Nghiên cứu tổng hợp biodiesel từ dầu hạt cao su sử dụng xúc tác trên cơ sở cacbon hóa nguồn nguyên liệu xenlulozơ

Luận văn thạc sĩ

GVHD: PGS Nguyễn Khánh Diệu Hồng

LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên tôi xin chân thành cảm Viện đào tạo sau đại học, Viện kỹ thuật hóa học
đã tạo điều kiện cho tôi học tập rèn luyện tại trƣờng trong thời gian qua. Xin cảm ơn
các thầy cô giáo trong bộ môn công nghệ hữu cơ hóa dầu đã tận tình dạy bảo, cung
cấp các kiến thức khoa học và giúp định hƣớng tƣơng lai cho công việc của bản
thân.
Đặc biệt, tôi xin gởi lời cảm ơn đến cô giáo PGS Nguyễn Khánh Diệu Hồng đã
tận tụy đỡ tôi rất nhiều để hoàn thành luận văn này. Tôi sẽ cố gắng hết sức để đạt
kết quả tốt.
Cuối cùng tôi xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình bạn bè, những ngƣời thân
đã bên cạnh tạo điều kiện để tôi hoàn thành nhiệm vụ học tập của mình.
Xin cảm ơn và chúc các thầy cô, gia đình bạn bè, ngƣời thân vui vẻ hạnh phúc và
thành công

Tác giả luậnvăn

Hoàng Lê An

HVTH: Hoàng Lê An – KTHH 2014A

Trang 1


Luận văn thạc sĩ

GVHD: PGS Nguyễn Khánh Diệu Hồng

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu luận văn khoa học của tôi. Các kết
quả nghiên cứu trong luận văn hoàn toàn trung thực, các số liệu, tính toán đƣợc là
hoàn toàn chính xác và chƣa đƣợc công bố trong các công trình nghiên cứu nào.
Hà Nội, ngày 14 tháng 5 năm 2015
Học viên

Hoàng Lê An

HVTH: Hoàng Lê An – KTHH 2014A

Trang 2


Luận văn thạc sĩ

GVHD: PGS Nguyễn Khánh Diệu Hồng
MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................1
LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................2
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN ....................................5
DANH MỤC CÁC BẢNG ........................................................................................6
DANH MỤC HÌNH VẼ ............................................................................................8
LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................9
CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT .....................................................11
I.1. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ BIODIESEL .................................11
I.1.1. Tình hình thế giới ......................................................................................11
I.1.2. Tình hình nghiên cứu và phát triển nhiên liệu biodiesel trong nƣớc ........14
I.2. TÍNH CHẤT CỦA BIODIESEL .....................................................................15

I.2.1. Trị số xetan................................................................................................15
I.2.2. Điểm sƣơng ...............................................................................................15
I.2.3. Nhiệt độ chớp cháy ...................................................................................16
I.2.4. Độ nhớt động học ......................................................................................16
I.3. ƢU NHƢỢC ĐIỂM CỦA BIODIESEL ..........................................................17
I.4. NGUYÊN LIỆU TRONG TỔNG HỢP BIODIESEL......................................19
I.4.1. Dầu từ cây lƣơng thực ...............................................................................19
I.4.2. Dầu từ cây phi lƣơng thực.........................................................................21
I.4.3. Dầu từ nguồn khác ....................................................................................24
I.5. TÌM HIỂU CHUNG VỀ DẦU HẠT CAO SU.................................................26
I.5.1. Tiềm năng sử dụng dầu hạt cao su trong sản xuất biodiesel ở Việt Nam .26
I.5.2. Đặc tính chung của dầu hạt cao su ............................................................26
I.6. PHƢƠNG PHÁP TRAO ĐỔI ESTE ĐỂ TỔNG HỢP BIODIESEL ...............33
I.6.1. Tác nhân trao đổi este ...............................................................................34
I.6.2. Cơ chế phản ứng .......................................................................................35
I.7. XÚC TÁC SỬ DỤNG TRONG TỔNG HỢP BIODIESEL.............................36
I.7.1. Xúc tác đồng thể .......................................................................................36
I.7.2. Xúc tác dị thể ............................................................................................37
I.7.3. Xúc tác enzym ..........................................................................................40
I.7.4. Xúc tác axit rắn trên nền cacbon ...............................................................40
CHƢƠNG 2 THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....45

HVTH: Hoàng Lê An – KTHH 2014A

Trang 3


Luận văn thạc sĩ

GVHD: PGS Nguyễn Khánh Diệu Hồng

2.1. PHÂN TÍCH CÁC TÍNH CHẤT NGUYÊN LIỆU CHẾ TẠO XÚC TÁC
(MÙN CƢA) ..........................................................................................................45
2.2. CHẾ TẠO VÀ XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƢNG XÚC TÁC TRÊN CƠ SỞ
CACBONHYDRAT ..............................................................................................45
2.2.1. Quá trình nhiệt phân mùn cƣa chế tạo cacbon vô định hình ....................45
2.2.1. Quá trình sunfo hóa sản phẩm cacbon hóa không hoàn toàn ...................46
2.3. CÁC PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƢNG HÓA LÝ ........................47
2.3.1. Phổ XDR ..................................................................................................47
2.3.2. Phổ FT-IR .................................................................................................47
2.3.3. Phổ EDX...................................................................................................47
2.3.4. Đo độ axit theo phƣơng pháp TPD – NH3 ...............................................48
2.4. TỔNG HỢP BIODIESEL ...............................................................................48
2.4.1. Tiến hành phản ứng ..................................................................................48
2.4.2. Các phƣơng pháp xác định đặc trƣng hóa lý của dầu hạt cao su và sản
phẩm biodiesel. ...................................................................................................49
CHƢƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ..........................................................51
3.1. NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP XÚC TÁC .........................................................51
3.1.1. Giản đồ XRD ............................................................................................51
3.1.2. Phổ FT-IR của mẫu cacbon hóa ...............................................................52
3.1.3. Phổ EDX...................................................................................................54
3.1.4. Giản đồ TPD-NH3 ....................................................................................56
3.2. NGHIÊN CỨU CHUYỂN HÓA DẦU HẠT CAO SU THÀNH BIODIESEL
TRÊN CƠ SỞ XÚC TÁC ĐÃ TỔNG HỢP ...........................................................57
3.2.1. Kết quả các đặc trƣng hóa lý của nguyên liệu dầu hạt cao su ..................57
3.2.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình tổng hợp biodiesel............59
3.2.3. Đánh giá chất lƣợng sản phẩm thu đƣợc ..................................................66
KẾT LUẬN ..............................................................................................................70
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................71

HVTH: Hoàng Lê An – KTHH 2014A

Trang 4


Luận văn thạc sĩ

GVHD: PGS Nguyễn Khánh Diệu Hồng

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN
Tên viết tắt

Nội dung

ASTM

Tiêu chuẩn của hiệp hội thực nghiệm và vật liệu Mỹ.

