Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiên liệu biodiesel dầu cọ đến đặc tính làm việc và phát thải của động cơ diesel hiện đại

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

MAI KHÁNH VĂN

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NHIÊN LIỆU
BIODIESEL DẦU CỌ ĐẾN ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC VÀ
PHÁT THẢI CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL HIỆN ĐẠI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. HOÀNG ĐÌNH LONG

HÀ NỘI – NĂM 2014


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU.....................................................................................................................9
1. Đặt vấn đề.............................................................................................................9
2. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài........................................9
3. Nội dung và phương pháp nghiên cứu................................................................10
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU THAY THẾ TRÊN ĐỘNG CƠ
DIESEL.....................................................................................................................11
1.1 Vấn đề thiếu nhiên liệu và ô nhiễm môi trường của động cơ đốt trong...........11
1.2 Khái quát về nhiên liệu thay thế trên động cơ đốt trong..................................15
1.3 Nhiên liệu thay thế trên động cơ diesel.............................................................18
CHƯƠNG II. NHIÊN LIỆU BIODIESEL VÀ PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG.........20
2.1 Khái quát về nhiên liệu biodiesel......................................................................20

2.1.1 Khái niệm về nhiên liệu biodiesel.............................................................20
2.1.2 Các nguồn nguyên liệu để sản xuất nhiên liệu biodiesel...........................21
2.1.3 Các phương pháp sản xuất nhiên liệu biodiesel........................................24
2.2 Đặc điểm của nhiên liệu biodiesel ...................................................................27
2.2.1 Các thông số kỹ thuật của nhiên liệu biodiesel........................................27
2.2.2 Đặc điểm nhiên liệu biodiesel dầu cọ........................................................29
2.2.3 Ưu nhược điểm của nhiên liệu biodiesel so với diesel gốc hóa thạch…..29
2.3 Tình hình sử dụng nhiên liệu biodiesel trên thế giới và tại Việt Nam..............34
2.3.1 Trên thế giới..............................................................................................34
2.3.2. Tại Việt Nam............................................................................................38
CHƯƠNG III: THỬ NGHIỆM ĐỘNG CƠ VỚI BIODIESEL TỪ DẦU CỌ.........39
3.1 Mục đích thử nghiệm........................................................................................39
3.2 Trang thiết bị thử nghiệm.................................................................................39
3.2.1 Động cơ thử nghiệm..................................................................................39
3.2.2 Nhiên liệu thử nghiệm...............................................................................41
3.2.3 Băng thử AVL và các thiết bị đi kèm........................................................43
3.2.4 Thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu...................................................................48
3.2.5 Thiết bị đo áp suất khí thể trong xi lanh....................................................50
3.2.6 Thiết bị phân tích khí thải..........................................................................52

1


3.3 Quy trình thử nghiệm........................................................................................57
3.4 Kết quả thử nghiệm và thảo luận......................................................................59
3.4.1 Đánh giá đặc điểm cháy của nhiên liệu biodiessel....................................59
3.4.2 Đánh giá chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và phát thải của động cơ.....................61
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN................................................................72
TÀL LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................73

2


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu kết quả nêu
trong luận văn là trung thực/.

Hà Nội, ngày

3

tháng

năm 2014


DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
LPG

Liquefied Petroleum Gas - Khí dầu mỏ hóa lỏng

Biogas

Khí sinh học

Biomas

Khí hóa sinh khối

Biodiesel

Loại nhiên liệu tái tạo

AVL5402

Loại động cơ diesel hiện đại trang bị hệ thống phun nhiên liệu tích
áp (common rail)

AVL

Băng thử

Hydrocacbon: Nhiên liệu gốc hóa thạch
HC

Nhiên liệu không cháy hết

PM

Particulale Matter - Chất thải dạng hạt

r

Hệ số khí sót

QH

Nhiệt trị thấp

ASTM

Hiệp hội thử nghiệm và vật liệu Hoa Kỳ

Soybean

Dầu cây đậu nành

SME

Soy methyl Esters - Loại ester thông dụng nhất được sử dụng tại Mỹ

Palm tree

Dầu cây cọ

PME

Palm methyl ester - Loại ester thông dụng ở đông nam Á

Rapeseed

Dầu cây cải dầu

RME

Rapeseed methyl ester - Loại este thông dụng nhất được sử dụng
ở châu Âu.

