Nghiên cứu chuyển hóa dầu hạt cao su thành nhiên liệu sinh học biodiesel, sử dụng xúc tác trên cơ sở cacbon hóa nguồn tinh bột

Luận Văn Thạc Sĩ

GVHD : PGS.TS. Nguyễn Khánh Diệu Hồng

LỜI CẢM ƠN
Trƣớc tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất tới PGS.TS. Nguyễn Khánh
Diệu Hồng, là ngƣời đã trực tiếp hƣớng dẫn một cách tận tình và chu đáo về mọi mặt
để tôi có thể hoàn thành luận văn này. Cô không chỉ truyền đạt những kiến thức khoa
học quý báu cho tôi mà còn là ngƣời truyền cho tôi ngọn lửa đam mê với nghiên cứu
khoa học, với nhiên liệu sạch, với con đƣờng sự nghiệp mà tôi đã chọn để bƣớc tiếp
trong tƣơng lai.
Đồng thời tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong bộ môn Công
nghệ Hữu cơ - Hóa dầu là những ngƣời đã nhiệt tình giảng dạy và truyền đạt cho tôi
nhiều kinh nghiệm, nhiều kiến thức bổ ích trong suốt thời gian tôi học tập và nghiên
cứu tại trƣờng.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn của mình tới bố mẹ, bạn bè đã luôn sát cánh và
động viên tôi.
Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày

tháng 12 năm 2015

Học viên

Nguyễn Diệu Linh

HVTH : Nguyễn Diệu Linh – CB140037

i

Luận Văn Thạc Sĩ

GVHD : PGS.TS. Nguyễn Khánh Diệu Hồng

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan bản luận văn này do chính tôi thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn
khoa học của PGS.TS. Nguyễn Khánh Diệu Hồng. Các số liệu và kết quả nghiên cứu
trong luận văn là trung thực và chƣa đƣợc công bố hoặc sử dụng để bảo vệ một học
hàm nào. Các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều đã đƣợc chỉ rõ nguồn gốc.
Hà Nội, tháng 12 năm 2015
HỌC VIÊN

Nguyễn Diệu Linh

HVTH : Nguyễn Diệu Linh – CB140037

ii


Luận Văn Thạc Sĩ

GVHD : PGS.TS. Nguyễn Khánh Diệu Hồng
MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN...................................................................................................................i
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................... ii
LỜI MỞ ĐẦU .................................................................................................................1
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN ............................................................................................3
1.1. TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU SINH HỌC BIODIESEL ...............................3

1.1.1. Lịch sử - tình hình nghiên cứu và sử dụng biodiesel trên thế giới ................3
1.1.2. Ƣu, nhƣợc điểm của biodiesel so với dầu diesel khoáng ..............................7
1.1.3. Nghiên cứu về biodiesel ở Việt Nam...........................................................10
1.2. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU .................................................................. 11
1.2.1. Các loại nguyên liệu chính ..........................................................................12
1.2.2. Tổng quan về dầu hạt cao su .......................................................................16
1.3. GIỚI THIỆU XÚC TÁC CHO PHẢN ỨNG TỔNG HỢP BIODIESEL BẰNG
PHƢƠNG PHÁP TRAO ĐỔI ESTE.........................................................................24
1.3.1. Các loại xúc tác truyền thống ......................................................................24
1.3.2. Giới thiệu về xúc tác trên cơ sở cacbon hóa ................................................25
1.3.3. Giới thiệu về xúc tác cacbon hóa tinh bột ..................................................28
1.4. CÁC PHƢƠNG PHÁP TỔNG HỢP BIODIESEL ............................................32
1.4.1. Phƣơng pháp pha loãng ...............................................................................32
1.4.2. Phƣơng pháp cracking dầu thực vật ............................................................32
1.4.3. Phƣơng pháp nhiệt phân ..............................................................................32
1.4.4. Phƣơng pháp trao đổi este ...........................................................................33
CHƢƠNG II. THỰC NGHIỆM VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................39
2.1. TỔNG HỢP XÚC TÁC CACBON HÓA NGUỒN TINH BỘT........................39
2.1.1. Cacbon hóa tinh bột .....................................................................................39
HVTH : Nguyễn Diệu Linh – CB140037

iii


Luận Văn Thạc Sĩ

GVHD : PGS.TS. Nguyễn Khánh Diệu Hồng

2.1.2. Tổng hợp xúc tác cacbon hóa tinh bột .........................................................40
2.1.3. Tổng hợp biodiesel từ dầu hạt cao su ..........................................................41

2.2. CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƢNG CỦA XÚC TÁC .........43
2.2.1. Phổ EDX ......................................................................................................43
2.2.2. Đo độ axit theo phƣơng pháp TPD-NH3 .....................................................43
2.2.3. Phổ FT – IR .................................................................................................43
2.3. XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CHẤT LƢỢNG CỦA DẦU CAO SU VÀ SẢN
PHẨM BIODIESEL ..................................................................................................44
2.3.1. Xác định tỷ trọng (ASTM D1298) ..............................................................44
2.3.2. Xác định độ nhớt động học (ASTM D445) .................................................45
2.3.3. Xác định chỉ số axit (ASTM D664) ............................................................45
2.3.4. Xác định chỉ số xà phòng hóa (ASTM D94) ...............................................46
2.3.5. Xác định chỉ số iot (TCVN 6122) ...............................................................46
2.3.6. Xác định trị số xetan (ASTM D445, D4737) ..............................................47
2.3.7. Xác định nhiệt độ chớp cháy cốc kín (ASTM D93)....................................48
2.3.8. Xác định hàm lƣợng cặn cacbon (ASTM D189).........................................48
2.3.9. Phƣơng pháp sắc kí - khối phổ (GC-MS) ....................................................49
2.3.10. Tính toán hiệu suất hiệu suất của phản ứng trao đổi este theo phƣơng pháp
truyền thống ...........................................................................................................50
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...............................................................51
3.1. KẾT QUẢ TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƢNG XÚC TÁC ..........51
3.1.1. Một số tính chất của tinh bột .......................................................................51
3.1.2. Kết quả đo phổ FT - IR của xúc tác cacbon hóa tinh bột ............................51
3.1.3. Phổ EDX ......................................................................................................53
3.1.4. Đặc trƣng tính axit của xúc tác cacbon hóa tinh bột bằng phƣơng pháp
TPD- NH3...............................................................................................................55
HVTH : Nguyễn Diệu Linh – CB140037

iv


Luận Văn Thạc Sĩ

GVHD : PGS.TS. Nguyễn Khánh Diệu Hồng

3.2. TỔNG HỢP BIODIESEL TỪ DẦU CAO SU TRÊN XÚC TÁC CACBON
HÓA TINH BỘT .......................................................................................................57
3.2.1. Dầu hạt cao su .............................................................................................57
3.2.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng trong quá trình tổng hợp biodisel ..............60
3.2.3. Tính chất của biodiesel ................................................................................67
KẾT LUẬN ...................................................................................................................71
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................72

