Nhiên liệu thay thế sử dụng trên động cơ diesel biodisel từ dầu thực vật

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

TIỂU LUẬN
MƠN NGUN LÍ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

TÌM HIỂU VỀ NHIÊN LIỆU THAY THỂ SỬ DỤNG TRÊN ĐỘNG
CƠ DIESEL – BIODIESEL TỪ DẦU THỰC VẬT

GIẢNG VIÊN HD: PGS.TS LÝ VĨNH ĐẠT
SINH VIÊN THỰC HIỆN: PHẠM NGỌC THẠCH – 19145488
(Lớp thứ 2, tiết 7 - 9)

Thành phố Hồ Chí Minh, Tháng 5 - 2021

1


MỤC LỤC
PHẦN MỞ ĐẦU...................................................................................................................3
1.Mục tiêu.....................................................................................................................................................3
2.Nhiệm vụ....................................................................................................................................................3
3.Đối tượng nghiên cứu.................................................................................................................................3
4.Phương pháp nghiên cứu............................................................................................................................3

PHẦN NỘI DUNG.........................................................................................................................4
CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ NHIÊN LIỆU BIODIESEL..................................................................4
1. Lí do chọn đề tài........................................................................................................................................4
2. Lịch sử phát triển của nhiên liệu
Biodiesel...............................................................................................4

3. Nhiên liệu Biodiesel là
gì?................................................................................................................
..5

4. Phân loại
Biodiesel........................................................................................................
......................5
5. Tính chất của Biodiesel.............................................................................................................................5
6. Các phương pháp và quy trình cơng nghệ sản xuất
Biodiesel..................................................................6

CHƯƠNG 2: NHIÊN LIỆU BIODIESEL TỪ DẦU THỰC VẬT...........................................6
2.1 Đặc điểm dầu thực vật trong sản xuất Biodisel.....................................................................................6
2.1.1 Nguồn cung cấp từ dầu thực vật.....................................................................................................6
2.1.2 Đặc điểm, tính chất lí hóa của Biodiesel từ dầu thực vật................................................................7
2.1.3 Thành phần hóa học của dầu thực vật......................................................................................7-8-9
2.2 Sản xuất Biodiesel từ dầu thực vật (cây dầu mè – Jatropha) ...............................................................9
2.2.1 Sơ lược về cây Jatropha.................................................................................................................9
2.2.2 Quy trình ép hạt Jatropha........................................................................................................10-11
2.2.3 Thành phần và chỉ tiêu kỹ thuật dầu Jatropha.........................................................................11-12
2.3 Ưu điểm của Biodiesel từ dầu thực vật...........................................................................................12-13
2.4 Nhược điểm của Biodiesel từ dầu thực vật..........................................................................................13
2.5 Tình hình sản xuất và sử dụng Biodiesel từ nguyên liệu dầu thực vật tại Việt Nam và trên thế giới14-15
2.6 Định hướng phát triển của Biodiesel....................................................................................................15

2


CHƯƠNG 3: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU BIODIESEL TỪ DẦU THỰC VẬT16

3.1 Cấu tạo và nguyên lí hoạt động.......................................................................................................1617
3.2. Một số loại động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu Biodiesel....................................................17-1819

KẾT LUẬN...............................................................................................................................20

Lời nói đầu
Có thể nói, phương tiện vận tải là một trong những ngành quan trọng trong lĩnh vực
kinh tế góp phần vào cơng cuộc cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Phương tiện vận
tải có vai trị rất lớn trong việc vận chuyển người và hàng hóa tuy nhiên nó gây ra nhược
điểm rất lớn là khí thải gây ơ nhiễm mơi trường. Trong khi đó, các nguồn
nguyên liệu hóa thạch đang dần cạn kiệt, ước tính trữ lượng
dầu mỏ của thế giới đến năm 2050 sẽ cạn kiêt. Nhưng hoạt
động sinh hoạt hằng ngày của con người rất cần năng lượng,
điều này thúc đẩy các nhà nghiên cứu phải tìm ra nguồn nhiên liệu
có thể thay thế cho xăng, dầu. Từ đó, nguồn “nhiên liệu sạch” –nhiên liệu Biodiesel thay
thế trên ô tô đã ra đời để giảm khí độc thải ra mơi trường, bài tiểu luận này sẽ tìm hiểu kĩ
hơn về Biodiesel từ dầu thực vật.

PHẦN MỞ ĐẦU
1.Mục tiêu:
Hiểu rõ hơn về lịch sử cải tiến, ưu nhược điểm so với nhiên liệu Diesel truyền thống,
cách điểu chế, khả năng ứng dụng hiện nay trên thế giới và ứng dụng trên động cơ của
Biodiesel.
2.Nhiệm vụ:
Tìm hiểu một cách tổng quan và sâu hơn về nhiên liệu sinh học (Biodiesel) từ dầu thực
vật.
3.Đối tượng nghiên cứu:
Biodiesel và tìm hiểu sâu hơn về nhiên liệu Biodiesel từ dầu thực vật.