Jatropha

Dầu cây cọc rào

G168, G188: Giống cọc rào cao sản
AACF

Australian Aid for Cambodia Fund - Sự hỗ trợ của chính phủ
Campuchia và một quỹ của Úc

NLSH

Nhiên liệu sinh học

THA100

Cơ cấu điều khiển tải (thanh răng bơm cao áp)

AVL 753

Hệ thống làm mát nhiên liệu

4


AVL 554

Hệ thống làm mát dầu bôi trơn

AVL577

Hệ thống điều chỉnh nhiệt độ của nước làm mát

FEM

Chuyển đổi tín hiệu số và tín hiệu tương tự

CVS

Hệ thống lấy mẫu

CEB II

Tủ phân tích khí xả

PT100

Bộ cảm biến nhiệt độ

5


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Hàm lượng dầu của một số loài thực vât sản xuất biodiesel....................22
Bảng 2.2: Một số đặc tính chọn lọc của diesel và biodiesel.....................................33
Bảng 3.1: Tính chất của các mẫu nhiên liệu.............................................................42
Bảng 3.2:Thông số kỹ thuật của một số đầu đo áp suất kiểu sinh điện của
hãng AVL..................................................................................................................51
Bảng 3.3: Kết quả phân tích các mẫu nhiên liệu......................................................57
Bảng 3.4: Kết quả thử nghiệm với nhiên liệu diesel.................................................61
Bảng 3.5: Kết quả thử nghiệm với nhiên liệu biodiesel B5......................................62

Bảng 3.6: Kết quả thử nghiệm với nhiên liệu biodiesel B10....................................63

6


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Sơ đồ công nghệ sản xuất biodiesel từ các nguồn nguyên liệu khác
nhau...........................................................................................................................25
Hình 3.1. Mặt cắt dọc động cơ 1 xylanh...................................................................40
Hình 3.2. Mặt cắt ngang động cơ 1 xylanh...............................................................41
Hình 3.3. Cây cọ dầu ở Phú Thọ và các nước Đông Nam Á...................................42
Hình 3.4. Băng thử AMK cùng động cơ và các trang thiết bị thí nghiệm đi kèm…43
Hình 3.5. Phòng điều khiển và tủ phân tích khí CEBII...........................................44
Hình 3.6. Cụm làm mát dầu bôi trơn AVL554 và sơ đồ nguyên lý..........................45
Hình 3.7. Sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống 577.............................................45
Hình 3.8. Sơ đồ lắp đặt hệ thống giữ ổn định nhiệt độ nhiên liệu AVL753............46
Hình 3.9. Thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu AVL-733S ...............................................49
Hình 3.10. Sơ đồ nguyên lý đo tiêu hao nhiên liệu AVL-733S................................49
Hình 3.11. Sơ đồ nguyên lý cảm biến áp suất (a) và sơ đồ cấu tạo đầu đo áp suất (b)
của hãng AVL...........................................................................................................50
Hình 3.12. Sơ đồ khối thiết bị đo áp suất khí thể trong xi lanh động cơ.................52
Hình 3.13. Tủ phân tích khí và màn hình hiển thị kết quả phân tích ......................53
Hình 3.14. Sơ đồ bộ phân tích khí CO.....................................................................53
Hình 3.15. Hệ thống đo NOx và NO .......................................................................54
Hình 3.16. Thiết bị đo HC.......................................................................................57
Hình 3.17. So sánh diễn biến áp suất khí thể của động cơ chạy với nhiên liệu diesel,
biodiessel B5 và B10 với cùng góc phun sớm 27 độ góc quay trục khuỷu..............59
Hình 3.18. So sánh diễn biến áp suất khí thể khi chạy với diesel góc phun sớm 27
độ và chạy với biodiessel B5, góc phun sơm 25,5 độ và B10, góc phun sớm 25
độ...............................................................................................................................60

