nghiên cứu tổng hợp và đặc trƣng hydrotanxit trên cơ sở các thành phần oxyt kim loại và ứng dụng cho quá trình decacboxyl hóa dầu dừa tạo hydrocacbon xanh
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.71 MB, 92 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------
PHẠM NĂNG CƢỜNG
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ ĐẶC TRƢNG
HYDROTANXIT TRÊN CƠ SỞ CÁC THÀNH PHẦN OXYT
KIM LOẠI VÀ ỨNG DỤNG CHO QUÁ TRÌNH DECACBOXYL
HÓA DẦU DỪA TẠO HYDROCACBON XANH
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
GS.TS. ĐINH THỊ NGỌ
Hà Nội - 2015
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng, các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là
trung thực và chưa từng được công bố dưới bất cứ hình thức nào.
Tôi xin cam đoan rằng, các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều đã được chỉ
rõ nguồn gốc và mọi sự giúp đỡ trong quá trình thực hiện luận văn đã được cảm ơn.
Tác giả
Phạm Năng Cường
Phạm Năng Cường CB130764
ii
LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin chân thành cảm ơn:
Cô giáo hướng dẫn GS.TS Đinh Thị Ngọ đã chỉ đạo, hướng dẫn tận tình sâu sắc
về mặt khoa học, truyền đạt kinh nghiệm chuyên môn, phương pháp nghiên cứu khoa
học, trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
Đồng thời tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong Viện Kỹ thuật
Hóa học/Trường ĐHBK Hà Nội, Hệ quản lý đào tạo Sau đại học đã tạo điều kiện
thuận lợi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu tại trường.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 16 tháng 6 năm 2015.
Tác giả.
Phạm Năng Cường
Phạm Năng Cường CB130764
iii
MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa ………………………………………………………………….
i
Lời cam đoan…………………………………………………………………..
ii
Lời cảm ơn …………………………………………………………………….
iii
Danh mục các kí hiệu, các chữ viết tắt ………………………………………..
vi
Danh mục các bảng ……………………………………………………………
viii
Danh mục các hình vẽ, đồ thị …………………………………………………
x
MỞ ĐẦU ……………………………………………………………………...
1
Chƣơng I: TỔNG QUAN ……………………………………………………
3
1.1. Phân đoạn kerosen ……………………………………………………..
3
1.1.1 Tính chất và các chỉ tiêu kỹ thuật của kerosen khoáng……………..
4
1.1.2. Ứng dụng …………………………………………………………..
4
1.2. Nhiên liệu kerosene xanh ……………………………………………………..
5
1.2.1. Ưu, nhược điểm của nhiên liệu kerosen xanh……………………...
5
1.2.2. Tình hình sản xuất và sử dụng nhiên liệu kerosen xanh trên thế giới
và Việt Nam …………………………………………………………
1.3. Nguyên liệu sản xuất nhiên liệu kerosen xanh ……………………….
6
7
1.3.1. Dầu đậu nành ………………………………………………………
8
1.3.2. Dầu hạt cải …………………………………………………………
8
1.3.3. Dầu cọ ……………………………………………………………...
9
1.3.4. Dầu Jatropha ………………………………………………………
9
1.3.5. Mỡ cá thải ………………………………………………………….
9
1.3.6. Mỡ động vật thải khác ……………………………………………..
10
1.3.7. Dầu ăn thải sau chế biến thực phẩm ………………………………
10
1.3.8. Cặn béo thải từ quá trình tinh luyện dầu, mỡ động thực vật ………
11
1.3.9. Dầu dừa …………………………………………………………….
13
1.4. Các phƣơng pháp sản xuất nhiên liệu kerosen xanh …………………
15
Phạm Năng Cường CB130764
iv
1.4.1. Phương pháp hydrocracking ………………………………………
15
1.4.2. Phương pháp cracking xúc tác……………………………………..
17
1.5. Xúc tác cho quá trình decacboxyl hóa …………………………………
19
1.5.1. Một số nghiên cứu và xúc tác sử dụng trong quá trình decacboxyl
hóa …………………………………………………………………
20
1.5.2. Xúc tác trên cơ sở hydrotanxit và các ứng dụng trong quá trình
decacboxyl hóa …………………………………………………….
22
1.5.3. Xúc tác dạng hydrotanxit 3 kim loại Mg-Ni-Al ...............................
25
Chƣơng II: THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
26
2.1. Chế tạo và đặc trƣng xúc tác dạng hydrotanxit ..................................
26
2.1.1. Chế tạo xúc tác dạng hydrotanxit 3 thành phần Mg-Ni-Al ………..
26
2.1.2. Các phương pháp đặc trưng xúc tác ……………………………….
27
2.1.2.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD - X-Ray Diffraction)
nghiên cứu định tính cấu trúc pha tinh thể...........................
27
2.1.2.2. Phân tích nhiệt TG-DTA ………………………………….
29
2.1.2.3. Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại (IR) ………………
29
2.1.2.4. Phổ XRF …………………………………………………
29
2.1.2.5. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) .....................
30
2.1.2.6. Hấp phụ-nhả hấp phụ nitơ BET ……………………………
31
2.1.2.7. Đo độ axit - bazơ theo phương pháp TPD-NH3 và TPD-CO2
33
2.2. Thực hiện phản ứng decacboxyl hóa nguyên liệu dầu dừa trên các hệ
xúc tác chế tạo đƣợc ……………………………………………………
33
2.2.1. Xác định các tính chất đầu vào của nguyên liệu dầu dừa và sản
phẩm nhiên liệu lỏng ………………………………………………
33
2.2.1.1. Các tính chất hóa lý, chỉ tiêu kỹ thuật ……………………
33
2.2.1.2. Xác định thành phần hóa học ………………………………
34
Phạm Năng Cường CB130764
v
2.2.2. Thực hiện phản ứng decacboxyl hóa nguyên liệu dầu dừa trên hệ
xúc tác thu được …………………………………………………...
