Qui trình sản xuất Biodiesel

Giới thiệu về Biodiesel
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. Mặt
khác chúng không độc và dể phân giải trong tự nhiên

Giới thiệu về Biodiesel
I. GIỚI THIỆU – LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA BIODIESEL.
- Bản chất của Biodiesel là sản phẩm Ester hóa giữa methanol hoặc ethanol và
acid béo tự do trong dầu thực vật hoặc mỡ động vật.
- Tùy thuộc vào loại dầu và loại rượu sử dụng mà alkyl Ester có tên khác nhau:
* Nếu đi từ dầu cây đậu nành (soybean) và Methanol thì ta thu được SME
(soy methyl Esters). Đây là loại Esters thông dụng nhất được sử dụng tại Mỹ.
* Nếu đi từ dầu cây cải dầu (rapeseed) và Methanol thì ta thu được RME
(rapeseed methyl Esters). Đây là loại Esters thông dụng nhất được sử dụng ở châu
Âu.
- Theo tiêu chuẩn ASTM thì Biodiesel được định nghĩa: “là các mono alkyl Ester
của các acid mạch dài có nguồn gốc từ các lipit có thể tái tạo lại như:dầu thực vật, mỡ
động vật, được sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ diesel”.
- Biodiesel bắt đầu được sản xuất khoảng giữa năm 1800, trong thời điểm đó
người ta chuyển hóa dầu thực vật để thu Glycerol ứng dụng làm xà phòng và thu được
các phụ phẩm là methyl hoặc ethyl Ester gọi chung là biodiessel.

- 10/08/1893 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”.Trong bối cảnh nguồn tài nguyên dầu mỏ đang cạn kiệt và
những tác động xấu lên môi trường của việc sử dụng nhiên liệu, nhiên liệu tái

sinh sạch trong đó có Biodiesel đang ngày càng khẳng định vị trí là nguồn
nhiên liệu thay thế khả thi. Để tưởng nhớ nguời đã có công đầu tiên đoán được
giá trị to lớn của Biodiesel, Nation Board Biodiesel đã quyết định lấy ngày 10
tháng 8 hằng năm bắt đầu từ năm 2002 làm ngày Diesel sinh học Quốc tế
(International Biodiesel Day).
- 1900 tại Hội chợ thế giới tổ chức tại Pari, Diesel đã biểu diễn động cơ dùng dầu
Biodiesel chế biến từ dầu Phụng (lạc).
- Trong những năm của thập kỷ 90, Pháp đã triển khai sản xuất Biodiesel từ dầu
hạt cải. Và được dùng ở dạng B5 (5% Biodiesel với 95% Diesel) và B30 (30%
Biodiesel trộn với 70% Diesel).
Giới thiệu về Biodiesel
I. GIỚI THIỆU – LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA BIODIESEL.

II. Ưu nhược điểm của nhiên liệu Biodiesel
Ngoại trừ năng lượng thuỷ điện và năng lượng hạt nhân, phần lớn năng lượng
trên thế giới đều tiêu tốn nguồn dầu mỏ, than đá và khí tự nhiên. Tất cả các
nguồn này đều có hạn và với tốc độ sử dụng chúng như hiện nay thì sẽ bị cạn
kiệt hoàn toàn vào cuối thế kỷ 21. Sự cạn kiệt của nguồn dầu mỏ thế giới và sự
quan tâm về môi trường ngày càng tăng đã dẫn đến sự nghiên cứu và phát
triển nguồn năng lượng thay thế cho năng lượng có nguồn gốc dầu mỏ.
Biodiesel là một sự thay thế đầy tiềm năng cho diesel dựa vào những tính chất
tương tự và những ưu điểm vượt trội của nó.
Giới thiệu về Biodiesel

Ưu Điểm.
Về mặt môi trường.
–
Giảm lượng phát thải khí CO2, do đó giảm được lượng khí thải gây ra hiệu
ứng nhà kính.
–

Không có hoặc chứa rất ít các hợp chất của lưu huỳnh (<0,001% so với
đến 0,2% trong dầu Diesel)
–
Hàm lượng các hợp chất khác trong khói thải như: CO, SOX, HC chưa
cháy, bồ hóng giảm đi đáng kể nên có lợi rất lớn đến môi trường và sức
khoẻ con người.
–
Không chứa HC thơm nên không gây ung thư.
–
Có khả năng tự phân huỷ và không độc (phân huỷ nhanh hơn Diesel 4 lần,
phân huỷ từ 85 ¸ 88% trong nước sau 28 ngày).
–
Giảm ô nhiễm môi trường nước và đất.
–
Giảm sự tiêu dùng các sản phẩm dầu mỏ.
Giới thiệu về Biodiesel