7


Hình 3.19. So sánh công suất động cơ khi chạy với các nhiên liệu B5, B10 và diesel
ở cùng các điều kiện tải và tốc độ.............................................................................66
Hình 3.20. So sánh suất tiêu hao nhiên liệu động cơ khi chạy với các nhiên liệu B5,
B10 và diesel ở cùng các điều kiện tải và tốc độ......................................................67
Hình 3.21. So sánh phát thải HC của động cơ khi chạy với các nhiên liệu B5, B10
và diesel ở cùng các điều kiện tải và tốc độ..............................................................68
Hình 3.22. So sánh phát thải CO của động cơ khi chạy với các nhiên liệu B5, B10
và diesel ở cùng các điều kiện tải và tốc độ..............................................................69
Hình 3.23. So sánh phát thải NOx của động cơ khi chạy với các nhiên liệu B5, B10
và diesel ở cùng các điều kiện tải và tốc độ..............................................................70
Hình 3.24. So sánh phát thải CO2 của động cơ khi chạy với các nhiên liệu B5, B10
và diesel ở cùng các điều kiện tải và tốc độ..............................................................71

8


MỞ ĐẦU

1. Đặt vấn đề
Những năm gần đây, với việc phát triển của các ngành công nghiệp và sự bùng nổ
dân số, nhu cầu tiêu thụ nhiên liệu ngày càng gia tăng. Điều đó đã làm cạn kiệt nhanh các
nguồn năng lượng hóa thạch như dầu mỏ, than đá, khí đốt và làm tăng ô nhiễm môi trường
do khí thải động cơ đốt trong chạy bằng nhiên liệu truyền thống này. Nhiều công trình
nghiên cứu đã dự đoán rằng sau khoảng 50-100 năm nữa nguồn nhiên liệu hóa thạch, đặc
biệt là dầu mỏ sẽ cạn kiệt. Thêm nữa, cũng do tiêu thụ nhiên liệu gốc hóa thạch tăng cao nên
ô nhiễm môi trường từ khí xả độc hại của động cơ đốt trong ngày càng trầm trọng. Theo

đánh giá của bộ năng lượng Mỹ, 82% CO, 43% các khí hữu cơ và 57% NOx ở các thành
phố Mỹ được phát ra từ các phương tiện vận tải sử dụng nhiên liệu nguồn gốc hóa thạch.
Đốt nhiên liệu hóa thạch còn làm tăng hiệu ứng nhà kính gây biến đổi khí hậu và ảnh hưởng
xấu đến sinh quyển toàn cầu. Các vấn đề trên đã thúc đẩy các nhà khoa học nghiên cứu
phương pháp sử dụng nguồn năng lượng hiện có một cách thông minh hơn và đồng thời
phát triển các nguồn nhiên liệu thay thế hay nhiên liệu mới, sạch và có thể tái tạo được.
Hiện nay có nhiều công trình nghiên cứu hướng tới thay thế một phần nhiên liệu
xăng và diesel bằng các loại nhiên liệu khác gọi là nhiên liệu thay thế. Nhiên liệu thay thế
dùng cho động cơ đốt trong có thể là hydro, khí dầu mỏ hóa lỏng(LPG), khí thiên nhiên, khí
sinh học (biogas), khí hóa sinh khối (biomas), cồn và đặc biệt các dạng nhiên liệu biodiesel
(biodiesel)... Trong đó, các dạng nhiên liệu biodiesel là loại nhiên liệu tái tạo rất có tiềm năng
phát triển để sử dụng cho động cơ diesel, nhất là các phương tiện vận tải. Trong số này, dầu
thực vật như dầu cọ được sử dụng khá rộng rãi làm nguyên liệu sản xuất nhiên liệu biodiesel.
Do vậy việc nghiên cứu đánh giá khả năng sử dụng nhiên liệu biodiesel từ dầu cọ trên động
cơ diesel có một ý nghĩa thực tiễn lớn để làm cơ sở phát triển và sử dụng đại trà loại nhiên
liệu này trên các động cơ hiện hành. Đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiên liệu
biodiesel dầu cọ đến đặc tính làm việc và phát thải của động cơ diesel hiện đại“ là
nhằm hướng tới mục tiêu trên.
2. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
a) Mục đích nghiên cứu: Đánh giá khả năng sử dụng nhiên liệu biodiesel dầu cọ
trên động cơ diesel qua việc đánh giá ảnh hưởng của nhên liệu này đến đặc điểm
làm việc và phát thải của động cơ.
b) Đối tượng nghiên cứu: Động cơ nghiên cứu AVL5402, một loại động cơ diesel
hiện đại trang bị hệ thống phun nhiên liệu tích áp (common rail) điều khiển bằng

