Tổng quan nhiên liệu biodiesel

Theo định nghĩa của tiêu chuấn ASTM D6751[2]: “Biodiesel là nhiên liệu mà thành phần hóa học là mono alkyl ester dẫn xuất từ acid béo mạch thẳng dài trong dầu mỡ động thực vật hay dầu th

Tổng quan nhiên liệu Biodiesel(BD)

1.1.2.1 Khái niệm về Biodiesel

Biodiesel là một loại nhiên liệu sinh học và là một dạng năng lượng tái tạo Theo phương diện hóa học thì biodiesel là mono ester của các acid béo có nhiều trong dầu thực vật và mỡ động vật Theo định nghĩa của tiêu chuấn ASTM D6751[2]: “Biodiesel là nhiên liệu mà thành phần hóa học là mono alkyl ester dẫn xuất từ acid béo mạch thẳng dài trong dầu mỡ động thực vật hay dầu thải"

Nó có những đặc tính cơ bản của nguyên liệu gốc như tính dễ phân huỷ, dễ sản xuất và không độc hại Biodiesel là sản phẩm của phản ứng chuyển hóa ester Chuyển hóa ester là quá trình sử dụng một alcol, như methanol hoặc ethanol, để bẻ gãy liên kết hóa học giữa các acid béo với glycerol để tạo thành các monoester của acid béo và giải phóng glycerol

1.1.2.2 Lịch sử hình thành & phát triền Biodiesel

Biodiesel đã được phát hiện từ sớm, công trình nghiên cứu của hai nhà hóa học E Dufy và J Patrick về chuyển hóa ester của dầu thực vật để làm xà phòng vào năm 1853, nhiều năm trước khi động cơ diesel đầu tiên được đưa vào sử dụng Khi đó biodiesel được xem là phụ phẩm của quá trình sản xuất xà phòng Ngày 10/8/1893, tại Augsburg, Đức, khi kỹ sư người Đức Rudolf Christian Karl Diesel cho ra mắt động cơ Diesel chạy bằng dầu lạc do chính ông sản xuất Lúc này BD mới chính thức được công nhận Năm 1897, Diesel cũng đạt được giải thưởng Grand Prix, giải thưởng cao nhất, cho phát minh của mình tại hội chợ triển lãm quốc tế tại Paris Ông tin rằng động cơ chạy bằng nhiên liệu sinh học sẽ thay thế cho động cơ hơi nước đang phổ biến thời bấy giờ Và ông đã đúng, dầu thực vật vẫn tiếp tục được sử dụng cho các phương tiên giao thông vận tải cho đến những năm 1920

1.1.2.3 Tình hình sản xuất và sử dụng Biodiesel

 Trên thế giới

Đi tiên phong trong việc sản xuất biodiesel là nước Đức, năm 1988, các công ty hoá chất của Đức đã tính luyện loại dầu biodiesel từ hạt cải dầu, loại dầu này không những giá thành thấp, mà còn có thể trồng được nguyên liệu, đảm bảo cháy hết, hàm lượng cảbon của khí thải động cơ thấp hơn 50% so với khi dùng dầu diesel truyền thống Hiện nay, 15% trạm xăng của Đức có cung cấp dầu biodiesel, và đã trở thành nguồn nhiên liệu chính cho các xe chở hàng đường dài và xe buýt Hãng Shell trong năm 2005 đầu tư 400 triệu Euro vào miền Bắc nước Đức để xây dựng thêm một nhà máy sản xuất biodiesel, dự kiến đến năm 2008, sản lượng sẽ đạt tới 200 triệu lít

Ngoài ra các nước trồng nhiều cây có dầu cũng vào cuộc: Hàn Quốc đã bắt đầu bán dầu biodiesel cho các phương tiện tư nhân từ tháng 7/2006 Loại biodiesel này gồm diesel và 5% dầu hạt cải Đến hiện nay, Hàn Quốc đã đưa vào sử dụng loại biodiesel chứa 20% dầu hạt cải

