Tiểu luận Nhiên liệu sinh học từ chất thải Sản xuất bio diesel từ Jatropha ( cây cọc rào )

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

TIỂU LUẬN MÔN NHIÊN LIỆU SINH HỌC TỪ CHẤT THẢI

ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BIO DIESEL TỪ CÂY
CỌC RÀO VÀO ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG.
GVHD : PGS. TS ĐOÀN THỊ THÁI YÊN
THỰC HIỆN : CHU DUY BẮC
MÃ SỐ HV : CB160123 LỚP: CH 2016B KTMT

HÀ NỘI, 2017


Danh mục thuật ngữ viết tắt
JCL : Jatropha curcas L
NLSH : Nhiên liệu sinh học
DO : Dầu Diesel
EU : Liên minh châu Âu


MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÂY CỌC RÀO
1.1. Sơ lược về các đặc điểm của cây Cọc rào
1.1.1. Phân loại khoa học
Giới: Plantae
Ngành: Magnoliophyta
Lớp: Magnoliopsida
Bộ: Malpighiales
Họ: Euphorbiaceae

Phân họ: Crotonoideae
Tông: Jatropheae
Chi: Jatropha
Loài: Jatropha curcas L.
1.1.2. Nguồn gốc và phân bố
Chi Dầu mè (danh pháp khoa học: Jatropha) là một chi của khoảng 175 loài
cây thân mọng, cây bụi hay cây thân gỗ (một số có lá sớm rụng, như dầu mè
(Jatropha
curcas L.)). Các loài trong chi Jatropha có nguồn gốc từ Trung Mỹ, và đã được du
nhập vào nhiều khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới khác, như Ấn Độ, châu Phi, Bắc


Mỹ,... Xuất phát từ khu vực Caribe, chúng được các thương nhân Bồ Đào Nha đưa
vào
châu Phi và châu Á như là các loài thực vật có giá trị làm hàng rào. Các cây trưởng
thành mang các cụm hoa đực và cái khá đẹp mắt đồng thời chúng lại không mọc quá
cao.
Cây Jatropha curcas L., thuộc chi Jatropha, họ Thầu dầu. Chi Jatropha có
nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp, ghép từ hai chữ Iatrós (bác sĩ) và trophé (thức ăn), ám chỉ
công dụng làm thuốc của cây này. Curcas là tên gọi thông thường của cây Physic nut ở
Malabar, Ấn Độ. Tên thông dụng ở các nước hiện nay là Jatropha, ở Việt Nam gọi là
cây Cọc giậu, Cọc rào, Cây li, Ba đậu nam, Dầu mè,… (Nguyễn Công Tạn, 2008).
Loài JCL dại phân bố nhiều ở vùng thung lũng á nhiệt đới khô nóng và vùng rừng
mưa nhiệt đới ẩm, thường ở vùng đồi núi, đất dốc thung lũng có độ cao 700-1600m
so với mực nước biển.
JCL là một loài cây có lịch sử 70 triệu năm, nguồn gốc từ Mexico (nơi duy nhất
có hóa thạch của cây này) và Trung Mỹ, được người Bồ Đào Nha đưa qua Cape
Verde, rồi lan truyền sang châu Phi, châu Á, sau đó được trồng ở nhiều nước, trở
thành
cây bản địa ở khắp các nước nhiệt đới, cận nhiệt đới trên toàn thế giới (Nguyễn

Công
Tạn, 2008).
1.1.3. Các ưu điểm sinh học và giá trị của cây Cọc rào
JCL là lòai cây mà hiện nay được các nhà khoa học đánh giá rất cao vì các ưu
điểm sinh học và giá trị của cây.
Ý nghĩa về mặt kinh tế, xã hội
Phát hiện quan trọng nhất từ JCL là lấy hạt làm nguyên liệu sản xuất dầu diesel
sinh học (biodiesel).
Cây JCL có chu kỳ sống lâu có thể lên đến 50 năm, cho quả, hạt sớm, hàng
năm
năng suất có thể đạt đến 10 – 12 tấn/ha nếu trồng trên đất tốt và đầu tư cao (chăm
sóc,
bón phân, tưới tiêu,...), hàm lượng dầu trong hạt cao trung bình 32 – 35%. Đây là
nguồn nguyên liệu dầu diesel sinh học rất tiềm năng để dần thay thế các tài nguyên
nhiên liệu hóa thạch đang ngày càng bị cạn kiệt.
Từ hạt JCL ép ra dầu thô, từ dầu thô tinh luyện được diesel sinh học và
glycerin. Mặc dù diesel sinh học được sản xuất từ nhiều loại nguyên liệu: cải dầu,
hướng dương, dầu cọ, mỡ động vật,… nhưng sản xuất từ JCL có giá thành rẻ nhất
và chất lượng tốt tương đương với dầu diesel hóa thạch truyền thống.
Nếu 1 ha JCL đạt năng suất 8 – 10 tấn hạt/ha/năm có thể sản xuất được 3 tấn diesel
sinh học. Loại dầu này sẽ thay thế được một phần dầu diesel truyền thống đang cạn
kiệt, giảm thiểu được lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính, là loại dầu cháy hết và
có ít lưu huỳnh, là loại dầu sạch, thân thiện với môi trường.


Thị trường tiêu thụ sản phẩm diesel sinh học từ JCL được coi là vô hạn. Nhà
khoa học Đức Klause Becker còn cho rằng ”JCL là cây trồng đầu tiên mà người dân
làm ra không sợ không có đầu ra”. Đó là ưu thế nổi trội hàng đầu của sản xuất JCL
khi cây này có vị thế là cây sản xuất hàng hóa lớn.
Là cây lâu năm nhưng ngay trong năm trồng đầu tiên đã thu hoạch được sản

phẩm là hạt. Hạt JCL sau khi ép dầu, hơn 30% là sản phẩm dầu, gần 70% là khô dầu,
có hàm lượng protein khoảng 30%, dùng làm phân hữu cơ rất tốt, nếu khử hết độc tố
có thể làm thức ăn gia súc cao đạm.
JCL còn tạo ra hiệu ứng xã hội rất lớn. Do trồng ở các vùng miền núi nghèo,
cây JCL sẽ tạo nhiều việc làm và thu nhập khả quan cho đồng bào các dân tộc; trong
khi cho đến nay, trên đất dốc còn lại của các vùng này vẫn chưa tìm kiếm được bất
cứ
cây gì khả dĩ trồng được trên diện tích lớn, có thu nhập cao, lại có thị trường ổn định
(Nguyễn Công Tạn, 2007).
Ý nghĩa về mặt bảo vệ môi trường
JCL là cây lâu năm, phủ đất rất tốt, tuổi thọ 50 năm, sinh trưởng phát triển được
ở hầu hết các loại đất xấu, nghèo kiệt, đất dốc, đất trơ sỏi đá, gia súc không ăn. Vì
vậy,
cây JCL trồng trên các vùng đất dốc sẽ được coi là cây “lấp đầy” lỗ hổng sinh thái ở
các vùng sinh thái xung yếu miền núi, sớm tạo ra thảm thực bì dày đặc chống xói
mòn,
chống cháy, nâng cao độ phì của đất. Không những vậy, JCL còn có thể trồng ở
những
vùng đất sa mạc hóa, bãi thải khai thác khoáng sản, góp phần phục hồi hệ sinh thái
các
vùng này. Vì vậy, cây JCL được đánh giá là “vệ sĩ sinh thái”, tạo ra hiệu ứng to lớn về
bảo vệ môi trường.
Cây JCL được coi là loài cây thân thiện với môi trường bởi các lý do sau đây:
Chu kỳ sống dài (30 – 50 năm), khả năng cộng sinh với nấm rễ micorrhiza cao
nên thích nghi sinh trưởng tốt trên những lập địa suy thoái, khô cằn và hoang hóa, do
vậy
cây có tác dụng cải tạo đất, cải tạo môi trường rất tốt; 2) Có thể thu hái quả hạt hàng
năm, không phải đốn hạ cây, tạo ra thảm thực vật có độ che phủ ổn định, có khả
năng
hấp thụ CO2 lớn, vì vậy cây JCL cũng rất có ý nghĩa về bảo vệ môi trường không khí.

Được sử dụng làm phân bón và thức ăn cho gia súc.
Sau khi ép dầu, bã khô dầu có hàm lượng N 4,14 – 4,78%, P2O5 0,50 – 0,66%,
CaO 0,60 – 0,65%, MgO 0,17 – 0,21% được sử dụng làm phân hữu cơ rất tốt để bón
cho các loại cây trồng, nhất là cho vùng sản xuất nông nghiệp hữu cơ, nông nghiệp
sạch, vừa góp phần sản xuất sản phẩm sạch, vừa nâng cao độ phì của đất.
Trong chữa trị bệnh