HFRR

Đặc trƣng bôi trơn của nhiên liệu

WCO

Dầu phế thải

FFA

Axit béo tự do

RSO

Dầu hạt cao su

TNHH

Công ty trách nhiệm hữu hạn

FAME

Este hoá axit béo tự do

EN

Tiêu chuẩn châu Âu

HVTH: Hoàng Lê An – KTHH 2014A

Trang 5


Luận văn thạc sĩ

GVHD: PGS Nguyễn Khánh Diệu Hồng

DANH MỤC CÁC BẢNG
Thứ tự
Bảng 1.1.
Bảng 1.2.
Bảng 1.3.

Bảng 1.4.
Bảng 1.5.
Bảng 1.6.
Bảng 1.7.
Bảng 2.1.
Bảng 3.1.
Bảng 3.2.
Bảng 3.3.
Bảng 3.4.
Bảng 3.7.
Bảng 3.6.
Bảng 3.7.
Bảng 3.8.
Bảng 3.9.
Bảng 3.10.
ảng 3.11.
Bảng3.12.
Bảng 3.13.

Tên bảng

Trang

Bảng đánh giá chất lƣợng biodiesel theo ASTM D16751
Bảng thành phần axit béo trong dầu hạt cao su
Thành phần hóa học của hạt cao su
Thành phần lipid trong nhân hạt cao su
Các đặc trƣng hóa lý của dầu hạt cao su
Chế độ làm việc của xúc tác oxit rắn CaO và MgO
Xúc tác axit sử dụng cho phản ứng este hóa và trao đổi

este
Các chỉ tiêu hóa lý của nguyên liệu mùn cƣa để chế tạo
xúc tác
Thành phần các nguyên tố của xúc tác cacbon đi từ
xenlulozơ
Thành phần các nguyên tố của mẫu cacbon đi tƣ
xenlulozơ
Các thông số về độ axit thu đƣợc của xúc tác cacbon hóa
xenlulozơ theo phƣơng pháp TPD-NH3
Một số chỉ tiêu kỹ thuật của dầu hạt cao su
Một số chỉ tiêu kỹ thuật của dầu hạt cao su
Ảnh hƣởng của nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất tạo
biodiesel
Ảnh hƣởng của thời gian phản ứng đến hiệu suất tạo
biodiesel
Ảnh hƣởng của hàm lƣợng xúc tác đến hiệu suất tạo
biodiesel
Ảnh hƣởng của tỷ lệ thể tích metanol/dầu đến hiệu suất
tạo biodiesel
Ảnh hƣởng của tốc độ khuấy trộn đến hiệu suất tạo
biodiesel
Tổng hợp các thông số tối ƣu cho quá trình tổng hợp
biodiesel
Thành phần các gốc axit béo có trong biodiesel xác định
nhờ phƣơng pháp GC-MS
Các chỉ tiêu kỹ thuật chính của biodiesel so với tiêu chuẩn
ASTM D 6751

15
23

26
29
30
37
40

HVTH: Hoàng Lê An – KTHH 2014A

44
54
55
56
56
57
59
60
61
63
64
65
66
67

Trang 6


Luận văn thạc sĩ

HVTH: Hoàng Lê An – KTHH 2014A

GVHD: PGS Nguyễn Khánh Diệu Hồng

Trang 7


Luận văn thạc sĩ

GVHD: PGS Nguyễn Khánh Diệu Hồng
DANH MỤC HÌNH VẼ

Thứ tự
Hình 1.1.
Hình 1.2.
Hình 1.3.
Hình 1.4.
Hình 1.5.
Hình 1.6.
Hình 1.7.
Hình 1.8.
Hình 1.9.
Hình1.10.
Hình 1.11.
Hình 1.12.
Hình 1.13.
Hình1.14.
Hình 2.1.
Hình 2.2.
Hình 2.3.
Hình 3.1.
Hình 3.2.

Hình 3.3.
Hình 3.4.
Hình 3.5.
Hình 3.6.
Hình 3.7.
Hình 3.8.
Hình 3.9.
Hình 3.10.
Hình 3.11
Hình3.12 .

Tên hình

Trang

Tình hình sản suất biodiesel và etanol ở một số khu vực
trên thế giới
Hạt đậu nành và dầu đậu nành
Dầu hạt cải và hạt cải
Hoa và dầu hạt hƣớng dƣơng
Cây, hạt và dầu của jatropha
Cây, hạt dầu thầu dầu
Dầu đã qua sử dụng
Vi tảo
Mỡ động vật
Cây cao su
Hạt cao su
Sơ đồ quá trình chiết tách dầu hạt cao su
Xúc tác axit rắn trên cơ sở cacbon hóa
Cơ chế xúc tác axit rắn trên cơ sở cacbon hóa

Sơ đồ thiết bị cacbon hóa không hoàn toàn
Sơ đồ thiết bị sunfo hóa pha lỏng
Thiết bị tổng hợp biodiesel
Giản đồ XRD của cacbon chƣa sunfo hóa
Giản đồ XRD của cacbon đã sunfo hóa
Phổ FT-IR của mẫu cacbon đi t mùn cƣa chƣa sunfo hóa
Phổ FT-IR của mẫu cacbon đã đƣợc sunfo hóa
Phổ EDX của mẫu trƣớc và sau khi sunfo hóa
Giản đồ TPD-NH3 của xúc tác cacbon hóa xenlulozơ
Ảnh hƣởng của nhiệt độ phản ứng đối với hiệu suất tổng
hợp biodiesel.
Ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu suất tổng hợp biodiesel
Ảnh hƣởng của hàm lƣợng xúc tác đến hiệu suất tổng hợp
biodiesel
Ảnh hƣởng của tỷ lệ metanol dầu đối với hiệu suất tổng
hợp biodiesel
Ảnh hƣởng của tốc độ khuấy trộn đối với tổng hợp
biodiesel
Sắc ký đồ của biodiesel từ dầu hạt cao su