3

4.Phương pháp nghiên cứu:
Thơng qua mơn học ngun lí động cơ đốt trong, trên sách, mạng,
báo đài, để tìm hiểu sâu hơn nhiên liệu sinh học (Biodiesel).

3

PHẦN NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ NHIÊN LIỆU BIODIESEL:
1. Lí do chọn đề tài:
Trong xã hội phát triển như hiện nay, động cơ đốt trong có vai trị
hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực, về công nghiệp, nông nghiệp,
kinh tế cũng như thảo mãn các nhu cầu trong cuộc sống. Lợi ích mà
động cơ đốt trong mang lại rất nhiều song nguồn khí xả của nó cũng
gây nên ơ nhiễm chính trong bầu khí quyển và gây hiệu ứng nhà kính.
Theo ước tính, khí thải gây ra cho bầu khí quyển hiện nay là khoảng
80% CO, 60% HC, và 40% NOx.
Nguyên nhân chủ yếu là do chất thải từ các nhà máy, khí thải từ phương tiện giao
thơng đường bộ, đường sắt,... gây ô nhiễm môi trường trầm trọng và đặc biệt là ơ nhiễm
khơng khí ảnh hướng rất lớn đến bầu khí quyển của chúng ta gây nên những hệ lụy vô
cùng nghiêm trọng đặc biết đến sức khỏe con người .Theo thống kê từ tổ chức Y tế thế
giới WHO (năm 2016) ơ nhiễm khơng khí đã làm 4,2 triệu người chết sớm.
Việc tìm kiếm các loại nhiên liệu, năng lượng sạch không những giải
quyết được vần đề ô nhiễm khơng khí mà cịn có thể chủ động được các
nguồn nhiên liệu, hạn chế sự phụ thuộc vào các biến động trên thế giới.
Vì vậy, tiểu luận chọn đề tài nghiên cứu giải pháp ứng dụng nhiên liệu
biodiesel thay thế cho nhiên liệu trên động cơ diesel hiện nay.
2. Lịch sử phát triển của nhiên liệu Biodiesel:
Khoảng giữa năm 1800, Biodiesel bắt đầu được sản xuất, trong thời

điểm đó người ta chuyển hóa dầu thực vật để thu glyxerol ứng dụng
làm xà phòng và thu được các phụ phẩm là methyl hoặc ethyl este gọi
chung là biodiesel. Ngày 10/08/1893 lần đầu tiên Rudolf Diesel sử dụng
động cơ chạy bằng dầu thực vật do ông tự sáng chế. Năm 1912, ông đã

4


dự báo: “ Hiện nay việc dùng dầu thực vật cho nhiên liệu động cơ có
thể khơng quan trọng, nhưng trong tương lai, những loại dầu như thế
chắc chắn sẽ có giá trị khơng thua gì các sản phẩm nhiên liệu từ dầu
mỏ và than đá “. Đến những năm 1930 và 1940, dầu thực vật được sử
dụng như là nhiên liệu Diesel nhưng chỉ trong tình trạnh khẩn cấp. Vào
năm 1980, Caterpilla Brazil đã sử dụng hỗn hợp 10% dầu thực vật cho
động cơ diesel mà khơng 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 được diễn ra tại Fargo, phía nam Dakota. Năm 1982 là
năm đáng được ghi nhận vì đây cũng chính là năm bắt đầu sử dụng dầu
ăn phế thải, cũng là thời điểm Viện Hóa hữu cơ của Graz (Áo) đầu tiên
sử dụng este của dầu hạt cải. Trong những năm 1989– 1990, dự án đầu
tư của chính phủ Áo về “Sản xuất biodiesel chất lượng cao từ dầu ăn
phế thải” được thực hiện. Đến năm 2003, có 4 quy trình tiên tiến cho
việc sản xuất biodiesel từ dầu thực vật và dầu ăn phế thải đã được
công bố.

3. Nhiên liệu Biodiesel là gì?
Biodiesel (Diesel sinh học) là
một loại nhiên liệu lỏng có tính
năng tương tự và có thể sử dụng
thay thế cho loại dầu diesel truyền

thống. Biodiesel được điều chế
bằng cách dẫn xuất từ một số loại
dầu mỡ sinh học (dầu thực vật, mỡ
động vật), thường được thực hiện
thơng qua q trình transester hóa
bằng cách cho phản ứng với các
loại rượu phổ biến nhất là
methanol.

Hình 1:Biodiesel

4. Phân loại Biodiesel:
Tùy theo loại của nguyên liệu cơ bản người ta còn chia ra thành:
-

Dầu thực vật:
+ RME: Methyl este của cây cải dầu...
+ SME: Methyl este của dầu cây đậu nành hay dầu cây hướng dương...
+ PME: Methyl este của dầu dừa hay dầu hạt cau...

5


-

Mỡ động vật:
+ Mỡ gia súc từ các lò giết mổ và các quy trình sản xuất có thịt.
+ Mỡ cá từ các quy trình chế biến thủy hải sản.