Trong thành phần cây JCL, đã phân tích được những hợp chất chủ yếu như
tecpen, flavon, coumarin, lipid, sterol, alkaloid. Nhiều bộ phận của cây này có thể
chữa bệnh như lá, vỏ cây, hạt và rễ. Rễ trị tiêu viêm, cầm máu, trị ngứa; dầu của hạt
có thể nhuận tràng; dịch nhựa trắng tiết ra từ vết thương của cành có thể trị viêm lợi,
làm lành vết thương, chữa trị bệnh trĩ và mụn cơm; nước sắc từ lá dùng để chữa
bệnh
phong thấp, đau răng,…
Trong cây JCL có một số độc tố, nhất là phytotoxin (curcin) trong hạt, nếu
được
nghiên cứu sâu hơn rất có thể cung cấp cho chúng ta một loại dược liệu mới.
1.2. Tình hình nghiên cứu, sử dụng, phát triển NLSH và biodiesel từ cây Cọc rào trên
thế giới và Việt Nam
1.2.1. Thế giới
Tháng 6/2003, Hội nghị thượng đỉnh EU về năng lượng đã kêu gọi cộng đồng
EU tăng cường sử dụng bio-fuels, đến năm 2005 chiếm 2-3%, năm 2010 tăng lên
5,75% và năm 2020 là 20%.
Tháng 8/2004, Hội nghị các nước Châu Á mở rộng tổ chức tại Băng Cốc Thái
Lan đã ra tuyên bố 8 điểm về sự hợp tác chia sẻ kinh nghiệm cùng nhau phát triển
NLSH dùng cho giao thông vận tải.
Tại Hội nghị quốc tế về năng lượng do APEC tổ chức từ ngày 27-29/4/2005
tại
Vancouver, Canada, NLSH (Biofuel) đã được chọn để sử dụng trong ngành năng

lượng cũng như ngành giao thông vận tải của các nước APEC trong lộ trình sản xuất
nhiên liệu thay thế dần cho xăng dầu khoáng.
Việc nghiên cứu sử dụng NLSH giờ đã trở thành xu thế phát triển tất yếu ở
nhiều quốc gia trên toàn cầu để thay thế dần xăng dầu khoáng trong các thập kỷ tới.
Dự báo ở cuối thế kỷ 21, năng lượng tái tạo (mặt trời, gió, địa nhiệt, thuỷ điện nhỏ,
nhiên liệu sinh học) sẽ chiếm trên 50% của năng lượng thương mại (Đặng Tùng,
2007).
Để giảm thiểu ô nhiễm môi trường, đảm bảo an ninh năng lượng lâu dài và
phát
triển bền vững, nhiều quốc gia trong vòng 2 - 3 thập kỷ qua đã tập trung nghiên cứu
sử
dụng NLSH (xăng/diesel pha ethanol và diesel sinh học), thay thế một phần xăng, dầu
khoáng, tiến tới xây dựng ngành “xăng dầu sạch” ở quốc gia mình. Hiện có khoảng
50
nước trên thế giới khai thác và sử dụng NLSH ở các mức độ khác nhau. Nhìn chung,
các nước trên thế giới đi theo hai hướng phát triển NLSH: ethanol nhiên liệu, được
sản
xuất chủ yếu từ ngô (Mỹ), mía đường (Brazil), sắn (Thái Lan),... còn diesel sinh học


sản xuất từ cải dầu, hướng dương (châu Âu), cọ dầu (Đông Nam Á), dầu mỡ phế
thải,
JCL, tảo,...
Năm 2003 toàn thế giới đã sản xuất khoảng 38 tỷ lít ethanol thì đến năm 2005
đã sản xuất được 50 tỷ lít ethanol (trong đó 75% dùng làm NLSH) và dự kiến đến
2012 là khoảng 80 tỷ lít ethanol. Diesel sinh học nguồn gốc động thực vật được sản
xuất năm 2005 đạt 4 triệu tấn và dự kiến đến năm 2010 sẽ tăng lên đến 20 triệu
tấn.
Tại châu Âu , nhiều công ty đã nghiên cứu sản xuất diesel sinh học từ dầu đậu
nành, dầu hạt cải, dầu hướng dương. Các nước như Anh, Pháp, Đức, Tây Ban Nha,

Áo, Đan Mạch đã đầu tư rất nhiều vào các chương trình NLSH.
Giáo sư Klause Becker ở Đại học Stuttgart đã nhận đơn đặt hàng của Tập đoàn
ôtô Daimler Chrysler của Đức nghiên cứu về cây JCL. Giáo sư cho biết, cách đây 15
năm, ông là một trong những người đầu tiên ở châu Âu cùng với một hãng tư vấn của
Áo đã tiến hành nghiên cứu cây JCL ở Nicaragoa. Loài cây này đã có cách đây 70
triệu năm nhưng chẳng được ai quan tâm. Sau khi có dự án của Daimler Chrysler, đã
dấy lên cơn sốt JCL trên toàn thế giới.
Dầu diesel sinh học từ JCL đã được sử dụng vào các loại xe thông thường. Dự
báo đến năm 2030, xe ôtô trên toàn thế giới từ 500 triệu chiếc hiện nay lên 900 triệu
chiếc, trong đó Trung Quốc có tới 190 triệu chiếc. Diesel sinh học từ JCL là loại dầu
cháy một cách sạch sẽ và sạch hơn bất kỳ một loại chất đốt diesel nào khác. Cây JCL
trồng được trên đất bị thoái hóa, sau 10 – 15 năm, có thể tái sử dụng diện tích này để
trồng các loại cây khác vì cây JCL đã chặn đứng được tình trạng rửa trôi. GS. Klause
Becker còn cho rằng: “ Ai có thể nói lên được những cái xấu, cái bất lợi của cây JCL,
tôi xin thưởng tiền cho người đó. Các vị có thể vặn vẹo đủ thứ, lật ngược, lật xuôi,
nhưng quả thật các vị không thể bới móc được điều gì xấu liên quan đến loại cây
này”
(Nguyễn Công Tạn, 2007).
Về hiệu quả giảm ô nhiễm môi trường, theo ông Boon thoong Ungtrakul, phụ
trách dự án sản xuất dầu diesel sinh học tại Chieng Mai, Thái Lan cho biết, nếu sử
dụng B100 (100% diesel sinh học), lượng khí thải giảm 50% so với diesel truyền
thống, còn B20 (20% diesel sinh học + 80% diesel truyền thống), lượng khí thải giảm
20%.
Dầu diesel sinh học nói chung và dầu diesel sinh học từ hạt cây JCL nói riêng
đã bắt đầu được sử dụng khá phổ biến ở các dạng B5, B10, B20, B30 và thậm chí
B100 tại các nước như Đức, Anh, Tây Ban Nha, Mỹ, Ấn Độ, Brazil,… Đặc biệt Đức
là
nước đi đầu, dẫn đầu về thị phần sản xuất và sử dụng dầu diesel sinh học trên thế
giới,
chiếm 50%. Gần đây nhất tại Anh, tàu hỏa cao tốc đầu tiên trên thế giới chạy bằng

diesel sinh học (B20) có tên Virgin Voyager đã được đưa vào hoạt động
(thisisdorset.net. 2007).


Hiệu quả kinh tế của cây JCL được đánh giá là khả quan. Ở Ấn Độ, trồng JCL
trên vùng đất khô cằn, 1 cây cho 5 – 6 kg hạt, 1 ha trồng 2500 cây có thể đạt năng
suất
trên 10 tấn hạt/ha/năm. Với hàm lượng dầu của hạt 38%, thì 1 ha JCL có thể sản xuất
được 4,5 tấn dầu/năm. Với giá bán hạt tính ra 2000 VND/kg thì giá trị thu được trên 1
ha đạt 20 triệu VND/năm. Ở Trung Quốc, doanh nghiệp ký hợp đồng mua hạt JCL
của
nông dân với giá 1,6 NDT/kg, tức khoảng 3500 VND/kg. Như vậy, với năng suất 10
tấn hạt/ha/năm thì 1 ha JCL đạt doanh thu tới 35 triệu VND/năm.
Cây JCL trồng được trên mọi loại đất, kể cả vùng sa mạc nóng bỏng ở Ai Cập,
JCL vẫn phát triển tốt. Ở các vùng đất dốc, đất nghèo kiệt, không trồng được các
loại
cây nông nghiệp khác, cây JCL vẫn phát triển tốt. Chu kỳ kinh tế của cây này là 30 –
50 năm. Cây JCL còn cho sản phẩm phụ là phân hữu cơ, thức ăn chăn nuôi giàu đạm
(sau khi khử độc), làm dược liệu, nuôi tằm lá sồi (Nguyễn Công Tạn, 2007).
Các nước nhiệt đới, á nhiệt đới đang phát triển mạnh cây JCL. Thái Lan hiện có 1600
ha JCL, dự kiến sẽ tăng lên 320 nghìn ha trong vài năm tới. Indonesia đặt mục tiêu
đến năm 2010, nhiên liệu sinh học đáp ứng 20% nhu cầu năng lượng trong ngành
điện và giao thông vận tải. Ở nước này, các loại đất màu mỡ đều dành để trồng cây
Cọ dầu, còn cây JCL sẽ trồng trên các loại đất khô cằn nhưng mức đầu tư chỉ bằng
10% so với cây Cọ dầu. Nhà khoa học Robert Manurung, Giám đốc Trung tâm nghiên
cứu Công nghệ sinh học thuộc Viện Công nghệ Bandung cho biết, một số công ty
nước ngoài đang xúc tiến dự án bao tiêu 1 triệu ha JCL với nông dân của 3 tỉnh Papua,
Kalimantan và Nusa Tenggara. Mới đây, một công ty Hà Lan đã đặt mua 1 triệu tấn
dầu JCL nguyên chất. Manurung và nhiều nhà nghiên cứu khác ở Indonesia dự báo
rằng, JCL sẽ sớm soán ngôi cây Cọ dầu, trở thành nguồn năng lượng có khả năng

thay thế nhiên liệu hóa thạch và dầu cọ, đồng thời có thể giúp nông dân nghèo ở các
tỉnh miền đông quanh năm khô hạn có cơ hội làm giàu. Theo Ủy ban quốc gia về
nghiên cứu phát triển NLSH từ cây JCL của Indonesia, Chính phủ nước này có kế
hoạch dành ít nhất 5 triệu ha đồi trọc lập các đồn điền trồng JCL, mía đường và sắn
để sản xuất các loại NLSH.
Ấn Độ đã xác định JCL là cây cho hạt có dầu thích hợp nhất để sản xuất diesel
sinh học. Từ năm 2001, nhiều bang ở Ấn Độ đã có chương trình khuyến khích trồng
JCL trên quy mô lớn ở các vùng đất hoang hóa, được nhà nước hỗ trợ giống và các
nguồn vật tư đầu vào nhằm tạo việc làm, xóa đói giảm nghèo, phát triển bền vững xã
hội nông thôn Ấn Độ. Cơ quan kế hoạch của Chính phủ Ấn Độ đặt chỉ tiêu trồng 11
triệu ha cây JCL vào năm 2012 để có đủ nguyên liệu sản xuất diesel sinh học phối
trộn
theo tỷ lệ 20%. Trong tương lai, Ấn Độ tiếp tục mở rộng trồng JCL trên phạm vi cả
nước, đưa diện tích trồng trên 33 triệu ha, trong số hơn 133 triệu ha đất đang bị bỏ
hoang.
Myanma là nước phát triển trồng JCL với tốc độ nhanh. Đến 2006, diện tích