10

HVTH: Hoàng Lê An – KTHH 2014A

19
19
20
21
22
23

24
25
26
27
28
41
43
45
45
47
50
51
51
52
53
55
59
60
62
63
64
66

Trang 8


Luận văn thạc sĩ

GVHD: PGS Nguyễn Khánh Diệu Hồng

LỜI MỞ ĐẦU
Nhiên liệu sinh học từ khi ra đời cho đến nay đã góp phần không nhỏ trong việc
ổn định an ninh năng lƣợng và giúp giảm lƣợng khí thải gây hiệu ứng nhà kính.
Nhiều công trình nghiên cứu tìm ra hƣớng mới cải tiến trong công việc tổng hợp
diesel sinh học đã ra đời. Trong đó việc tìm ra nguồn nguyên liệu mới phù hợp với
chiến lƣợc phát triển cũng nhƣ điều kiện tự nhiên của mỗi quốc gia đã góp vai trò
quan trọng trong việc phát triển diesel sinh học. Đức một nƣớc sản xuất biodiesel
lớn nhất châu Âu đã sử dụng dầu hạt cải, Mỹ sử dụng dầu dậu nành…
Ở Việt Nam trong thời gian gần đây có rất nhiều nguồn nguyên liệu mới đƣợc
đƣa ra nghiên cứu ứng dụng, ở An Giang một doanh nghiệp đã đầu tƣ xây dựng dây
chuyền sản xuất biodiesel từ mỡ cá basa, công ty TNHH Minh Tú đã đầu tƣ sản
xuất biodiesel với kinh phí lên 12 tỷ đồng… Xét thấy Việt Nam có tiềm năng về
nguồn nguyên liệu, đặc biệt là từ dầu hạt cao su. Với diện tích trồng cây cao su hơn
500 ngàn ha, cho ra đƣợc khoảng 5000 tấn hạt, nếu tận dụng đƣợc nguồn này mỗi
năm sẽ thu đƣợc 500 tấn dầu nguyên liệu.
Đối với nguyên liệu có hàm lƣợng axit béo tự do cao (FFA) cao nhƣ dầu hạt cao
su thì quá trình tổng hợp biodiesel sẽ trải qua hai giai đoạn, đầu tiên sử dụng xúc tác
axit để thực hiện este hóa axit béo tự do, sau đó sử dụng xúc tác bazơ để thực hiện
tổng hợp biodeisel. Quá trình này đòi hỏi công nghệ khá phức tạp, chi phí cao mà
lƣợng nƣớc thải trong sản xuất gây ô nhiễm môi trƣờng. Với nguồn nguyên liệu có
FFA cao nhƣ dầu hạt cao su sử dụng xúc tác axit rắn đem lại hiệu quả cao hơn, và
thân thiện với môi trƣờng hơn so với các xúc tác trƣớc đó. Đặc biệt xúc tác axit rắn
trên cơ sở cacbon hóa, là một xúc tác axit rắn dị thể mới đƣợc đƣa vào ứng dụng
nhƣng nó đã sớm thể hiện ƣu điểm nổi trội. Là một xúc tác dị thể mang đầy đủ đặc
trƣng của tính axit. Nó thích hợp cho quá trình tổng hợp biodiesel với nguồn nguyên
liệu có lƣợng FFA cao. Bên cạnh đó xúc tác axit rắn trên nền cacbon khá thân thiện
với môi trƣờng, dễ chiết tách và tái sử dụng sau phản ứng. Với những ƣu điểm nhƣ
vậy nên tôi đã chọn hƣớng nghiên cứu này trong luận văn: “Nghiên cứu tổng hợp

HVTH: Hoàng Lê An – KTHH 2014A

Trang 9


Luận văn thạc sĩ

GVHD: PGS Nguyễn Khánh Diệu Hồng

biodiesel từ dầu hạt cao su sử dụng xúc tác trên cơ sở cacbon hóa nguồn nguyên
liệu xenlulozơ”.

HVTH: Hoàng Lê An – KTHH 2014A

Trang 10


Luận văn thạc sĩ

GVHD: PGS Nguyễn Khánh Diệu Hồng

Chƣơng I TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT
I.1. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ BIODIESEL
I.1.1. Tình hình thế giới
Ngày nay trƣớc thực trạng nguồn nguyên liệu thô ngày càng sụt giảm trong
khai thác, nhƣng nhu cầu về nhiên liệu trong phƣơng tiện giao thông vận tải cũng
nhƣ trong các ngành công nghiệp lại càng tăng. Trƣớc thực tại này tìm ra nguồn
nhiên liệu mới rất quan trọng. Và nhiên liệu sinh học ra đời, nó là nguồn năng lƣợng
tái tạo sử dụng phần lớn trong công nghiệp giao thông vận tải. Một mặt nhiên liệu
sinh học là nhiên liệu thay thế cho nguồn nhiên liệu hóa thạch nhƣ than đá, dầu mỏ,
khí đốt, mặt khác nó làm giảm hiệu ứng nhà kính một vấn đề nhức nhối trong thời

gian hiện nay. Nguồn nguyên liệu này chủ yếu đƣợc sử dụng để pha trộn với nhiên
liệu truyền thống (có thể pha tới 10% mà không cần thay thế động cơ chuyên dụng),
cũng có thế sử dụng nhiên liệu này nguyên chất hoặc pha với nồng độ cao (B301
hoặc E85) cho những loại xe đặc biệt. Năm 2010 toàn thế giới tiêu thụ 3% lƣợng
nhiên liệu sinh học so với tổng lƣợng nhiên liệu đã tiêu thụ, trong đó 73% là nhiên
liệu etanol dùng trong động cơ xăng, 27% là nhiên liệu biodiesel dùng cho động cơ
diesel [2].
iodiesel ở châu Âu
Etanol ở châu Âu
iodiesel ở ắc Mỹ
Etanol ở ắc Mỹ
iodiesel ở Nam Mỹ
Etanol ở Nam Mỹ
iodiesel ở châu Á và châu
Phi

Hình 1.1. Tình hình sản suất biodiesel và etanol ở một số khu vực trên thế giới

HVTH: Hoàng Lê An – KTHH 2014A

Trang 11


Luận văn thạc sĩ

GVHD: PGS Nguyễn Khánh Diệu Hồng

Ở châu Âu
Đây là châu lục có sản lƣợng biodiesel đƣợc sản xuất ra hàng năm cao nhất thế
giới, 9 triệu tấn dầu biodiesel đƣợc sản xuất ra tính trong năm 2009. Chiếm 65%

lƣợng biodiesel của toàn thế giới. Ở châu Âu chính phủ đã thực nhiện nhiều chính
sách khuyến khích ngƣời dân sử dụng nhiên liệu sinh học, giảm đánh thuế tiêu dụng,
đƣa ra các luật giúp bảo vệ nhà sản xuất trƣớc ảnh hƣởng tiêu cực của nền kinh tế.
Nhìn chung sản xuất biodiesel ở châu Âu tăng 16,6% trong năm 2009, mặc dù
không phải tất cả các nƣớc góp phần vào sự tăng triển này. Trong khi Áo, Bỉ, Hà
Lan, Ý, Phần Lan, Tây an Nha tăng sản xuất năm 2009, thì Đức, Anh, Hy Lạp lại
là ba quốc gia giảm lƣợng sản xuất trong năm này. Tuy vậy nhƣng Đức, Pháp, Hy
Lạp vẫn là ba quốc gia có sản lƣợng biodiesel cao nhất châu Âu. Hiện nay toàn châu
Âu có 245 nhà mấy sản xuất biodiesel đi vào hoạt động. Góp phần lớn sản lƣợng
biodiesel trên toàn thế giới [2].
Châu Mỹ
Ngành công nghiệp nhiên liệu sinh học bùng nổ là kết quả của việc đáp ứng nhu
cầu tiêu dùng trong nƣớc và nhu cầu xuất khẩu. Trong thời gian gần đây hai nƣớc
Argentina và razil là hai ƣớc có sự phát triển mạnh về diesel sinh học. Trong khi
toàn bộ lƣợng biodiesel sản xuất đƣợc xuất khẩu vào thị trƣờng châu Âu. Nhanh
chóng Argentina trở thành nhà sản xuất biodiesel lớn thứ tƣ thế giới. Nƣớc này có
thể sản xuất đƣợc 2,37 triệu tấn biodiesel sinh học từ 19 nhà máy đang hoạt động.
Và thực hiên 85000 tấn nhiên liệu B5 theo kế hoạch của Bộ năng lƣợng quốc gia.
Nguyên liệu chính để sản xuất biodiesel ở Argentian là dầu đậu tƣơng. Vùng trồng
đậu tƣơng của tỉnh Santa Fe chiếm 80% công suất sản xuất biodiesel của Argentina.
Trong hƣớng phát triển tiếp theo các nhà sản xuất Argentina muốn đa dạng nguồn
nguyên liệu trong sản xuất nhƣ từ dầu hạt cải, dầu mè, mỡ động vật. Bên cạnh đó sẽ
xây dựng thêm các nhà máy mới, ít nhất là 3 nhà máy sẽ ra đời trong năm 2010 [3].
Ngƣợc lại với Argentina, tất cả nhiên liệu biodiesel sản xuất từ razil này đƣợc
tiêu thụ trong nƣớc. Theo Oil razil, nƣớc này có 64 nhà máy đang hoạt động, với
tổng công suất lắp đặt 4,6 tỷ lít. Ngƣời ta ƣớc tính sản lƣợng sẽ đạt 2,35 tỷ lít năm