5. Tính chất của Biodiesel:

Dầu thực vật và mỡ động vật là các nguồn chứa các acid béo-có mạch hydrocarbon
khác nhau, liên kết với phân tử glycerol bằng liên kết este.
Bảng 1 :So sánh tính chất của biodiesel với diesel được giảm thiểu lưu huỳnh

6. Các phương pháp và quy trình công nghệ sản xuất
Biodiesel:
- Các phương pháp chuyển dầu mở thành nhiên liệu sử dụng
được:
+ Phương pháp pha loãng.
+ Phương pháp nhiệt phân.
+ Phương pháp tạo vi nhũ tương.
+
Phươngng
pháp
transester
hóa sản
xuất
biodiesel:

Tính chất

Biodiesel

Diesel giảm thiểu lưu huỳnh
(Ultra-low sulfur diesel)

Điểm bốc cháy, 0C
Chỉ số cetane
Lưu huỳnh, ppm
Khối lượng riêng tương đối, 15 0C

Độ nhớt động học ở 40 0C, mm2/s
Nhiệt trị, kJ/kg

130
55
<15
0.88
6.0
40600

60
44
15
0.85
2.6
42700

 Xúc tác kiềm tính.

6







Xúc tác acid.
Kết hợp xúc tác acid và xúc tác kiềm.
Xúc tác bằng enzyme lipase.

Transester hóa khơng sử dụng xúc tác với rượu siêu tới hạn.
-Một số quy trình trong cơng nghệ trong sản xuất Biodiesel:
+Transester hóa với xúc tác kiềm.
+Transester hóa với xúc tác acid.

+Transester hóa với enzyme lipase.
+Transester hóa với methanol siêu tới hạn .

CHƯƠNG 2: NHIÊN LIỆU BIODIESEL TỪ DẦU THỰC VẬT:
2.1 Đặc điểm dầu thực vật trong sản xuất Biodiesel:
2.1.1 Nguồn cung cấp từ dầu thực vật :
Dầu thực vật là loại dầu được chiết suất từ các hạt, các quả của cây. Nói chung, các hạt
quả của cây đều chứa dầu, nhưng từ dầu thực vật chỉ dùng để chỉ dầu của những cây có
dầu với hàm lượng lớn. Dầu lấy từ hạt cây có dầu như: đậu phộng, đậu nành, cải dầu,
bông, hướng dương,... Dầu lấy từ quả cây có dầu như: dừa, cọ, ô liu …
Có thể phân loại dầu thực vật theo nhu cầu làm thực phẩm cho con người : dầu ăn được
và dầu không ăn được:
- Dầu ăn được phổ biến là các loại như dầu nành, dầu đậu phộng, dầu dừa, dầu cải, dầu
hướng dương, … được sử dụng trong các thực phẩm cho con người.

- Dầu không dùng trong thực phẩm như dầu hạt kusum, akola, jatropha,mahua, karanja,
… Điển hình là hạt của Jatropa curcas (jatropha) chứa các độc tố như phorbol ester và
curcin, hạt của Pongamia pinnata (karanja) chứa các chất độc như furanoflavone,
furanoflavonol,chromenoflavone flavone và furanodiketone.

2.1.2 Đặc điểm, tính chất lí hóa của Biodiese từ dầu thực vật:
- Biodiesel là dầu diesel sinh học; là những mono ankyl ester, nó là sản
phẩm của q trình este hóa của các axít hữu cơ có nhiều trong ,dầu
thực vật và được xem là nguồn nhiên liệu sạch, hoàn tồn có thể thay
thế nhiên liệu dầu đốt hóa thạch diesel thông thường.

7


- Tính chất vật lý của biodiesel tương tự như diesel nhưng tốt hơn
diesel về mặt chất thải, Biodiesel khắc phục được những nhược điểm
của dầu thực vật như độ nhớt quá lớn, chỉ số Cetan thấp, dễ bị trùng
hợp.
2.1.3 Thành phần hóa học của dầu thực vật:
Thành phần chủ yếu của dầu thực vật là các phân tử triglyceride chiếm 90-98%.

Hình 2: Cơng thức cấu tạo của triglyceride
Triglyceride được tạo thành từ ba phân tử acid (R-COOH) và một phân tử glycerol
[C3H5(OH)3]. Trong một phân tử triglyceride, khối lượng phân tử của glycerol là 41 g
trong khi khối lượng phân tử các gốc của acid béo trong khoảng 650 đến 790 g. Vì vậy,
các gốc acid béo ảnh hưởng rất nhiều đến đặc tính của dầu thực vật. Các acid béo khác
nhau ở độ dài mạch carbon và số lượng các nối đơi trong mạch. Như C18:3 (acid
linolenic) có nghĩa là acid béo này có chứa 18 nguyên tử carbon và 3 nối đơi. Tính chất
vật lý và hóa học của nhiên liệu biodiesel chủ yếu phụ thuộc vào thành phần gốc acid béo
của nguyên liệu ban đầu.