trồng JCL ở Myanma đã đạt 800.000 ha.
Trung Quốc là nước quan tâm phát triển mạnh JCL trong vài năm gần đây, chủ
yếu là 7 tỉnh gồm Tứ Xuyên, Quý Châu, Vân Nam, Phúc Kiến, Quảng Tây, Quảng
Đông và đảo Hải Nam; trong đó, ở khu tự trị Quảng Tây, đến cuối năm 2007 đã
trồng
được 15 nghìn ha, dự định đưa lên khoảng 10 vạn ha trong vài năm tới. Các tỉnh khác
có điều kiện đã có kế hoạch trồng JCL trên quy mô lớn trong mấy năm tới.
Theo ước tính của Giáo sư Klause Becker, cho đến nay, cả thế giới đã trồng
được khoảng 5 triệu ha JCL. Hiện nay, có khoảng 1000 nhóm nghiên cứu về diesel
sinh học và JCL. Cho đến thời điểm này, JCL vẫn là một cây dại, mới được đưa vào
đối tượng cây trồng được khoảng trên 15 năm, cũng có thể coi JCL là cây nông
nghiệp

trẻ nhất trong lịch sử trồng cây nông nghiệp của loài người.
1.2.2. Việt Nam
Nhu cầu sử dụng năng lượng của Việt Nam ngày càng gia tăng nhanh chóng,
tương thích với tốc độ phát triển kinh tế và sự phát triển dân số. Sản lượng năng
lượng
nước ta tiếp tục tăng cao. Năm 2005 đã tiêu thụ gần 27 triệu tấn dầu qui đổi, dự
đoán
tăng lên đến gần 37 triệu tấn vào năm 2010 và 51 triệu tấn vào năm 2020. Trong đó,
ngành công nghiệp có tỷ lệ sử dụng năng lượng cao nhất chiếm 46%, vận tải chiếm
35%, thương mại dịch vụ chiếm 12%, nông nghiệp chiếm 1% và các ngành khác
chiếm 6%.
Việt Nam là một nước được thiên nhiên ưu đãi, hội đủ các nguồn tài nguyên
năng lượng. Tuy nhiên, khả năng khai thác, chế biến và sử dụng nguồn tài nguyên
năng lượng còn hạn chế. Theo phân tích tình hình phát triển kinh tế và các nguồn cung
cấp năng lượng, dự kiến trong thời gian tới (tính đến năm 2020) nước ta tiếp tục
phải
nhập khẩu các sản phẩm dầu mỏ, trong khi giá dầu luôn có áp lực rất lớn đến phát
triển
kinh tế (Thái Xuân Du, 2007).
Để giải quyết vấn đề này, nhiều công trình nghiên cứu về sản xuất NLSH đã
được tiến hành: sản xuất diesel từ đậu tương, vừng, dầu phế thải; sản xuất ethanol
từ
mía, ngô, lúa, sắn,...Việc nghiên cứu và sản xuất nhiên liệu sạch sử dụng cho giao
thông vận tải đã được giao cho một số cơ quan như Petrolimex, Petro Việt Nam, Đại
học kỹ thuật Đà Nẵng,... và đã có kết quả ứng dụng bước đầu đáng khích lệ.
Trong năm 2007, đề tài “Nghiên cứu gây trồng phát triển cây Cọc rào (Jatropha
curcas)” do Trung tâm Công nghệ sinh học Lâm nghiệp, Viện Khoa học Lâm nghiệp
Việt Nam thực hiện (2007 – 2010) đã thu thập được 8 xuất xứ hạt JCL và tuyển chọn
được 29 cây trội với các đặc tính vượt trội về sinh trưởng, năng suất hạt (2,8-5,0

kg/năm) và hàm lượng dầu trong hạt (25 – 39%).
Các vùng đã tiến hành khảo sát đánh giá là Đồng Nai, ĐăkLăk, Ninh Thuận,
Bình Thuận và Phú Thọ. Các định hướng cho tiêu chuẩn lập địa, chọn đất gây trồng
trước hết tập trung cho các vùng đất cằn cỗi, suy thoái, các vùng hoang hóa, đất cát
khô hạn và thậm chí cả các vùng bãi thải ô nhiễm. Điều này sẽ đảm bảo là không
cạnh
tranh lấy mất đất canh tác nông nghiệp của dân, không ảnh hưởng tới vấn đề an toàn
lương thực tại các vùng triển khai dự án. Ngược lại sẽ có tác động cải tạo môi
trường
đất đai, và mang lại nguồn thu nhập ổn định cho cộng đồng người nông dân thông
qua
việc gây trồng JCL.
Với tập hợp 8 xuất xứ thu thập được và 29 cây trội tuyển chọn được trong
năm
2007, đề tài đã xây dựng thiết lập vườn tập hợp các giống, cây trội và tiến hành khảo
nghiệm các xuất xứ tại Đại Lải, Ninh Thuận và Phú Thọ.
Các cây trội tuyển chọn rất có tiềm năng về năng suất hạt (2,8-5,0 kg/năm) và
hàm lượng dầu béo. Trung tâm đã ký văn bản thỏa thuận hợp tác với Công ty Green
Energy Vietnam (GEV) nhằm khảo nghiệm và thử nghiệm cây trội và ứng dụng ngay
các giống mới triển vọng nhất vào các dự án đầu tư sản xuất vùng nguyên liệu hàng
nghìn ha tại Ninh Thuận, Bình Định, Quảng Nam, Thừa Thiên Huế và Quảng Trị.
1.4. Tình hình nghiên cứu Jatropha cho động cơ đốt trong.
Các Jatropha thuộc họ Thầu dầu, Jatropha có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp, ghép từ
hai chữ Iatro (bác sĩ) và trophe (thức ăn), ám chỉ công dụng làm thuốc của cây này.
Curcas là thên goi thông thường của cây Physicnut ở Malaba, Ấn Độ. Tên thông thường
ở các nước hiện nay là Jatropha, ở Việt Nam gọi là cây Cọc giậu, Cọc rào, Cây li, Ba đậu
nam, Dầu mè, vv…
Jatropha là một loại cây có lịch sử 70 triệu năm, nguồn gốc từ Mexico (nơi duy
nhất có hóa thạch của cây này) và Trung Mỹ, được người Bồ Đào Nha đưa qua Cape

Verde, rồi lan truyền sang châu Phi, châu Á và sau đó được trồng ở nhiều nước, trở thành
cây bản địa ở khắp các nước nhiệt đới, cận nhiệt đới trên toàn thế giới. Hiện nay, nhiều
nước trên thế giới đang chạy đua phát triển cây Jatropha để làm nguyên liệu sản xuất
Diesel sinh học.
Jatropha vốn dĩ là một cây dại, bán hoang dại mà người dân các nước chỉ trồng
làm bờ rào và làm thuốc, nhưng với những phát triển mới của khoa học, đã cho thấy
Jatropha có tiềm lực giá trị cực kì to lớn, được đánh giá rất cao, thậm chí có những lời ca
ngợi có phần quá đáng nhưng dù sao Jatrophavaaxn là một loại cây hết sức quý giá mà
loại người phải quan tâm khai thác tốt giá trị sinh học của cây này.


Phát hiện quan trọng nhất từ Jatropha là lây hạt làm nguyên liệu sản xuất dầu
Diesel sinh học. Hạt Jatropha có hàm lượng dầu trên 30%, từ hạt ép ra dầu thô. Mặc dầu
Diesel sinh học được sản xuất từ nhiều nguyên liệu: cải dầu, hướng dương, đậu tương,
dầu cọ, mỡ động vật…, nhưng sản xuất từ Jatropha vẫn có giá thành rẻ nhất, chất lượng
tốt, tương đương với dầu Diesel hóa thạch truyền thống.
Nếu một ha Jatropha có năng suất 8 – 10 tấn hạt/ha/năn có thể sản xuất được 3 tấn
Diesel sinh học. Loại dầu này sẽ được thay thế một phần dầu Diesel truyền thống đang
cạn kiệt, giảm thiểu được lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính, là một loại dầu cháy hết
và không có lưu huỳnh, dầu sạch thân thiện với môi trường.
Do chi phí cho việc trồng cây nguyên liệu thấp, hơn nữa chúng lại rất sẵn trong tự
nhiên, Diesel sinh học có thể được sản xuất ra với chi phí thấp hơn nhiều so với Diesel
lấy từ dầu mỏ. Diesel sinh học có thể giải quyết được bài toán hiệu ứng nhà kính và sự
cạn kiệt của nhiên liệu hóa thạch. Trên thực tế, dầu Jatropha đã được nghiên cứu chuyển
hóa thành Biodiesel qua quá trình este hóa và sử dụng cho động cơ.
Tuy nhiên, việc sử dụng trực tiếp dầu Jatropha không qua este hóa có những lợi
ích như: không phải đầu tư thiết bị và công nghệ lớn, thúc đây phát triển nông nghiệp…
Vì vậy việc nghiên cứu sử dụng trực tiếp dầu Jatropha là vấn đề cần thiết góp phần tiết
kiệm nhiên liệu hóa thạch, giảm thiểu hiệu ứng nhà kính, thân thiện môi trường…