34
2.3. Các phƣơng pháp đánh giá chất lƣợng sản phẩm tổng hợp từ dầu
dừa ………………………………………………………………………
35
2.3.1. Phương pháp sắc kí khí khối phổ (GC-MS) ………………………..
35
2.3.2. Xác định chỉ số axit (TCVN 6127-1996, ASTM D3242) ………….
37
2.3.3 Xác định độ nhớt (TCVN 3171, ASTM D445) …………………….
38
2.3.4 Xác định tỉ trọng (TCVN 6594, ASTM D1298) ……………………
38
2.3.5 Xác định hàm lượng nước (TCVN 2692,ASTM D95) ……………..
39
2.3.6 Xác định nhiệt độ chớp cháy cốc kín (TCVN 2693, ASTM D93)….
40
2.3.7 Xác định hàm lượng cặn cacbon (TCVN 6324, ASTM 189/97)……
41
2.3.8. Xác định chiều cao ngọn lửa không khói (ASTM D1322) ………..
41
2.3.9. Xác định chỉ số xà phòng (ASTM D5558) ………………………...
43
2.3.10. Xác định chỉ số iot (EN-14111) …………………………………..
44
2.3.11. Xác định hàm lượng các tạp chất cơ học (ASTM D3042) ………..
45
2.3.12. Xác định thành phần chưng cất phân đoạn (ASTM D86) ………..
46
2.3.13. Xác định nhiệt độ đông đặc (ASTM D97) ………………………..
46
2.3.14. Xác định hydrocacbon thơm (ASTM D1319) ……………………
47
2.3.15. Xác định áp suất hơi (ASTM D4953) …………………………….
47
2.3.16. Xác định hàm lượng lưu huỳnh (ASTM D2274) …………………
47
2.3.17. Xác định ăn mòn mảnh đồng (ASTM D130) …………………….
47
2.3.18. Xác định độ ổn định oxy hóa (ASTM D2274) ……………………
49
2.3.19. Xác định độ dẫn điện (ASTM D2624) ……………………………
49
2.3.20. Xác định tính bôi trơn (ASTM D5001) …………………………...
49
2.3.21. Xác định hàm lượng nhựa thực tế (ASTM D381) ………………..
49
2.3.22. Xác định ngoại quan (màu sắc, mùi) (ASTM D1500, D6045) …..
49
Chƣơng III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ………………………………
51
3.1. Nghiên cứu tổng hợp xúc tác ………………………………………….
51
Phạm Năng Cường CB130764
vi
3.1.1. Phổ XRD ………………………………………………………….
51
3.1.2. Giản đồ phân tích nhiệt TG-DTA của hệ xúc tác HT3-M2
(Mg/Ni/Al) = 2/1/1 ………………………………………………
3.1.3. Phổ FT-IR của hệ xúc tác HT3-M2 trước và sau nung tại 450oC …
54
56
3.1.4. Phổ XRF và kết quả phân tích thành phần nguyên tố của xúc tác
HT3-M2 trước và sau quá trình nung tại 450oC …………………
58
3.1.5. Ảnh SEM của xúc tác HT3-M2 ……………………………………
60
3.1.6. Diện tích bề mặt riêng theo BET …………………………………..
61
3.1.7. Đặc trưng tính axit - bazơ của xúc tác HT3-M2 bằng phương pháp
TPD-NH3 và TPD-CO2 ……………………………………………
3.2. Thăm dò hoạt tính của xúc tác trong phản ứng decacboxyl hóa dầu
62
67
dừa ……………………………………………………………………....
3.2.1. Thành phần hóa học của phân đoạn sản phẩm ……………………
67
3.2.2. Một số tiêu chuẩn chính của nhiên liệu kerosene xanh ……………
70
KẾT LUẬN …………………………………………………………………...
75
TÀI LIỆU THAM KHẢO …………………………………………………..
76
Phạm Năng Cường CB130764
vii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Kí hiệu
Ý nghĩa
ATSM
Hiệp hội tiêu chuẩn vật liệu của Mỹ
BET
Phương pháp phân tích đo diện tích bề mặt
ĐBSCL
Đồng bằng sông Cửu long
GC
Phương pháp phân tích sắc ký khí
H/C
Tỉ lệ giữa hydro và cacbon
N
Hợp chất chứa nitơ
O
Hợp chất chứa oxy
S
Hợp chất chứa lưu huỳnh
SEM
Kính hiển vi điện tử quét
TCVN
Tiêu chuẩn Việt nam
TG-DTA, TG-DSC
Phương pháp phân tích nhiệt
TPD-NH3,TPD-CO2 Phương pháp phân tích xác định độ axit, bazơ
XRD
Phạm Năng Cường CB130764
Phổ Rơnghen
viii
DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 1.1. Tính chất hóa lý của kerosen ……………………………………
4
Bảng 1.2. Một số tính chất mỡ động vật thải ………………………………
10
Bảng 1.3. So sánh tính chất dầu đã qua chiên rán và dầu hạt cải …………
11
Bảng 1.4. So sánh nhiên liệu sinh học sản xuất bằng các phương pháp khác
nhau ………………………………………………………………
18
Bảng 2.1. Ký hiệu mẫu và tỷ lệ thành phần kim loại Mg, Ni ………………
26
Bảng 2.2. Lượng mẫu thử thay đổi theo chi số iốt dự kiến ………………..
45
Bảng 3.1. Ký hiệu các mẫu sử dụng ………………………………………..
51
Bảng 3.2. Kết quả phân tích thành phần nguyên tố theo phổ XRF của xúc
tác HT3-M2 chưa nung ………………………………….............
59
Bảng 3.3. Kết quả phân tích thành phần nguyên tố theo phổ XRF của xúc
tác HT3-M2 sau quá trình nung tại 450oC ………………………
60
Bảng 3.4. Các thông số về độ axit thu được qua phương pháp TPD-NH3
64
Bảng 3.5. Các thông số về độ bazơ thu được qua phương pháp TPD-CO2
66
Bảng 3.6. Các điều kiện công nghệ thích hợp cho quá trình decacboxyl hóa
dầu dừa trên hệ xúc tác dạng hydrotanxit 3 kim loại Mg-Ni-Al
67
(HT3-M2, Mg/Ni/Al = 2/1/1)…………………………………..
Bảng 3.7. Hiệu suất các phân đoạn của quá trình decacboxyl hóa dầu dừa
với xúc tác HT3 – M2 (Mg/Ni/Al = 2/1/1)………………………
67
Bảng 3.8. Thành phần hóa học của sản phẩm thuộc phân đoạn 160-300oC
thu được từ quá trình decacboxyl hóa dầu dừa…………………….
68
Bảng 3.9. Các chỉ tiêu của nhiên liệu kerosen xanh, so sánh với các chỉ tiêu
của nhiên liệu Jet A-1 theo TCVN 6426:2009 với cùng phương
pháp xác định …………………………………………………..
Phạm Năng Cường CB130764
ix
70
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Trang
Hình 1.1. Sơ đồ biểu diễn quá trình hydrocracking dầu ăn thải ………………..
16
Hình 1.2. Cấu trúc của hydrotanxit ....................................................................
23
Hình 1.3. Độ chuyển hóa axit oleic trên xúc tác hydrotanxit tại các nhiệt độ.
Blank ( phản ứng không có xúc tác), MG30, MG63, MG70 ( xúc tác
hydrotanxit chứa lượng MgO tương ứng 30%, 63%, 70%) .............
24
Hình 2.1. Mô hình nhiễu xạ tia X …………………………………………….
27
Hình 2.2. Mô hình phương pháp hiển vi điện tử quét ………………………….
30
Hình 2.3. Các dạng đường đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ theo phân loại
IUPAC ……………………………………………………………….
31
Hình 2.4. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên của P/V(P0 - P) theo P/P0 ……………
33
Hình 2.5. Thiết bị thí nghiệm phản ứng decacboxyl hóa pha lỏng gián đoạn
…………………………………………………………..