Một số acid béo thường có mặt trong phân tử triglyceride được liệt kê ở bảng 2
Bảng 2: Cơng thức hóa học của các acid béo thông dụng trong dầu mỡ

8


rong dầu thực
một
lương

ự do chiếm
%,

Acid béo

Cơng thức hóa học

Myristic (14:0)
Palmitic (16:0)
Stearic (18:0)
Oleic (18:1)
Linoleic (18:2)
Linolenic (18:3)
Arachidic (20:0)
Behenic (22:0)
Erucic (22:1)

CH3(CH2)12COOH
CH3(CH2)14COOH
CH3(CH2)16COOH
CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH
CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH
CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH
CH3(CH2)18COOH
CH3(CH2)20COOH
CH3(CH2)7CH=CH(CH2)11COOH

Ngồi
vật cịn
nhỏ axit

khoảng

và các hợp chất khác như phospholipid,phosphatide, carotene, tocopherol, và các hợp chất
khác có lưu huỳnh.

Bảng 3 :Thành phần acid béo của một số loại dầu thực vật

9

ra,
có
béo
1-


a

Dầu hạt lúa mì chứa 11.4% acid béo 8:0 và 0.4% acid béo 14:0
Dầu thầu dầu chứa 89.6% acid ricinoloic
c
Dầu lá nguyệt quế chứa 26.5% acid béo 12:0 và 4.5% acid béo 14:0
d
Dầu lạc chứa 2.7% acid béo 22:0 và 1.3% acid béo 24:0
e
Dầu dừa chứa 8.9% aicd béo 8:0, 6.2% acid béo 10:0, 48.8% acid béo 12:0 và 19.9% acid béo 14:0
b

2.2 Sản xuất Biodiesel từ dầu thực vật (cây dầu mè – Jatropha) :
2.2.1 Sơ lược về cây Jatropha:

Hình 3: Cây Jatropha
 Cây Jatropha curcas thường được gọi là cây Dầu mè hay Cọc rào
có nguồn gốc từ Trung và Nam Mỹ, và thường được dùng làm
thuốc. Khoảng vài chục năm gần đây các nhà khoa học nhận thấy
có thể tách chiết DO từ hạt. Cây Dầu mè có dạng thân bụi, sống
lưu niên, có thể cao tới 5 m. Hoa ra quanh năm nếu có tưới, hoặc
có vào mùa mưa. Quả có 3 ngăn trong chứa hạt hình oval, màu
đen, kích thước 2 × 1cm, khi phơi khơ có thể lấy hạt ra dễ dàng.
 Thành phần hóa học của hạt Jatropha gồm : protein 18%, chất
béo 38%, carbohydrates 17%, cellulose 15.5%, chất khống 5.3%,
cịn lại là nước.
 Cây Dầu mè có thể sinh trưởng và phát triển từ độ cao 0 – 500 m
so với mực nước biển, trên các vùng đất xấu, khô hạn với lượng
mưa từ 300 mm/năm. Cây Dầu mè có thể nhân giống bằng hạt
hoặc hom cành và có đời sống kinh tế từ 20 – 30 năm. Theo tài
liệu nước ngoài, từ năm thứ 2 cây Dầu mè đã cho quả, năng xuất
ổn định vào năm thứ 4 – 5. Năng xuất hạt của cây Dầu mè phụ
thuộc vào loại đất và độ ẩm.

10


Trung bình có thể thu được 5-6 tấn hạt/ha/năm ở vùng đất cằn cỗi,
không được tưới nước và 10 – 12 tấn hạt/ha/năm ở vùng có đầu tư
và ẩm quanh năm. Hàm lượng dầu của hạt khoảng 35 – 40 %, nếu
chiết ép tốt, từ 3 – 3,5 kg hạt sẽ cho 01 lít dầu thơ.
15

2.2.2 Quy trình ép hạt Jatropha:

Hình 4: Quy trình ép hạt Jatropha

- Thiết bị dùng để ép hạt có thế sử dụng máy móc thủy lực hoặc ép cơ khí.
- Q trình ép hạt : Đổ hạt Jatropha vào phễu, máy bắt đầu nghiền. Khi
thấy bã bắt đầu đùn ra thì dầu cũng bắt đầu chảy. Có thể điều chỉnh
ống đùn và đường kính lỗ khác nhau để điều chỉnh lượng bã ra, từ đó có
thể ép kiệt dầu hơn.

11


- Quá trình lọc dầu : Dầu sau khi chảy xuống còn lẫn một số tạp chất
như vỏ cứng, mảnh nguyên liệu vỡ. Để làm sạch dầu cần tiến hành lọc.
Sau khi ép dầu xong, để dầu lắng một vài ngày rồi loại bỏ lớp cặn bẩn ở
dưới, lấy dầu sạch bên trên.
Quy trình:

Hình Quy trình sản xuất từ cây Jatropha thành Biodise
2.2.3 Thành phần và chỉ tiêu kỹ thuật dầu Jatropha:
Sau khi sản phẩm biodiesel được mang đi phân tích GC, ta có thành phần và hàm
lượng như bảng 4 dưới đây:

12


Bảng 4: Thành phần Biodiesel
Thành phần của biodiesel chủ yếu là methyl este của các acid béo gồm Myristic
acid chiếm 0,683 %, Palmitic acid chiếm 35,17 %, Linoleic acid chiếm 8,601 %, Oleic
acid chiếm 39,89 % và Stearic acid chiếm 3.745 %. Vậy biodiesel có thành phần và
phổ gần giống với biodiesel B100.