Về mặt kỹ thuật
–
Có chỉ số cetan cao hơn Diesel.
Biodisel rất linh động có thể trộn với diesel theo bất kì tỉ lệ nào.
–
Biodiesel có điểm chớp cháy cao hơn diesel, đốt cháy hoàn toàn, an
toàntrong tồn chứa và sử dụng.
–
Biodiesel có tính bôi trơn tốt. Ngày nay để hạn chế lượng SOx thải ra
không khí, người ta hạn chế tối đa lượng S trong dầu Diesel. Nhưng chính
những hợp chất lưu huỳnh lại là những tác nhân giảm ma sát của dầu
Diesel. Do vậy dầu Diesel có tính bôi trơn không tốt và đòi hỏi việc sử
dụng thêm các chất phụ gia để tăng tính bôi trơn. Trong thành phần của

Biodiesel có chứa Oxi. Cũng giống như S, O có tác dụng giảm ma sát. Cho
nên Biodiesel có tính bôi trơn tốt.
–
Do có tính năng tượng tự như dầu Diesel nên nhìn chung khi sử dụng
không cần cải thiện bất kì chi tiết nào của động cơ (riêng đối với các hệ
thống ống dẫn, bồn chứa làm bằng nhựa ta phải thay bằng vật liệu kim
loại)
Giới thiệu về Biodiesel

Về mặt kinh tế.
–
Sử dụng nhiên liệu Biodiesel ngoài vấn đề giải quyết ô nhiễm môi trường
nó còn thúc đẩy ngành nông nghiệp phát triển, tận dụng tiềm năng sẵn có
của ngành nông nghiệp như dầu phế thải, mỡ động vật, các loại dầu khác
ít có giá trị sử dụng trong thực phẩm.
–
Đồng thời đa dạng hoá nền nông nghiệp va tăng thu nhập ở vùng miền
nông thôn.
–
Hạn chế nhập khẩu nhiên liệu Diesel, góp phần tiết kiệm cho quốc gia một
khoảng ngoại tệ lớn.
Giới thiệu về Biodiesel

Nhược điểm

Biodiesel có nhiệt độ đông đặc cao hơn Diesel một ít gây khó khăn cho các
nước có nhiệt độ vào mùa đông thấp. Tuy nhiên đối với các nước nhiệt đới,
như Việt Nam chẳng hạn thì ảnh hưởng này không đáng kể.

Biodisel có nhiệt trị thấp hơn so với diesel.


Trở ngại lớn nhất của việc thương mại Biodiesel trước đây là chi phí sản suất
cao. Do đó làm cho giá thành Biodiesel khá cao, nhưng với sự leo thang giá cả
nhiêu liệu như hiện nay thì vấn đề này không còn là rào cản nữa.

Hiện nay Biodiesel thường được sản xuất chủ yếu là theo mẻ. Đây là điều bất
lợi vì năng suất thấp, khó ổn định được chât lượng sản phẩm cũng như các
điều kiện của quá trình phản ứng. Một phương pháp có thể tránh hoặc tối thiểu
khó khăn này là sử dụng quá trình sản xuất liên tục.
Giới thiệu về Biodiesel

Quá trình chuyển hóa Biodiesel
Ở đây chúng ta đề cập về bản chất biodiesel là sản phẩm ester hóa giữa methanol
hoặc ethanol và acid béo tự do trong dầu thực vật hoặc mỡ cá tra
100 kg dầu mỡ + 10 kg methanol -> 100 kg biodiesel + 10 kg glycerol
Phương trình chuyển hóa biodiesel cơ bản như sau:


Trong đó R1, R2, R3 là các acid béo no hoặc không no chứa trong mỡ cá tra, dầu thực vật,
các acid hữu cơ chiếm chủ yếu trong dầu mỡ động vật như:
Trong đó palmitic acid chứa 16 C, stearic acid có 18 C, oleic acid 18 C và có nối đôi.
Để thực hiện phản ứng chuyển hóa này cần có chất xúc tác như NaOH, hoặc KOH.

Quá trình chuyển hóa Biodiesel

Vai trò của các chất xúc tác này rất quan trọng vì nó phản ứng với Methanol trước để tạo
tiền chất cho phản ứng:
–
Phản ứng 1: Tạo Alkoxide
–

Trong môi trường có nước alkoxide phân ly tạo CH3O-- và Na+, CH3O-- tiếp tục
thực hiện phản ứng tiếp theo
–
Phản ứng 2: Tạo Triglyceride amion
Quá trình chuyển hóa Biodiesel

Phản ứng 3: Tạo diglyceride và CH3O-- tiếp tục cho các phản ứng dây chuyền tiếp theo
để tạo ra monoglyceride, methyl ester và cuối cùng tạo glycerol methyl ester
Như vậy: trong quá trình này cứ 01 phân tử Triglyceride tác dụng với 03 phân tử CH3O-H
tạo ra 01 phân tử glycerol và 03 phân tử methyl ester (2)
Quá trình chuyển hóa Biodiesel