HVTH: Hoàng Lê An – KTHH 2014A

Trang 12

Luận văn thạc sĩ

GVHD: PGS Nguyễn Khánh Diệu Hồng

nay theo nhiệm vụ pha trộn B5. Chính phủ

razil đã phát động một chƣơng trình

quốc gia khuyến khích các nhà sản xuất nhỏ và nông dân vùng nguyên liệu tham gia
sản xuất biodiesel. razil đang ổn định nhiệm vụ pha trộn trong những năm qua, bắt
đầu từ

2 năm 2005-2007,

3 năm 2008,

4 năm 2009 và

5 năm 2010. Tăng

lƣợng tiêu thụ đòi hỏi tăng 100000 tấn dầu đậu tƣơng hàng năm để duy trì 5. Đậu
tƣơng chiếm 85% nguồn nguyên liệu ở Brazil, tiếp theo là chất béo từ động vật (1215%), dầu hạt bông (3-5%), cùng với một ít đậu caster và dầu cọ.
Châu Á và Thái Bình Dương
Gần 74% nhu cầu sử dụng nhiên liệu sinh học ở khu vực này ở các nƣớc nhƣ
Indonesia, Malaysia, Trung Quốc và Philipnes. Trong tháng mƣời, các đảo Java và
Sumatra của Indonesia sẽ thực hiện một 2,5% nhiên liệu sinh học và nhiệm vụ quan
trọng hơn, theo chính phủ Indonesia, đất nƣớc sẽ chuẩn B5 của mình trong năm nay
do sự cải thiện sản lƣợng trên cả hai loại là dầu cọ và cây jatropha. Các nghiên cứu

quốc gia Indonesia cho phát triển nhiên liệu sinh học đã cho biết rằng nhiều nhƣ 15
triệu ha đất thích hợp cho cây dầu mè. Là nhà sản xuất lớn nhất thế giới của dầu cọ,
đất nƣớc vẫn đang làm việc để tạo ra một ngành công nghiệp cạnh tranh vì dầu cọ
vẫn chịu biến động giá cả biến động, theo Klein, ngƣời đã nói thêm rằng yếu tố làm
tê liệt là nhu cầu dầu cọ từ các thị trƣờng thực phẩm. Đối với 2010/2011, trong báo
cáo của tổ chức năng lƣợng của Indonesia cho rằng sẽ sản xuất một kỷ lục 24,5 triệu
tấn, tăng 3 triệu USD, hay 14%, so với năm ngoái. Trong 10 năm tới, chính phủ
Indonesia có kế hoạch tăng gấp đôi công suất sản xuất dầu cọ đến 40 triệu tấn.
Trung Quốc có tiềm năng tăng trƣởng lớn nhất dựa trên hoạt động kinh tế, và các
nhu cầu của dân số khổng lồ của mình. Đã sở hữu thị trƣờng ô tô lớn nhất thế giới,
Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa cung cấp 1,5 tỷ USD trong tổng số trợ cấp năm
2009 đối với ô tô mà thực hiện nâng cấp công nghệ và phát triển xe nhiên liệu thay
thế. Gushan Enviornmental Energy, một nhà sản xuất dầu diesel sinh học với bảy
nhà máy ở tỉnh Tứ Xuyên, Hà Bắc, Phúc Kiến và Hồ Nam và cũng tại Bắc Kinh,
Thƣợng Hải và Trùng Khánh, báo cáo rằng tỷ lệ năng lƣợng tái tạo đƣợc sử dụng
trong tiêu thụ năng lƣợng sơ cấp sẽ đƣợc tăng lên đến khoảng 10% vào năm 2010

HVTH: Hoàng Lê An – KTHH 2014A

Trang 13


Luận văn thạc sĩ

GVHD: PGS Nguyễn Khánh Diệu Hồng

và gần 15 phần trăm vào năm 2020, theo Trung Quốc. Giống nhƣ Malaysia, Trung
Quốc đã đƣợc hoàn thành với một nhiệm vụ dầu diesel sinh học, và Trung Quốc
hiện đang xem xét một nhiệm B5 vào cuối năm nay.
Châu Phi