Bảng 5: Chỉ tiêu kỹ thuật của dầu Jatropha
2.3 Ưu điểm của Biodiesel từ dầu thực vật:
 Thân thiện với mơi trường: Biodiesel có nguồn gốc từ thực vật,
mà thực vật trong quá trình sinh trưởng (quang hợp) lại sử
dụng điơxít cacbon (là khí gây hiệu ứng nhà kính - một hiệu
ứng vật lý khiến Trái Đất nóng lên) nên được xem như làm
giảm sức nóng của Trái Đất.
 Nguồn nhiên liệu tái sinh: Biodiesel là nguồn nhiên liệu tái sinh
giúp ta chủ động được về nhiên liệu, khơng phụ thuộc vào tình
hình biến động trên thế giới. Nguồn năng lượng tái sinh là một yếu tố
cực kỳ quan trọng vì người ta ước tính với mức tiêu thụ như hiện nay thì
nguồn nhiên liệu từ dầu mỏ sẽ cạn kiệt trong khoảng 50 năm nữa.
 Là loại nhiên liệu bị vi sinh vật phân huỷ nên khi thất thốt ra
ngồi
mơi
trường sẽ ít độc hại hơn rất nhiều so với các loại xăng dầu từ
dầu mỏ.
 Do có nguồn gốc từ dầu mỡ thực vật nên biodiesel không chứa các chất độc
hại như lưu huỳnh, các kim loại nặng. Nên đây là một loại nhiên liệu không
độc hại, giúp giảm thiểu được hàm lượng các chất thải dạng hạt bụi và các khí
độc trong khí thải.
 Giảm thành phần CO trong khí thải đến 50% và CO2 đến 70%

13


 Biodiesel có thể đưa vào sử dụng cho các động cơ đốt trong mà trước đây chỉ
được thiết kế cho sử dụng nhiên liệu Diesel.
 Tính chất Biodiesel tử dầu thực vật rất tối ưu:

 Giá trị nhiệt cháy bằng 80% so với nhiệt cháy của diesel.
 Hàm lượng các hợp chất thơm thấp.
 Hàm lượng lưu huỳnh thấp: Đặc tính này của biodiesel rất tốt cho q
trình sử dụng nhiên liệu vì nó làm giảm lượng đáng kể khí thải SOx
gây ăn mịn thiết bị và ơ nhiễm mơi trường..
 Có chỉ số cetan cao hơn diesel truyền thống: Với trị số cetan như vậy,
biodiesel có thể hồn toàn đáp ứng dễ dàng yêu cầu của những động cơ
đòi hỏi chất lượng cao với khả năng tự bắt cháy tốt mà khơng cần tăng
trị số cetan, do đó ít có khả năng gây nổ.

 Q trình cháy sạch:Do trong thành phần có nhiều oxi nên q trình
cháy xảy ra gần như hoàn toàn, lượng cặn và bụi giảm đáng kể. Do đó,
giảm lượng khí thải ra mơi trường ngồi.
 Làm tăng cường tính bơi trơn nên giảm mài mịn: Khả năng bơi trơn
nhiên liệu được xác định bằng phương pháp ASTM D6079 đặc trưng
bởi giá trị HFRR, với biodiesel có giá trị HFRR khoảng 200 ( nhỏ hơn
rất nhiều so với diesel) nên biodiesel là phụ gia rất tốt cho nhiên liệu
diesel thông thường để tăng khả năng bôi trơn.
 Nhiệt độ cháy cao hơn so với diesel, do đó an tồn trong việc tồn chứa
và sử dụng.
 Có thể được sử dụng trên thị trường cùng lúc với nhiên liệu diesel (cho
động cơ cải tiến hay không cải tiến).
2.4 Nhược điểm của Biodiesel từ dầu thực vật:
 Chi phí cơng nghệ sản xuất cao hơn so với diesel : Dầu thực vật không được sử
dụng rộng rãi vì chúng có giá thành cao hơn so với các nhiên liệu có nguồn gốc
từ dầu mỏ. Giá thành cao của dầu thực vật là do chi phí sản xuất cho nhiều giai
đoạn:
 Quá trình trồng trọt, thu hoạch các cây lấy dầu.
 Quá trình chế biến, xử lý để tinh sạch dầu từ ngun liệu thơ.
 Q trình chuyển đổi dầu thực vật thành các nhiên liệu để có thể sử

dụng được cho động cơ.
 Sản lượng biodiesel hiện nay không đủ để thay thế cho nguồn nhiên liệu hóa
thạch, mà chỉ thay thế được một phần khi được sử dụng phối hợp với nhau.
Hơn nữa việc sử dụng dầu thực vật để sản xuất biodiesel sẽ tạo nên sự cạnh
tranh nguồn nguyên liệu đối với ngành thực phẩm.
 Dễ bị oxi hóa: Do trong dầu thực vật chứa nhiều axít béo khơng no nên dễ bị
oxi hóa. Vì vậy, vấn đề bảo quản là vấn đề hàng đầu khi sử dụng biodisel.
 Biodiesel nếu rửa khơng sạch thì khi sử dụng vẫn gây các vấn đề về ô nhiễm
mạnh do vẫn còn xà phòng, kiềm dư, methanol và glyxerin tự do.