CHƯƠNG II : ỨNG DỤNG BIO DIESEL SẢN XUẤT NHIÊN LIỆU CHO ĐỘNG
CƠ ĐỐT TRONG
2.1. Phân tích tính chất nhiên liệu.
2.1.1. Tính chất nhiên liệu diesel (DO).
Dầu Diesel được đặt tên theo nhà sang chế Rudolf Diesel và có thể được dung
trong động cơ đốt cùng tên, động cơ Diesel. Các chỉ tiêu chất lượng được phân tích dưới
bảng 2.1
Bảng 2.1: Chỉ tiêu chất lượng các nhiên liệu Diesel (TCVN 5689:2005)
TT

TÊN CHỈ TIÊU

1

Hàm

lượng

MỨC
lưu 500

2500

PHƯƠNG PHÁP
THỬ
TCVN 7601:2002


huỳnh mg/kg, max
2

3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

Chỉ số Cetame, min 46
Nhiệt độ cất C, 90% 360
thể tích, max
Điểm chớp cháy 55
cốc kín, độ C, min

ASTM D 2622
ASTM D 5453
ASTM D 4737
TCVN 2698:2002

200

TCVN 6608:2002
ASTM D 3829
ASTM D 93
TCVN 3171:2003

ASTM D 445
TCVN 6324:1997
ASTM D 189
ASTMD 4530
TCVN 3753:1995
ASTMD 97
TCVN 2690:1995/
ASTM D 482
ASTM E 203

10

ASTM D2276

Loại 1

TCVN 2694:2000
ASTM D130 - 88
TCVN 6594:2000
ASTM D 1298
ASTM 4052
ASTM D 6079
ASTMD 4176

Độ nhớt động học
40 độ C, mm2/s
Cặn Cacbon của
10% cặn chưng cất,
khối lượng, max
Điểm đông đặc, độ

C max
Hàm lượng tro, %
khối lượng max
Hàm lượng nước
mg/kg, max
Tạp chất dạng hạt
mg/l, max
Ăn mòn mảnh đồng
ở 50 độ C, 3h max
Khối lượng riêng ở
15 độ C, kg/m3

2 – 4,5

Đô bôi trơn, max
Ngoại quan

460
Sạch trong

0,3
+6
0,01

820 - 860

Hàm lượng lưu huỳnh.
Lưu huỳnh là một trong những thành phần quan trọng đáng lưu ý trong dầu mỏ nói
chung và dầu nói riêng. Nếu hàm lượng S vượt quá giá trị cho phép sẽ gây ra quá trình ăn
mòn cho thiết bị đặc biệt là sự có mặt của H 2S không cháy hết gây ra ô nhiễm không khí.

Như chúng ta đã biết S trong dầu thô tồn tại dưới dạng: lưu huỳnh dạng nguyên tố, H 2S,
mercapthane, sunfur, disunfur, dị vòng, vv…tùy theo dạng tồn tại của nó có thể ăn mòn
trực tiếp hay gián tiếp. Nếu như trong nhiên liệu xăng lưu huỳnh tồn tại dưới dạng
mercapthane gây ăn mòn trực tiếp thì trong Diesel gần như không tồn tại dạng này nữa,
mà chủ yếu tồn tại dạng sufur và disunfur, dị vòng chúng không còn khả năng ăn mòn
trực tiếp chỉ gây ăn mòn khi bị cháy trong động cơ tạo ta SO 2, sau đó nó có thể chuyển


một phần thành SO3. Phần lớn lượng khí này thoát ra ngoài cùng khí cháy nhưng có thể
một phần nhỏ vượt qua các xecmang, vào trong cacter chứa dầu và khi nhiệt độ trong
carter này xuống thấp thì chúng kết hợp với hơi nước để tạo ra các axit gây ăn mòn các
bề mặt chi tiết khi dầu được bơm trở lại các bề mặt được bôi trơn. Chỉ tiêu này cho phép
ta theo dõi hàm lượng lưu huỳnh của các sản phẩm khác nhau và của các phụ gia có lưu
huỳnh, từ đó có thể dự đoán được tính chất sử dụng, bảo quản. Hàm lượng lưu huỳnh
tổng có thể được xã định bằng nhiều phương pháp trong đó ASTM D 4294 được xem là
một phương pháp khá thông dụng, dựa trên nguyên lý hấp phụ phổ huỳnh quang tia X.
Trị số Cetane.
Là một đơn vị đo được quy ước đặc trưng cho tính tự bốc cháy của nhiên liệu
Diesel và được đo bằng % thể tich hàm lượng n-centane (C16H34) trong hỗn hợp của nó
với methyl napthalen trong điều kiện tiêu chuẩn. Trị số centane được xác định bằng
phương pháp thử ASTM D 976 hoặc ASTM D 4737. Trị số Cetane ngoài ý nghĩa là thước
đo của sự tự cháy của nhiên liệu còn ảnh hưởng đến sự cháy nổ. Yêu cầu của trị số cetane
phụ thuộc và thiết kế, kích thước, tải lượng của động cơ và sự thay đổi tốc độ, phụ thuộc
thời điểm hoạt động và điều kiện khí quyển. Sự gia tang trị số CEtane vượt quá tiêu
chuẩn cho phép sẽ không cải thiện được tính năng của động cơ về mặt vật chất. Người ta
dung một động cơ CFR đã được tiêu chuẩn hóa để tiến hành phép thử dưới những điều
kiện chuẩn của không khí, tốc độ, tốc độ nhiên liệu và nhiệt độ làm lạnh. Tỷ lệ nén có thể
thay đôi được và được đo so với một thời gian trễ chuẩn.. Bởi vậy ý nghĩa chung của chất
lượng cháy là nhiên liệu có thơi gian dễ cháy thích hợp cho động cơ. Một số chỉ số cetane
cao vượt 48 lần cần thiết cho động cơ tốc độ cao, nhưng một động cơ tốc độ thấp không

đòi hỏi như vậy nó đòi hỏi thời gian cho sự cháy. Ở nhiệt độ không khí cao hơn hay sự
trộn nhiên liệu vào không khí càng kĩ cần chỉ số cetane cùng một tốc độ. Thật vây, mối
quan hệ được chỉ ra gần đúng trong bảng 2.2:
Bảng 2.2 Mối quan hệ giữa tốc độ cơ và chỉ số Cetane
Tốc độ cơ (v/phút)
>1500
1500 - 800
800 - 400
400 - 100
<100

Chỉ số cetane thích hợp
60 - 50
55 – 45
50 – 35
40 – 30
30 - 15

Ảnh hưởng của việc sử dụng nhiên liệu có chỉ số Cetane quá thấp là tập trung
quá nhiều nhiên liệu trong xilanh trước khi sự cháy xảy ra, như thế một áp lực


cao sẽ được hình thành và trở nên nghe thấy “tiếng gõ Diesel”. để làm tăng chỉ
số Cetane của dầu người ta thường dùng phụ gia ethyl nitrate, C 2 H 5ONO2, isoamyl
nitrate hay acetoperoxide. Khi thêm các lượng nhỏ từ 1 ÷ 1,5% các chất trên sẽ làm tăng
chỉ số Cetan lên 23 ÷ 29%. Một điều bất tiện là khi thêm các chất làm tăng chỉ số cetane
sẽ làm cho động cơ khó khởi động ở điều kiện lạnh, vì thế việc sử dụng các phụ gia loại
này không ñượcphổ biến.
Điểm chớp cháy cốc kín.
Nhiệt độ bắt cháy cốc kín hay còn gọi là Flash point PMCC (Pensky-Martens

Closed Cup)là nhiệt độ thấp nhất ở điều kiện áp suất không khí, mẫu nhiên liệu thử
nghiệm hầu như bắt cháy khi ngọn lửa xuất hiện và tự lan truyền một cách nhanh
chóng trên bề mặt của mẫu. Nhiệt độ bắt cháy được xác định theo tiêu chuẩn ASTM
D.93, sử dụng thiết bị chớp cháy cốc kín Pensky-Martens hình 2.1 Nếu thiết bị đo độ
chớp cháy dùng cốc hở thì sẽ được gọi là điểm chớp cháy cốc hở Flash Point COC
(Cleveland Open Cup). Nhiệt độ chớp cháy cốc kín sẽ thấp hơn nhiệt độ chớp cháy
cốc hở và sự chênh lệch giữa hai nhiệt độ này càng lớn nếu nhiệt độ chớp cháy nói chung
của phân đoạn càng cao.
Nhiệt độ bắt cháy xác định xu hướng hình thành hỗn hợp có thể cháy với không
khí dưới điều kiện thí nghiệm, nó là một trong các chỉ tiêu để đánh giá mức độ dễ bắt
cháy của nhiên liệu cũng như “thời gian cảm ứng” trong động cơ. 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 rất dễ gây cháy nổ. Nó cũng là dấu hiệu cho thấy nhiên liệu đã bị lẫn với
các loại khác có độ bay hơi cao hơn. Nhiệt độ chớp cháy hầu như không có ý nghĩa đối
với chất lượng của nhiên liệu khi đánh giá trên góc độ tính năng kỹ thuật của các thiết bị
sử dụng nó. Đối với các sản phẩm dầu mỏ thì nhiệt độ chớp cháy khác nhau. Xăng có
nhiệt độ chớp cháy khoảng -40 oC, nhiên liệu cho động cơ phản lực có nhiệt độ
chớp cháy trong khoảng 28-60 oC (trung bình là 40oC), Diesel có nhiệt độ chớp cháy
trong khoảng 35 – 80oC (trung bình là 60oC) phân đoạn dầu nhờn có nhiệt độ chớp cháy
120-325 oC.
Độ nhớt
Độ nhớt là một đại lượng vật lý đặc trưng cho trở lực do ma sát nội tại sinh ra giữa
các phân tử khi chúng có sự chuyển động trượt lên nhau. Vì vậy, độ nhớt có liên quan đến
khả năng thực hiện các quá trình bơm, vận chuyển chất lỏng trong các hệ đường ống,
khả năng thực hiện các quá trình phun, bay hơi của nhiên liệu trong buồng cháy,
đồng thời nó liên quan đến khả năng bôi trơn của các phân đoạn khi sử dụng làm dầu
nhờn. độ nhớt có thể được biểu diễn theo nhiều cách khác nhau: độ nhớt tuyệt no (hay độ
nhớt động lực), độ nhớt động học (Kinematics Viscosity).
Ngoài hai loại trên thì người ta còn sử dụng độ nhớt quy ước. đối với loại độ
nhớt này thì tuỳ thuộc vào thiết bị sử dụng để đo mà ta có các tên gọi và các kết