Khi ngành công nghiệp nhiên liệu sinh học ở châu Âu và Bắc Mỹ trƣởng thành,
phát triển ở châu Phi chỉ mới bắt đầu. Mặc dù phát triển cơ sở hạ tầng bị phân mảnh,
bất ổn chính trị và không đƣợc hổ trợ của chính phủ đang gây ra sự tăng trƣởng
ngắn hạn chậm chạp trong ngành công nghiệp nhiên liệu sinh học của châu Phi,
tiềm năng lâu dài có thể mạnh nếu môi trƣờng kinh tế phải đƣợc tạo ra.
Hiện chƣa rõ có bao nhiêu năng lực sản xuất dầu diesel sinh học có mặt ở châu
Phi, nhƣ tạp chí iodiesel đã không thể bảo đảm bất kỳ số liệu thống kê toàn diện
về khu vực này. Tuy nhiên, phát biểu tại Hội nghị Thƣợng đỉnh về nhiên liệu tái chế
Canada trong tháng 12 năm 2009, Tammy Klein, giám đốc điều hành toàn cầu
nhiên liệu sinh học Dịch vụ cho Hart Energy Consulting, lƣu ý rằng châu Phi hiện
bao gồm một phần cực nhỏ của các ngành công nghiệp nhiên liệu sinh học toàn cầu.
I.1.2. Tình hình nghiên cứu và phát triển nhiên liệu biodiesel trong nước
Ở Việt Nam, các nhà khoa học đã bắt tay vào nghiên cứu sản xuất nhiên liệu
biodiesel trong phòng thí nghiệm và quy mô sản xuất nhỏ. Chẳng hạn nhƣ An
Giang, một doanh nghiệp đã thành công việc sản xuất biodiesel từ mỡ cá basa. Theo
tính toán của các công ty này thì biodiesel sản xuất từ mỡ cá có giá thành khoảng
7000 đồng lít (năm 2005). Công ty TNHH Minh Tú cũng đã đầu tƣ xây dựng dây
chuyền sản xuất tự động hoàn toàn và khép kín, với tổng đầu tƣ gần 12 tỷ đồng, và
đã ký hợp đồng xuất khẩu biodiesel sang Campuchia; Ngày 3/2/2012, nhà máy bioetanol Dung Quất đã cho ra dòng sản phẩm đầu tiên. Công suất thiết kế của nhà
máy là 100 triệu lít năm; Tháng 3 2012, nhà máy sản xuất etanol tại ình Phƣớc của
công ty TNHH nhiên liệu sinh học Phƣơng Đông đi vào hoạt động với công suất
300.000 lít/ngày. Ngoài ra còn có các cơ sở sản xuất tƣ nhân với quy mô nhỏ lẻ
cũng đang sản xuất biodiesel và bioetanol với nhiều phƣơng pháp khác nhau. Và
ngoài việc phát triển nhiên liệu xăng pha cồn, thì hiện tại còn quan tâm đến vấn đề
HVTH: Hoàng Lê An – KTHH 2014A

Trang 14


Luận văn thạc sĩ

GVHD: PGS Nguyễn Khánh Diệu Hồng

nhiên liệu diesel pha với metyl este dầu mỡ động thực vật (biodiesel), với mục tiêu
đến năm 2015 nƣớc ta sẽ làm chủ đƣợc công nghệ sản xuất biodiesel từ các nguồn
nguyên liệu sẵn có trong nƣớc, và bƣớc đầu tiến hành pha trộn hỗn hợp B5 [1].
I.2. TÍNH CHẤT CỦA BIODIESEL
Biodiesel là các mono alkyl este của các axit béo mạch dài có nguồn gốc từ lipit
có thể tái tạo lại nhƣ: dầu thực vật, mỡ động vật, đƣợc sử dụng làm nhiên liệu cho
động cơ diesel [1].
Khi chuyển hóa triglyxerit thành biodiesel, cấu trúc gốc axit béo không hề thay
đổi, nên thành phần axit béo quyết định luôn cả tính chất của biodiesel. Vì vậy
biodiesel đƣợc xem là các alkyl este. Các axit béo trong dầu, mỡ có số cacbon
tƣơng ứng với các phân tử có trong diesel khoáng, nhƣng có cấu trúc mạch thẳng
nên có chỉ số xetan cao hơn so với diesel khoáng. Một số tính chất của biodiesel:
I.2.1. Trị số xetan
Trị số xetan đặc trƣng cho khả năng tự bắt cháy của nhiên liệu. Trị số xetan càng
cao thì khả năng tự bắt lửa và sự cháy càng tốt, động cơ chạy ổn định hơn. Trị số
xetan là đơn vị đo đặc trƣng cho khả năng tự bốc cháy của nhiên liệu diesel và đƣợc
tính bằng phần trăm thể tích của n-xetan trong hỗn hợp của nó với α- metyl
naphtalen, khi hỗn hợp này có khả năng tự bốc cháy tƣơng đƣơng với nhiên liệu
diesel đang xét. Trong đó n- xetan có khả năng tự bốc cháy tốt nên trị số của nó
đƣợc qui ƣớc bằng 100, còn với α- metyl naphtalen có khả năng tự bốc cháy kém
nên đƣợc qui ƣớc bằng 0.
I.2.2. Điểm sương
Là điểm mà nhiệt độ tại đó tinh thể sáp bắt đầu xuất hiện trong nhiên liệu ở điều
kiện thử nghiệm xác định, tại nhiệt độ đó tinh thể sáp bắt đầu kết tủa khỏi dầu diesel
khi sử dụng. Điểm sƣơng có ý nghĩa rất quan trọng đối với dầu diesel, đặc biệt đối
với những nƣớc có mùa đông nhiệt độ thấp. Khi nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ điểm
sƣơng thì những tinh thể kết tinh sẽ kết hợp lại với nhau tạo thành những mạng tinh

thể gây tắc ngẽn đƣờng ống dẫn đến thiết bị lọc trong đƣờng ống không hoạt động
đƣợc.
HVTH: Hoàng Lê An – KTHH 2014A

Trang 15


Luận văn thạc sĩ

GVHD: PGS Nguyễn Khánh Diệu Hồng

I.2.3. Nhiệt độ chớp cháy
Là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó hỗn hợp mẫu thử nghiệm bắt đầu cháy khi ngọn
lửa xuất hiện, và tự lan truyền nhanh chóng trên bề mặt mẫu. Chỉ số này dùng để
phân loại nhiên liệu theo khả năng cháy nổ của chúng. Nhiệt độ chớp cháy có ý
nghĩa quan trọng đối với quá trình vận chuyển và tồn chứa nhiên liệu. Nhiệt độ
chớp cháy quá thấp dễ gây cháy nổ. Nó là dấu hiệu cho thấy nhiên liệu có lẫn tạp
chất khác có độ bay hơi cao. Trong quá trình chế biến biodiesel, metanol dƣ còn có
lẫn trong sản phẩm và hạ thấp nhiệt độ chớp cháy. Điều này làm cho nhiệt độ chớp
cháy bị hạ thấp, mặt khác metanol là nguyên nhân làm thiết bị ăn mòn. Do đó nhiệt
độ chớp cháy vừa là tiêu chuẩn đánh giá chất lƣợng biodiesel vừa để kiểm tra lƣợng
metanol còn dƣ.
I.2.4. Độ nhớt động học
Độ nhớt là khả năng chuyển động nội tại của chất lỏng. Độ nhớt càng cao thì làm
giảm khả năng phân tán của nhiên liệu khi phun vào thiết bị, làm tăng khả năng
đóng cặn trong thiết bị. Cũng chính vì nguyên nhân này mà dầu mỡ động vật đƣợc
chuyển thành biodiesel rồi mới đƣợc sử dụng cho động cơ.
Bảng 1.1 Bảng đánh giá chất lƣợng biodiesel theo ASTM D16751

Giới hạn

Đơn vị

(một trong hai yêu cầu sau) ASTM D 93

93 min

0

Hàm lƣợng metanol

EN 14110

0,2 max

%khối lƣợng

Chớp cháy

ASTM D 93

130 min

0

Hàm lƣợng nƣớc và cặn

ASTM D 2709

0,05 max

% thể tích

Hàm lƣợng cặn cacbon

ASTM D 4530

0.05 max

%khối lƣợng

Hàm lƣợng tro sunphat

ASTM D 874

0,02 max

%khối lƣợng

Độ nhớt động học ở 400C

ASTM D 445

1,9 – 6,0

cSt (mm2/s)