HVTH : Nguyễn Diệu Linh – CB140037

v


Luận Văn Thạc Sĩ

GVHD : PGS.TS. Nguyễn Khánh Diệu Hồng

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT TRONG ĐỒ ÁN

ASTM

Tiêu chuẩn của hiệp hội thử nghiệm và vật liệu Mỹ

B10

Nhiên liệu gồm 10% biodiesel và 90% diesel về thể tích

B100

Nhiên liệu 100% biodiesel

B20

Nhiên liệu gồm 20% biodiesel và 80% diesel về thể tích

CHLB

Cộng hòa liên bang

E10

Nhiên liệu gồm 10% etanol và 90% xăng về thể tích

E5

Nhiên liệu gồm 5% etanol và 95% xăng về thể tích

EN

Tiêu chuẩn Châu Âu

EU

Liên minh Châu Âu

FAME

Metyl este của axit béo

FAO

Tổ chức Lƣơng thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc

GC-MS

Phƣơng pháp sắc ký khí khối phổ

GTGT

Giá trị gia tăng

ISO

Tiêu chuẩn quốc tế

NLSH

Nhiên liệu sinh học

SEM

Phƣơng pháp hiển vi điện tử quét

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TPD-NH3

Phƣơng pháp nhiệt nhả hấp phụ NH3, sử dụng để xác định độ axit

XRD

Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X

HVTH : Nguyễn Diệu Linh – CB140037

vi


Luận Văn Thạc Sĩ

GVHD : PGS.TS. Nguyễn Khánh Diệu Hồng
DANH MỤC BẢNG

Bảng 1. 1. Sản lƣợng tiêu thụ biodiesel ở một số nƣớc ...................................................4
Bảng 1. 2. Sản lƣợng biodiesel và cân bằng kinh tế của EU từ 2005 đến 2012 (tấn) .....5
Bảng 1. 3. So sánh tính chất nhiên liệu diesel khoáng và biodiesel ................................7
Bảng 1. 4. So sánh giá thành của dầu diesel và biodiesel từ dầu cải (Euro/1000 lít)......9
Bảng 1. 5: So sánh nồng độ khí thải trong động cơ giữa dầu diesel và biodiesel ...........9
Bảng 1. 6. Phần trăm axit béo trong metyl este dầu hạt cải ..........................................12
Bảng 1. 7. Thành phần hóa học của dầu cọ ...................................................................13
Bảng 1. 8. Các thông số vật lý của dầu jatropha ...........................................................14
Bảng 1. 9. Thành phần axit béo của dầu dừa................................................................14
Bảng 1. 10 Các thông số vật lý của dầu dừa ................................................................15
Bảng 1. 11. Một số tính chất mỡ động vật thải..............................................................15
Bảng 1. 12. So sánh tính chất dầu ăn thải và dầu hạt cải ..............................................16

Bảng 1. 13. Thành phần dinh dƣỡng của dầu hạt cao su ...............................................17
Bảng 1. 14. Thành phần các axit amin của hạt cao su ...................................................18
Bảng 1. 15. Thành phần lipid trong nhân hạt cao su .....................................................19
Bảng 1. 16. So sánh dầu hạt cao su và các loại dầu khác ..............................................20
Bảng 1. 17. Các loại xúc tác axit rắn và bazơ rắn cho phản ứng trao đổi este ..............24
Bảng 1. 18. So sánh xúc tác đồng thể và dị thể dùng trong quá trình tổng hợp biodiesel
.......................................................................................................................................25
Bảng 1. 19. Xúc tác axit sử dụng cho các phản ứng este hoá và chuyển hoá este .......26
Bảng 1.20. Thông tin đã công bố về các loại vật liệu xúc tác cacbon...........................29
Bảng 3. 1. Một số tính chất lý-hóa của tinh bột ............................................................51
Bảng 3. 2. Thành phần khối lƣợng nguyên tố của bột đen và xúc tác cacbon hóa tinh
bột xác định theo phổ EDX ..........................................................................................55
Bảng 3. 3. Các thông số về độ axit thu đƣợc của bột đen và xúc tác cacbon hóa tinh bột
theo phƣơng pháp TPD-NH3 .........................................................................................56
Bảng 3. 4. Một số chỉ tiêu kỹ thuật của dầu hạt cao su .................................................58
Bảng 3. 5. Một số chỉ tiêu kỹ thuật của dầu hạt cao su sau quá trình xử lý ..................59
Bảng 3. 6. Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến hiệu suất tổng hợp biodiesel ..........................61
HVTH : Nguyễn Diệu Linh – CB140037

vii


Luận Văn Thạc Sĩ

GVHD : PGS.TS. Nguyễn Khánh Diệu Hồng

Bảng 3. 7. Ảnh hƣởng của thời gian phản ứng đến hiệu suất tạo biodiesel ..................62
Bảng 3. 8. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng xúc tác đến hiệu suất tổng hợp biodiesel .........63
Bảng 3. 9. Ảnh hƣởng của tỷ lệ thể tích metanol/ dầu đối với hiệu suất tổng hợp
biodiesel .........................................................................................................................65

Bảng 3. 10. Ảnh hƣởng của tốc độ khuấy trộn đến hiệu suất tạo biodiesel ..................66
Bảng 3. 11. Thành phần các gốc axit béo có trong biodiesel xác định nhờ phƣơng pháp
GC-MS...........................................................................................................................68
Bảng 3. 12. Các chỉ tiêu kỹ thuật chính của biodiesel so với tiêu chuẩn ......................69

HVTH : Nguyễn Diệu Linh – CB140037

viii


Luận Văn Thạc Sĩ

GVHD : PGS.TS. Nguyễn Khánh Diệu Hồng
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1. 1. Biểu đồ tăng trƣởng sản lƣợng biodiesel trên toàn thế giới từ năm 2000 đến
2010 (triệu tấn) ................................................................................................................4
Hình 1. 2. Dòng biodiesel thƣơng mại trên toàn cầu năm 2010 ......................................6
Hình 1. 3. Dòng biodiesel thƣơng mại trên toàn cầu năm 2011 ......................................6
Hình 1. 4. Hạt cao su .....................................................................................................17
Hình 1. 5. Sơ đồ quá trình tách dầu cao su từ hạt..........................................................18
Hình 1. 6. Công thức cấu tạo của hợp chất linamarin ...................................................20
Hình 1. 7. Các ứng dụng của dầu hạt cao su .................................................................23
Hình 1. 8. Cấu trúc của xúc tác axit rắn trên nền cacbon hoá không hoàn toàn ...........27
Hình 1. 9. Cấu trúc của xúc tác cacbon hóa tinh bột .....................................................31
Hình 1. 10. Sơ đồ tổng hợp xúc tác cacbon hóa từ tinh bột ..........................................32
Hình 1. 11. Cơ chế phản ứng este hoá với xúc tác axit rắn trên cơ sở cacbon hoá
không hoàn toàn.............................................................................................................35
Hình 2. 1. Sơ đồ thiết bị phản ứng sunfo hóa pha lỏng .................................................40
Hình 2. 2. Sơ đồ thiết bị phản ứng tổng hợp biodiesel ở phòng thí nghiệm .................42

