatropha, họ Thầu dầu Chi Jatropha có
nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp, ghép từ hai chữ Iatrós (bác sĩ) và trophé (thức ăn), ám chỉcông dụng làm thuốc của cây này Curcas là tên gọi thông thường của cây Physic nut ởMalabar, Ấn Độ Tên thông dụng ở các nước hiện nay là Jatropha, ở Việt Nam gọi làcây Cọc giậu, Cọc rào, Cây li, Ba đậu nam, Dầu mè,… (Nguyễn Công Tạn, 2008).Loài JCL dại phân bố nhiều ở vùng thung lũng á nhiệt đới khô nóng và vùng rừng mưa nhiệt đới ẩm, thường ở vùng đồi núi, đất dốc thung lũng có độ cao 700-1600m
so với mực nước biển
JCL là một loài cây có lịch sử 70 triệu năm, nguồn gốc từ Mexico (nơi duy nhất
có hóa thạch của cây này) và Trung Mỹ, được người Bồ Đào Nha đưa qua Cape
Verde, rồi lan truyền sang châu Phi, châu Á, sau đó được trồng ở nhiều nước, trở thành
cây bản địa ở khắp các nước nhiệt đới, cận nhiệt đới trên toàn thế giới (Nguyễn Công
Tạn, 2008)
1.1.3 Các ưu điểm sinh học và giá trị của cây Cọc rào
JCL là lòai cây mà hiện nay được các nhà khoa học đánh giá rất cao vì các ưuđiểm sinh học và giá trị của cây
Ý nghĩa về mặt kinh tế, xã hội
Phát hiện quan trọng nhất từ JCL là lấy hạt làm nguyên liệu sản xuất dầu diesel
bón phân, tưới tiêu, ), hàm lượng dầu trong hạt cao trung bình 32 – 35% Đây là
nguồn nguyên liệu dầu diesel sinh học rất tiềm năng để dần thay thế các tài nguyênnhiên liệu hóa thạch đang ngày càng bị cạn kiệt
Từ hạt JCL ép ra dầu thô, từ dầu thô tinh luyện được diesel sinh học và
glycerin Mặc dù diesel sinh học được sản xuất từ nhiều loại nguyên liệu: cải dầu, hướng dương, dầu cọ, mỡ động vật,… nhưng sản xuất từ JCL có giá thành rẻ nhất
và chất lượng tốt tương đương với dầu diesel hóa thạch truyền thống
Nếu 1 ha JCL đạt năng suất 8 – 10 tấn hạt/ha/năm có thể sản xuất được 3 tấn diesel sinh học Loại dầu này sẽ thay thế được một phần dầu diesel truyền thống đang cạn kiệt, giảm thiểu được lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính, là loại dầu cháy hết và
có ít lưu huỳnh, là loại dầu sạch, thân thiện với môi trường
Trang 5Thị trường tiêu thụ sản phẩm diesel sinh học từ JCL được coi là vô hạn Nhà khoa học Đức Klause Becker còn cho rằng ”JCL là cây trồng đầu tiên mà người dân làm ra không sợ không có đầu ra” Đó là ưu thế nổi trội hàng đầu của sản xuất JCL khi cây này có vị thế là cây sản xuất hàng hóa lớn.