Hàm lƣợng lƣu huỳnh

ASTM D 5453

500 max

mg/kg

Chỉ tiêu

Phƣơng pháp thử

Nhiệt độ chớp cháy cốc kín

S500 Grade

HVTH: Hoàng Lê An – KTHH 2014A

C

C

Trang 16


Luận văn thạc sĩ

GVHD: PGS Nguyễn Khánh Diệu Hồng

S15 Grade

15 max

mg/kg

Ăn mòn mảnh đồng

ASTM D 130

No.3 max

Trị số axit

ASTM D 664

0,5 max

mgKOH/g

Hàm lƣợng glyxerin tự do

ASTM D 6854

0,02 max

%khối lƣợng

Tổng hàm lƣợng glyxerin

ASTM D 6854

0,024

%khối lƣợng

max
Trị số xetan

ASTM D 613

47 min

Điểm vẩn đục

ASTM D 2500

Báo cáo

0

C

Nhiệt độ cất, 90% thể tích, ASTM D 1160

360 max

0

C

T90 AET
Hàm lƣợng P

ASTM D 4951

10 max

mg/kg

Tổng hàm lƣợng Ca, Mg

ASTM D 14538

5 max

mg/kg

Tổng hàm lƣợng Na, K

ASTM D 14538

5 max

mg/kg

Độ ổn định oxy hóa

ASTM D 14112

3 min

Giờ

I.3. ƢU NHƢỢC ĐIỂM CỦA BIODIESEL

Ưu điểm
- Trị số xetan cao: ta biết rằng trị số xetan là đơn vị đo khả năng tự bắt cháy của
động cơ diesel. Trị số xetan càng cao thì khả năng tự bắt lửa và tính ổn định càng
tốt, động cơ chạy ổn định hơn. Nhiên liệu diesel thông thƣờng có trị số xetan từ 50
đến 52, và từ 53 đến 54 đới với động cơ cao tốc. Biodiesel là alkyl este mạch thẳng
do vậy biodiesel có chỉ số xetan cao hơn diesel khoáng, chỉ số này thƣờng từ 56 đến
58. Với chỉ số xetan này thì biodiesel hoàn toàn đáp ứng với yêu cầu của động cơ
đòi hỏi chất lƣợng cao với khả năng tự bắt cháy cao mà không cần phụ gia tăng chỉ
số xetan [3].
- Hàm lƣợng lƣu huỳnh thấp: trong biodiesel hàm lƣợng lƣu huỳnh rất thấp, khoảng
0,001%. Đặc tính này rất tốt cho nhiên liệu, nó làm giảm đắng kể lƣợng khí thải
chứa SOX – gây ăn mòn thiết bị, gây mƣa axit.

HVTH: Hoàng Lê An – KTHH 2014A

Trang 17


Luận văn thạc sĩ

GVHD: PGS Nguyễn Khánh Diệu Hồng

- Quá trình cháy sạch: trong thành phần nhiên liệu biodiesel có chứa 11% hàm
lƣợng oxi nên quá trình cháy hoàn toàn hơn. Do vậy lƣợng cặn cốc giảm đáng kể.
- Khả năng bôi trơn cao nên giảm mài mòn: biodiesel có khả năng bôi trơn tốt hơn
diesel khoáng. Khả năng bôi trơn của nhiên liệu đặc trƣng bởi giá trị HFRR , nói
chung giá trị HFRR của nhiên liệu càng thấp thì khả năng bôi trơn của nhiên liệu
càng cao. Diesel khoáng có giá trị HFRR ≥ 500 khi không có phụ gia, giới hạn đặc
trƣng của diesel có giá trị là 450. Vì vậy diesel phải sử dụng thêm phụ gia để tăng
khả năng bôi trơn. Trong khi đó biodiesel khoáng có giá trị HFRR là 200. Do vậy

biodiesel còn đƣợc dùng nhƣ là một phụ gia tốt cho diesel thông thƣờng.
- Khả năng thích hợp cho mùa đông: biodiesel rất phù hợp cho điều kiện sử dụng
vào mùa đông -200C. Đối với diesel khoáng, sự kết tinh xảy ra trong nguyên liệu
gây trở ngại cho đƣờng ống dẫn nhiên liệu, bơm phun nên thƣờng xuyên phải làm
sạch. Còn biodesel chỉ bị đông đặc lại khi nhiệt độ giảm, nó không cần thiết phải
làm sạch hệ thống nhiên liệu.
- Giảm lƣợng khí thải độc hại và nguy cơ mắc bệnh ung thƣ: theo nghiên cứu của bộ
năng lƣợng Mỹ đã hoàn thoành tại một trƣờng đại học ở Califonia, sử dụng
biodiesel tinh khiết thay cho diesel khoáng có thể giảm tới 93,6% nguy cơ mắc bệnh
ung thƣ từ khí thải động cơ, do biodiesel chứa ít hợp chất thơm, chứa ít lƣu huỳnh,
quá trình cháy sạch và hoàn toàn.
- An toàn về cháy nổ tốt hơn: biodesel có nhiệt độ chớp cháy cao trên 1100C cao
hơn nhiều so với diesel khoáng 600C, do vậy nó an toàn hơn trong vận chuyển và
tồn chứa.
- Nguồn nguyên liệu cho tổng hợp hóa học: ngoài sử dụng làm nguyên liệu, các
alkyl este axit béo còn là nguồn nguyên liệu quan trọng cho ngành công nghiệp hóa
học, sản suất rƣợu béo, ứng dụng cho mỹ phẩm hóa dƣợc,.......
Nhược điểm:
 Bên cạnh những ƣu điểm vƣợt trội của biodiesel thì nó còn tồn tại nhiều
nhƣợc diểm nhƣ nhiệt trị tƣơng đối thấp, do trong thành phần có chứa lƣợng
lớn oxi.