9


điện tử với ECU mở và thử nghiệm với hỗn hợp nhiên liệu diesel hóa thạch và
biodiesel dầu cọ.

c) Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu tính năng làm việc và phát thải của động cơ
chạy với các mẫu hỗn hợp nhiên liệu biodiesel dầu cọ - diesel khoáng với tỷ lệ pha
trộn biodiesel thấp (5-10%) và không thay đổi kết cấu động cơ.
3. Nội dung và phương pháp nghiên cứu
Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu đặc điểm của nhiên liệu biodiesel, phương pháp sản xuất và sử
dụng trên động cơ diesel.
- Nghiên cứu thực nghiệm động cơ chạy các mẫu nhiên liệu biodiesel dầu cọ
trên băng thử AVL.
- Đánh giá tính năng làm việc và phát thải của động cơ và đề xuất phương
hướng sử dụng loại nhiên liệu này trên các động cơ khác nhau.
Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu bằng thực nghiệm và phân tích.

10


CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU THAY THẾ TRÊN ĐỘNG CƠ
DIESEL

1.1 Vấn đề thiếu nhiên liệu và ô nhiễm môi trường của động cơ đốt trong
Như đã biết, động cơ đốt trong hiện hành đang sử dụng nhiên liệu truyền
thống là nhiên liệu gốc hóa thạch (Hydrocacbon). Quá trình cháy nhiên liệu này
trong động cơ là quá trình ôxy hoá nhiên liệu, giải phóng nhiệt năng diễn ra trong
buồng cháy động cơ theo những cơ chế hết sức phức tạp và chịu ảnh hưởng của
nhiều thông số. Quá trình cháy đã sinh ra các hợp chất trung gian phức tạp và nhiều
thành phần độc hại.
Ở điều kiện lý tưởng, sự đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu hóa thạch với ôxy của
không khí sẽ sinh ra các sản phẩm cháy không độc hại như CO2, H2O như ở phương
trình phản ứng cháy sau đây:

CnH2n + 2 +

3n  2
O2 → n CO2 + ( n+1 ) H2O + Q
2

Tuy nhiên trong động cơ, trạng thái cân bằng hoá học lý tưởng đối với sự cháy
là khó có thể xảy ra bởi vì thời gian cho quá trình oxi hoá rất ngắn. Hơn nữa, sự
thiếu đồng nhất của hỗn hợp nhiên liệu, sự thay đổi rất nhanh của nhiệt độ và ảnh
hưởng của các yếu tố khác cũng dẫn đến sinh ra quá trình ôxy hoá không hoàn toàn.
Do đó, trong sản phẩm cuối cùng của khí thải sẽ chứa các chất sau: CO2, H2O, H2,
CO, O2 (dư), C-H-O (an-đê -hít), CmHn (còn gọi là HC là nhiên liệu không cháy
hết), NOx, các chất thải dạng hạt (Particulale Matter viết tắt là PM), và các hợp chất
chứa chì Pb (đối với động cơ dùng xăng pha chì), các hợp chất chứa lưu huỳnh (đối
với động cơ diesel). Trong số các chất này, CO, HC, NOx, PM rất độc hại đối với
môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe của con người nên được gọi là thành phần
độc hại.
Hiện nay sự gia tăng nhanh chóng các phương tiện vận tải và thiết bị động lực
sử dụng động cơ đốt trong đang làm tăng khối lượng và tốc độ tiêu thụ nhiên liệu.
Điều đó đang gây nguy cơ cạn kiệt nhanh nguồn nhiên liệu gốc hóa thạch xăng và
diesel và đồng thời gây ô nhiễm môi trường trầm trọng do khối lượng lớn các chất
độc hại nói trên phát ra từ khí thải và tác gây động xấu đến sự phát triển kinh tế xã
hội của đất nước.