Hình 2. 3. Phễu chiết .....................................................................................................42
Hình 3. 1. Phổ FT-IR của bột đen và xúc tác cacbon hóa tinh bột trong các điều kiện
tổng hợp đƣợc lựa chọn

52

Hình 3. 2. Phổ EDX của bột đen thu đƣợc từ quá trình cacbon hóa không hoàn toàn
tinh bột

53

Hình 3. 3. Phổ EDX của xúc tác cacbon hóa tinh bột (bột đen sau khi sunfo hoá)

54

Hình 3. 4. Giản đồ TPD-NH3 của bột đen thu đƣợc từ quá trình cacbon hóa không
hoàn toàn tinh bột

55

Hình 3. 5. Giản đồ TPD-NH3 của xúc tác cacbon hóa tinh bột

56

Hình 3. 6. Đồ thị quan hệ giữa nhiệt độ phản ứng và hiệu suất biodiesel

61

Hình 3. 7. Đồ thị quan hệ giữa thời gian phản ứng và hiệu suất tạo biodiesel

62

Hình 3. 8. Đồ thị quan hệ giữa hàm lƣợng xúc tác và hiệu suất tạo biodiesel

64

Hình 3. 9. Đồ thị quan hệ giữa tỷ lệ thể tích metanol/ dầu và hiệu suất

65

Hình 3. 10. Đồ thị quan hệ giữa tốc độ khuấy trộn và hiệu suất tạo biodiesel

66

Hình 3. 11. Sắc ký đồ của biodiesel từ dầu hạt cao su

68

HVTH : Nguyễn Diệu Linh – CB140037

ix


Luận Văn Thạc Sĩ

GVHD : PGS.TS. Nguyễn Khánh Diệu Hồng
LỜI MỞ ĐẦU

Nhiên liệu sinh học, trong đó có biodiesel là nguồn năng lƣợng tiềm năng trong
việc giải quyết vấn đề năng lƣợng trong tƣơng lai, khi mà nguồn nhiên liệu hóa thạch

đang dần cạn kiệt. Nhiên liệu sinh học sản xuất từ nguyên liệu thế hệ thứ nhất là các
loại cây lƣơng thực, thực phẩm nhƣ ngô, sắn, mía, đậu nành, hạt cải…; tuy làm giảm
đáng kể khí CO2 phát thải so với nhiên liệu hóa thạch, nhƣng không phát triển bền
vững do những nguyên liệu này lại là nguồn lƣơng thực cho con ngƣời và gia súc. Sản
xuất biodiesel đi từ những nguồn nguyên liệu thế hệ thứ hai và thứ ba đang ngày càng
trở nên phổ biến trên thế giới. Dầu hạt cao su đƣợc xếp vào loại nguyên liệu tái tạo thế
hệ thứ II và đang ngày càng đƣợc ứng dụng nhiều trong các quy trình sản xuất nhiên
liệu sinh học, đặc biệt là sản xuất biodiesel [34].
Trên thế giới, nhiều công trình nghiên cứu đã ứng dụng dầu hạt cao su để sản
xuất biodiesel dựa trên các hệ xúc tác axit đồng thể, axit rắn hay quá trình hai giai
đoạn trong đó đó giai đoạn 1 sử dụng xúc tác axit, giai đoạn 2 sử dụng xúc tác bazơ [3,
36, 46, 47]. Trong đó, quá trình cho hiệu suất thu biodiesel cao nhất vẫn là các quá
trình 2 giai đoạn. Tại Việt Nam, tác giả Nguyễn Trung Sơn cũng sử dụng dầu hạt cao
su làm nguyên liệu đầu cho quá trình tổng hợp biodisel trong quá trình phản ứng 2 giai
đoạn, sử dụng xúc tác đồng thể H2SO4 và NaOH và hệ xúc tác dị thể SO42-/ZrO2 hoặc
Na2SiO3/SiO2 [40]. Nhƣợc điểm của phƣơng pháp hai giai đoạn là quy trình công nghệ
phức tạp, tạo ra nhiều nƣớc thải, sau giai đoạn 1 lại cần một quá trình tinh chế khá
hoàn chỉnh trƣớc khi đƣa vào giai đoạn 2 [29]. Phƣơng pháp sử dụng xúc tác axit rắn
trong một giai đoạn phản ứng sẽ khắc phục đƣợc những nhƣợc điểm trên do có thể ứng
dụng cho các nguyên liệu có chỉ số axit rất cao, lại không tạo xà phòng trong quá trình
sử dụng. Tuy nhiên việc quan trọng nhất là tìm đƣợc một hệ xúc tác axit rắn có độ axit
cao, độ dị thể tốt, có khả năng tái sử dụng nhiều lần, không bị ảnh hƣởng bởi nƣớc
sinh ra trong quá trình phản ứng, giá thành rẻ.
Hiện nay, xúc tác trên cơ sở cacbon đi từ các nguyên liệu chứa cacbohydrat là
một hƣớng đi rất có triển vọng do có thể đáp ứng hoàn toàn các yêu cầu trên, đặc biệt
lại đƣợc tổng hợp từ những nguyên liệu có nguồn gốc thiên nhiên nhƣ đƣờng,
xenlulozơ, tinh bột có độ chuyển hóa cao, rẻ tiền, dễ kiếm và thân thiện với môi
HVTH : Nguyễn Diệu Linh – CB140037

1

Luận Văn Thạc Sĩ

GVHD : PGS.TS. Nguyễn Khánh Diệu Hồng

trƣờng. Xúc tác cacbon hóa nguồn tinh bột tỏ ra có hoạt tính cao hơn các axit rắn khác
trong các phản ứng este hóa, trao đổi este, hydrat hóa và thủy phân. Một tính năng
quan trọng khác của loại vật liệu cacbon này là chúng có thể hấp phụ một lƣợng lớn
các nguyên tử ƣa nƣớc. Xúc tác cacbon làm từ tinh bột có một lƣợng lớn các tâm axit
Bronsted và thể hiện hoạt tính cao cho các phản ứng xúc tác axit. Chính vì vậy, tôi đã
chọn đề tài “Nghiên cứu chuyển hóa dầu hạt cao su thành nhiên liệu sinh học
biodiesel, sử dụng xúc tác trên cơ sở cacbon hóa nguồn tinh bột” làm luận văn tốt
nghiệp của mình.