Là cây lâu năm nhưng ngay trong năm trồng đầu tiên đã thu hoạch được sảnphẩm là hạt Hạt JCL sau khi ép dầu, hơn 30% là sản phẩm dầu, gần 70% là khô dầu,
có hàm lượng protein khoảng 30%, dùng làm phân hữu cơ rất tốt, nếu khử hết độc tố
có thể làm thức ăn gia súc cao đạm
JCL còn tạo ra hiệu ứng xã hội rất lớn Do trồng ở các vùng miền núi nghèo,cây JCL sẽ tạo nhiều việc làm và thu nhập khả quan cho đồng bào các dân tộc; trongkhi cho đến nay, trên đất dốc còn lại của các vùng này vẫn chưa tìm kiếm được bất cứ
cây gì khả dĩ trồng được trên diện tích lớn, có thu nhập cao, lại có thị trường ổn định(Nguyễn Công Tạn, 2007)
Ý nghĩa về mặt bảo vệ môi trường
JCL là cây lâu năm, phủ đất rất tốt, tuổi thọ 50 năm, sinh trưởng phát triển được
ở hầu hết các loại đất xấu, nghèo kiệt, đất dốc, đất trơ sỏi đá, gia súc không ăn Vì vậy,
cây JCL trồng trên các vùng đất dốc sẽ được coi là cây “lấp đầy” lỗ hổng sinh thái ởcác vùng sinh thái xung yếu miền núi, sớm tạo ra thảm thực bì dày đặc chống xói mòn,
chống cháy, nâng cao độ phì của đất Không những vậy, JCL còn có thể trồng ở những
vùng đất sa mạc hóa, bãi thải khai thác khoáng sản, góp phần phục hồi hệ sinh thái các
vùng này Vì vậy, cây JCL được đánh giá là “vệ sĩ sinh thái”, tạo ra hiệu ứng to lớn vềbảo vệ môi trường
Cây JCL được coi là loài cây thân thiện với môi trường bởi các lý do sau đây:Chu kỳ sống dài (30 – 50 năm), khả năng cộng sinh với nấm rễ micorrhiza cao nên thích nghi sinh trưởng tốt trên những lập địa suy thoái, khô cằn và hoang hóa, do vậy
cây có tác dụng cải tạo đất, cải tạo môi trường rất tốt; 2) Có thể thu hái quả hạt hàngnăm, không phải đốn hạ cây, tạo ra thảm thực vật có độ che phủ ổn định, có khả năng
hấp thụ CO2 lớn, vì vậy cây JCL cũng rất có ý nghĩa về bảo vệ môi trường không khí
Được sử dụng làm phân bón và thức ăn cho gia súc
Sau khi ép dầu, bã khô dầu có hàm lượng N 4,14 – 4,78%, P2O5 0,50 – 0,66%,CaO 0,60 – 0,65%, MgO 0,17 – 0,21% được sử dụng làm phân hữu cơ rất tốt để bóncho các loại cây trồng, nhất là cho vùng sản xuất nông nghiệp hữu cơ, nông nghiệpsạch, vừa góp phần sản xuất sản phẩm sạch, vừa nâng cao độ phì của đất
Trong chữa trị bệnh
Trang 6Trong thành phần cây JCL, đã phân tích được những hợp chất chủ yếu như tecpen, flavon, coumarin, lipid, sterol, alkaloid Nhiều bộ phận của cây này có thể chữa bệnh như lá, vỏ cây, hạt và rễ Rễ trị tiêu viêm, cầm máu, trị ngứa; dầu của hạt
có thể nhuận tràng; dịch nhựa trắng tiết ra từ vết thương của cành có thể trị viêm lợi, làm lành vết thương, chữa trị bệnh trĩ và mụn cơm; nước sắc từ lá dùng để chữa bệnh
phong thấp, đau răng,…
Trong cây JCL có một số độc tố, nhất là phytotoxin (curcin) trong hạt, nếu được
nghiên cứu sâu hơn rất có thể cung cấp cho chúng ta một loại dược liệu mới