quả khác nhau như độ nhớt Engler (oE), độ nhớt Saybolt (SSU), độ nhớt
Redwood.
Độ nhớt động học.
Là tỉ số giữa độ nhớt động lực và trọng lượng riêng của nó. Trong hệ thống
GCS thì đơn vị của độ nhớt động học được tính bằng Stoke (St), thông thường


thì người ta sử dụng ước của nó là centistokes(cSt). Dưới ảnh hưởng của nhiệt
độ, độ nhớt của các phân moan dầu mỏ cũng thay đổi rất nhiều.
Một tính chất quan trọng đáng chú ý của độ nhớt của một hỗn hợp nhiều thành
phần, là tính chất không cộng tính. Đây là một tính chất cần quan tâm khi tiến hành pha
trộn nhiều phân đoạn có độ nhớt khác nhau, vì khi pha trộn độ nhớt của hỗn hợp thực
tế bao giờ cũng thấp hơn độ nhớt nếu tính toán bằng cách theo trung bình thể tích của các
thành phần hỗn hợp.
Độ nhớt được đo bằng cách ghi lại thời gian cần thiết để một lượng chất lỏng nhất định
chảy qua một ống mao quản có kích thước nhất ñịnh ở một nhiệt độ nhất định. Độ nhớt
động học có thể được xác định theo phương pháp thử ASTM D.445
Độ nhớt của nhiên liệu rất quan trọng vì nó ảnh hưởng đến khả năng bơm và phun nhiên
liệu vào buồng đốt. Độ nhớt của nhiên liệu có ảnh hưởng lớn đến kích thước và hình dạng
của kim phun. Nhiên liệu có độ nhớt quá cao rất khó nguyên tử hóa, các tia nhiên liệu
không mịn và khó phân tán đều trong buồng đốt. Kết quả là làm giảm hiệu suất và công
suất động cơ. Đối với các động cơ nhỏ, các tia nhiên liệu có thể chạm vào thành xy lanh,
cuốn đi lớp dầu bôi trơn và làm tăng độ lẫn nhiên liệu trong dầu nhờn. Hiện tượng các chi
tiết bị ăn mòn nhanh chính là do nguyên nhân này.
Nhiên liệu có độ nhớt quá thấp khi được phun vào xylanh sẽ tạo thành các hạt
quá mịn, không thể tới được các vùng xa kim phun và do đó hỗn hợp nhiên liệu
không khí tạo thành trong xylanh không đồng nhất, nhiên liệu cháy không đều,
công suất giảm. Nhiên liệu có độ nhớt quá thấp có thể gây ra hiện tượng rò rỉ tại
bơm, làm sai lệch kết quả đong đếm dẫn men thay đổi tỷ lệ pha trộn không khínhiên liệu. Mức độ mài mòn của các chi tiết trong hệ thống cung cấp nhiên liệu
tăng khi độ nhớt của nhiên liệu giảm. Độ nhớt của Diesel dùng cho các động cơ

cao tốc nằm trong khoảng 1.8-5.0 cSt ở 37.8 oC. Thường thì người ta hay hạn chế chặn
dưới của độ nhớt để tránh hiện tượng như đã nêu ở trên. Các loại diesel có độ nhớt cao
hơn 5.8 cSt thường được sử dụng cho các động cơ tốc độ thấp hơn. Diesel có độ nhớt đặc
biệt cao ñược sử dụng cho máy tàu thủy và thường phải có thêm hệ thống gia nhiệt. Đối
với một số động cơ, độ nhớt quy định theo giá trị min sẽ có một lợi thế vì hiện tượng mất
công suất do bị rò nhiên liệu của bơm và vòi phun. Mặt khác, độ nhớt cũng được giới hạn
bởi giá trị max nhằm phù hợp với giới hạn của các thông số đã được xem xét trong
thiết kế, kích thước của động cơ và các đặc điểm của hệ thống bơm phun.
Cặn carbon – Carbon Conradson Residue
Cặn carbon là lượng cặn còn lại sau khi cho bay hơi và nhiệt phân nhiên liệu. Cặn
carbon gây nên sự chênh lệch nhiệt độ giữa những điểm có cặn và những
điểm không có cặn làm tăng ứng xuất nội của vật liệu làm buồng đốt, dẫn tới
biến dạng và có khi phá hủy buồng đốt. Nếu các mẫu cặn carbon bám trên thành
buồng đốt bong ra và theo hỗn hợp khí đi tới buồng giãn nở thì chúng có thể vao và làm
kênh xupap gây hở buồng đốt. Cặn carbon cũng là nguyên nhân gây ra hiện tượng khí xả
có màu đen và làm giảm hệ số tỏa nhiệt. Để đánh giá khả năng tạo cặn, người ta thường
sử dụng tiêu chuẩn đặc trưng là độ cốc hoá, tùy theo phương pháp tiến hành xác định
cặn mà cặn thu được gọi là cặn Carbon Conradson hoặc cặn Carbon Rabostton. Cặn


carbon được xác định theo phương pháp ASTM D189 và được sử dụng rộng rãi đối
với các loại nhiên liệu.
Điểm đục – Cloud point.
Cloud point là một chỉ tiêu quan trọng, nó xác định nhiệt độ tại đó các tinh
thể sáp 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. Cloud point có thể
được gọi là điểm mây mù hay điểm vẫn đục. Cloud point có thể được xác định
theo phương pháp thử ASTM D.2500. Các thiết bị máy móc, xe đều có thể phải
làm việc ở điều kiện nhiệt độ thấp. Nếu Cloud point không thích hợp thì thành
phần sáp trong nhiên liệu dễ bị kết tủa cản trở quá trình phun nhiên liệu vào động cơ để

đốt. Tiêu chuẩn của Cloud point được quy định tùy theo Quốc gia hoặc khu vực nhưng
thông thường nó nằm trong khoảng 0 oC đến -15oC nó cũng có thể lên đến 14 oC ở các
nước nóng nhưng cũng có thể xuống – 40 oC ở các nước quá lạnh.
Hàm lượng tro – Ash.
Một lượng nhỏ mẫu được đốt cho đến khi phần nhiên liệu cháy hết, cân khối
lượng mẫu còn lại ta thu được hàm lượng tro. Hàm lượng tro của mẫu được tính
bằng % khối lượng. Hàm lượng tro được xác định theo phương pháp thử ASTM
D.482. Các chất không cháy trong nhiên liệu được chia ra làm 2 loại: các cặn rắn và các
hợp chất kim loại tan trong nước hoặc dầu. Các chất tạo tro có thể có mặt trong nhiên
liệu Diesel trong 2 dạng. Các chất rắn bị mài mòn: Loại này góp phần mài mòn
vòi phun, bơm nhiên liệu, piston và vòng xec măng. Các xà phòng kim loại: ít ảnh hưởng
đến độ mài mòn nhưng chúng có thể góp phần vào việc tạo cặn trong động cơ. Các cặn
rắn này rất giống với cặn xác định theo phương pháp nước và cặn trong nhiên liệu. Vì hệ
thống phun nhiên liệu Diesel được chế tạo với độ chính xác cao nên chúng rất nhạy cảm
với các tạp chất trong nhiên liệu. Các cặn rắn trong nhiên liệu có thể gây ăn mòn hoặc
làm tắc hệ thống nhiên liệu với mức độ tùy thuộc vào kích thước của hệ thống này. Các
hợp chất kim loại tan trong nước hoặc dầu ít ảnh hưởng đến hệ thống nhiên liệu nhưng
chúng có thể chứa các nguyên tố kim loại có ảnh hưởng xấu đến buồng đốt. Hàm lượng
nước - Water content. Nước trong nhiên liệu cũng rất nguy hiểm cho động cơ vì chúng
gây ăn mòn mạnh và rỉ, gây trở ngại cho quá trình cháy. Trong quá trình chưng cất
khí quyển, phân đoạn gasoil trước khi được lấy ra luôn phải qua quá trình tripping bằng
hơi nước, sau đó nước đã được tách loại nhưng nó vẫn còn một giới hạn nhất định. Hơn
nữa, trong quá trình bảo quản do sự thở của các bể chứa nên một lượng nước từ hơi ẩm
của không khí sẽ đi vào trong nhiên liệu Diesel. Hàm lượng nước trong nhiên liệu
Diesel ñược xác định theo 2 phương pháp sau đây:
- ASTM D95 : Water content by distillation
- ASTM D6304: Water content by Coulometric Karl Fischer.
Tỷ trọng – Density.
Tỷ trọng là đại lượng đặc trưng cho độ nặng nhẹ, đặc chắc của nhiên liệu,
được đo bằng khối lượng trên một đơn vị thể tích nhiên liệu. Tỷ trọng được

dùng để tính toán, chuyển đổi giữa thể tích và khối lượng, để chuyển đổi giữa thể tích ở
nhiệt độ này sang thể tích ở nhiệt độ khác. Tỷ trọng được xác định theo phương pháp
chuẩn ASTM D.1298. So với các chỉ tiêu khác thì tỷ trọng không phải là yếu tố quan