35
Hình 2.6. Sơ đồ hoạt động máy sắc ký khí …………………………………….
37
Hình 2.7. Hệ thống quan sát chiều cao ngọn lửa không khói ………………….
43
Hình 3.1.Phổ XRD của các mẫu xúc tác dạng hydrotanxit 3 kim loại Mg-Al-Ni
trước khi nung ……………………………………………………….
52
Hình 3.2. Phổ XRD của xúc tác HT3-M2 theo nhiệt độ nung …………………
53
Hình 3.3. Giản đồ phân tích nhiệt TG-DTA của xúc tác HT3-M2 ……………
55
Hình 3.4. Phổ FT-IR của xúc tác HT3-M2 trước khi nung ……………………
57
Hình 3.5. Phổ FT-IR của xúc tác HT3-M2 sau khi nung tại 450oC ……………
57
Hình 3.6. Phổ XRF của xúc tác HT3-M2 trước quá trình nung ………………
58
Hình 3.7. Phổ XRF của xúc tác HT3-M2 sau khi nung tại 450oC ……………
59
Hình 3.8. Ảnh SEM của xúc tác HT3-M2 trước khi nung ……………………
60
Phạm Năng Cường CB130764
x
Hình 3.9. Ảnh SEM của xúc tác HT3-M2 sau khi nung tại 450oC …………..
61
Hình 3.10. Giản đồ TPD-NH3 của xúc tác HT3-M2 (Mg/Ni/Al = 2/1/1).
Đường màu đỏ: Tín hiệu thu được từ detector TCD, các đường màu
xanh dương, xanh lá cây và nâu là các dạng vi phân để xác định các
nhiệt độ đỉnh giải hấp phụ ………………………………………….
63
Hình 3.8. Giản đồ TPD-CO2 của hydrotanxit 3 thành phần ………………….
65
Hình 3.9. Sắc ký đồ của sản phẩm thuộc phân đoạn 160-300oC thu được từ quá
trình decacboxyl hóa dầu dừa …………………………………..
Phạm Năng Cường CB130764
xi
69
MỞ ĐẦU
Nhiên liệu sinh học biodiesel đã được nghiên cứu, ứng dụng cho động cơ
diesel. Trong những năm gần đây, nhiên liệu sinh học biokerosen cho máy bay (các
monoalkyl este của các axit béo mạch ngắn hoặc nhiều nối đôi có nguồn gốc từ dầu
thực vật còn có thể gọi là biojet) trở thành vấn đề thu hút rất nhiều sự quan tâm của
các nhà khoa học và các nước trên thế giới bởi máy bay không thải khí thải trên mặt
đất nhưng lại thải trực tiếp khí thải vào khí quyển ở độ cao 10 km, gây ô nhiễm bầu
không khí. Các hãng hàng không trên thế giới cũng đã tiến hành bay thử nghiệm
trên nhiên liệu sinh học biokerosen và thu được những kết quả rất khả quan. Trong
những năm tới, chính phủ nhiều nước sẽ thắt chặt các tiêu chuẩn của nhiên liệu máy
bay, yêu cầu sử dụng nhiên liệu sinh học. Các nước trong Liên minh châu Âu - EU
quy định máy bay bay trong không phận của các quốc gia này phải là nhiên liệu
sạch. Tuy nhiên, do biokerosen là một hỗn hợp các metyl este nên oxy chiếm một
hàm lượng lớn (khoảng 14%), tính chất này làm cho nhiên liệu có chiều cao ngọn
lửa không khói rất lớn (hơn 90 mm) nhưng lại làm giảm nhiệt trị của nhiên liệu đi
nhiều (chỉ còn khoảng 37 MJ/Kg so với 45 MJ/Kg của nhiên liệu phản lực), thấp
hơn giới hạn ứng dụng của biokerosen khi sử dụng làm nhiên liệu phản lực. Phương
pháp pha chế biokerosen với nhiên liệu phản lực thương phẩm cũng được đưa ra để
giải quyết vấn đề này, tuy nhiên hàm lượng biokerosen cho phép trong nhiên liệu
cũng không cao (dưới 15%).
Một loại nhiên liệu sinh học mới có thể đáp ứng rất tốt các yêu cầu về nhiệt trị
cho nhiên liệu phản lực đó là các hydrocacbon xanh sản xuất từ dầu thực vật có
khoảng sôi tương tự khoảng sôi của nhiên liệu phản lực, còn gọi là nhiên liệu
kerosen xanh. Các hydrocacbon này có thành phần chủ yếu có dạng mạch thẳng
giống với mạch cacbon của các gốc axit béo có trong dầu thực vật nên có nhiệt trị
tương đương với nhiệt trị của nhiên liệu thương phẩm. Nhiên liệu kerosen xanh có
các tính chất tương tự như kerosen thông thường do đó có thể được trộn lẫn với
nhiên liệu truyền thống theo tỷ lệ phù hợp để đáp ứng các tiêu chuẩn nhiên liệu
hàng không. Ưu điểm nổi trội của nhiên liệu kerosen xanh là khả năng tái sinh
Phạm Năng Cường CB130764
1
nguồn nguyên liệu, nhiệt trị tương đương với nhiên liệu khoáng, hiệu quả đốt cháy
cao hơn, hầu như không chứa S, N và aromatic. Nguyên liệu để sản xuất nhiên liệu
kerosen xanh chính là các loại dầu thực vật, các phế phẩm, phụ phẩm trong nông
lâm nghiệp. Việc sản xuất nhiên liệu kerosen xanh không chỉ góp phần giải quyết
vấn đề tận dụng chất thải trong các quá trình chế biến nông lâm nghiệp mà còn giúp
con người có thể chủ động trong việc tạo ra các nguồn nguyên liệu này, từ đó không
bị phụ thuộc quá nhiều vào nguyên liệu hóa thạch.
Trong bối cảnh nhu cầu về nhiên liệu hàng không là rất lớn và nhiều quy định
về lượng khí thải ngày càng được quản lý chặt chẽ thì tổng hợp nhiên liệu sinh học
cho máy bay là hướng đi rất có tiềm năng. Trên thế giới mới chỉ có một vài nghiên
cứu đi theo hướng sản xuất hydrocacbon xanh làm nhiên liệu sinh học với phương
pháp chủ yếu nhất hiện nay là decacboxyl hoặc cracking các loại dầu thải. Do đó
chúng tôi nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp và đặc trưng hydrotanxit trên
cơ sở các thành phần oxyt kim loại và ứng dụng cho quá trình decacboxyl hóa
dầu dừa tạo hydrocacbon xanh”. Trong đề tài này tôi tiến hành sản xuất nhiên liệu
kerosen xanh có khoảng nhiệt độ sôi tương ứng với nhiên liệu phản lực thông qua
quá trình decacboxyl dầu dừa trên xúc tác dạng hydrotanxit 3 thành phần kim loại
Mg-Ni-Al.