1.2 Tình hình nghiên cứu, sử dụng, phát triển NLSH và biodiesel từ cây Cọc rào trên thế giới và Việt Nam
1.2.1 Thế giới
Tháng 6/2003, Hội nghị thượng đỉnh EU về năng lượng đã kêu gọi cộng đồng
EU tăng cường sử dụng bio-fuels, đến năm 2005 chiếm 2-3%, năm 2010 tăng lên5,75% và năm 2020 là 20%
Tháng 8/2004, Hội nghị các nước Châu Á mở rộng tổ chức tại Băng Cốc Thái
Lan đã ra tuyên bố 8 điểm về sự hợp tác chia sẻ kinh nghiệm cùng nhau phát triểnNLSH dùng cho giao thông vận tải
Tại Hội nghị quốc tế về năng lượng do APEC tổ chức từ ngày 27-29/4/2005 tại
Vancouver, Canada, NLSH (Biofuel) đã được chọn để sử dụng trong ngành nănglượng cũng như ngành giao thông vận tải của các nước APEC trong lộ trình sản xuấtnhiên liệu thay thế dần cho xăng dầu khoáng
Việc nghiên cứu sử dụng NLSH giờ đã trở thành xu thế phát triển tất yếu ởnhiều quốc gia trên toàn cầu để thay thế dần xăng dầu khoáng trong các thập kỷ tới
Dự báo ở cuối thế kỷ 21, năng lượng tái tạo (mặt trời, gió, địa nhiệt, thuỷ điện nhỏ,nhiên liệu sinh học) sẽ chiếm trên 50% của năng lượng thương mại (Đặng Tùng, 2007)
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 NLSH (xăng/diesel pha ethanol và diesel sinh học), thay thế một phần xăng, dầukhoáng, 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 NLSH ở các mức độ khác nhau Nhìn chung,các nước trên thế giới đi theo hai hướng phát triển NLSH: ethanol nhiên liệu, được sản
xuất chủ yếu từ ngô (Mỹ), mía đường (Brazil), sắn (Thái Lan), còn diesel sinh học
Trang 7sản xuất từ cải dầu, hướng dương (châu Âu), cọ dầu (Đông Nam Á), dầu mỡ phế thải,
JCL, tảo,
Năm 2003 toàn thế giới đã sản xuất khoảng 38 tỷ lít ethanol thì đến năm 2005
đã sản xuất được 50 tỷ lít ethanol (trong đó 75% dùng làm NLSH) và dự kiến đến
2012 là khoảng 80 tỷ lít ethanol Diesel sinh học nguồn gốc động thực vật được sảnxuất năm 2005 đạt 4 triệu tấn và dự kiến đến năm 2010 sẽ tăng lên đến 20 triệu tấn
Tại châu Âu , nhiều công ty đã nghiên cứu sản xuất diesel sinh học từ dầu đậu
nành, dầu hạt cải, dầu hướng dương Các nước như Anh, Pháp, Đức, Tây Ban Nha,
Áo, Đan Mạch đã đầu tư rất nhiều vào các chương trình NLSH
Giáo sư Klause Becker ở Đại học Stuttgart đã nhận đơn đặt hàng của Tập đoànôtô Daimler Chrysler của Đức nghiên cứu về cây JCL Giáo sư cho biết, cách đây 15năm, ông là một trong những người đầu tiên ở châu Âu cùng với một hãng tư vấn của
Áo đã tiến hành nghiên cứu cây JCL ở Nicaragoa Loài cây này đã có cách đây 70triệu năm nhưng chẳng được ai quan tâm Sau khi có dự án của Daimler Chrysler, đãdấy lên cơn sốt JCL trên toàn thế giới