HVTH : Nguyễn Diệu Linh – CB140037

2


Luận Văn Thạc Sĩ

GVHD : PGS.TS. Nguyễn Khánh Diệu Hồng
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN

1.1. TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU SINH HỌC BIODIESEL
1.1.1. Lịch sử - tình hình nghiên cứu và sử dụng biodiesel trên thế giới
Nghiên cứu sử dụng dầu thực vật làm nhiên liệu đƣợc Rudolf Diesel tiến hành
cách đây trên 100 năm. Năm 1895, ông đã sử dụng dầu đậu phộng cho việc thử
nghiệm động cơ đốt trong của mình. Năm 1916, động cơ diesel đầu tiên đã đƣợc xuất

sang Argentina, Gutierrez đã dùng thầu dầu để thử nghiệm lại những ý tƣởng của
R.Diesel, nhƣng những khó khăn về tỷ trọng, độ nhớt trong quá trình phun nhiên liệu
làm cho những nghiên cứu này không phát triển đƣợc. Dầu cọ cũng đƣợc sử dụng cho
mục đích nhiên liệu thay dầu diesel từ năm 1920, một trong những công bố sớm nhất
về việc ứng dụng este của dầu cọ là vào năm 1940. Đến năm 1944, cũng một ngƣời
Argentina khác, Martinez đã tiến hành lần đầu tiên việc pha trộn dầu diesel với dầu
thực vật với khối lƣợng dầu từ 30-70 %. Từ năm 1920-1947, ngƣời ta ghi nhận đến 99
công trình sử dụng dầu thực vật làm nhiên liệu diesel. Hơn nữa, vào thời điểm đó, dầu
mỏ lại khá dồi dào, trong khi dầu thực vật chƣa đủ cung cấp cho việc sản xuất dầu ăn,
các nghiên cứu của Rudolf Diesel bị rơi vào quên lãng. Các cuộc khủng hoảng nhiên
liệu xảy ra trong những năm 1970-1980 đã thúc đẩy các nhà khoa học trở lại với ý
tƣởng ban đầu của Rudolf Diesel. Kết quả là một loạt các nghiên cứu về sử dụng dầu
thực vật đƣợc tiến hành. Tháng 1/1991, chƣơng trình nghiên cứu sử dụng biodiesel của
CHLB Đức bắt đầu đƣợc thực hiện, 10 năm sau sản lƣợng biodiesel của CHLB Đức đã
đạt trên 1 triệu tấn/năm. Chỉ trong thời gian tƣơng đối ngắn, hàng loạt các nhà máy sản
xuất nhiên liệu biodiesel với quy mô công nghiệp với công suất vài trăm ngàn tấn/năm
đã ra đời, tập trung nhiều ở Đức, Ý, Áo, Pháp, Thụy Điển, Tây Ban Nha. Tổng công
suất hiện nay của châu Âu là 2 triệu tấn/năm. Trong khi đó, tại châu Á, việc nghiên
cứu và ứng dụng biodiesel cũng phát triển mạnh, tiêu biểu nhƣ Ấn Độ, Trung Quốc,
Hàn Quốc, Nhật Bản, Hồng Kông. Ngoài ra các nƣớc châu Phi và châu Úc cũng đang
bắt đầu triển khai nghiên cứu nhiều về biodiesel [1,35]. Trong thực tế trên thế giới,
nƣớc sử dụng thực tế biodiesel nhất là Mỹ với nhiều chính sách ƣu đãi. Sản lƣợng tiêu
thụ biodiesel ở một số nƣớc đƣợc trình bày cụ thể trong bảng 1.1.

HVTH : Nguyễn Diệu Linh – CB140037

3


Luận Văn Thạc Sĩ

GVHD : PGS.TS. Nguyễn Khánh Diệu Hồng

Bảng 1. 1. Sản lƣợng tiêu thụ biodiesel ở một số nƣớc
SST

Quốc gia

Lượng tiêu thụ hàng năm (tấn)

1

Mỹ

190.000

2

Bỉ

241.000

3

Đan Mạch

32.000

4

Pháp

38.000

5

Đức

207.000

6

Hungary

18.880

7

Ireland

5.000

8

Ý

779.000

9

Tây Ban Nha

500

10

Úc

56.200 - 60.000

Sử dụng biodiesel góp phần giải quyết các vấn đề về an toàn năng lƣợng, thay thế
nguồn nhiên liệu hóa thạch đang cạn dần, góp phần đa dạng hóa và tạo ra các nguồn
năng lƣợng sạch. Trong tƣơng lai, khả năng sử dụng nguồn nhiên liệu mới này sẽ có
nhiều triển vọng hơn. Sự tăng trƣởng của sản lƣợng biodiesel trên toàn thế giới đƣợc
thể hiện một cách rõ rệt ở hình 1.1 và bảng 1.2 dƣới đây:

Hình 1. 1. Biểu đồ tăng trƣởng sản lƣợng biodiesel trên toàn thế giới từ năm 2000
đến 2010 (triệu tấn)
HVTH : Nguyễn Diệu Linh – CB140037

4


Luận Văn Thạc Sĩ

GVHD : PGS.TS. Nguyễn Khánh Diệu Hồng

Theo biểu đồ hình 1.1 [45] thì ta có thể thấy rằng sản lƣợng biodiesel tăng trƣởng
theo cấp số nhân, từ nhỏ hơn 1 triệu tấn năm 2000 lên tới con số 16 triệu tấn năm
2010. Rõ ràng, EU đã thống trị sản lƣợng biodiesel toàn thế giới, điều này cũng có thể

giải thích một phần là do sự gia tăng về số lƣợng các nƣớc thành viên của EU. Tuy
vậy, không thể phủ nhận một điều rằng EU là cốt lõi trung tâm sản xuất biodiesel cho
toàn thế giới, mà trong số đó không thể không nhắc đến các nƣớc nhƣ Đức, Pháp, Tây
Ban Nha, Ý…
Tại EU, việc sản xuất nhiên liệu sinh học tập trung chủ yếu vào sản xuất
biodiesel, sự phát triển này đƣợc đặc biệt thúc đẩy bởi các chính sách, chỉ thị và mục
tiêu phát triển kinh tế của EU đƣợc thông qua năm 2008. Các chính sách ƣu đãi thuế
đối với nhiên liệu sinh học đã thể hiện khỏ rừ sự quan tâm của EU đối với nguồn năng
lƣợng mới này. Sản lƣợng biodiesel đƣợc thể hiện cụ thể trong bảng 1.2 [44] nhƣ sau:
Bảng 1. 2. Sản lƣợng biodiesel và cân bằng kinh tế của EU từ 2005 đến 2012 (tấn)
Xuất