Phạm Năng Cường CB130764
2
Chƣơng I: TỔNG QUAN
1.1. Phân đoạn kerosen
Phân đoạn kerosen có khoảng nhiệt độ sôi từ 180÷250oC bao gồm những
hydrocacbon có số nguyên tử cacbon trong phân tử từ C11÷C15. Phân đoạn kerosen
có dạng chất lỏng không màu, hoặc màu vàng nhạt, dễ cháy, có mùi đặc trưng, độ
bay hơi tương đối nằm ở khoảng trung gian giữa xăng và dầu diesel. Kerosen không
tan trong nước (lạnh hoặc nóng), nhưng có thể trộn lẫn trong các dung môi dầu khí
[2,10]. Trong phân đoạn này, các parafin hầu hết tồn tại ở dạng cấu trúc mạch thẳng
không nhánh (n-parafin), dạng cấu trúc nhánh rất ít trong đó hàm lượng các isoparafin có cấu trúc isoprenoid có thể chiếm đến 20÷40% trong tổng số các dạng
đồng phân. Những hydrocacbon loại naphten và thơm trong phân đoạn này bên
cạnh những loại có cấu trúc một vòng và có nhiều nhánh phụ đính xung quanh còn
có mặt các hợp chất 2 hoặc 3 vòng. Trong đó, các hợp chất naphten và aromatic 2
vòng chiếm phần lớn, bắt đầu có mặt các hợp chất hydrocacbon có cấu trúc hỗn hợp
giữa vòng naphten và aromatic như tetralin và các đồng đẳng của chúng. Nếu như
trong phân đoạn xăng, lưu huỳnh dạng mercaptan chiếm phần chủ yếu trong số các
hợp chất chứa lưu huỳnh, thì trong phân đoạn kerosen lưu huỳnh dạng mercapten đã
giảm đi một cách rõ rệt, về cuối phân đoạn này hầu như không còn mercaptan nữa.
Thay thế vào đó là lưu huỳnh dạng sunfua và disunfua, cũng như lưu huỳnh trong
các mạch dị vòng. Trong số này, các sunfua vòng no (dị vòng) là loại có chủ yếu.
Các hợp chất chứa oxy trong phân đoạn kerosen cũng cao hơn so với phân đoạn
xăng. Đặc biệt ở phân đoạn này, các hợp chất chứa oxy dưới dạng axit, chủ yếu là
axit naphtenic có nhiều. Ngoài các axit, các hợp chất chứa oxy còn là các phenol và
đồng đẳng của chúng như crezol, dimetyl phenol. Các hợp chất của nitơ trong phân
đoạn này có ít nhưng chúng có thể nằm dưới dạng các quinolin và đồng đẳng, hoặc
các hợp chất chứa nitơ không mang tính bazơ như pyrol, indol và các đồng đẳng
của nó. Trong phân đoạn kerosen, số lượng các chất nhựa rất ít, trọng lượng phân tử
của nhựa còn thấp (200÷300) [36].
Phạm Năng Cường CB130764
3
1.1.1. Tính chất và các chỉ tiêu kỹ thuật của kerosen khoáng
Kerosen có một số tính chất hóa lý như sau [2, 10].
Bảng 1.1 Tính chất hóa lý của kerosen
STT
Thông số
Giá trị
1
Trạng thái (15 °C và 1 atm)
lỏng
2
Điểm sôi ở 1 atm, °C
180÷250
3
Điểm đóng băng, °C
-45.6
4
Tỷ trọng(15oC)
0,80
5
Sức căng bề mặt(20oC), N / m
6
Nhiệt hóa hơi, J / kg
2.5 x 105
7
Nhiệt cháy, MJ / kg
43.124
8
Điểm chớp cháy, oC
38
9
Chỉ số axit, mg KOH/g (max)
0,015
10
Hợp chất thơm, % thể tích ( max)
22.0
11
Độ nhớt ở -20oC, mm2/s (max)
8.0
0,023-0,032
Một số loại dầu thô, đặc biệt là dầu thô parafinic, chứa đựng thành phần
kerosen chất lượng cao, những loại dầu thô khác thì chứa asphalten, chúng sẽ được
lọc kỹ lưỡng để tách loại thành phần aromatic và lưu huỳnh trước khi thành phần
kerosen đạt yêu cầu. Kerosen là một sản phẩm có độ ổn định cao, ngoài việc loại bỏ
lượng aromatic nếu nó vượt quá ngưỡng cho phép thì phân đoạn kerosen có thể chỉ
cần rửa bằng kiềm hoặc trải qua một quá trình xử lý nếu có sự xuất hiện của lưu
huỳnh [15, 48].
1.1.2. Ứng dụng
Một số ứng dụng quan trọng có thể kể ra dƣới đây:
- Làm nhiên liệu sinh hoạt: dầu hỏa thắp sáng, đốt lò... làm dung môi pha
loãng [2, 49].
- Làm nhiên liệu phản lực: Loại nhiên liệu được dùng cho các máy bay dân
dụng trên thế giới là dạng kerosen Jet A1, ở Hoa Kỳ thì Jet A được dùng cho máy
Phạm Năng Cường CB130764
4
bay dân dụng, tương tự như loại Jet A1 ở trên nhưng điểm chảy cao hơn (-40oC thay
vì -47oC). Đây là hướng ứng dụng rộng rãi nhất của phân đoạn kerosen khoáng.
1.2. Nhiên liệu kerosene xanh
Nhiên liệu kerosen xanh được định nghĩa là các hydrocacbon có khoảng sôi
nằm trong giới hạn sôi của phân đoạn kerosen hoặc nhiên liệu phản lực thương
phẩm, được tổng hợp từ những nguồn nguyên liệu sinh học như dầu, mỡ động thực
vật, các phụ phẩm lâm nghiệp…. [34].
1.2.1. Ưu, nhược điểm của nhiên liệu kerosen xanh
Nhiên liệu kerosen xanh có các tính chất tương tự như kerosen thông thường
do đó có thể được trộn lẫn với nhiên liệu truyền thống theo tỷ lệ phù hợp để đáp
ứng các tiêu chuẩn nhiên liệu hàng không. Ưu điểm nổi trội của nhiên liệu kerosen
xanh là khả năng tái sinh nguồn nguyên liệu, nhiệt trị tương đương với nhiên liệu
khoáng, hiệu quả đốt cháy cao hơn, hầu như không chứa S, N và aromatic. Nguyên
liệu để sản xuất nhiên liệu kerosen xanh chính là các loại dầu thực vật, các phế
phẩm, phụ phẩm trong nông lâm nghiệp. Việc sản xuất nhiên liệu kerosen xanh
không chỉ góp phần giải quyết vấn đề tận dụng chất thải trong các quá trình chế biến
nông lâm nghiệp mà còn giúp con người có thể chủ động trong việc tạo ra các
nguồn nguyên liệu này, từ đó không bị phụ thuộc quá nhiều vào nguyên liệu hóa
thạch [34].