Dầu diesel sinh học từ JCL đã được sử dụng vào các loại xe thông thường Dựbáo đến năm 2030, xe ôtô trên toàn thế giới từ 500 triệu chiếc hiện nay lên 900 triệuchiếc, trong đó Trung Quốc có tới 190 triệu chiếc Diesel sinh học từ JCL là loại dầucháy một cách sạch sẽ và sạch hơn bất kỳ một loại chất đốt diesel nào khác Cây JCLtrồng được trên đất bị thoái hóa, sau 10 – 15 năm, có thể tái sử dụng diện tích này đểtrồng các loại cây khác vì cây JCL đã chặn đứng được tình trạng rửa trôi GS KlauseBecker còn cho rằng: “ Ai có thể nói lên được những cái xấu, cái bất lợi của cây JCL,tôi xin thưởng tiền cho người đó Các vị có thể vặn vẹo đủ thứ, lật ngược, lật xuôi,nhưng quả thật các vị không thể bới móc được điều gì xấu liên quan đến loại cây này”
(Nguyễn Công Tạn, 2007)
Về hiệu quả giảm ô nhiễm môi trường, theo ông Boon thoong Ungtrakul, phụtrách dự án sản xuất dầu diesel sinh học tại Chieng Mai, Thái Lan cho biết, nếu sửdụng B100 (100% diesel sinh học), lượng khí thải giảm 50% so với diesel truyềnthống, còn B20 (20% diesel sinh học + 80% diesel truyền thống), lượng khí thải giảm20%
Dầu diesel sinh học nói chung và dầu diesel sinh học từ hạt cây JCL nói riêng
đã bắt đầu được sử dụng khá phổ biến ở các dạng B5, B10, B20, B30 và thậm chíB100 tại các nước như Đức, Anh, Tây Ban Nha, Mỹ, Ấn Độ, Brazil,… Đặc biệt Đức là
nước đi đầu, dẫn đầu về thị phần sản xuất và sử dụng dầu diesel sinh học trên thế giới,
chiếm 50% Gần đây nhất tại Anh, tàu hỏa cao tốc đầu tiên trên thế giới chạy bằngdiesel sinh học (B20) có tên Virgin Voyager đã được đưa vào hoạt động
(thisisdorset.net 2007)
Trang 8Hiệu quả kinh tế của cây JCL được đánh giá là khả quan Ở Ấn Độ, trồng JCL
trên vùng đất khô cằn, 1 cây cho 5 – 6 kg hạt, 1 ha trồng 2500 cây có thể đạt năng suất
trên 10 tấn hạt/ha/năm Với hàm lượng dầu của hạt 38%, thì 1 ha JCL có thể sản xuấtđược 4,5 tấn dầu/năm Với giá bán hạt tính ra 2000 VND/kg thì giá trị thu được trên 1
ha đạt 20 triệu VND/năm Ở Trung Quốc, doanh nghiệp ký hợp đồng mua hạt JCL của
nông dân với giá 1,6 NDT/kg, tức khoảng 3500 VND/kg Như vậy, với năng suất 10tấn hạt/ha/năm thì 1 ha JCL đạt doanh thu tới 35 triệu VND/năm
Cây JCL trồng được trên mọi loại đất, kể cả vùng sa mạc nóng bỏng ở Ai Cập,JCL vẫn phát triển tốt Ở các vùng đất dốc, đất nghèo kiệt, không trồng được các loại
cây nông nghiệp khác, cây JCL vẫn phát triển tốt Chu kỳ kinh tế của cây này là 30 –
50 năm Cây JCL còn cho sản phẩm phụ là phân hữu cơ, thức ăn chăn nuôi giàu đạm(sau khi khử độc), làm dược liệu, nuôi tằm lá sồi (Nguyễn Công Tạn, 2007)
Các nước nhiệt đới, á nhiệt đới đang phát triển mạnh cây JCL Thái Lan hiện có 1600
ha JCL, dự kiến sẽ tăng lên 320 nghìn ha trong vài năm tới Indonesia đặt mục tiêu đến năm 2010, nhiên liệu sinh học đáp ứng 20% nhu cầu năng lượng trong ngành điện và giao thông vận tải Ở nước này, các loại đất màu mỡ đều dành để trồng cây