trọng để đánh giá chất lượng của nhiên liệu.Tuy nhiên, nó cũng có những ý nghĩa
nhất định, nếu 2 nhiên liệu có cùng giới hạn nhiệt độ sôi thì nhiên liệu nào có tỷ trọng cao
hơn thì thường có hàm lượng các hydrocarbon thơm và naphthenic cao hơn. Các
nhiên liệu có tỷ trọng thấp thường có chứa nhiều parafin. Nhiệt trị trên một đơn vị
khối lượng của nhiên liệu cũng có xu hướng giảm khi tỷ trọng tăng. Ngoài các chỉ tiêu cơ
bản nói trên, có một chỉ tiêu không hẳn mang tính chất kỹ thuật mà do quá trình bơm
chuyển gây ra nhưng rất quan trọng cho người sử dụng đó là mức độ Xăng lẫn trong
Diesel. Sự xuất hiện của hơi xăng trong động cơ Diesel sẽ là một tác nhân tạo ra hiện
tượng nhiên liệu chưa kịp bị oxid hóa đã bốc cháy gây hao tán công suất của động cơ như
đã nói ở trên, vì vậy trong quá trình sử dụng Diesel chúng ta cần hết sức lưu ý vấn đề này.
Để cải thiện các chỉ tiêu chất lượng của nhiên liệu Diesel người ta đã dùng một số phụ gia
như Alkyl Nitrate và Nitrite làm tăng trị số Cetane, các chất hạ điểm đông đặc làm tăng
độ linh hoạt ở nhiệt độ thấp, các phụ gia chống tạo khói làm giả lượng khói thải ra môi
trường. Ngoài ra, cũng có thể sử dụng các chất tẩy rửa và chống oxid hóa.
Năng suất tỏa nhiệt hay nhiệt trị - Heating Value.
Một tính chất cơ bản của nhiên liệu là năng suất tỏa nhiệt (hay nhiệt trị) của nó. Cùng với
các tính chất khác, nhiệt trị có tầm quan trọng trong việc chế tạo các thiết bị nhiệt có khả
năng dễ dàng chuyển hóa nhiên liệu thành công có ích một cách hiệu quả. Nhiệt trị của
nhiên liệu là lượng nhiệt được giải phóng ra khi nó cháy hoàn toàn với oxi và ngưng tụ
các sản phẩm tới một nhiệt độ xác định. Các giá trị có thể được biểu thị bằng các đơn vị
nhiệt tiêu chuẩn (cal/g, J/g) đối với các nhiên liệu rắn và lỏng. Nhiệt trị của một khí được
biểu thị bằng số đơn vị nhiệt được giải phóng khi đốt cháy một đơn vị thể tích khí đó ở áp
suất không đổi. Đơn vị nhiệt tiêu chuẩn là kcal/m 3. Nhiệt trị của một khí được xác định
tại một nhiệt độ chuẩn, cả không khí và khí đều được đưa về nhiệt độ chuẩn, sản phẩm
cháy cũng được làm lạnh tới nhiệt độ này, quá trình cháy phải xảy ra hoàn toàn, nghĩa là

sản phẩm chỉ có CO2, SO2, H2O và N2. Nhiệt trị của một nhiên liệu rắn hay lỏng được xác
định bình thường ở thể tích không đổi trong một nhiệt lượng kế có khả năng chịu được áp
lực tăng lên. Vì các sản phẩm được làm lạnh tới nhiệt ñộ của nhiệt lượng kế nên giá trị
thu được là giá trị thô.
Nhiệt trị tinh và nhiệt trị thô.
Khi một nhiên liệu có chứa hydro bị đốt cháy, nước được sinh ra và nếu
lượng nước này được ngưng tụ, nó sẽ giải phóng nhiệt ẩn cùng với nhiệt giải phóng
khi làm lạnh từ nhiệt độ cháy đến nhiệt độ của nhiệt lượng kế. Vậy tổng nhiệt trị (năng
suất tỏa nhiệt thô – Gross heating value) của một nhiên liệu là số đơn vị nhiệt được giải
phóng ra khi một đơn vị trọng lượng của nhiên liệu (hay một dơn vị thể tích nếu nhiên
liệu là khí) bị đốt cháy và sản phẩm cháy được đưa về 15oC.
Trong trường hợp này, hơi nước bản thân nó bị ngưng tụ. Tuy nhiên trong
thực tế, nhiều trường hợp nhiệt này được tải bởi nước sinh ra khi H 2 bị cháy hay
nước có sẵn trong nhiên liệu không chuyển thành công và nó không góp phần
nâng nhiệt độ của ngọn lửa hay phát năng lượng trong động cơ khí. Khi loại trừ
tất cả các yếu tố trên thì nhiệt trị thu được gọi là nhiệt trị tinh. Vậy nhiệt trị tinh
là số đơn vị nhiệt được giải phóng ra khi một đơn vị trọng lượng của nhiên liệu


bị đốt cháy và sản phẩm cháy được ngưng tụ ở 15 oC và hơi nước không bị ngưng tụ. Khi
phải so sánh giữa các mẫu than hoặc các mẫu dầu khác nhau thì nhiệt trị tinh cũng không
cho thêm nhiều khác biệt, vì than cùng loại hay dầu cùng đặc trưng thường có hàm
lượng hydro rất tương tự nhau nên sự khác nhau khi so sánh giữa nhiệt trị tinh và
nhiệt trị thô gần như không đáng kể.
Ăn mòn đồng – Copper Strip Corrosion.
Phép thử ăn mòn mảnh đồng nhằm xác định có tính chất định tính độ ăn mòn
của nhiên liệu đối với các chi tiết chế tạo từ đồng, hợp kim đồng - thiếc và hợp
kim đồng - kẽm. Sự ăn mòn trực tiếp kim loại, đặc biệt là đồng, được cho là do
hydrogen sulfide (H2S) hoặc nguyên tố lưu huỳnh ở hàm lượng 1 ppm hoặc ít
hơn. Chỉ tiêu này có được thử nghiệm bằng cách cho sản phẩm dầu mỏ tiếp xúc

với miếng đồng được đốt nóng ở 100oC trong 2 giờ. Sau đó, miếng đồng được
đem đi so với một biểu đồ màu theo ASTM D130/IP 154“Test for the Detection of
Copper Corrosion by Petroleum Fuels by the Copper Strip Tarnish Test”. Sự ăn mòn bởi
acid hữu cơ trong sản phẩm dầu mỏ được giới hạn bằng cách đo và kiểm soát độ acid
bằng ASTM D3242/IP 354 “Test for Acidity in Aviation Fuels”.
Các hợp chất lưu huỳnh gây ra sự ăn mòn nên cần được kiểm soát, để xác định hàm
lượng lưu huỳnh người ta có thể dùng một số phương pháp như ASTM 1266/IP 107,
D1552, D2622 hay D4294. Sự có mặt của nước trong dầu thô sẽ kèm theo sự ăn mòn
thiết bị trong quá trình chế biến bởi trong nước có chứa một số muối khoáng có khả năng
thuỷ phân tạo ra chất ăn mòn (HCl). Ngoài ra sự có mặt của nước còn kèm theo hiện
tượng gỉ các thiết bị chứa dầu thô cũng như các thiết bị chứa. Hàm lượng nước có thể
được xác định bằng nhiều phương pháp như ASTM D95, D4928, D6304,...
2.1.2. Tính chất dầu Biodisel.
Biodiesel còn gọi là Diesel sinh học hay là nhiên liệu sinh học. Diesel sinh
học là một loại nhiên liệu có tính chất tương đương với nhiên liệu dầu diesel
nhưng không phải được sản xuất từ dầu mỏ mà từ dầu thực vật hay mỡ động vật. Diesel
sinh học nói riêng, hay nhiên liệu sinh học nói chung, là một loại năng lượng tái tạo.
Nhìn theo phương diện hóa học thì Diesel sinh học là methyl este của những axít béo.
Phương pháp Este hóa dầu thực vật là phương pháp được chú ý đến trong
thời gian gần đây, nguyên lý chuyển hóa cơ bản có thể miêu tả như là phản ứng
của một phần tử Glyceride (axit béo không no, có ñộnhớt cao) và ba nguyên tử
rượu tạo thành Este của axit béo và một nguyên tử Glycerin.
Nhiên liệu dầu thực vật và rượu ít nước (điều kiện phản ứng là xúc tác và
nhiệt độ trung bình) lúc này lần lượt các liên kết R1CO_, R2CO_, R3CO_, bị
tách ra khỏi phân tử Glyceride và đính vào các nguyên tử Hydro và rượu. Các
sản phẩm đầu tiên là Diglyceride và cuối cùng là Glycerin, Glycerin dễ dàng
được tách ra khỏi Este và sử dụng trong các ngành công nghiệp khác. Sản phẩm cuối
cùng có thể đạt 95 ÷ 98% về trọng lượng sản phẩm ban ñầu tham gia phản ứng.
Biodisel là những mono Ankyl Este, là sản phẩm của quá trình Este hóa của các
axít hữu cơ có nhiều trong dầu mỡ động thực vật. Biodiesel có thể thay thế Diesel truyền

thống sử dụng trong động cơ đốt trong.
Dưới tác dụng của chất xúc tác, dầu thực vật + Metanol hoặc Etanol cho sản


phẩm Este + Glycerine + axit béo (Este hóa dầu thựcvật bằng Etanol khó hơn
bằng Metanol). Thông thường Biodiesel được sử dụng ở dạng nguyên chất hay
dạng hỗn hợp với dầu Diesel.
Quá trình sản xuất nhiên liệu sinh học bắt đầu từ dầu thực vật tinh khiết
( hình 2.2). Các cấu trúc mol phân nhánh lớn của dầu thực vật được chuyển sang các cấu
trúc mol hình chuỗi thẳng nhỏ hơn gọi là các este metyl- hoặc etyl giống như các thành
phần của dầu diesel truyền thống. Quátrình biến đổi ester hoá này cần có cồn (thường là
metanol) và các quá trình diễn ra là phức tạp và hai sản phẩm chính được tạo thành là
glycerol và ester axít béo, hai loại này khó trộn lẫn với nhau do đó tạo thành các pha tách
biệt với pha ester ở bên trên. Quá trình này loại bỏ glycerol ra khỏi hỗn hợp phản ứng và
tạo thuận lợi cho sự biến đổi cao.