- Sản xuất từ nguyên liệu có khả năng tái tạo: Các loại dầu, mỡ động thực vật,
các sản phẩm phế thải từ quá trình tinh luyện, sử dụng dầu ăn đều là những nguyên
liệu có nguồn gốc sinh học nên khả năng tái tạo nguyên liệu sau quá trình sử dụng
rất tốt. Điều này làm giảm áp lực về sử dụng nguyên liệu hóa thạch.
- Quá trình cháy sạch: Sự cháy sạch làm giảm lượng phát thải CO, muội than
(cacbon). Hàm lượng lưu huỳnh của nhiên liệu kerosen xanh thấp có hai ưu điểm
quan trọng so với kerosen khoáng: Thứ nhất, với vai trò nhiên liệu, sự cháy nhiên
liệu kerosen xanh sẽ thải ra ít SOx là khí gây ăn mòn thiết bị, ô nhiễm môi trường,
ảnh hưởng tới sức khỏe của con người; thứ hai, xu thế của tương lai là sẽ tiêu chuẩn
hóa, giảm hàm lượng lưu huỳnh cho phép trong nhiên liệu trong khi bản thân nhiên
Phạm Năng Cường CB130764
5
liệu kerosen xanh đã đạt được tiêu chuẩn này. Hàm lượng parafin cao của nhiên liệu
kerosen xanh cho phép nhiên liệu cháy hoàn toàn hơn so với nhiên liệu khoáng,
đồng thời sự tạo cặn, đóng muội trong động cơ sẽ giảm đi đáng kể [13]
- Giảm lượng khí thải độc hại và nguy cơ mắc bệnh ung thư: Nguyên nhân
chính là do hàm lượng hydrocacbon thơm thấp. Theo các nghiên cứu của Bộ năng
lượng Mỹ tại một trường đại học ở California, sử dụng các loại nhiên liệu kerosen
xanh để thay cho kerosen khoáng có thể giảm 93,6% nguy cơ mắc bệnh ung thư từ
khí thải do chứa rất ít các hợp chất thơm, hợp chất lưu huỳnh, và quá trình cháy của
chúng triệt để hơn nên giảm được nhiều hydrocacbon trong khí thải [13].
Nhược điểm lớn nhất của nhiên liệu kerosen xanh hiện nay vẫn là giá thành
cao do đi từ những loại dầu có thể ăn được. Tuy nhiên nhược điểm này hoàn toàn có
thể khắc phục bằng việc thay thế nguồn nguyên liệu sang các loại dầu thực vật
không ăn được, hoặc các phụ phẩm của quá trình tinh luyện dầu ăn, các loại dầu,
mỡ ăn thải.
1.2.2. Tình hình sản xuất và sử dụng nhiên liệu kerosen xanh trên thế giới và
Việt Nam
Trên thế giới, giai đoạn 1980÷1985, nhiên liệu kerosen xanh đã được phát
triển ở Fortaleza, Brazil.Tuy nhiên ngay sau khi giá dầu hạ thấp, nhiên liệu kerosen
xanh đã bị quên lãng và nó chỉ được quan tâm tới một lần nữa khi giá dầu tăng lên
mức kỉ lục trong năm. Ngành giao thông Hà Lan đã đầu tư 1,25 triệu euro để phát
triển nhiên liệu kerosen xanh vào năm 2011. Nhiên liệu kerosen xanh sẽ trở thành
hiện thực vào khoảng năm 2020, nhưng nguyên liệu sản xuất là một thách thức lớn
[9].
Tháng 03 năm 2011, thành viên của liên minh hàng không Airbus - hãng Hàng
không Quốc gia Rumani Tarom, UOP Honeywell và công ty Camelina đã công bố
kế hoạch thành lập một trung tâm sản xuất nhiên liệu kerosen xanh tại Rumani
nhằm cung cấp nhiên liệu cho máy bay dân dụng, sử dụng nguyên liệu là dầu cải.
Nhiều hãng hàng không khác tại châu Âu cũng đã tiến hành bay thử nghiệm bằng
nhiên liệu kerosen xanh [31].
Phạm Năng Cường CB130764
6
Ở khu vực châu Mỹ, Mỹ và Brazil là hai nước dẫn đầu trong việc nghiên cứu
tổng hợp, sản xuất nhiên liệu sinh học, trong đó có nhiên liệu kerosen xanh. Tháng
08 năm 2011, một công ty hàng không của Mexico đã tiến hành chuyến bay đầu
tiên trong khu vực Mỹ Latinh bằng nhiên liệu kerosen xanh sản xuất từ dầu
jatropha, có hành trình từ thủ đô Mexico tới Tuxtla Gutierrez, một thành phố thuộc
bang miền Nam Chiapas [31].
Tại một số nước châu Á như Thái Lan, Malaysia, Indonesia, nhiên liệu sinh
học được tổng hợp chủ yếu từ dầu cọ hoặc dầu dừa do các nước này có quỹ đất
được quản lý rất chặt chẽ phục vụ cho việc trồng cây cọ dầu và dừa. Malaysia là
nước sản xuất và xuất khẩu dầu cọ lớn nhất thế giới. Hàng năm, nước này sản xuất
khoảng 47% lượng dầu cọ trên thế giới [14]. Cọ là loại cây có năng suất cho dầu rất
lớn và nhiên liệu sản xuất từ dầu cọ có giá thành rẻ hơn nhiên liệu sản xuất từ các
loại dầu khác. Hơn nữa, nhiên liệu sinh học từ dầu cọ cũng thải ra lượng khí thải
CO2 thấp hơn so với nhiên liệu sinh học từ dầu đậu nành, dầu hạt cải và thấp hơn rất
nhiều so với nhiên liệu hóa thạch [26].
Một nhóm các nhà khoa học Thái Lan [14] đã nghiên cứu chuyển hóa loại dầu
dừa có hàm lượng axit béo tự do cao (12,8%) thành nhiên liệu sinh học theo phương
pháp hydro hóa.Với tình hình thực tế đặt ra từ vấn đề môi trường và sự cạn kiệt dần
nguồn nguyên liệu khoáng thì sự thành công bước đầu của những chuyến bay thử
nghiệm của nhiên liệu xanh biokerosen sẽ là một động lực vô cùng lớn để các nhà
khoa học trên toàn thế giới tiếp tục nghiên cứu và đưa nhiên liệu kerosen xanh vào
thực tế trong một khoảng thời gian không xa.
Hiện nay, ở Việt Nam vẫn chưa có chương trình nghiên cứu mang tầm quốc
gia nào về nhiên liệu kerosen xanh.