Cọ dầu, còn cây JCL sẽ trồng trên các loại đất khô cằn nhưng mức đầu tư chỉ bằng 10% so với cây Cọ dầu Nhà khoa học Robert Manurung, Giám đốc Trung tâm nghiên cứu Công nghệ sinh học thuộc Viện Công nghệ Bandung cho biết, một số công ty nước ngoài đang xúc tiến dự án bao tiêu 1 triệu ha JCL với nông dân của 3 tỉnh Papua, Kalimantan và Nusa Tenggara Mới đây, một công ty Hà Lan đã đặt mua 1 triệu tấn dầu JCL nguyên chất Manurung và nhiều nhà nghiên cứu khác ở Indonesia dự báo rằng, JCL sẽ sớm soán ngôi cây Cọ dầu, trở thành nguồn năng lượng có khả năng thay thế nhiên liệu hóa thạch và dầu cọ, đồng thời có thể giúp nông dân nghèo ở các tỉnh miền đông quanh năm khô hạn có cơ hội làm giàu Theo Ủy ban quốc gia về nghiên cứu phát triển NLSH từ cây JCL của Indonesia, Chính phủ nước này có kế hoạch dành ít nhất 5 triệu ha đồi trọc lập các đồn điền trồng JCL, mía đường và sắn
để sản xuất các loại NLSH
Ấn Độ đã xác định JCL là cây cho hạt có dầu thích hợp nhất để sản xuất dieselsinh học Từ năm 2001, nhiều bang ở Ấn Độ đã có chương trình khuyến khích trồngJCL trên quy mô lớn ở các vùng đất hoang hóa, được nhà nước hỗ trợ giống và cácnguồn vật tư đầu vào nhằm tạo việc làm, xóa đói giảm nghèo, phát triển bền vững xãhội nông thôn Ấn Độ Cơ quan kế hoạch của Chính phủ Ấn Độ đặt chỉ tiêu trồng 11triệu ha cây JCL vào năm 2012 để có đủ nguyên liệu sản xuất diesel sinh học phối trộn
theo tỷ lệ 20% Trong tương lai, Ấn Độ tiếp tục mở rộng trồng JCL trên phạm vi cảnước, đưa diện tích trồng trên 33 triệu ha, trong số hơn 133 triệu ha đất đang bị bỏhoang
Myanma là nước phát triển trồng JCL với tốc độ nhanh Đến 2006, diện tích
Trang 9trồng JCL ở Myanma đã đạt 800.000 ha.
Trung Quốc là nước quan tâm phát triển mạnh JCL trong vài năm gần đây, chủ
yếu là 7 tỉnh gồm Tứ Xuyên, Quý Châu, Vân Nam, Phúc Kiến, Quảng Tây, QuảngĐông và đảo Hải Nam; trong đó, ở khu tự trị Quảng Tây, đến cuối năm 2007 đã trồng
được 15 nghìn ha, dự định đưa lên khoảng 10 vạn ha trong vài năm tới Các tỉnh khác
có điều kiện đã có kế hoạch trồng JCL trên quy mô lớn trong mấy năm tới
Theo ước tính của Giáo sư Klause Becker, cho đến nay, cả thế giới đã trồng
được khoảng 5 triệu ha JCL Hiện nay, có khoảng 1000 nhóm nghiên cứu về dieselsinh học và JCL Cho đến thời điểm này, JCL vẫn là một cây dại, mới được đưa vàođối tượng cây trồng được khoảng trên 15 năm, cũng có thể coi JCL là cây nông nghiệp
trẻ nhất trong lịch sử trồng cây nông nghiệp của loài người
1.2.2 Việt Nam
Nhu cầu sử dụng năng lượng của Việt Nam ngày càng gia tăng nhanh chóng,tương thích với tốc độ phát triển kinh tế và sự phát triển dân số Sản lượng năng lượng
nước ta tiếp tục tăng cao Năm 2005 đã tiêu thụ gần 27 triệu tấn dầu qui đổi, dự đoán
tăng lên đến gần 37 triệu tấn vào năm 2010 và 51 triệu tấn vào năm 2020 Trong đó,ngành công nghiệp có tỷ lệ sử dụng năng lượng cao nhất chiếm 46%, vận tải chiếm35%, thương mại dịch vụ chiếm 12%, nông nghiệp chiếm 1% và các ngành khácchiếm 6%
