Green Energy Năng lượng xanh: nhiên liệu sinh học, khí sinh học, ethanol sinh học và diesel sinh học

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
KHOA KỸ THUẬT HOÁ HỌC

BÁO CÁO KHOA HỌC

HOÁ HỌC XANH
Đề tài:

NĂNG LƯỢNG XANH
GVHD: GS.TS. Phan Thanh Sơn Nam

TP.HCM, 2017

1


VẤN ĐỀ CỦA NĂNG LƢỢNG TOÀN CẦU

2


VẤN ĐỀ CỦA MÔI TRƢỜNG

3


GIỚI THIỆU VỀ NĂNG LƢỢNG XANH

4

NĂNG LƢỢNG XANH từ BIOMASS

5


NĂNG LƢỢNG XANH từ BIOMASS

Biomass

Biofuel
Bio-gas
Bio-ethanol
Bio-diesel
6

Biochemical


Biofuel và tác động môi trƣờng

7


Biofuel và tác động môi trƣờng

8


Biofuel và tác động môi trƣờng

9


Biofuel và tác động môi trƣờng

10


Biofuel và tác động môi trƣờng
•

Khói thải của ethanol sạch hơn

•

Giảm phát thải các khí gây hiệu ứng nhà kính: Sử
dụng E85 giảm được 37.1% GHGs.

11


Nhu cầu Biofuel

12


Biofuel của Việt Nam
• 1/12/2014 : Áp dụng ở 7 tỉnh, thành phố
• 1/12/2015: Áp dụng toàn quốc

13


BIODIESEL
14


BIODIESEL LÀ GÌ?
Theo tiêu chuẩn ASTM thì Biodiesel
(Diesel

sinh

học)

được

định

nghĩa: “là các mono alkyl Ester của

các acid mạch dài có nguồn gốc từ
các lipit có thể tái tạo lại như: dầu
thực vật, mỡ động vật, được sử
dụng làm nhiên liệu cho động cơ
diesel”.

15

LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN
• Bắt đầu được sản xuất khoảng giữa năm 1800: chuyển hóa dầu

thực vật để thu Glycerol ứng dụng làm xà phòng, các phụ phẩm là
methyl hoặc ethyl Ester gọi chung là biodiesel.
• 10/08/1893 lần đầu tiên Rudolf Diesel đã sử dụng Biodiesel do

ông sáng chế để chạy máy.
• 1900 Diesel đã biểu diễn động cơ dùng dầu Biodiesel chế biến từ
dầu phụng (lạc).
• Thập kỷ 90, Pháp đã triển khai sản xuất Biodiesel từ dầu hạt cải.
Và được dùng ở dạng B5 và B30.

•
16


BIODIESEL TRÊN THẾ GIỚI

(*) Data source: IEA Energy Statistics © OECD/International Energy Agency, 2011
17


BIODIESEL Ở VIỆT NAM
• Chính phủ đã đặt mục tiêu dùng
biodiesel thay thế 5% dầu diesel từ năm
2016 - 2025.
• Số xe động cơ diesel chiếm > 20% thị

trường ôtô mới tại Việt Nam.

• Khó khăn: công nghệ-thiết bị, công suất
nhỏ, tiêu hao nhiều năng lượng, giá

thành cao, nhiều rào cản từ chính sách
thông tin của các nhà sản xuất xe.

18


ƢU ĐIỂM CỦA BIODIESEL
 Được sản xuất từ nguồn nguyên liệu tái sinh.

 Dễ dàng phân hủy sinh học (gấp 4 lần so với diesel, phân huỷ
từ 85 - 88% trong nước sau 28 ngày)
 Giảm thiểu ô nhiễm môi trường, hiệu ứng nhà kính:

• Cháy sạch hơn 75% so với diesel truyền thống.
• Giảm: 90% hàm lượng hydrocacbon không cháy, 50% CO2
trong khí thải, 50% khả năng phá hủy tầng ozon.
• SO2 bị loại bỏ hoàn toàn khi sử dụng động cơ biodiesel.
 Giảm nguy cơ độc hại đến sức khỏe con người (B20,B100)

19


ƢU ĐIỂM CỦA BIODIESEL
 Về mặt kỹ thuật:

•

Rất linh động, có thể trộn với diesel theo bất kỳ tỷ lệ nào.

•

Có điểm chớp cháy cao hơn diesel, đốt cháy hoàn toàn,
an toàn trong bồn chứa và sử dụng.

•

Tính bôi trơn tốt, chỉ số cetan cao hơn Diesel.

•

Khi sử dụng không cần cải tiến bất kỳ chi tiết nào của
động cơ.

 Về mặt kinh tế: Tận dụng nguồn phế phẩm, các nguyên liệu có
giá trị thấp  thúc đẩy nông nghiệp phát triển.
20


NHƢỢC ĐIỂM
• Việc sử dụng nhiên liệu chứa > 5% biodiesel có thể

gây: ăn mòn chi tiết động cơ, tạo cặn trong bình
nhiên liệu.
• T0 đông đặc của biodiesel thường cao hơn nhiều so
với diesel -> ảnh hưởng khi sử dụng ở những nơi có
thời tiết giá lạnh.

• Dễ bị oxy hóa, gây khó khăn trong việc bảo quản.
• Nguồn nguyên liệu chưa ổn định, giá thành khá cao.

21


NGUYÊN LIỆU
• Dầu thực vật
• Mỡ động vật
• Dầu thải chiên rán
• Vi tảo

22


PHƢƠNG PHÁP SẢN XUẤT

Phƣơng pháp pha loãng
Phƣơng pháp nhiệt phân
Phƣơng pháp vi nhũ tƣơng
Phƣơng pháp transester hóa

23


PHƢƠNG PHÁP PHA LOÃNG
• Dầu mỡ có độ nhớt cao (11-17 lần so với diesel

thông thường) -> phải phối trộn với nhiên liệu
diesel hoặc các dung môi như ethanol.

•

Pha loãng dầu hạt hướng dương với nhiên
liệu diesel ở tỷ lệ thể tích 1:3:

cSt.
là404.88
C
0

• Hỗn hợp 1:1 của dầu nành và dung

môi

stoddard có độ nhớt 5.12 cSt ở 380C.
 Nhược điểm: gây hiện tượng bám muội than ở

vòi phun khi sử dụng động cơ trong thời gian dài.
24


PHƢƠNG PHÁP THỦY NHIỆT
Dầu dừa và dầu cọ đã được cracking, sử dụng xúc tác

SiO/Al2O3 ở 4500C -> nhiên liệu có khối lượng phân
hủy nhỏ hơn.
 Nhược điểm:
• Rất khó điểu khiển do có nhiều pu xảy ra khi dùng
nhiệt và tạo nhiều phản ứng phụ.
• Thải ra nhiều bụi.

• Phải loại bỏ Oxy sau quá trình nhiệt phân.

25