HVTH: Hoàng Lê An – KTHH 2014A

Trang 18


Luận văn thạc sĩ

GVHD: PGS Nguyễn Khánh Diệu Hồng

 Giá thành cũng là một vấn đề khi đƣa biodiesel ra sản xuất công nghiệp.
 Đi từ những nguồn nguyên liệu có trong tự nhiên nên chịu ảnh hƣởng của
thời tiết, khí hậu, bên cạnh đó sản phẩm nông nghiệp lại mang tính thời vụ
nên gây ảnh hƣởng đến ổn định của quá trình sản xuất.
 Trong thành phần dầu mỡ động thực vật chủ yếu là axit béo nên khi đem chế
biến có thể phát sinh gây ô nhiễm môi trƣờng....
I.4. NGUYÊN LIỆU TRONG TỔNG HỢP BIODIESEL
I.4.1. Dầu từ cây lương thực
Trên thế giới phần lớn biodiesel đƣợc sản xuất từ cây lƣơng thực (95%) [4].
Ngày nay, chủ yếu biosiesel đƣợc sản xuất từ nguồn dầu hạt cải nhƣ ở Canada, dầu
nành ở Mỹ, dầu hạt hƣớng dƣơng ở châu Âu, dầu dừa ở Đông Nam Á [5]. Tuy
nhiên việc sản xuất biodiesel từ cây lƣơng thực có ảnh hƣớng đến nguồn thức ăn [6].
Chúng ta biết rằng có 60% dân số trên thế giới đang đối mặc với nạn đói [7].
Biodiesel sản xuất chủ yếu ở liên minh châu Âu, Mỹ, razil, Indonesia, tính đến
năm 2007 đã có 8,6 triệu tấn dầu thực vật dùng cho sản xuất biodiesel, và 6,6 triệu
tấn dầu biodiesel đã ra đời [8].
Dầu đậu nành
Là nguyên liệu phổ biến trên thế giới, Mỹ là quốc gia đang đi đầu trong việc sử
dụng dầu nành làm nguyên liệu trong sản xuất nhiên liệu sinh học, và cũng là quốc
gia đi đầu trong sản xuất dầu thực vật.
Cây đậu nành có thể trồng ở vùng ôn đới và cả nhiệt đới. So với các loại cây lấy
dầu khác thì dầu đậu nành cho hiệu suất biodiesel thấp. Thành phần axit béo chủ
yếu là axit linoleic (50 – 57%) và axit oleic (23 – 29%) [9,10].

HVTH: Hoàng Lê An – KTHH 2014A

Trang 19

Luận văn thạc sĩ

GVHD: PGS Nguyễn Khánh Diệu Hồng

Hình 1.2 Hạt đậu nành và dầu đậu nành
Dầu hạt cải
Cải đƣợc trồng vào mùa thu hoặc mùa xuân. Cây có rễ cọc, thân có thể cao 1,5m.
Tính đến hiện nay thì Trung Quốc là quốc gia có sản lƣợng cây cải lớn nhất thế giới.
Còn ở châu Âu đã sử dụng 1,4 triệu ha cho việc trồng cây cải, các nƣớc có sản
lƣợng dầu cải dùng cho nhiên liệu sinh học cao nhƣ Đức chiếm đến 50% toàn châu
Âu, sau đó có thể kể đến một số nƣớc nhƣ Pháp, cộng hòa Séc, Ba Lan.
Dầu hạt cải có hàm lƣợng axit béo oleic không no với một nối đôi cao, chứa ít
axit no và axit nhiều nối đôi nên cháy, ổn định cao và nhiệt độ đông đặc thấp [9,10].

Hình 1.3 Dầu hạt cải và hạt cải

HVTH: Hoàng Lê An – KTHH 2014A

Trang 20


Luận văn thạc sĩ

GVHD: PGS Nguyễn Khánh Diệu Hồng

Dầu hướng dương

Hình 1.4 Hoa và dầu hạt hƣớng dƣơng
Là loài cây hoa một năm, đƣợc trồng nhiều ở xứ lạnh nhƣ châu Âu, châu Mỹ,
châu Á, và đặc biệt là Liên Xô cũ. Đây là cây có sản lƣợng đầu cao và lớn. Hƣớng

dƣơng có mùi vị đặc trƣng, có màu từ vàng sáng tới đỏ. Dầu hƣớng dƣơng có hàm
lƣợng protein cao nên là sản phẩm quí đối với di dƣỡng con ngƣời. Ngoài ra dầu
hƣớng dƣơng còn là sản phẩm tốt để sản xuất biodiesel.
Dầu dừa
Dầu dừa đƣợc tách từ cùi dừa khô của quả dừa. Đặc trƣng của dầu dừa là chứa
tới 86% lƣợng axit béo no, lƣợng nhỏ axit không no có một nối đôi (6%), và chỉ
khoảng 2% axit béo không no có nhiều nối đôi. Có tất cả 7 loại axit béo không no
khác nhau trong dầu dừa, trong đó các axit nhƣ axit lauric (45%), axit myristic
(17%), palmitic (8%). Axit không no chứa một nối đôi trong dầu dừa là axit oleic,
còn axit chứa nhiều nối đôi là axit linoleic. Song dầu dừa vẫn đƣợc ƣa tiên để sản
suất biokerosen hơn do axit béo trong dầu dừa có số cacbon trùng với phân đoạn
kerosen.
I.4.2. Dầu từ cây phi lương thực
Công nghệ ngày càng phát triển, đã đƣa vào khai thác vật liệu xenlulozơ để sản
xuất biodiesel (biodiesel thế hệ thứ hai), nhƣ dùng lá, và thân cây, nhiên liệu sinh
khối đƣợc chiết suất từ chất thải và cũng có thể từ dầu hạt cây có độc tính.
Dầu từ cây phi lƣơng thực trong sản xuất biodiesel sử dụng phần lớn diện tích
đất trồng không phục vụ sản suất, đây là những nơi có điều kiện nghèo nàn, sỏi cát.

HVTH: Hoàng Lê An – KTHH 2014A

Trang 21


Luận văn thạc sĩ

GVHD: PGS Nguyễn Khánh Diệu Hồng

Hơn nữa, cây phi lƣơng thực thích nghi với điều kiện khô cằn và bán khô cằn và có
yêu cầu thấp về chất dinh dƣỡng cũng nhƣ lƣợng ẩm để phát triển. Mặt khác dầu từ

cây phi lƣơng thực không thích hợp cho việc làm thức ăn cho con ngƣời do chứa
độc tố [11]. Việc sự dụng đầu từ cây phi lƣơng thực để sản suất biosiesel đem lại
hiệu quả cao.
Phần lớn dầu lấy từ cây trồng đƣợc chiết suất từ cây không ăn đƣợc. 75 loài cây
trồng có thành phần dầu thì chủ yếu đƣợc lấy từ hạt hoặc nhân của quả [12]. 26 loài
trong đó dùng làm biodiesel. Một số cây lấy dầu hay đƣợc sử dụng nhƣ dầu jatropha,
thầu dầu, hạt cao su....
A. Jatropha
Dầu từ hạt cây jatropha còn đƣợc gọi là cây cọc rào, phát triển tốt khi đƣợc trồng
ở vùng đất bán khô cằn. Mỗi năm cây cây thu hoạch hạt hai lần. Ấn Độ là quốc gia
trồng cây jatropha làm nhiên liệu sinh học với qui mô lớn, ƣớc tính có tới 64 triệu
ha đất đƣợc dùng để trồng cây jatropha, đây là vùng đất bỏ hoang không thể trồng
cây lƣơng thực. Hiệu quả kinh thế của nhiên liệu sinh học từ jatropha phụ thuộc vào
năng suất hạt, năng suất hạt cây jatropha biến động khá nhiều, phụ thuộc vào nhiều
điều kiện khí hậu, giống cây, cách trồng.