Việt Nam là một nước được thiên nhiên ưu đãi, hội đủ các nguồn tài nguyênnăng lượng Tuy nhiên, khả năng khai thác, chế biến và sử dụng nguồn tài nguyênnăng lượng còn hạn chế Theo phân tích tình hình phát triển kinh tế và các nguồn cungcấp năng lượng, dự kiến trong thời gian tới (tính đến năm 2020) nước ta tiếp tục phải
nhập khẩu các sản phẩm dầu mỏ, trong khi giá dầu luôn có áp lực rất lớn đến phát triển
kinh tế (Thái Xuân Du, 2007)
Để giải quyết vấn đề này, nhiều công trình nghiên cứu về sản xuất NLSH đãđược tiến hành: sản xuất diesel từ đậu tương, vừng, dầu phế thải; sản xuất ethanol từ
mía, ngô, lúa, sắn, Việc nghiên cứu và sản xuất nhiên liệu sạch sử dụng cho giaothông vận tải đã được giao cho một số cơ quan như Petrolimex, Petro Việt Nam, Đạihọc kỹ thuật Đà Nẵng, và đã có kết quả ứng dụng bước đầu đáng khích lệ
Trong năm 2007, đề tài “Nghiên cứu gây trồng phát triển cây Cọc rào (Jatropha
curcas)” do Trung tâm Công nghệ sinh học Lâm nghiệp, Viện Khoa học Lâm nghiệpViệt Nam thực hiện (2007 – 2010) đã thu thập được 8 xuất xứ hạt JCL và tuyển chọnđược 29 cây trội với các đặc tính vượt trội về sinh trưởng, năng suất hạt (2,8-5,0
Trang 10kg/năm) và hàm lượng dầu trong hạt (25 – 39%).
Các vùng đã tiến hành khảo sát đánh giá là Đồng Nai, ĐăkLăk, Ninh Thuận,
Bình Thuận và Phú Thọ Các định hướng cho tiêu chuẩn lập địa, chọn đất gây trồngtrước hết tập trung cho các vùng đất cằn cỗi, suy thoái, các vùng hoang hóa, đất cátkhô hạn và thậm chí cả các vùng bãi thải ô nhiễm Điều này sẽ đảm bảo là không cạnh
tranh lấy mất đất canh tác nông nghiệp của dân, không ảnh hưởng tới vấn đề an toànlương thực tại các vùng triển khai dự án Ngược lại sẽ có tác động cải tạo môi trường
đất đai, và mang lại nguồn thu nhập ổn định cho cộng đồng người nông dân thông qua
Các cây trội tuyển chọn rất có tiềm năng về năng suất hạt (2,8-5,0 kg/năm) và
hàm lượng dầu béo Trung tâm đã ký văn bản thỏa thuận hợp tác với Công ty GreenEnergy Vietnam (GEV) nhằm khảo nghiệm và thử nghiệm cây trội và ứng dụng ngaycác giống mới triển vọng nhất vào các dự án đầu tư sản xuất vùng nguyên liệu hàngnghìn ha tại Ninh Thuận, Bình Định, Quảng Nam, Thừa Thiên Huế và Quảng Trị.1.4 Tình hình nghiên cứu Jatropha cho động cơ đốt trong
Các Jatropha thuộc họ Thầu dầu, Jatropha có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp, ghép từ hai chữ Iatro (bác sĩ) và trophe (thức ăn), ám chỉ công dụng làm thuốc của cây này Curcas là thên goi thông thường của cây Physicnut ở Malaba, Ấn Độ Tên thông thường
ở các nước hiện nay là Jatropha, ở Việt Nam gọi là cây Cọc giậu, Cọc rào, Cây li, Ba đậu nam, Dầu mè, vv…