Năm

Khởi đầu

Sản lượng

Nhập khẩu

Tiêu thụ

2005

100.000

2.845.000

0

2.747.000

50.000

148.000

2006

148.000

4.435.000

91.000

3.958.000

15.000

701.000

2007

701.000

6.196.000

820.000

7.069.000

25.000

596.000

2008

596.000

7.326.000

2.533.406

8.939.000

59.000

1.457.406

2009

1.457.406

8.704.000

1.947.172

10.150.000

66.000

1.892.578

2010

1.832.578

8.962.000

2.083.000

11.432.000

103.000

1.402.578

2011

1.402.578

8.791.000

1.750.000

10.835.000

50.000

1.008.578

khẩu

Kết thúc

Dòng biodiesel thƣơng mại trên thế giới năm 2010, 2011 đƣợc thể hiện trên hình
1.2 và hình 1.3 [45], kết quả cho thấy dòng dầu thƣơng mại tập trung chủ yếu vào 2 thị
trƣờng lớn vẫn là Liên minh Châu Âu EU và Mỹ. Thị trƣờng cho nhiên liệu sinh học
nói chung và nhiên liệu biodiesel tại Mỹ cũng khá rộng mở, Mỹ đã nhập một lƣợng
tƣơng đối lớn biodiesel từ các nƣớc nhƣ EU, Canada, Singapo, Argentina, Indonesia,
Malaysia…
HVTH : Nguyễn Diệu Linh – CB140037

5


Luận Văn Thạc Sĩ

GVHD : PGS.TS. Nguyễn Khánh Diệu Hồng

Hình 1. 2. Dòng biodiesel thƣơng mại trên toàn cầu năm 2010

Hình 1. 3. Dòng biodiesel thƣơng mại trên toàn cầu năm 2011

HVTH : Nguyễn Diệu Linh – CB140037

6


Luận Văn Thạc Sĩ

GVHD : PGS.TS. Nguyễn Khánh Diệu Hồng

1.1.2. Ƣu, nhƣợc điểm của biodiesel so với dầu diesel khoáng
Tính chất của nhiên liệu diesel khoáng và biodiesel đƣợc so sánh trong bảng 1.3
Bảng 1. 3. So sánh tính chất nhiên liệu diesel khoáng và biodiesel
Tính chất

Diesel khoáng

Biodiesel

Thành phẩn nhiên liệu

Hydrocacbon C10-C12

FAME C12-C22

Nhiệt cháy dƣới

131,295

117,093

Độ nhớt động học ở 40 oC, cSt

1,3÷4,1

1,9÷6,0

Tỷ trọng riêng ở 60oF

0,85

0,88

Tỷ trọng ở 15 oC

7,079

7,328

Hàm lƣợng nƣớc ppm

161

Max: 0,5%

Hàm lƣợng cacbon, % klg

87

77

Hàm lƣợng hydro, % klg

13

12

Hàm lƣợng oxi, % klg

0

11

Hàm lƣợng lƣu huỳnh, % klg

Max: 0,05

0 ÷ 0,0024

Điểm sôi, oC

188 ÷ 343

182 ÷ 338

Điểm chớp cháy, oC

60 ÷ 80

100 ÷ 170

Điểm vẩn đục, oC

-15 ÷ 5

-3 ÷ 12

Điểm rót, oC

-35 ÷ -15

-15 ÷ 10

Trị số xetan

40 ÷ 55

48 ÷ 65

Tỷ lệ không khí/nhiên liệu

15

13,8

HFRR, microns

685

314

Chỉ số iot

60 ÷ 135

8,6

1.1.2.1. Ưu điểm

 Trị số xetan cao: Do biodiesel là các alkyl este mạch thẳng và có hàm lƣợng oxy
cao nên nhiên liệu này có trị số xetan cao hơn diesel khoáng, trị số xetan của biodiesel
thƣờng từ 56 ÷ 58. Với trị số xetan nhƣ vậy, biodiesel hoàn toàn có thể đáp ứng dễ
dàng yêu cầu của những động cơ đòi hỏi nhiên liệu chất lƣợng cao với khả năng tự bắt
cháy cao mà không cần phụ gia tăng trị số xetan. Biodiesel có thể cải thiện tính năng
của dầu diesel truyền thống về tính bôi trơn và trị số xetan. Trong thực tế, ở mức hàm
lƣợng thấp (<5%) trong hỗn hợp với dầu diesel khoáng, biodiesel có vai trò nhƣ là
HVTH : Nguyễn Diệu Linh – CB140037

7


Luận Văn Thạc Sĩ

GVHD : PGS.TS. Nguyễn Khánh Diệu Hồng

những phụ gia cải thiện chất lƣợng nhiên liệu [17].

 Hàm lượng lưu huỳnh thấp: Trong biodiesel hàm lƣợng lƣu huỳnh rất thấp, khoảng
0,001%. Đặc tính này của biodiesel rất tốt cho quá trình sử dụng làm nhiên liệu vì nó
làm giảm đáng kể lƣợng SOx gây ăn mòn thiệt bị và gây ô nhiễm môi trƣờng [17].

 Quá trình cháy sạch: Do trong nhiên liệu biodiesel chứa khoảng 11% oxy nên
quá trình cháy của nhiên liệu xảy ra hoàn toàn. Vì vậy với những động cơ sử dụng
nhiên liệu diesel thì sự tạo muội, đóng cặn trong động cơ giảm đáng kể [17].

 Khả năng bôi trơn cao nên giảm mài mòn: Khả năng bôi trơn của nhiên liệu
đƣợc đặc trƣng bởi giá trị HFRR (high-frequency receiprocating rig), nói chung giá trị
HFRR càng thấp thì khả năng bôi trơn của nhiên liệu càng tốt; giá trị HFRR của

biodiesel khoảng 200. Vì vậy, biodiesel còn nhƣ 1 phụ gia tốt đối với nhiên liệu diesel
thông thƣờng. Khi thêm vào với tỷ lệ thích hợp biodiesel, sự mài mòn động cơ đƣợc
giảm mạnh. [17].

 Tính ổn định của biodiesel: Biodiesel có khả năng phân hủy rất nhanh (phân hủy
đến hơn 98% trong vòng 21 ngày) [17].

 Khả năng thích hợp cho mùa đông: Biodiesel rất phù hợp cho điều kiện sử dụng
vào mùa đông ở nhiệt độ -20oC. Đối với diesel khoáng sự kết tinh (tạo tinh thể nparafin) xảy ra trong nhiên liệu gây trở ngại cho các đƣờng ống dẫn nhiên liệu, bơm
phun nên thƣờng xuyên phải làm sạch. Còn biodiesel chỉ bị đông đặc khi nhiệt độ
giảm và nó không cần thiết phải làm sạch hệ thống nhiên liệu [17].