Hình 1.5 Cây, hạt và dầu của jatropha

HVTH: Hoàng Lê An – KTHH 2014A

Trang 22


Luận văn thạc sĩ

GVHD: PGS Nguyễn Khánh Diệu Hồng

A. Dầu thầu dầu
Cây thầu dầu đƣợc trồng nhiều ở nƣớc nhiệt đới. Những nƣớc sản xuất thầu dầu
là Braxin, Ấn Độ, Trung Quốc, Liên Xô, Thái Lan. Dầu thầu dầu là loại dầu không

khô chỉ số iốt từ 80-90, tỷ trọng lớn, tan trong alkan, không tan trong xăng dầu hỏa.
Hơn nữa, do độ nhớt cao của dầu thầu dầu so với các loại dầu khác nên ngay từ đầu
đã đƣợc sử dụng trong công nghiệp dầu mỡ bôi trơn. Hiện nay dầu thầu dầu vẫn là
dầu nhờn cao cấp dùng cho động cơ máy bay, xe lửa và các loại máy có tốc độ cao,
cả trong dầu phanh. Dầu thầu dầu đƣợc sử dụng trong nhiều lĩnh vực y tế, mỹ phẩm,
hƣơng liệu, ... và đặc biệt nó còn dùng làm nguyên liệu trong sản xuất biodiesel.

Hình 1.6 Cây, hạt dầu thầu dầu
B. Dầu hạt cao su
Dầu hạt cao su đƣợc ép từ hạt cây cao su. Trong hạt dầu hàm lƣợng dầu chiếm
40% - 60%. Cây cao su đƣợc trồng nhiều nơi trên thế giới nhƣ Ấn Độ, châu Phi,
Nam Mỹ... ở Việt Nam cây cao su đƣợc trồng nhiều ở Đông Nam ộ, Tây Nguyên.
Cây cao su thích hợp trồng ở vùng đất đỏ. So với nhiều loại dầu khác thì dầu hạt
cao su ít đƣợc sử dụng trong thực tế, không thể làm thực phẩm, không thể làm thức
ăn gia súc do hàm lƣợng axits béo lớn, có độc tính. Vì vậy nếu sử dụng dầu hạt cao
su làm nguyên liệu để sản xuất biodiesel thì hiệu quả kinh tế thu đƣợc là cao nhất.
Hàm lƣợng axit béo lớn do trong thành phần có enzym lypaza tác dụng phân hủy

HVTH: Hoàng Lê An – KTHH 2014A

Trang 23


Luận văn thạc sĩ

GVHD: PGS Nguyễn Khánh Diệu Hồng

glyxerit thành axit béo. Dầu sau khi đƣợc xử lý nhiệt thì chỉ số axit sẽ ổn định do
không còn enzym lypaza nửa [3]. Thành phần axit béo của dầu hạt cao su nhƣ sau:
Bảng 1.2 Thành phần axit béo của dầu hạt cao su

C14:

C16:

C16:

C16:

C18:

C18:

C18:

C18:

C20:

C22:

C24:

0

0

2

1

0

1

2

3

1

1

0

0,1

8,5

0,2

9,2

23,5

36,2

21,3

0,4

0,2

0,1

0,1

I.4.3. Dầu từ nguồn khác
a. Dầu ăn đã qua sử dụng
Dầu ăn đã qua sử dụng có thể tận dụng lần cuối làm xà phòng, hoặc năng lƣợng
bằng cách thủy phân hoặc cracking nhiệt. Tuy nhiên thì xà phòng làm ra từ dầu này
có chất lƣợng kém, do vậy một lƣợng lớn dầu qua sử dụng đã thải tự do ra các con
sông hoặc chôn lấp dƣới đất, gây ô nhiễm môi trƣờng. Do đó việc quản lý các loại
dầu và chất béo nhƣ là một thách thức đáng kể vì các vấn đề xử lý của chúng và ô
nhiễm có thể ảnh hƣởng đến các nguồn tài nguyên nƣớc và đất. Việc sản xuất dầu
diesel sinh học từ WCO để phần nào thay thế diesel dầu mỏ là một trong những
biện pháp để giải quyết hai vấn đề lớn là ô nhiễm môi trƣờng và thiếu hụt năng
lƣợng [13]. Ngoài ra, để giảm chi phí sản xuất diesel sinh học, WCO sẽ là một lựa
chọn tốt vì so với các nguyên liệu khác nó là rẻ nhất [14]. Dầu ăn đƣợc sử dụng là
phân loại bởi hàm lƣợng axit béo tự do. Nếu thành phần FFA của WCO là <15%,
sau đó nó đƣợc gọi là “mỡ vàng”; nếu WCO > 15% nó đƣợc gọi là “mỡ nâu” [15].
Lƣợng WCO tạo ra trong mỗi quốc gia là rất lớn và thay đổi tùy thuộc vào việc sử
dụng dầu thực vật.

HVTH: Hoàng Lê An – KTHH 2014A

Trang 24


Luận văn thạc sĩ

GVHD: PGS Nguyễn Khánh Diệu Hồng
Hình 1.7 Dầu đã qua sử dụng

b. Dầu vi tảo
Vi tảo nhƣ một nguyên liệu cho nhiên liệu sinh học (biodiesel thế hệ thứ ba) đã
đƣợc xem xét rộng rãi trong những năm gần đây [15, 16]. Chúng là những vi sinh
vật quang hợp chuyển đổi ánh sáng mặt trời, nƣớc và CO2 để sinh khối tảo. Vi tảo
đƣợc phân loại nhƣ tảo cát (bacillariophyceae), tảo lục (Lớp Tảo lục), nâu vàng
(chrysophyceae) và tảo xanh lục (cyanophyceae). Các vi tảo từ lâu đã đƣợc công
nhận là nguồn tiềm năng tốt cho sản xuất nhiên liệu sinh học vì hàm lƣợng dầu cao
(hơn 20%) và sản xuất sinh khối nhanh chóng. Sinh khối tảo có thể đóng một vai trò
quan trọng trong việc giải quyết các vấn đề giữa việc sản xuất lƣơng thực và nhiên
liệu sinh học trong tƣơng lai gần. Việc nuôi trồng vi tảo không cần đất nhiều so với
các nhà máy thuộc về địa thế.

Hình 1.8 Vi tảo
c. Mỡ động vật
Mỡ động vật đƣợc sử dụng để sản xuất dầu diesel sinh học bao gồm mỡ động vật
[17], mỡ trắng hoặc mỡ cá (Nhật Bản) và mỡ gà [18]. So với các loại dầu thực vật,
các chất béo thƣờng xuyên cung cấp một lợi thế kinh tế bởi vì họ thƣờng báo giá
thuận lợi cho việc chuyển đổi thành dầu diesel sinh học. Mỡ động vật có một số ƣu
điểm nhƣ số xetan cao, tính ăn mòn, làm sạch và tái tạo. Mỡ động vật có thành phần
FFAs và nƣớc thấp, nhƣng không bao giờ đáp ứng đƣợc nhu cầu nhiên liệu thế giới
do nó ảnh hƣởng đến vấn đề lƣơng thực.

HVTH: Hoàng Lê An – KTHH 2014A

Trang 25