Hình 2.2 Sơ đồ phản ứng este hóa của triglycerides với methanol

Hình 2.3 Quá trình sản xuất dầu Diesel sinh học
Quá trình sản xuất dầu Diesel sinh học thể hiện như trên (hình 2.3), sự
biến đổi ester hoá có một chất xúc tác đồng nhất giả định.
Có một công nghệ khác là công nghệ xúc tác không đồng nhất hy vọng sẽ


được sử dụng ở mức độ công nghiệp trong thời gian gần.
Công nghệ này sẽ cho phép đơn giản hoá cả hai quá trình và sản phẩm có độ
tinh khiết cao hơn so với công nghệ xúc tác đồng nhất. Dầu Diesel sinh học sản
xuất thông qua quá trình này có độ tinh khiết gần 100% . Trong trường hợp biến
đổi ester hoá không đồng nhất, việc trung hoà bằng các axít khoáng bị loại bỏ.
Hơn nữa, không có sản phẩm phụ từ việc thu hồi metanol để tạo ra cglycerol thô.

Bằng cách này, glycerol thô có thể đạt tới độ tinh khiết là 98-99.5 % dầu thực vật tinh
khiết.
Đặc tính của Biodiesel.
Tính chất vật lý của Biodiesel tương tự như Diesel nhưng tốt hơn Diesel về
mặt chất thải. Biodiesel khắc phục được những các nhược điểm của dầu thực vật như độ
nhớt quá lớn (cao gấp 6 – 14 lần Diesel), chỉ số Cêtan thấp . . .Các loại Biodiesel đều có
tỷ lệ % trọng lượng Oxy khá lớn, đây là điều mà dầu Diesel không có.
Ưu điểm của Biodiesel.
Biodiesel là nguồn nhiên liệu tái sinh giúp ta chủ động được về nhiên liệu
không phụ thuộc vào tình hình biến động trên thế giới. Biodiesel làm giảm đáng kể thành
phần khí thải gây ô nhiễm môi trường và cải thiện môi trường do O 2 sinh ra từ các vụ
mùa. Biodiesel tốt cho sức khỏe người và hoàn toàn không chứa lưu huỳnh, chất tạo ra
SO2, H2SO4 và muối Amonium. Biodiesel có đặc tính gần giống Diesel, nó thỏa mãn
được các yêu cầu của nhiên liệu sử dụng trong động cơ đốt trong. Biodiesel có thể pha
trộn với Diesel thành hỗn hợp nhiên liệu đồng nhất. Điểm chớp lửa của Biodiesel cao
hơn Diesel do đó Biodiesel an toàn trong bảo quản và vận chuyển. Biodiesel không mất
chi phí vận chuyển và thuế nhập khẩu, giảm được ngoại tệ nhập khẩu nhiên liệu,
khuyến khích đầu tư và phát triển nông thôn trong nước. Các cây lấy dầu được
trồng cho việc chế biến Biodiesel ở quy mô lớn, chuyên canh giá thành có thể thấp hơn
Diesel. Biodiesel trong nước sẽ tạo nhiều việc làm giải quyết các sản phẩm đầu ra cho bà
con nông dân.
Nhược điểm của Biodiesel.
Biodiesel còn là một khái niệm rất mới đối với người dân Việt Nam. Việc
thực hiện dự án dùng Biodiesel cho động cơ đốt trong cần có thời gian để phổ
cập kiến thức. Mất thời gian quy hoạch đất đai trồng các loại cây lấy dầu. Năng suất các
cây lấy dầu ở nước ta vẫn còn thấp. Việc sử dụng phân bón hóa học thuốc trừ sâu trên
diện tích đất lớn sẽ gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến cân bằng sinh thái.
Hiện nay giá thành Biodiesel vẫn còn khá cao so với Diesel, trong quá trình
sản xuất cần đầu tư lớn về nhà máy công nghệ điều chế, chỉ phù hợp với những
doanh nghiệp lớn.

Các thông số quan trọng của ñộng cơ khi sử dụng Biodiesel
Biodiesel là chứa nhiều Oxy do đó có thể cháy với dư lượng không khí nhỏ
mà vẫn đảm bảo cháy hoàn toàn.
Chỉ số Cetane của Biodiesel hơn Diesel một chút, do đó thời gian cháy trễ
có lớn hơn. tốc độ cháy của Biodiesel nhanh hơn Diesel, do đó khi sử dụng
Biodiesel thì thay đổi góc phun sớm 1- 20 hoặc có thể không thay đổi góc phun
sớm. Độ nhớt của Biodiesel gần bằng Diesel, để tănghiệu quả kinh tế và hiệu


suất động cơ ta có thể sấy nóng nhiên liệu.
Suất tiêu nhiên liệu của Biodiesel lớn hơn Diesel khoảng 10% chủ yếu do
nhiệt trị của Biodiesel nhỏ hơn Diesel.
2.1.3 Tính chất nhiên liệu Jatropha.
Nhiên liệu Jatropha được ép trực tiếp từ hạt cây Jatropha có màu vàng.
Bảng 2.4. Kết quả phân tích mẫu nhiên liệu Jatropha
STT

Tên chỉ tiêu

1
2

Ngoại quan
Độ nhớt động học ở 40
0
C
Chỉ số axít (TAN)
Hàm lượng cặn cacbon
Nhiệt độ chớp cháy cốc kín
Khối lượng riêng ở 150C

Hàm lượng nước
Hàm lượng lưu huỳnh (**)
Hàm lượng tro
Nhiệt độ đông đặc
Ăn mòn tấm đồng
Tạp chất dạng hạt (**)
Nhiệt trị (**)
Thành phần cất
Nhiệt độ sôi dầu

3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

PHƯƠNG
PHÁP
ASTM D
Nhìn bằng mắt
445-05

ĐƠN VỊ
TÍNH

KẾT QUẢ

cSt

Màu vàng sáng
34,35

664-06
524-06
92-05
1298-99
95-05
4294-05
874-06
97-05
130-05
2276-05
240-02
86-05

0
C
Kg/l
%
%
%
%

0
C
mg/l
Cal/g
0
C

21,78
0,29
101
0,9180
Vết
0,033
0,00
1a
0,05
9,432
316

Từ kết quả phân tích mẫu nhiên liệu Jatropha trên bảng 2.4 ta có kết quả
so sánh một số tính chất của nhiên liệu Jatropha vàDiesel được trình bày trong
bảng 2.5
Bảng:2.5. So sánh một số tính chất của nhiên liệu Jatropha và Diesel
Chỉ tiêu
Dầu Jatropha
Diesel hóa thạch
Đơn vị
Khối lượng riêng ở 0,9180
0,83-0,86
g/ml

150C
Độ nhớt tại 400C
34,3,5
2-4,5
mm2/s
Hàm lượng lưu 0,033
0,43
%
huỳnh
Số Cetane (min)
40-50
46
0
Điểm bốc cháy
101
55
C
Nhiệt trị
9,432
10,478
Cal/g
Độ nhớt


Độ nhớt đa số các loại dầu thực vật cao hơn đáng kể so với nhiên liệu Diesel.
Dầu Jatropha có độ nhớt 34,35 mm2/s trong khi độ nhớt của nhiên liệu Diesel
hóa thạch nằm trong khoảng (2- 4,5) mm2/s. Độ nhớt cao gây khó khăn cho quá
trình cung cấp nhiên liệu trong bình lọc và vòi phun. Độ nhớt là một đại lượng
ảnh hưởng quyết ñịnh đến chất lượng phun tơi của nhiên liệu do đó ảnh hưởng
đến chất lượng quá trình cháy.

Có thể giảm độ nhớt bằng cách hâm nóng trước hoặc trộn lẫn nhiên liệu
Diesel khi khởi động. Phương pháp này dựa trên đặc tính thay đổi của độ nhớt theo nhiệt
độ. Nhiệt độ trong khoảng 300C – 800C sẽ làm độ nhớt thay đổi nhiều, ngược lại khi nhiệt
độ vượt trên 800C thì độ nhớt thay đổi rất ít. Độ nhớt của dầu thực vật sẽ giảm khi nhiệt
độ tăng lên ,bởi vậy sấy nóng được coi là
một phương pháp hữu hiệu làm giảm độ nhớt của dầu thực vật .
Khi động cơ Diesel làm việc ở chế độ ổn định thì nhiệt độ của nhiên liệu ở
sau bơm cao áp thay đổi trong phạm vi từ 35 – 400C. Trong khoảng nhiệt độ này thì độ
nhớt của dầu thực vật thay đổi từ 25-35mm 2/s, cao hơn 10 lần so với độ nhớt của dầu
Diesel. Để đạt được độ nhớt của nhiên liệu Diesel thì cần tăng nhiệt độ của dầu thực vật
lên (60-80)0C, bởi vì độ nhớt giảm rất ít khi nhiệt độ vượt trên 800C.
Tăng nhiệt độ lên quá cao làm thay đổi trạng thái nhiệt và ảnh hưởng xấu
đến hệ thống cấp nhiên liệu. Mặt khác phương pháp này không cải thiện được trị số
Cetane của dầu thực vật,… do đó phương pháp này chỉ thích hợp để áp dụng đồng thời
với phương pháp khác, nhằm mục đích tăng khả năng lưu thông của dầu thực vật, ñặc
biệt khi ñộng cơ làm việc trong môi trường có nhiệt độ thấp.
Chỉ số Cetane.
Chỉ số Cetane của nhiên liệu Jatropha trong khoảng (40-50) của dầu Diesel
46. Như vậy chỉ số Cetane của nhiên liệu Jatropha phù hợp sử dụng cho động cơ
Diesel . Tuy nhiên, đối với nhiên liệu Jatropha, do đặc điểm có khả năng tự phân hủy khi
nhiệt độ cao của những ester mạch dài thành các mạch cacbon ngắn hơn, làm tăng khả
năng cháy kiệt của nhiên liệu cho động cơ Diesel, giúp hoàn thiện khả năng cháy của
nhiên liệu. Như vậy với chỉ số Cetane trong khoảng (40-50) sẽ không ảnh hưởng nhiều về
mặt vận hành của động cơ Diesel.
Hàm lượng lưu huỳnh.
Lưu huỳnh là thành phần không mong muốn nhưng thường xuyên có mặt
trong nhiên liệu. Trong quá trình cháy, lưu huỳnh sẽ bị oxy hóa thành SO2, SO3.
Các oxyt lưu huỳnh này kết hợp với hơi nước sẽ tạo thành axit có tính ăn mòn
lớn. Do vậy, với hàm lượng lưu huỳnh rất thấp của dầu Jatropha (0,033%) so với dầu
Diesel (0,43%) là ưu ñiểm rất lớn trong việc sử dụng dầu Jatropha để hạn chế chất thải