 Giảm lượng khí thải độc hại và nguy cơ mắc bệnh ung thư: Theo các nghiên cứu
đã hoàn thành của Bộ năng lƣợng tại một trƣờng đại học ở Califonia, sử dụng
biodiesel thay cho diesel khoáng có thể giảm 93,6% nguy cơ mắc bệnh ung thƣ từ khí
thải của động cơ, do biodiesel có chứa rất ít các hợp chất thơm, chứa rất ít lƣu huỳnh,
quá trình cháy của biodiesel triệt để hơn nên giảm đƣợc nhiều thành phần hydrocacbon
trong khí thải [17].

 An toàn về cháy nổ tốt hơn: Biodiesel có nhiệt độ chớp cháy cao, trên 110oC, cao
hơn nhiều so với diesel khoáng (khoảng 60oC), vì vậy tính chất nguy hiểm của nó thấp
hơn, an toàn hơn trong tồn chứa và vận chuyển [17].

 Nguồn nguyên liệu cho tổng hợp hóa học: Ngoài việc đƣợc sử dụng làm nhiên
liệu, các alkyl este axit béo còn là nguồn nguyên liệu quan trọng trong công nghệ hóa
HVTH : Nguyễn Diệu Linh – CB140037

8

Luận Văn Thạc Sĩ

GVHD : PGS.TS. Nguyễn Khánh Diệu Hồng

học, sản xuất các rƣợu béo, ứng dụng trong dƣợc phẩm và mỹ phẩm, các alkanolamin,
isopropylic este, các polyeste đƣợc ứng dụng nhƣ chất nhựa, chất hoạt động bề mặt…
[17].

 Có khả năng nuôi trồng được: tạo ra nguồn năng luọng độc lập với dầu mỏ,
không làm suy yếu các nguồn năng lƣợng tự nhiên, không gây ảnh hƣởng tới sức khỏe
con ngƣời và môi trƣờng [17].


Hiệu quả kinh tế và môi trường khi sử dụng biodiesel.

Sự khác nhau về giá thành cũng nhƣ nồng độ khí thải của dầu diesel so với
biodiesel đƣợc trình bày trong bảng 1.4 và 1.5.
Bảng 1. 4. So sánh giá thành của dầu diesel và biodiesel từ dầu cải (Euro/1000 lít)
Giá thành các loại

Dầu diesel

Biodiesel

Giá bán lẻ bao gồm thuế GTGT

803

773

Thuế GTGT

111

101

Giá bán lẻ không bao gồm thuế GTGT

692

632

Giá sản xuất

225

530

Dầu thô và thuế môi trƣờng

440

0

Trƣớc khi phân bố tiêu thụ

27

102

Bảng 1. 5: So sánh nồng độ khí thải trong động cơ giữa dầu diesel và biodiesel
Diesel truyền

Biodesel từ

Biodiesel từ

thống

dầu nành

dầu thải

G

0,944

1,156

1,156

CO

G

0,23

0,136

0,156

Hydrocacbon

G

0,0835

0,0040

0,0038

Khí thải

Đơn vị

NOx

1.1.2.2. Nhược điểm

 Giá thành khá cao: Biodiesel thu đƣợc từ dầu thực vật đắt hơn so với nhiên liệu
diesel thông thƣờng. Nhƣng trong quá trình sản xuất biodiesel có thể tạo ra sản phẩm
phụ là glyxerin là 1 chất có tiềm năng thƣơng mại lớn có thể bù lại phần nào giá cả cao
của biodiesel [17].

 Tính chất thời vụ: Một hạn chế nữa của việc sử dụng biodiesel là tính chất thời
HVTH : Nguyễn Diệu Linh – CB140037

9

Luận Văn Thạc Sĩ

GVHD : PGS.TS. Nguyễn Khánh Diệu Hồng

vụ của nguồn nguyên liệu dầu thực vật. Vì vậy muốn sử dụng biodiesel nhƣ là một
dạng nhiên liệu thƣờng xuyên thì cần phải quy hoạch tốt vùng nguyên liệu [17].

 Có thể gây ô nhiễm: Nếu quá trình sản xuất biodiesel không đảm bảo, chẳng hạn
rửa biodiesel không sạch thì vẫn gây ra các vấn đề ô nhiễm: do vẫn còn xà phòng,
kiềm dƣ, metanol, glyxerin tự do… cũng là những chất gây ô nhiễm. Ngoài ra, trong
phân tử biodiesel có chứa nguyên tử oxy nên nhiệt trị thấp hơn diesel khoáng. Vì vậy,
khi sử dụng biodiesel làm nhiên liệu sẽ tiêu hao hơn nhiều so với nhiên liệu diesel
khoáng [17].

 Khó khăn trong bảo quản và tồn trữ: Biodiesel không bền rất dễ bị oxy hóa nên
gây nhiều khó khăn trong việc bảo quản. [17].

 Để khắc phục nhƣợc điểm của biodiesel, đặc biệt là giảm phát thải NOx xuống
mức cho phép và tăng độ bền chống oxi hóa của biodiesel, ngƣời ta thƣờng sử dụng
biodiesel ở dạng B10 - B20 và sử dụng thêm phụ gia chống oxi hóa nhƣ: pyrogallol,
axit gallic, propyl gallate, catechol, axit nordihydroguaiaretic, t-butyl hydroquinone
với tỷ lệ từ 0,1 đến 0,5 % cho B100. Dùng phụ gia tăng chỉ số xetan nhƣ: di-tert-butyl
peroxide với hàm lƣợng 1% hoặc 2-ethylhexyl nitrat với hàm lƣợng 0,5% có thể giảm
lƣợng khí NOx xuống mức cho phép.
1.1.3. Nghiên cứu về biodiesel ở Việt Nam
Nhận thấy tầm quan trọng của việc phát triển nguồn nhiên liệu sinh học, Bộ
Công Thƣơng đang triển khai xây dựng “Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm
2015, tầm nhìn 2020”. Với mục tiêu sản xuất xăng E5, E10 (loại xăng pha cồn với hàm
lƣợng cồn tối đa là 5 %, 10 %, đáp ứng hoàn toàn mọi hoạt động bình thƣờng của động
cơ ô tô, xe máy) và dầu diesel sinh học nhằm thay thế một phần nhiên liệu truyền

thống hiện nay. Vào tháng 8/2010, loại xăng E5 đã đƣợc bán trên thị trƣờng Việt Nam
và hiện nay Chính phủ nƣớc ta đang khuyến khích ngƣời dân cả nƣớc sử dụng loại
xăng sinh học này.
Trong những năm gần đây các nhà khoa học nƣớc ta bắt đầu đẩy mạnh việc đầu
tƣ máy móc thiết bị, công nghệ để tiến hành nghiên cứu và sản xuất nhiên liệu sinh
học, tiêu biểu có thể kể tới:
 Nhóm nghiên cứu của GS.TS. Đinh Thị Ngọ, trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
tập trung vào xúc tác dị thể axit rắn và bazơ rắn, tác nhân phản ứng etanol để điều chế
HVTH : Nguyễn Diệu Linh – CB140037