Jatropha là một loại cây có lịch sử 70 triệu năm, nguồn gốc từ Mexico (nơi duy nhất có hóa thạch của cây này) và Trung Mỹ, được người Bồ Đào Nha đưa qua Cape Verde, rồi lan truyền sang châu Phi, châu Á và sau đó được trồng ở nhiều nước, trở thành cây bản địa ở khắp các nước nhiệt đới, cận nhiệt đới trên toàn thế giới Hiện nay, nhiều nước trên thế giới đang chạy đua phát triển cây Jatropha để làm nguyên liệu sản xuất Diesel sinh học
Jatropha vốn dĩ là một cây dại, bán hoang dại mà người dân các nước chỉ trồng làm bờ rào và làm thuốc, nhưng với những phát triển mới của khoa học, đã cho thấy Jatropha có tiềm lực giá trị cực kì to lớn, được đánh giá rất cao, thậm chí có những lời ca ngợi có phần quá đáng nhưng dù sao Jatrophavaaxn là một loại cây hết sức quý giá mà loại người phải quan tâm khai thác tốt giá trị sinh học của cây này
Trang 11Phát hiện quan trọng nhất từ Jatropha là lây hạt làm nguyên liệu sản xuất dầu Diesel sinh học Hạt Jatropha có hàm lượng dầu trên 30%, từ hạt ép ra dầu thô Mặc dầu Diesel sinh học được sản xuất từ nhiều nguyên liệu: cải dầu, hướng dương, đậu tương, dầu cọ, mỡ động vật…, nhưng sản xuất từ Jatropha vẫn có giá thành rẻ nhất, chất lượng tốt, tương đương với dầu Diesel hóa thạch truyền thống.
Nếu một ha Jatropha có năng suất 8 – 10 tấn hạt/ha/năn có thể sản xuất được 3 tấn Diesel sinh học Loại dầu này sẽ được thay thế một phần dầu Diesel truyền thống đang cạn kiệt, giảm thiểu được lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính, là một loại dầu cháy hết
và không có lưu huỳnh, dầu sạch thân thiện với môi trường
Do chi phí cho việc trồng cây nguyên liệu thấp, hơn nữa chúng lại rất sẵn trong tự nhiên, Diesel sinh học có thể được sản xuất ra với chi phí thấp hơn nhiều so với Diesel lấy từ dầu mỏ Diesel sinh học có thể giải quyết được bài toán hiệu ứng nhà kính và sự cạn kiệt của nhiên liệu hóa thạch Trên thực tế, dầu Jatropha đã được nghiên cứu chuyển hóa thành Biodiesel qua quá trình este hóa và sử dụng cho động cơ
Tuy nhiên, việc sử dụng trực tiếp dầu Jatropha không qua este hóa có những lợi ích như: không phải đầu tư thiết bị và công nghệ lớn, thúc đây phát triển nông nghiệp…
Vì vậy việc nghiên cứu sử dụng trực tiếp dầu Jatropha là vấn đề cần thiết góp phần tiết kiệm nhiên liệu hóa thạch, giảm thiểu hiệu ứng nhà kính, thân thiện môi trường…
CHƯƠNG II : ỨNG DỤNG BIO DIESEL SẢN XUẤT NHIÊN LIỆU CHO ĐỘNG
CƠ ĐỐT TRONG
2.1 Phân tích tính chất nhiên liệu
2.1.1 Tính chất nhiên liệu diesel (DO)
Dầu Diesel được đặt tên theo nhà sang chế Rudolf Diesel và có thể được dungtrong động cơ đốt cùng tên, động cơ Diesel Các chỉ tiêu chất lượng được phân tích dướibảng 2.1
Bảng 2.1: Chỉ tiêu chất lượng các nhiên liệu Diesel (TCVN 5689:2005)
THỬ
Trang 12huỳnh mg/kg, max ASTM D 2622
ASTM D 189ASTMD 4530
Hàm lượng lưu huỳnh.