14


 Khi dùng trên động cơ dầu thực vật cũng gây ra nhược điểm:
 Xảy ra phản ứng của các mạch hydrocarbon chưa bão hịa làm cho
tính chất của nhiên liệu bị thay đổi, gây khó khăn cho bảo quản.
 Độ nhớt cao làm nhiên liệu lưu chuyển không đều, động cơ hoạt
động khơng ổn định.

2.5 Tình hình sản xuất và sử dụng Biodiesel từ nguyên liệu dầu thực vật tại Việt
Nam và trên thế giới:
 Tại Việt Nam:
Trước sự phát triển mạnh mẽ nguồn nhiên liệu sinh học nói chung và biodiesel nói
riêng trên thế giới, các nhà khoa học Việt Nam cũng đã bắt tay vào nghiên cứu và sản xuất
biodiesl ở phịng thí nghiệm và quy mơ sản xuất nhỏ. Việc sản xuất biodiesel ở nước
có nhiều thuận lợi, vì nước ta là một nước nơng nghiệp, thời tiết lại thuận lợi để phát triển
các loại cây cho nhiều dầu như vừng, lạc, cải, đậu nành,… Tuy nhiên ngành công nghiệp
sản xuất dầu thực vật ở nước ta vẫn còn rất non trẻ, trữ lượng thấp, giá thành cao .
Một số viện nghiên cứu và các trường đại học ở nước ta cũng đã có những thành công
trong việc nghiên cứu sản xuất biodiesel từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau như dầu

cọ, dầu dừa, dầu bông, dầu hạt cải, dầu đậu nành, dầu hạt cao su, dầu ăn thải, mỡ cá,… sử
dụng xúc tác bazơ đồng thể và bước đầu nghiên cứu với xúc tác bazơ dị thể, xúc tác
zeolit.
Sản xuất nhiên liệu sinh học ở Việt Nam cũng được nhi ều đối tác n ước ngoài r ất
quan tâm. Đáng chú ý trong số này là các Dự án JICA - Nh ật B ản h ỗ tr ợ Vi ệt Nam
nghiên cứu sản xuất nhiên liệu sinh học sử dụng các loại phế phẩm bã mía, r ơm rạ;
dự án do Chính phủ Hà Lan tài trợ sử dụng trấu, vỏ cà phê, trái đi ều, v ỏ đi ều, rong
biển; chương trình tổng thể về nghiên cứu và phát tri ển nhiên li ệu sinh h ọc ở Vi ệt
Nam của Hàn Quốc sản xuất diesel sinh học và các hóa ch ất tinh khi ết thân thi ện
với môi trường từ dầu thực vật...
 Trên thế giới:
Vào những năm 1980, biodiesel bắt đầu được nghiên cứu và sử dụng ở một số nước
tiên tiến. Đến nay biodiesel được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới. Hiện nay có
hơn 28 quốc gia tham gia nghiên cứu, sản xuất và sử dụng biodiesel. Các nhà máy sản
xuất chủ yếu nằm ở châu Âu và châu Mỹ.

15


Tại Mỹ, hầu hết lượng biodiesel được sản xuất từ dầu đậu nành. Biodiesel được pha
trộn với diesel dầu mỏ với tỷ lệ 20% biodiesel và 80% diesel, dùng làm nhiên liệu cho các
xe buýt đưa đón học sinh ở rất nhiều thành phố của Mỹ. Hàng năm Mỹ bán ra gần 2 tỷ
gallon biodiesel.
Tại Pháp, hầu hết nhiên liệu diesel được pha trộn với 5% biodiesel. Trên 50% người
dân Pháp có xe với động cơ diesel đã qua sử dụng nhiên liệu pha biodiesel. Theo thống
kê, thì lượng biodiesel tiêu thụ trên thị trường Pháp tăng mạnh trong những năm gần đây:
Năm 2004 tiêu thụ 387 ngàn tấn, nhưng đến năm 2008 đã lên đến gần 1 triệu tấn.

Năm 1991, Đức bắt đầu đưa ra chương trình phát triển biodiesel, đến năm 1995 bắt
đầu triển khai dự án này. Năm 2000, tại Đức đã có 13 nhà máy sản xuất biodiesel với tổng