độc hại vào môi trường.
Khả năng tự bốc cháy.
Đối với động cơ Diesel thiết kế nhiên liệu được bơm cao áp bơm vào buồng
đốt để tự kích nổ và cháy, chỉ số Cetane là chỉ tiêu đặc trưng cho khả năng tự bốc cháy và
kích nổ của động cơ Diesel. Nếu chỉ số này càng cao thì Diesel có khă năng tự bốc cháy
càng lớn.
Như vậy điều kiện tự bốc cháy là nhiên liệu phải có số Cetane lớn hơn 45.


Các loại dầu thực vật, trong đó có dầu Jatropha có số Cetane nằm trong khoảng từ 40 đến
50 có thể thỏa mãn điều kiện tự bốc cháy.
Nhiệt độ chớp cháy (cốc kín).
Nhiệt độ chớp cháy cốc kín của dầu Jatropha (1010C) khá cao so với Diesel
(650C), với nhiệt độ chớp cháy cao dầu Jatropha an toànvề mặt tồn trữ và vận
chuyển so với nhiên liệu Diesel.
Nhiệt trị.
Nhiệt trị cho biết giá trị năng lượng hàm chứa trong nhiên liệu. Nhiệt trị càng
cao càng có ưu điểm về chi phí nhiên liệu. Nhiệt trị của dầu Jatropha là 9432 Kcal/kg,
của nhiên liệu Diesel là 10478 Kcal/kg, nhỏ hơn khoảng 10 %.
Khối lượng riêng của nhiên liệu Jatropha là 0,918 g/ml của nhiên liệu Diesel là
0,82 – 0,86 g/ml, cao hơn khoảng 10 %. Như vậy nhiệt trị tính theo thể tích là tương
đương, nếu không thay đổi gì trong hệ thống cung cấp nhiên liệu thì có thể nhận được
công suất động cơ theo chi phí nhiên liệuthể tích là tương đương.
Dựa vào kết quả so sánh, phân tích một số tính chất dầu của dầu Jatropha
với dầu Diesel chúng ta thấy.
Nhiên liệu Jatropha có nhiều ưu điểm đối với môi trường so với Diesel
thông thường. Nhiên liệu Jatropha phát sinh khí thải ít hơn rất nhiều so với nhiên liệu hóa
thạch. Bụi trong khí thải được giảm một nửa, các hợp chất hydrocacbon ñược giảm
thiểu đến 40%. Nhiên liệu Jatropha gần như không chứa đựng lưu huỳnh, không độc
và có thể được dễ dàng phân hủy bằng sinh học. Nhiên liệu Jatropha được coi là một

trong những nhiên liệu thân thiện với môi trường.
Kết luận: Qua kết quả nghiên cứu và so sánh, dầu Jatropha có tính chất rất gần như
dầu Diesel. Vì vậy có thể dùng dầu Jatrophalàm nhiên liệu thay thế dầu Diesel sử dụng
cho động cơ đốt trong.
2.2. Hỗn hợp nhiên liệu.
2.2.1. Yêu cầu.
Hỗn hợp nhiên liệu gồm % dầu Jatropha và % dầu Diesel trộn đều với nhau
tính chất đồng đều về pha.
2.2.2. Phương pháp pha chế dầu Jatropha + Diesel.
Ta chọn giải pháp pha dầu Jatropha vào dầu Diesel sao cho được hỗn hợp đồng
nhất.
Phương pháp pha.
Pha thủ công bằng tay
Phương pháp này không khả thi trong thực tế, vì pha chế thủ công bằng tay
sẽ không đảm bảo cho sự đồng nhất hỗn hợp sau khi pha, mặt khác quá trình này không
thể áp dụng ở quy mô lớn nên chỉ áp dụng trong quá trình tạo mẫu thử nghiệm.
Pha nhiên liệu theo qui mô công nghiệp.
Hỗn hợp nhiên liệu Jatropha + Diesel được pha chế ngay trong các nhà máy
quy mô lớn và được phân phối đến các điểm cấp nhiên liệu. Khi sử dụng hỗn hợp này chỉ
cần thêm động tác gia nhiệt đến 800C và đưa vào sử dụng kết hợp với các thiết bị đồng
thể hóa nhiên liệu.


Trong phạm vi đề tài để có được hỗn hợp nhiên liệu đồng đều chúng tôi sử dụng
phương pháp pha trộn thủ công, dầu Jatropha và dầu Diesel theo tỷ lệ đã chọn gia nhiệt
trên 800C lắc đều.
2.3. Động cơ sử dụng nhiên liệu thay thế.
Động cơ sử dụng nhiên liệu Jatropha là ñộng cơ Diesel có buồng cháy phân cách
và buồng cháy trực tiếp, nhiên liệu Jatropha có thể pha trộn với Diesel với các tỷ lệ khác
nhau khi sử dụng trên động cơ Diesel.

Trong khi các động cơ có buồng đốt phân chia sử dụng dầu thực vật không có
những yêu cầu thay đổi lớn về kết cấu thì các động cơ phun trực tiếp lại cần thay đổi rất
nhiều. Các kết quả nghiên cứu và kinh nghiệm trong sử dụng thực tế về các tính chất hoạt
động của động cơ cũng như công suất, chi phí nhiên liệu ổn định chuyển động và khí
thải.

Hình
2.5.
Các phương pháp tạo thành hỗn hợp cháy ở động cơ Diesel. Với hiệu suất nhiệt như nhau
công suất động cơ phụ thuộc vào nhiệt trị thể tích của các loại nhiên liệu khác nhau. Việc
định lượng phun nhiên liệu trong một chu kỳ được thực hiện theo thể tích nhờ thiết bị
phun.Thiết bị thể tích của dầu Jatropha thấp hơn 5%, so với nhiệt trị của nhiên liệu
Diesel. Khi lượng phun không đổi công suất động cơ giảm theo lượng giảm nhiệt trị. Nếu
tăng năng suất cung cấp của bơm nhiên liệu thỉ có thể dữ công suất như hoạt động với
nhiên liệu Diesel, tuy nhiên sẽ làm tăng chi phí nhiên liệu theo thể tích .
Các thông số quan trọng khi sử dụng dầu Jatropha
Dầu Jatropha là nhiên liệu có chứa nhiều Oxy, chính vì điều này mà
Jatropha có thể cháy với dư lượng không khí bé mà mà vẫn cháy hoàn toàn. Dầu Jatropha
không hoàn toàn bay hơi hết và đó có lẽ là nguyên nhân gây đóng cặn trên buồng cháy.


Do chỉ số Cetane thấp nên thời gian cháy trễ của dầu Jatropha tăng
lên khoảng gấp đôi. Nếu không thay đổi góc phun sớm thì thời điểm bắt đầu bốc cháy và
thời gian cháy nhanh và cháy chính lùi về phía sau.
Đối với dầu Jatropha khi đã bốc cháy thì tốc độ cháy nhanh hơn so
với Diesel, điều này làm cho quá trình cháy kết thúc cùng một lúc như dùng Diesel.
Nếu tăng góc phun sớm lên vài độ thì đồ thị P – V của chúng là như nhau.
Cũng do chỉ số Cetane thấp mà độ tăng áp suất theo góc quay trục khuỷu
DP/D có giá trị cao hơn, PZmax cao hơn. Thời gian kéo dài đỉnh ngọn lửa ngắn
hơn làm cho đỉnh đường cong P – V nhọn hơn.

Có thể tăng chỉ số Cetane cho dầu Jatropha bằng cách: Dùng thêm chất phụ
gia, hâm nóng dầu hoặc pha loãng dầu Jatropha bằng dầu Diesel.
Độ nhớt của dầu Jatropha lớn hơn Diesel khoảng 6 – 17 lần, ñộ nhớt lớn làm
khả năng thông qua của dầu Jatropha trong bộ lọc kém, chất lượng phun nhiên liệu và
hòa trộn nhiên liệu không tốt ảnh hưởng đến tính kinh tế và hiệu quả động cơ.
Ge và gi thực tế lớn hơn khoảng 13,4% (đối với dầu hạt cải). Trong đó
khoảng 3,5% là do động cơ Diesel vốn không phải thiết kế và chế tạo để dùng dầu thực
vật và 9,8% là do nhiệt trị nhỏ hơn.