10


Luận Văn Thạc Sĩ

GVHD : PGS.TS. Nguyễn Khánh Diệu Hồng

biodiesel từ mỡ cá, dầu mỡ thải, dầu thực vật, dầu hạt cao su, cặn béo thải.
 Viện Khoa Học Vật liệu và Ứng dụng, nhóm tác giả Hồ Sơn Lâm dùng phản ứng
trao đổi este điều chế biodiesel từ dầu hạt cao su, xúc tác axit, tác chất etanol.
 Nhóm nghiên cứu của GS. Lê Ngọc Thạch, bộ môn hóa hữu cơ, trƣờng Đại học
Khoa học Tự nhiên TP.HCM nghiên cứu tổng hợp biodiesel từ cá tra với tác chất
cacbonat dimetyl (DMC), xúc tác KOH, KF/Al2O3, H2SO4, CH3ONa (metoxid natri)
sử dụng phƣơng pháp nhiệt, hóa siêu âm và vi sóng.
 Nhóm tác giả Nguyễn Thị Phƣơng Thoa, bộ môn hóa lý trƣờng Đại học Khoa
học Tự nhiên TP.HCM nghiên cứu tổng hợp dầu biodiesel từ hạt jatropha bằng phƣơng
pháp hóa siêu âm, kết quả thu đƣợc rất khả quan.
 Nhóm nghiên cứu của PGS.TS. Trƣơng Vĩnh, trƣờng Đại học Nông Lâm
TP.HCM: nuôi tảo, chiết tách, xác định đặc tính dầu, bƣớc đầu định hƣớng nâng cao
hàm lƣợng dầu trong tảo.

 Nhóm tác giả Phan Minh Tân, trƣờng Đại học Bách khoa TP.HCM nghiên cứu
sản xuất biodiesel từ dầu dừa, dầu ăn thải, mỡ cá tra bằng xúc tác kiềm, enzym,
paratoluensulfonic. Sở Khoa học Công nghệ TP.HCM đã đầu tƣ cho dự án sản xuất
quy mô nhỏ.
1.2. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU
Nguyên liệu cho sản xuất biodiesel có thể đƣợc phân loại nhƣ sau:

 Nguyên liệu thế hệ thứ nhất: gồm các loại dầu thực vật và mỡ động vật tinh
luyện có thể dùng làm thực phẩm

 Nguyên liệu thế hệ thứ hai: gồm các loại dầu mỡ phế thải, phụ phế phẩm nông
lâm nghiệp.

 Nguyên liệu thế hệ thứ ba: các loại dầu phi thực vật và vi tảo.
Nguồn nguyên liệu cho sản xuất biodiesel cần đáp ứng hai yếu tố sau: giá thành
(giá nguyên liệu rẻ cùng với chi phí sản xuất cũng phải thấp; hơn 80% chi phí sản xuất
tƣơng ứng với giá của nguyên liệu) và nguồn cung cấp (phải lớn và dồi dào) [11].
Cũng phải cần xem xét tới hàm lƣợng dầu có trong các loại hạt, thực vật nguyên liệu
và hiệu suất thu dầu trên một đơn vị hecta. Theo các số liệu cụ thể liên quan tới hiệu
suất thu dầu của các loại thực vật khác nhau đã đƣợc công bố, nổi bật nhất là dầu cọ,
HVTH : Nguyễn Diệu Linh – CB140037

11


Luận Văn Thạc Sĩ

GVHD : PGS.TS. Nguyễn Khánh Diệu Hồng

dƣới các điều kiện nuôi trồng thƣơng mại, có thể thu đƣợc hiệu suất dầu lên lới 4000

kg/hecta. Tuy nhiên, đối với các loại thực vật đƣợc dùng làm thực phẩm cho con ngƣời
thì chúng có một điểm bất lợi đó là: khi sử dụng các loại cây trồng này để sản xuất
biodiesel với qui mô lớn sẽ dẫn đến tình trạng giá lƣơng thực trên thế giới bị đẩy lên
cao. Các tranh cãi liên quan tới vấn đề “An ninh lƣơng thực và nhiên liệu” đã thu hút
sự chú ý của dƣ luận quốc tế khi dầu thực vật đƣợc sử dụng làm nguyên liệu cho sản
xuất biodiesel [1].
1.2.1. Các loại nguyên liệu chính
1.2.1.1. 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.
So với các loại dầu hạt khác, dầu đậu nành cho hiệu suất nhiên liệu sinh học thấp
hơn, nhƣng cây đậu nành có ƣu điểm là có thể phát triển tốt cả ở vùng ôn đới và
nhiệt đới. Thành phần axit béo chủ yếu là axit linoleic (50 – 57%) và axit oleic (23 –
29%) [8, 24].
1.2.1.2. Dầu hạt cải (canola)
Cải là loại cây cho hạt, hạt đƣợc ép để lấy dầu. Cây cải dầu có tên rapeseed, tên
khoa học là Brassica campestris (Brassica napus L.và B. Campestris L.) [5, 42].
Bảng 1. 6. Phần trăm axit béo trong metyl este dầu hạt cải
Axit béo trong metyl este

Cấu trúc

Tên hợp chất

C14:0

Myristic metyl este

0,05

C16:0

Palmitic metyl este

4,23

C16:1

Hexadecenoic metyl este

0,03

C16:2

Hexadecadienoic metyl este

0,07

C16:3

Hexadecatrienoic metyl este

0,11

C18:0

Stearic metyl este

1,89

C18:1

Oleic metyl este

57,75

HVTH : Nguyễn Diệu Linh – CB140037

dầu cải, %

12


Luận Văn Thạc Sĩ

GVHD : PGS.TS. Nguyễn Khánh Diệu Hồng

C18:2

Linoleic metyl este

19,09

C18:3

Linolenic metyl este

8,71

C20:0

Arachidic metyl este

0,67

C20:1

Eicosenoic metyl este

0,04

C20:2

Eicosadienoic metyl este

0,14

C22:0

Behenic metyl este

0,36

C24:0

Lignoceric metyl este

0,04

C24:1

Tetracosenoic metyl este

0,18

C26:0

Hesacosanoic metyl este

0,04

Hàm lƣợng dầu khoảng 1000-1500 lít/ ha. Hạt cải chứa khoảng 40% dầu và 26%
protein (Uppstom, 1995). Dầu cải có chứa khoảng 20% trọng lƣợng cacbonhydrat,
gồm các loại đƣờng hòa tan, nó cũng chứa một lƣợng đáng kể các hợp chất phenolic.
1.2.1.3. Dầu cọ
Dầu cọ đƣợc làm từ thịt hạt cọ. Hàm lƣợng dầu khoảng 2400-2500 lít/ha [37].
Dầu cọ đƣợc trao đổi este với xúc tác KOH để tạo metyl este, qua quá trình tách, làm
sạch thu đƣợc nhiên liệu sinh học.
Bảng 1. 7. Thành phần hóa học của dầu cọ
Thành phần axit béo