công suất là 1 triệu tấn/năm. Và tháng 1 năm 2005, nhà nước Đức đã ban hành sắc lệnh là
phải pha biodiesel vào diesel với tỷ lệ 5%.
Khơng chỉ có châu Âu, Mỹ mà ở châu Á, chính phủ nhiều nước cũng đã quan tâm rất
nhiều đến việc phát triển nguồn nhiên liệu sinh học nói chung và biodiesel nói riêng.
Malyasia và Indonesia là hai nước xuất khẩu dầu cọ lớn nhất thế giới, đã xây dựng chiến
lược mở rộng thị trường sản xuất để đáp ứng thị trường dầu ăn và cung cấp nguyên liệu
cho sản xuất biodiesel. Indonesia, ngồi dầu cọ cịn đầu tư trồng 19 triệu ha cây J.Curcas
lấy dầu làm nhiên liệu sinh học, và phấn đấu dùng nhiên B5 cho cả nước. Trung Quốc,
nước nhập khẩu nhiên liệu lớn nhất thế giới đã khuyến khích sử dụng nhiên liệu sinh học.
Tại Thái Lan, bộ năng lượng đã sẵn sàng hỗ trợ sử dụng dầu cọ trên phạm vi toàn quốc.
2.6 Định hướng phát triển của Biodiesel :
Trong bối cảnh thế giới đang phát triển theo xu hướng cơng nghiệp hóa hiện đại hóa
như hiện nay thì cần tiêu tốn một nguồn năng lượng rất lớn. Nhiên liệu hóa thạch như:
dầu mỏ, than, khí đốt,... đang là nguồn nhiên liệu có trữ lượng lớn và được sử dụng hầu
hết cho tất cả các nghành như: giao thông vận tải, khai thác chế biến, hoạt động của các
khu công nghiệp,...Trong những nguồn năng lượng hóa thạch đó thì dầu mỏ là nguồn
năng lượng được sử dụng nhiều nhất. Tuy nhiên dầu mỏ đang có xu hướng cạn kiệt dần.
Theo thống kê năm 2021 lượng dầu mỏ tiêu thụ trên thế giới rất cao khoảng 95,9 triệu
thùng/ngày. Vì thế trong tương lai Việt Nam cũng như các nước trên thế giới phải đối mặt
với nguồn năng lượng hóa thạch đặc biệt là dầu mỏ cạn kiệt một cách nhanh chóng,
khơng đảm bảo được an ninh năng lượng quốc gia.
Từ những hạn chế của nhiên liệu dầu mỏ thì nhiên liệu sinh học Biodiesel có xu hướng
là nhiên liệu có tiềm năng lớn và và đang được chú trọng phát triển trong tình hình hiện
nay. Tuy nhiên, ngày nay việc sản xuất biodiesel cần phải tốn nhiều chi phí để sản xuất,
giá thành cao là một trong những hạn chế làm cho nhiên liệu này không được sử dụng phổ

16


biến. Sản lượng diesel từ dầu mỡ động thực vật hiện nay không đủ để thay thế cho nguồn

nhiên liệu hóa thạch, mà chỉ thay thế được một phần khi được sử dụng phối hợp với nhau.
Hơn nữa việc sử dụng dầu thực vật để sản xuất biodiesel sẽ tạo nên sự cạnh tranh nguồn
nguyên liệu đối với ngành thực phẩm. Việc sử dụng dầu thải từ nấu ăn làm nguồn nguyên
liệu sản xuất biodiesel, và ứng dụng các phụ phẩm trong quá trình sản xuất như glycerol
là các hướng tích cực trong nỗ lực để làm giảm chi phí sản xuất.

CHƯƠNG 3:ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU BIODIESEL
TỪ DẦU THỰC VẬT:
3.1 Cấu tạo và nguyên lí hoạt động:
Động cơ sử dụng nhiên liệu Biodiesel có cấu tạo và nguyên lí hoạt động tương tự so
với động cơ diesel truyền thống .Nó tạo ra cơng suất cao ở tốc độ thấp và có cấu tạo vững
chắc. Tính kinh tế nhiên liệu tốt hơn so với động cơ xăng.

Hình 5: Cấu tạo bên trong của động cơ Biodiesel
Xi lanh: Xi lanh được xem là bộ phận động cơ ô tơ quan trọng nhất. Đó sẽ là nơi các
piston di chuyển để xe vận hành một cách trơn tru. Trong một động cơ đốt trong xe ô tô

17


gia đình thơng thường sẽ có 4 đến 8 xy lanh. Các xi lanh sẽ được sắp xếp thành hàng dọc,
hình chữ V hoặc được xếp đối đỉnh với nhau.
Piston: đây là bộ phận đóng vai trị vơ cùng quan tr ọng trong cơ c ấu tr ục khu ỷu
thanh truyền. Khi đó thì piston sẽ kết hợp v ới xi lanh và n ắp m ới đ ể t ạo thành m ột
khơng gian làm việc. Bên cạnh đó thì piston sẽ nhận được một l ực đ ẩy đ ược sinh ra
bởi khí cháy rồi sau đó sẽ tiến hành truyền lực cho tr ục khu ỷu đ ể có th ể sinh ra
cơng. Cùng với đó thì piston cũng nhận được lực đến từ trục khuỷu để có th ể thực
hiện một số q trình như: nạp, nén, cháy – dãn nở và thải ra bên ngoài
Thanh truyền hay còn được gọi với một tên gọi khác là tay biên. Nhiệm vụ chính
của thanh truyền chính là kết nối và truyền lực giữa piston và phần trục khu ỷu.