1.3. Nguyên liệu sản xuất nhiên liệu kerosen xanh
Như đã nói trong phần trên, nguyên liệu để sản xuất nhiên liệu kerosen xanh là
các loại dầu, mỡ động thực vật hoặc các phụ phẩm từ quá trình chế biến, tinh luyện,
sử dụng dầu, mỡ động thực vật. Qua các phản ứng nhằm bẻ gãy mạch cacbon, các
nhóm este, axit có trong các phân tử triglyxerit hoặc axit béo tự do sẽ được loại bỏ,
Phạm Năng Cường CB130764
7
không hoặc có quá trình bẻ gãy một phần mạch cacbon trong gốc axit để tạo ra loại
nhiên liệu có khoảng sôi nằm trong khoảng sôi của nhiên liệu phản lực. Trong phần
này, chúng tôi đưa ra một số loại nguyên liệu tiềm năng có khả năng ứng dụng để
sản xuất loại nhiên liệu này.
1.3.1. Dầu đậu nành
Dầu đậu nành đang là nguyên liệu phổ biến nhất trên thế giới, Mỹ đang là
quốc gia đi đầu trong việc sử dụng dầu đậu nành làm nguyên liệu cho sản xuất
nhiên liệu sinh học, và cũng là quốc gia đi đầu trong sử dụng các loại dầu thực vật
nói chung. Những quốc gia có sản lượng dầu đậu nành cao là Mỹ, Brazil và
Achentina.Tại các quốc gia này, phần lớn dầu đậu nành được dùng làm nguyên liệu
sản xuất nhiên liệu sinh học.
So với các loại dầu hạt khác, dầu đậu nành cho hiệu suất nhiên liệu sinh học
thấp hơn, nhưng cây đậu nành có ưu điểm là có thể phát triển tốt cả ở vùng ôn đới
và nhiệt đới.
Dầu đậu nành tinh khiết có màu vàng sáng. Thành phần axit béo chủ yếu là
axit linoleic (50 ÷ 57%) và axit oleic (23 ÷ 29%) [12, 44].
1.3.2. Dầu hạt cải
Cây cho hạt cải lấy dầu được gieo trồng vào mùa thu (cây hai năm) hoặc mùa
xuân (cây một năm), thuộc loại cây rễ cọc có thể cao 1,5m. Tại châu Âu, năng suất
hạt khoảng từ 2,1 đến 3 tấn/ha. Để tăng năng suất thu hạt cũng như hiệu suất dầu,
trong khoảng 2 năm đất trồng được trồng xen canh với các loại cây như súp lơ
trắng, súp lơ xanh, bắp cải.
Dầu hạt cải có hàm lượng axit oleic không no với một nối đôi cao, chứa ít axit
no và axit nhiều nối đôi nên tính cháy, ổn định cao và nhiệt độ đông đặc thấp. Diện
tích đất trồng cây hạt cải chiếm khoảng 2% tổng diện tích đất trồng, Trung Quốc
hiện đang là nước có sản lượng cây hạt cải lớn nhất trên thế giới. Tính đến năm
2005, diện tích trồng cây hạt cải ở châu Âu là 1,4 triệu ha, sản lượng nhiên liệu sinh
học từ dầu hạt cải ở Đức chiếm 50% toàn châu Âu, các nước cũng có sản lượng cao
là Pháp, Cộng Hòa Séc và Ba Lan [12].
Phạm Năng Cường CB130764
8
1.3.3. Dầu cọ
Cọ là loại cây nhiệt đới được trồng nhiều ở một số nước châu Âu, Tây Phi,
châu Á…Từ cây cọ có thể sản xuất hai loại dầu là dầu nhân cọ và dầu cùi cọ. Dầu
nhân cọ có màu trắng còn dầu cùi cọ có màu vàng. Thành phần axit béo của chúng
cũng khác nhau. Dầu cùi cọ là loại thực phẩm rất tốt dùng để ăn trực tiếp hoặc chế
biến thành bơ thực vật. Dầu cùi cọ có chứa nhiều caroten nên được dùng để chế
biến tiền sinh tố A. Dầu cùi cọ có thể dùng để sản xuất xà phòng hoặc dùng trong
ngành luyện kim. Dầu nhân cọ có công dụng trong ngành thực phẩm bánh kẹo và xà
phòng. Cả hai loại dầu này đều có thể làm nguyên liệu rất tốt để sản xuất các loại
nhiên liệu sinh học [8].
1.3.4. Dầu Jatropha
Dầu từ hạt của cây jatropha - còn được gọi là cây cọc rào, phát triển tốt khi
được trồng ở những vùng đất bán khô hạn. Một năm cây cho thu hoạch hạt hai lần.
Ấn Độ là quốc gia trồng cây jatropha làm nhiên liệu sinh học với quy mô lớn, ước
tính có tới 64 triệu ha đất ở Ấn Độ được giành trồng cây jatropha, đây là những
vùng đất bỏ hoang và không thể trồng các loại cây lương thực. Hiệu quả kinh tế của
nhiên liệu sinh học từ jatropha phụ thuộc nhiều vào năng suất hạt, năng suất hạt cây
jatropha biến động khá nhiều, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như điều kiện khí hậu,
giống cây, cách trồng.
1.3.5. Mỡ cá thải
Công nghệ sử dụng mỡ cá đã được thực tế hóa ở nhiều nơi trên thế giới như
châu Phi, châu Á và châu Mỹ La Tinh, nơi có những hòn đảo nhỏ và ngành thủy sản
phát triển. Một số nơi đã có kế hoạch sản xuất nhiên liệu sinh học từ mỡ cá thải như
Aquafinca (Honduras), trung tâm nghiên cứu khoa học VTT ở Phần Lan. Một tổ
chức nghiên cứu ứng dụng lớn nhất tại Bắc Mỹ đã hợp tác với công ty hải sản Hiep
Thanh JSC tại Việt Nam từng tạo ra Enerfish và được chạy thử từ năm 2011,
Enerfish trở thành nhiên liệu sinh học sử dụng nguyên liệu mỡ cá thải từ tháng 5
năm 2009 và có kế hoạch sản xuất 120.000 lít/ngày. Một nghiên cứu khác là ở công
ty truyền thông Sustainable tại Vancoucer, Canada vào năm 2007. Trung tâm công
Phạm Năng Cường CB130764
9
nghệ quốc gia về sản phẩm dầu mỡ cá tại Nhật Bản (Anfaco-Cecopesca) cũng đi
theo hướng nghiên cứu này [1, 2].
Tại Việt Nam, nguồn mỡ thải chủ yếu lấy từ mỡ cá tra, cá basa. Năm 2004,
phân viện Khoa học Vật liệu tại TP. Hồ Chí Minh đã nghiên cứu thành công công
nghệ sản xuất nhiên liệu sinh học từ dầu mỡ động thực vật. Theo số liệu của tổng
cục hải sản, sản lượng cá tra, cá basa quy hoạch cho đến năm 2011 vào khoảng
1,5 2 triệu tấn, sau khi chế biến, phải có tới 900.000 ÷ 1.200.000 tấn phụ phẩm sau
xuất khẩu cần được nghiên cứu ứng dụng để làm tăng hiệu quả sử dụng từ nguồn lợi
thủy sản này, trong đó mỡ cá thải sản lượng khoảng 300.000 ÷ 400.000 tấn/năm [1].