Phần trăm (%)

Palmitic

45

Oleic

40

Linolenic

10

Stearic

5

1.2.1.4. Dầu Jatropha
Từ bảng 1.8 ta thấy hàm lƣợng dầu của hạt jatropha khá cao, khoảng 63.16%.
Hàm lƣợng dầu của cây jatropha đƣợc tìm thấy phù hợp làm nguyên liệu cho các
ngành công nghiệp oleochemical (dầu diesel sinh học, axit béo, xà phòng, chất hoạt
động bề mặt, chất tẩy rửa v.v) [11].
HVTH : Nguyễn Diệu Linh – CB140037

13


Luận Văn Thạc Sĩ

GVHD : PGS.TS. Nguyễn Khánh Diệu Hồng

Bảng 1. 8. Các thông số vật lý của dầu jatropha
Thông số

Giá trị

Tỷ lệ axit béo tự do, %

2,23 ± 0,02

Chỉ số iôt

103,62 ± 0,07

Chỉ số xà phòng hóa

193,55 ± 0,61

Chỉ số peroxide

1,93 ± 0,012

Tỷ lệ phần trăm hàm lƣợng dầu
(hạt nhân)

63,16 ± 0,35

Tỷ trọng ở 200C

0,90317

Độ nhớt ở nhiệt độ phòng (cp)

42,28

Trạng thái vật lý ở nhiệt độ phòng

Lỏng

1.2.1.5. Dầu dừa
Dầu dừa rất ổn định nhiệt, hàm lƣợng các chất béo không no rất ít, chứa hàm
lƣợng chất béo bão hòa cao nên chậm oxi hóa, khả năng chống ôi thiu khoảng hai năm
trong quá trình bảo quản. Dầu dừa chứa 96% không bão hòa đơn và 2% axit béo không
bão hòa đa.
Bảng 1. 9. Thành phần axit béo của dầu dừa
Chuỗi cacbon

Giá trị,%

Thành phần axit

C6:0

0,4 - 0,6

Caprolic axit

C8:0

5,0 – 10,0

Caprylic axit

C10

4,5 - 8,0

Capric axit

C12

43,0 – 53,0

Lauric axit

C14

16,0 – 21,0

Myristic axit

C16

7,5 – 10,0

Palmitic axit

C18:0

2,0 – 4,0

Stearic axit

C18:1

5,0 – 10,0

Oleic axit

C18:2

1,0 – 2,5

Linoleic axit

C18:3 - C24:1

<0,5

HVTH : Nguyễn Diệu Linh – CB140037

14


Luận Văn Thạc Sĩ

GVHD : PGS.TS. Nguyễn Khánh Diệu Hồng

Bảng 1. 10 Các thông số vật lý của dầu dừa
Thông số

Dầu dừa

Độ ẩm(mg/kg)

1,0

Độ nhớt (cSt) tại 40°C

29

Khối lƣợng riêng (kg/dm3) tại 20°C

0.917

Điểm khói, oC

180

Tạp chất, % khối lƣợng

0,05 max

Chỉ số xà phòng

4,1 – 11,0

Giá trị axit

13 max

Chỉ số iốt

10-15

Dầu dừa là nguyên liệu đƣợc sử dụng để làm nhiên liệu sinh học với quy mô
công nghiệp ở Philipines, các phƣơng tiện chạy bằng nhiên liệu sinh học từ dầu dừa,

giảm lƣợng khí thải độc hại tối đa tới 60% và tăng quãng đƣờng đi đƣợc nhờ cải thiện
quá trình oxy hóa [8, 24].
1.2.1.6. Mỡ cá thải
Công nghệ sử dụng mỡ cá đã đƣợc thực tế hóa ở nhiều nơi trên thế giới nhƣ châu
Phi, châu Á và châu Mỹ La Tinh, nơi có những hòn đảo nhỏ và ngành thủy sản phát
triển. 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 [17].
1.2.1.7. Mỡ động vật thải khác
Theo thống kê Sở công thƣơng Hà Nội, lƣợng mỡ động vật thải ra vào khoảng
50.000 tấn/năm. Nhìn chung, mỡ động vật có đặc điểm độ nhớt cao và chủ yếu tồn tại
dạng rắn ở nhiệt độ bình thƣờng do chứa nhiều axit béo.
Bảng 1. 11. Một số tính chất mỡ động vật thải
Đặc điểm

Mỡ lợn

Mỡ gà

Chỉ số axit (mg KOH/g )

0,63

0,56

Chỉ số iot (g/100g)

77,9

76,7

HVTH : Nguyễn Diệu Linh – CB140037

15


Luận Văn Thạc Sĩ

GVHD : PGS.TS. Nguyễn Khánh Diệu Hồng

Độ nhớt động học ở 40oC, mm2/s

39,53

41,06

Nhiệt trị (MJ/kg)

39,49

39,62

1.2.1.8. Dầu ăn thải sau chế biến thực phẩm
Dầu ăn thải có nhiều tính chất khác so với dầu thực vật thông thƣờng. Dầu ăn
thải chứa hàm lƣợng axit béo cao hơn dầu thực vật nguyên chất. Bảng 1.12 dƣới đây
so sánh tính chất hóa lý của dầu đã qua chiên rán với dầu hạt cải nguyên chất [15, 22].
Bảng 1. 12. So sánh tính chất dầu ăn thải và dầu hạt cải
Tính chất

Dầu ăn thải

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

Khác

6,7

0,9

Hàm lƣợng axit
béo (%kl)

Có thể thấy rằng, việc sử dụng dầu mỡ thải làm nguyên liệu có ƣu điểm giá thành
rẻ và góp phần giải quyết đƣợc phần nào vấn đề môi trƣờng.
1.2.1.9. Vi tảo
Tính chất quan trọng nhất của tảo là năng suất rất cao, do đó sản phẩm biodiesel
thu đƣợc cũng tăng theo.Vi tảo đƣợc xem là đối tƣợng tiềm năng để sản xuất nhiên liệu
bởi rất nhiều ƣu điểm nhƣ hiệu suất quang hợp cao, sinh khối lớn và mức độ sinh
trƣởng cao hơn khi so sánh với các loại cây trồng sản xuất năng lƣợng [51].
1.2.2. Tổng quan về dầu hạt cao su
1.2.2.1. Hạt cao su
Hạt cao su có hình elip, chiều dài 2,0 – 3,0 cm, nặng 2 – 4 g, bên ngoài là một
HVTH : Nguyễn Diệu Linh – CB140037

16