Trục khuỷu là bộ phận tiếp nhận lực từ thanh truyền sau đó sẽ tạo nên moment
quay để kéo máy cơng tác. Ngồi ra thì trục khuỷu cịn có thể nhận được lực từ bánh
đà truyền ngược lại về cho piston để piston thực hiện các quá trình hút, nén, x ả.
Xu páp: Trong quá trình hoạt động động cơ xe, việc đúng thời điểm rất quan trọng.
Do đó mà xu páp ra đời để điều khiển van xả và hút đóng mở đúng lúc và cũng như giải
thốt khí được gọn nhất. Trong kỳ nén và đốt, các van của xu páp sẽ đóng kín. Hai kỳ sau,
xu páp sẽ mở để xả khí. Nguyên lý hoạt động của xu páp thường dựa vào trục cam.
Trục cam: Đây là bộ phận sẽ phối hợp chính với xu páp nhằm giúp chi tiết van hoạt
động. Khi ấy, trong trục cam sẽ có những mấu cam, các mấu cam này nhờ vào lực đẩy của
xy lanh mà đẩy van xu páp mở ra. Trục cam có hai loại là trục cam đơn và kép. Mục đích
của xu páp đơn chính là điều khiển đồng thời sự đóng mở của van hút và xả. Ngược lại,
xu páp kép là hai trục riêng biệt và điều khiển hút xả độc lập.
Hệ thống nạp nhiên liệu: Nhiệm vụ chính của hệ thống này là cung cấp đủ một lượng
hỗn hợp nhiên liệu bao gồm xăng/dầu và khơng khí vào xy lanh.
Hệ thống phân phối khí: Các bộ phận trong động cơ làm việc cùng nhau sẽ tạo ra các
hệ thống. Trong số đó có hệ thống phân phối khí, bao gồm xu pắp và và trục cam. Trục
cam giúp các van xu páp đóng mở đều đặn. Thơng thường, động cơ sử dụng trục cam trên
capo máy. Ngoài ra, trong hệ thống sẽ có những thanh nối để truyền lực nâng của mấu
cam đến xu páp nhờ vào cơ chế đòn bẩy.
Hệ thống bôi trơn: Khi động cơ hoạt động, lực ma sát sẽ được sinh ra và khiến các chi
tiết bị hao mòn. Để giảm thiểu các vấn đề ấy xuống mức thấp nhất, hệ thống bôi trơn ra
đời. Hệ thống này có chức năng đưa dầu bơi trơn chuyển động quanh động cơ để chống
mài mòn các bộ phận động cơ xe ơ tơ. Dầu sẽ được đưa từ bình chứa dầu và qua bộ lọc
với áp suất cao đến thành xy lanh rồi cuối cùng về đáy các te để tiếp tục một chu kỳ mới.

18


3.2. Một số loại động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu Biodiesel:

Bởi vì Biodiesel có thể đưa vào sử dụng cho các động cơ đốt trong mà trước đây chỉ
được thiết kế cho sử dụng nhiên liệu Diesel. Nên các động cơ diesel đều sử dụng được
nhiên liệu Biodiesel này.

19


Hình 6: Động cơ diesel sử dụng bơm dãy

Hình 7: Động cơ Diesel sử dụng bơm phân phối

20


Cấu

Hình 8:
tạo và nguyên lý hoạt động chi tiết bơm cao áp động cơ Diesel

Hình 9: Động cơ Diesel điểu khiển điện tử EFI

21


KẾT LUẬN:
Trong tình trạng nguồn nhiên liệu hóa thạch đang ngày một cạn kiệt
thì nguồn nhiên liệu mới, nhiên liệu sinh học đang dần được chú trọng
đầu tư nghiên cứu. Hiện nay, dầu thực vật mà điển hình là dầu nành và dầu cải được
sử dụng nhiều nhất để chuyển hóa thành nhiên liệu. Tuy nhiên, nguồn nguyên liệu này
cạnh tranh với ngành thực phẩm nên giá thành của nguyên liệu cũng như là sản phẩm

tương đối cao. Các nguồn nguyên liệu phế phẩm khác như mỡ động vật, và dầu thải ra từ
quá trình nấu ăn cũng được chú trọng sử dụng để giảm giá thành cho nhiên liệu. Mặt
khác, sử dụng phụ phẩm làm nguyên liệu giúp giảm gánh nặng cho khâu xử lý ô nhiễm
môi trường.
Như vậy, nhiên liệu diesel sinh học (Biodiesel) đã và đang trở thành một nguồn nhiên
liệu phổ biến trên toàn thế giới góp phần giảm thiểu ơ nhiễm mơi trường từ khí thải của
các phương tiện vận tải (truyền thống). Trong tương lai, Biodiesel sẽ trở thành nguồn
nhiên liệu chính cho động cơ đốt trong, thay thế cho nhiên liệu Diesel truyền thống, sẽ
giúp chúng ta tiết kiệm được nguồn dầu mỏ đáng kể (bởi lượng dầu mỏ trên thế giới đang
ngày cạn kiệt dần).

TÀI LIỆU THAM KHẢO :
1. />2. />3. />4. />
22