1.3.6. Mỡ động vật thải khác
Chỉ có 51% khối lượng thú nuôi, gia súc sống sử dụng để sản xuất thức ăn
cho con người, phần còn lại là da, xương và các bộ phận phục vụ cho nấu nướng,
chiên rán là dầu mỡ. Mỡ động vật thải lấy từ mỡ lợn, mỡ gà,… thu từ các nhà máy
giết mổ và chế biến thịt [1]. Trên thế giới, ngành sản xuất thịt phát triển khá nhanh
và đã đạt tới 237,7 triệu tấn trong năm 2010, trong đó 42,7%; 33,4%; 23,9% theo
thứ tự thuộc về thịt lợn, thịt gà và thịt bò. Vì vậy lượng phụ phẩm từ quá trình chế
biến vô cùng lớn [1, 2].
Bảng 1.2. Một số tính chất mỡ động vật thải
Đặc điểm
Chỉ số axit (mg KOH/g )
Mỡ gia súc
1,07
Mỡ lợn
0,63
Mỡ gà
0,56
Chỉ số iot (g/100g)
45,3
77,9
76,7
Độ nhớt động học ở 40oC, mm2/s
46,37
39,53
41,06
Nhiệt trị (MJ/kg)
38,90
39,49
39,62
1.3.7. Dầu ăn thải sau chế biến thực phẩm
Dầu ăn thải là dầu đã sử dụng qua trong quá trình chế biến thức ăn hoặc dầu
thực vật thu hồi lại, mỡ từ quá trình chế biến thực phẩm trong công nghiệp hay các
quán ăn, nhà hàng, khách sạn. Dầu ăn thải có nhiều tính chất khác so với dầu thực
vật thông thường. Dầu ăn thải chứa hàm lượng axit béo cao hơn dầu thực vật
Phạm Năng Cường CB130764
10
nguyên chất. Bảng 1.3 dưới đây so sánh tính chất hóa lý của dầu đã qua chiên rán
với dầu hạt cải nguyên chất [30, 36].
Bảng 1.3. So sánh tính chất dầu đã qua chiên rán và dầu hạt cải
Tính chất
Giá trị
Dầu hạt cải nguyên chất
Độ axit (mg KOH/g)
2,1
<0,5
Độ nhớt động học ở 40oC (cSt)
35,3
30,2
Myristic (C14:0)
0,9
1
Palmitic (C16:0)
20,4
42,8
Stearic (C18:0)
4,8
4,5
Oleic (C18:1)
52,9
40,5
Linoleic (C18:2)
13,5
10,1
Linolenic (C18:3)
0,8
0,2
6,7
0,9
Hàm lượng
axit béo
(%kl)
Khác
Có thể thấy rằng, việc sử dụng dầu mỡ thải làm nguyên liệu có ưu điểm giá
thành rẻ và góp phần giải quyết được phần nào vấn đề môi trường.
1.3.8. Cặn béo thải từ quá trình tinh luyện dầu, mỡ động thực vật
Cặn béo thải thu được từ quá trình tinh chế cuối cùng trong quy trình tinh
luyện dầu, mỡ động thực vật. Cặn béo thải có thành phần hóa học rất phức tạp,
trong đó thành phần chủ yếu là các axit béo tự do, ngoài ra còn có các thành phần
khác như sterol, tocopherol, các este sterol, các hydrocacbon, các sản phẩm bẻ gãy
mạch của các axit béo tự do, andehit, xeton và axyl glyxerol. Hàm lượng axit béo tự
do thường chiếm từ 25 ÷ 75% khối lượng cặn béo thải phụ thuộc vào nguyên liệu
dầu ăn đem tinh luyện và điều kiện công nghệ của quá trình tinh luyện (đặc biệt có
loại lên đến hơn 90%) [44]. Trên thế giới, cặn béo thải thường được sử dụng làm
nguyên liệu cho quá trình sản xuất tocopherol và sterol [21] - những sản phẩm có
giá trị kinh tế cao. Tuy nhiên, sau khi tách tocopherol và sterol ra khỏi cặn béo thải,
vẫn còn một lượng cặn béo rất lớn thải ra thường được sử dụng làm thức ăn gia súc,
gây lãng phí một lượng nguyên liệu rất lớn có thể sử dụng để tổng hợp nhiên liệu
Phạm Năng Cường CB130764
11
sinh học. Hơn nữa, đây là loại nguyên liệu rẻ tiền nhất trong tất cả các nguồn có thể
sản xuất nhiên liệu sinh học, được sản xuất từ nguồn nguyên liệu tái tạo là dầu mỡ
động thực vật, có sản lượng rất lớn được thu mua từ các nhà máy sản xuất dầu, mỡ
động thực vật, do đó tận dụng được nguồn nguyên liệu này cho sản xuất nhiên liệu
sinh học sẽ là một hướng đi rất kinh tế và hiệu quả.
Tổng sản lượng dầu và mỡ động thực vật trên toàn thế giới ước tính khoảng
160 triệu tấn năm 2008, trong đó sản lượng dầu cọ và dầu dừa lớn nhất, chiếm tới
50% tổng sản phẩm, các loại dầu khác cũng có sản lượng rất cao như dầu đậu nành,
dầu hạt cải hay dầu hướng dương [9]. Từ các loại dầu này qua quá trình chế biến
thải ra một lượng cặn béo thải khổng lồ, thường chiếm từ 3÷4% tổng lượng dầu thô
nguyên liệu, nếu không xử lý sẽ gây ô nhiễm môi trường.
Việt Nam cũng là một trong những nước có nguồn nguyên liệu sản xuất dầu
phong phú, đồng thời cũng có thị trường tiêu thụ sản phẩm dầu tinh luyện lớn. Năm
2010, tổng sản lượng dầu tinh luyện tại Việt Nam ước tính xấp xỉ 1 triệu tấn, bao
gồm nhiều loại dầu như dầu đậu nành, dầu hạt cải, dầu hướng dương... Cặn béo thải
ở Việt Nam theo tính toán từ thống kê sản lượng dầu thực vật có khối lượng khá lớn
(khoảng 80.000 tấn năm 2010) và sẽ tăng gấp đôi vào năm 2020. Đây chắc chắn sẽ
là loại nguyên liệu rẻ tiền nhất, tái tạo, không sử dụng trong thực phẩm có thể sử
dụng để sản xuất các loại nhiên liệu sinh học. Nếu tận dụng được nguồn nguyên liệu
này, sản phẩm nhiên liệu sinh học có thể đáp ứng các yêu cầu không những về mặt
kỹ thuật mà còn về mặt kinh tế. Quá trình decacboxyl hóa và cracking cặn béo thải
để tổng hợp nhiên liệu sinh học cũng đã được quan tâm nghiên cứu trên thế giới.