Malaysia là nước đứng đầu thế giới về sản xuất dầu Cọ, với sản lượng 13,9 triệu tấn (năm 2004), sản xuất biodiesel từ nguồn nguyên liệu dồi dào này sẽ góp phần đáp ứng nhu cầu nhiên liệu trong nước và xuất khẩu

Nhật Bản và Indonesia cũng đầu tư vào một dự án được quan tâm nhất về việc phát triển nhiên liệu biodiesel sử dụng cây có dầu Jatropha Curcas, là loại cây vốn rất phổ biến ở Indonesia Hiện ở Indonesia có hàng nghìn hecta đất có thể đùng để phát triển loại năng lượng xanh này

Trung quốc: đến năm 2010 sản xuất 1 triệu tấn, dự kiến đến năm 2020 sẽ sản xuất 9 triệu tấn dầu biodiesel sinh học từ cây hoàng liên và cây đay

Hình 1.3 – Biểu đồ sản xuất Biodiesel toàn cầu 2000-2013

Nghị định Kyoto được đưa vào thực hiện dẫn đến các quy chế ngặt nghèo

về khí thải cũng khiến thị trường châu Âu (EU) tăng nhu cầu sử dụng nhiên liệu sạch 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 biodiesel Ngoài ra, Ủy ban châu Âu đã quyết định đến 2020, 10% nhiên liệu vận tải đường bộ sẽ là nhiên liệu sinh học

 Trong nước

Việt Nam đã quan tâm đến sản xuất biodiesel từ những năm 1990, nguồn nguyên liệu thực vật phù hợp cho sản xuất biodiesel là dầu dừa, dầu vừng, dầu đậu phộng, về mỡ động vật thì có mỡ cá basa, cá tra và nguồn dầu mỡ thải đã qua sử dụng Tuy nhiên cho đến nay các khảo sát về biodiesel chỉ dừng lại ở bước thử nghiệm ở các viện nghiên cứu và các trường đại học, sản xuất tự phát với quy mô nhỏ, thiếu đồng bộ, không đủ sức định hướng cho đầu tư từ công nghiệp.Ngày 03 tháng 8 năm 2005, Bộ Tài nguyên và Môi trường, với tư cách là

Cơ quan đầu mối của Chính phủ Việt Nam tham gia và thực hiện Nghị định thư Kyoto đã xác nhận ý tưởng dự án (PIN) phát triển dầu dừa diesel sinh học theo

Cơ chế Phát triển sạch (CDM) tại tỉnh Bình Định, do Công ty Sojitz chủ trì xây

dựng Theo PIN, việc thực hiện dự án này sẽ góp phần giảm phát thải khí carbon dioxide qua việc thay đổi từng phần nhiên liệu dầu diesel bằng nhiên liệu diesel sinh học được tổng hợp từ dầu dừa, thay thế một phần xăng dầu nhập khẩu tại Việt Nam

Nhóm nghiên cứu do PGS.TS Hồ Sơn Lâm − phân viện trưởng Phân viện Khoa học vật liệu TP.HCM thuộc Viện Khoa học và công nghệ VN − chủ trì khẳng định có đủ khả năng nghiên cứu sản xuất dầu diesel sinh học (biodiesel)

từ dầu thực vật của Việt nam PGS.TS Hồ Sơn Lâm cho biết nhóm nghiên cứu

đã hợp tác với Viện Hóa kỹ thuật ĐH Tổng hợp Jena (Đức), phân tích thành phần, tính chất các mẫu dầu biodiesel do nhóm điều chế Kết quả cho thấy các mẫu dầu biodiesel từ dầu thực vật Việt Nam đạt tiêu chuẩn châu Âu về biodiesel

Từ tháng 8/2006, hệ thống thiết bị sản xuất nhiên liệu biodiesel từ dầu ăn phế thải với công suất 2 tấn/ngày đã bắt đầu được triển khai tại công ty Phú Xương, quận Thủ Đức, TP.HCM Dự án sản xuất dầu biodiesel từ dầu ăn phế thải tại TP.HCM có nguồn vốn đầu tư khoảng 9,69 tỷ đồng, trong đó có 1,5 tỷ đồng (chiếm 11,5%) vay từ nguồn vốn ngân sách Nhà nước