Lưu huỳnh là một trong những thành phần quan trọng đáng lưu ý trong dầu mỏ nóichung và dầu nói riêng Nếu hàm lượng S vượt quá giá trị cho phép sẽ gây ra quá trình ănmòn cho thiết bị đặc biệt là sự có mặt của H2S không cháy hết gây ra ô nhiễm không khí.Như chúng ta đã biết S trong dầu thô tồn tại dưới dạng: lưu huỳnh dạng nguyên tố, H2S,mercapthane, sunfur, disunfur, dị vòng, vv…tùy theo dạng tồn tại của nó có thể ăn mòntrực tiếp hay gián tiếp Nếu như trong nhiên liệu xăng lưu huỳnh tồn tại dưới dạngmercapthane gây ăn mòn trực tiếp thì trong Diesel gần như không tồn tại dạng này nữa,
mà chủ yếu tồn tại dạng sufur và disunfur, dị vòng chúng không còn khả năng ăn mòntrực tiếp chỉ gây ăn mòn khi bị cháy trong động cơ tạo ta SO2, sau đó nó có thể chuyển
Trang 13một phần thành SO3 Phần lớn lượng khí này thoát ra ngoài cùng khí cháy nhưng có thểmột phần nhỏ vượt qua các xecmang, vào trong cacter chứa dầu và khi nhiệt độ trongcarter này xuống thấp thì chúng kết hợp với hơi nước để tạo ra các axit gây ăn mòn các
bề mặt chi tiết khi dầu được bơm trở lại các bề mặt được bôi trơn Chỉ tiêu này cho phép
ta theo dõi hàm lượng lưu huỳnh của các sản phẩm khác nhau và của các phụ gia có lưuhuỳnh, từ đó có thể dự đoán được tính chất sử dụng, bảo quản Hàm lượng lưu huỳnhtổng có thể được xã định bằng nhiều phương pháp trong đó ASTM D 4294 được xem làmột phương pháp khá thông dụng, dựa trên nguyên lý hấp phụ phổ huỳnh quang tia X
Trị số Cetane.
Là một đơn vị đo được quy ước đặc trưng cho tính tự bốc cháy của nhiên liệuDiesel và được đo bằng % thể tich hàm lượng n-centane (C16H34) trong hỗn hợp của nóvới methyl napthalen trong điều kiện tiêu chuẩn Trị số centane được xác định bằngphương pháp thử ASTM D 976 hoặc ASTM D 4737 Trị số Cetane ngoài ý nghĩa là thước
đo của sự tự cháy của nhiên liệu còn ảnh hưởng đến sự cháy nổ Yêu cầu của trị số cetanephụ thuộc và thiết kế, kích thước, tải lượng của động cơ và sự thay đổi tốc độ, phụ thuộcthời điểm hoạt động và điều kiện khí quyển Sự gia tang trị số CEtane vượt quá tiêuchuẩn cho phép sẽ không cải thiện được tính năng của động cơ về mặt vật chất Người tadung một động cơ CFR đã được tiêu chuẩn hóa để tiến hành phép thử dưới những điềukiện chuẩn của không khí, tốc độ, tốc độ nhiên liệu và nhiệt độ làm lạnh Tỷ lệ nén có thểthay đôi được và được đo so với một thời gian trễ chuẩn Bởi vậy ý nghĩa chung của chấtlượng cháy là nhiên liệu có thơi gian dễ cháy thích hợp cho động cơ Một số chỉ số cetanecao vượt 48 lần cần thiết cho động cơ tốc độ cao, nhưng một động cơ tốc độ thấp khôngđòi hỏi như vậy nó đòi hỏi thời gian cho sự cháy Ở nhiệt độ không khí cao hơn hay sựtrộn nhiên liệu vào không khí càng kĩ cần chỉ số cetane cùng một tốc độ Thật vây, mốiquan hệ được chỉ ra gần đúng trong bảng 2.2:
Bảng 2.2 Mối quan hệ giữa tốc độ cơ và chỉ số Cetane