Nhóm các tác giả [24] đưa ra một quy trình gọi là quy trình STING. Quy trình này
kết hợp cả hai phản ứng trao đổi este và cracking dưới điều kiện siêu tới hạn. Điều
kiện phản ứng là 460oC, 20MPa và trong thời gian 5 phút. Sản phẩm cho độ nhớt và
điểm chảy thấp hơn so với biodiesel từ quá trình trao đổi este thông thường do có
tạo thành các mạch hydrocacbon có mạch cacbon ngắn hơn (C14 đến C22 chuyển
thành C6 đến C10).
Phạm Năng Cường CB130764
12
Tại Việt Nam, Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam là nơi đầu tiên sử dụng
loại nguyên liệu này để sản xuất nhiên liệu sinh học - các metyl este tại các điều
kiện sau: nhiệt độ 220oC, áp suất 45 đến 50 bar, thời gian phản ứng 2 giờ. Các quá
trình nghiên cứu bẻ gãy mạch cacbon để tổng hợp các dạng nhiên liệu kerosen xanh
hiện chưa được nghiên cứu.
1.3.9. Dầu dừa
Cây dừa là một trong rất ít các loại cây mà tất cả các bộ phận của chúng đều
có công dụng hữu ích. Nước dừa làm nước giải khát, cơm dừa làm thực phẩm hay
ép lấy dầu, vỏ ngoài dừa dùng làm nguyên liệu sản xuất than hoạt tính chất lượng
cao, vỏ trong dừa (gáo dừa) chế tác thành các sản phẩm thủ công mỹ nghệ, cành lá
dừa dùng làm vật liệu lợp mái nhà, thân và rễ dừa phơi khô dùng làm củi đun hay
vật liệu xây dựng…Chính vì vậy mà dừa còn có tên gọi là “cây của cuộc sống” (tree
of life). Dừa là loại cây thân gỗ, sinh trưởng ở những vùng khí hậu nhiệt đới, có thể
chịu được đất mặn, đất cát rất tốt, do đó ta hay gặp loài cây này ở những vùng nhiệt
đới ven biển hay trên các đảo nhiệt đới. Tuy vậy, dừa không thể sống được ở vùng
khí hậu lạnh giá bởi tính chịu lạnh rất kém, thậm chí khi còn nhỏ chỉ một đợt lạnh
ngắn ngày cũng có thể làm chết cây. Dừa là loài cây ưa sáng, cần rất nhiều năng
lượng từ ánh sáng mặt trời nên không thể phát triển và có thể tàn lụi khi sinh trưởng
trong khu vực không có ánh nắng mặt trời (trong nhà, dưới tán của các loại cây
khác..). Cây dừa được nhân giống từ quả dừa, đây là một loại hạt có thể chịu nhiều
điều kiện thời tiết nhất. Quả dừa có lớp vỏ ngoài đặc biệt nhẹ và không thấm nước,
chúng làm cho quả dừa có thể trôi nổi thời gian dài trên biển trước khi bị sóng đánh
và một vùng đất nào đó để nảy mầm. Vỏ trong dừa rất cứng để bảo vệ mầm và cơm
dừa. Chỉ cần có một lượng nước ngọt cần thiết tưới đều đặn là dừa có thể nảy mầm
được. Tất cả những chất dinh dưỡng ban đầu cần thiết cho sự phát triển của cây con
đều đã có ở trong cơm và nước dừa nên cây dừa non không cần nhiều chất dinh
dưỡng từ đất. Khi cây dừa phát triển, bộ rễ của chúng đâm sâu xuống lòng đất để
hút nước và các chất dinh dưỡng. Do bộ rễ chùm dài và khỏe nên chúng có thể tồn
tại ở những vùng đất cát, đất mặn bề mặt ven biển mà không cần chăm bón hay tưới
Phạm Năng Cường CB130764
13
nước. Dừa được trồng rất nhiều ở những nước nhiệt đới, sau khi trồng từ 8÷10 năm
dừa bắt đầu cho thu hoạch quả. Cây dừa cho trái quanh năm,và thời gian cho trái
của cây dừa kéo dài trong khoảng 70÷80 năm, trung bình một cây có thể cho một
chùm khoảng 60÷80 trái/tháng. Với những đặc tính như vậy, dừa đã trở thành một
loại cây mang lại rất nhiều thu nhập cho nhiều nước vùng nhiệt đới. Ở một số hòn
đảo thuộc Thái Bình Dương, đời sống của nhiều người bản địa phụ thuộc hoàn toàn
vào loại cây này.
Dầu dừa được tách từ cùi dừa khô của quả dừa. Đặc trưng của dầu dừa là chứa
tới 86% lượng axit béo no, lượng nhỏ axit không no có một nối đôi (6%) và chỉ
khoảng 2% axit béo không no có nhiều nối đôi. Có khoảng 7 loại axit béo không no
khác nhau trong dầu dừa, trong đó có các axit như axit lauric (45%), axit myristic
(17%) và axit palmitic (8%). Axit không no chứa một nối đôi trong dầu dừa là axit
oleic, còn axit không no chứa nhiều nối đôi là axit linoleic.
Trong các loại dầu thực vật, dầu dừa bị oxi hóa chậm hơn nên dễ bảo quản
hơn, dầu dừa chưa qua xử lý nóng chảy ở 20÷25oC, bay hơi ở 170oC, trong khi dầu
dừa đã qua xử lý bay hơi ở 232oC. Dầu dừa là nguyên liệu được sử dụng để làm
nhiên liệu sinh học với quy mô công nghiệp ở Philipines, Các phương tiện chạy
bằng nhiên liệu sinh học từ dầu dừa, giảm lượng khí thải độc hại tối đa tới 60% và
tăng quãng đường đi được nhờ cải thiện quá trình oxy hóa [1, 8].
Dầu dừa là loại dầu có giá trị và nhiều công dụng nhất trong các loại dầu thực
vật, chính vì vậy dầu dừa là một trong các loại dầu thực vật có giá thành đắt nhất.
Dầu dừa được chiết xuất từ cơm dừa khô (cơm dừa được phơi khô tự nhiên dưới
ánh nắng mặt trời hay sấy khô dưới tác dụng của nhiệt độ), mục đích của quá trình
này là loại bỏ phần lớn lượng nước có trong cơm dừa, nâng cao giá trị của dầu dừa.
Cơm dừa khô sau đó được đưa vào ép lấy dầu, bã dừa sau khi ép có thể làm thực
phẩm, phân bón hay làm thức ăn gia súc rất tốt vì chúng có chứa khá nhiều protein
(18÷25%). Cơm dừa chứa hàm lượng lớn dầu, từ 65%÷72% nên trung bình cứ 19
quả cho một lít dầu dừa. Sản lượng dầu dừa luôn lớn hơn nhiều so với các loại dầu
thực vật khác, chiếm 20% tổng sản lượng các loại dầu thực vật. Mặc dù loại cây này
Phạm Năng Cường CB130764
14