Để thúc đẩy ngành sản xuất nhiên liệu sinh học phát triển, Thủ tướng Chính phủ Việt Nam ngày 20/11/2007 đã ra quyết định phê duyệt “Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025” với mục đích thay thế một phần nhiên liệu có nguồn gốc hoá thạch, góp phần bảo đảm an ninh năng lượng và bảo vệ môi trường

1.1.3 So sánh Biodiesel và Diesel

Biodiesel là các alkyl este của axyt béo,một phụ gia rất tốt cho nhiên liệu diesel để làm giảm lượng khí thải,hơn thế nữa nó là nguồn nguyên liệu có thể tái tạo được.Biodiesel được sản xuất từ các nguồn khác nhau như dầu,mỡ động thực vật,từ cặn dầu thải

Methyl ester tinh khiết có điểm chớp cháy là hơn 200 oC, và methyl ester được xếp loại vào những chất khó cháy Tuy nhiên, trong quá trình sản xuất và tinh chế, methanol dư còn lẫn trong sản phẩm và làm hạ thấp điểm chớp cháy Điều này gây nguy hiểm khi điểm chớp cháy hạ xuống thấp Đồng thời methanol là chất ăn mòn thiết bị kim loại Do vậy điểm chớp cháy vừa được sử dụng như một tiêu chuẩn quản lý chất lượng biodiesel vừa để kiểm tra lượng methanol dư thừa

Các loại biodiesel đều có tỉ lệ % trọng lượng oxy khá lớn, đây là điều mà dầu diesel không có.Biodiesel khắc phục được những nhược điểm của dầu thực vật như độ nhớt quá lớn (cao gấp 6 − 14 lần diesel), chỉ số cetane thấp, dễ bị trùng hợp

Tính chất vật lý của biodiesel tương tự như diesel nhưng thải ra khí thải không độc hại bằng khí thải của diesel Ngoài các chỉ tiêu đánh giá như đối với diesel, người ta còn xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng biodiesel dựa trên nhiều thông số hóa lý khác nữa

Bảng 1.1 - So sánh nhiên liệu dầu mỏ và nhiên liệu sinh học[3]

Bảng 1.1 – So sánh nhiên liệu dầu mỏ và nhiên liệu sinh học

Bảng 1.2 - Một số đặc tính chọn lọc của Diesel và Biodiesel

Bảng 1.3 – So sánh nồng độ khí thải của nhiên liệu Diesel và Biodiesel

1.1.3 Tiêu chuẩn chất lượng cho biodiesel

Biodiesel là một chất lỏng có màu vàng nhạt đến vàng nâu, hoàn toàn không trộn lẫn với nước Biodiesel có điểm sôi cao (thông thường khoảng 150ºC), áp suất hơi thấp, trọng lượng riêng khoảng 0,86 g/cm3 và hoàn toàn không phải là hóa chất độc hại Độ nhớt của biodiesel tương đương của dầu Diesel thông thường

Việc sản xuất và sử dụng rộng rãi biodiesel đòi hỏi việc đưa ra những tiêu chuẩn chất lượng dành riêng cho biodiesel Trong đó, hai bộ tiêu chuẩn nhiên liệu quan trọng nhất là: ASTM D6751 ở Mỹ, EN 14214 ở Châu Âu[2], được trình bày tóm tắt ở Bảng 1.4 và Bảng 1.5 Khi đảm bảo được những tiêu chuẩn chất lượng này, biodiesel có thể được trộn với dầu Diesel để sử dụng trong động

cơ Diesel

Bảng 1.4 – Tiêu chuẩn ASTM D6751 dành cho Biodiesel

Bảng 1.5 – Tiêu chuẩn Biodiesel EN 14214 ở châu Âu[2]