11


Do đó, đã có nhiều công trình nghiên cứu các giải pháp khắc phục các vấn đề
thiếu nhiên liệu và ô nhiễm khí thải này. Trong đó, một số giải pháp mang tính
truyền thống thường tập trung nghiên cứu biện pháp tối ưu hóa kết cấu động cơ để

giảm tiêu hao nhiên liệu và giảm phát thải của động cơ sử dụng nhiên liệu hóa
thạch, một số giải pháp mới thì hướng tới nghiên cứu sử dụng nhiên liệu thay thế là
các loại nhiên liệu có tiềm năng về trữ lượng và ít gây ô nhiễm. Các giải pháp này
được tóm tắt như sau:
a) Tối ưu hóa kết cấu động cơ chạy nhiên liệu truyền thống
- Tạo xoáy lốc và chuyển động rối trong buồng cháy:
Xoáy lốc và chuyển động rối trong buồng cháy tạo thuận lợi cho quá trình hoà
trộn và cháy của hỗn hợp, tạo điều kiện cho nhiên liệu cháy kiệt và mở rộng giới
hạn cháy, nhờ đó giảm tiêu hao nhiên liệu và phát thải. Xoáy lốc có thể tạo từ quá
trình nạp do đường ống nạp có dạng khí động học như hình xoắn ốc hoặc có hướng
tiếp tuyến với xylanh... Ngoài ra, đối với động cơ có số xupáp lớn hơn 2 có thể
dùng hai đường nạp. Để tạo xoáy và rối trong buồng cháy có thể dùng kết cấu chèn
trên đỉnh piston.
- Thiết kế buồng cháy thích hợp:
Diện tích chèn trên đỉnh piston có ý nghĩa quan trọng trong việc tạo xoáy lốc
trong quá trình nén, chiều dầy lớp biên lạnh giảm nên giảm được hiệu ứng dập tắt
màng lửa sát vách và giảm được CmHn.
- Thiết kế cơ cấu phối khí thích hợp:
Thiết kế hệ thống đường nạp thải tối ưu về khí động, lựa chọn được góc phối
khí tối ưu khi thiết kế... nhằm đạt được chất lượng của quá trình trao đổi khí cao
nhất, cụ thể là thải sạch và nạp đầy, tạo điều kiện tạo thành hỗn hợp sạch nên tăng
được giới hạn của .
Để tăng hệ số nạp, các nhà thiết kế đã đưa ra phương án thay cơ cấu điều
khiển đóng mở xu-páp kiểu cơ khí cam-lò xo bằng van điện từ. Hệ số nạp tăng là do
xu-páp hầu như chỉ có hai trạng thái đóng và mở nên tiết diện thời gian của xu-páp
tăng lên đáng kể.
- Hạn chế sử dụng động cơ ở chế độ tải nhỏ:
Ở chế độ tải nhỏ, lượng khí nạp mới ít, hệ số khí sót lớn (hỗn hợp bẩn hơn),
hỗn hợp cháy không tốt nên chất lượng khí thải kém và tốn nhiên liệu. Do đó, khi
sử dụng nên hạn chế vận hành động cơ ở chế độ tải nhỏ. Ví dụ như đối với ô-tô, xe

12


máy thì không nên chạy ở chế độ tay số và tốc độ thấp nếu có thể (trường hợp này
hay gặp khi kẹt xe, tắc đường...). Để cho trong xy lanh chỉ diễn ra quá trình công tác
như ở chế độ tải lớn, nhằm mục đích giảm tiêu thụ nhiên liệu và giảm độc hại trong
khí thải, một số hãng đã chế tạo động cơ có thể cắt một số xy lanh khi động cơ chỉ
cần phát ra công suất nhỏ (tải nhỏ). Gần đây, hãng Mercedes-Benz đã đưa ra hai
loại động cơ chữ V 8 và 12 xy lanh dùng cho ô-tô du lịch. Đối với động cơ 12 xylanh, khi tải nhỏ, thông qua một cơ cấu cơ - điện - thuỷ lực nhánh chữ V bên trái
gồm 6 xy lanh xe bị cắt không phun nhiên liệu và dừng cơ cấu phối khí để cắt quá
trình trao đổi khí.
- Bố trí bu-gi và số xu páp hợp lý
Nếu buồng cháy gọn và bu-gi đặt ở tâm so với các xu páp trong trường hợp
một xy lanh có 3, 4 hoặc 5 xu-páp, kết hợp với xoáy lốc do chọn diện tích chèn
thích hợp nên nhiên liệu cháy kiệt hơn nên CmHn nhỏ. Một biện pháp khác để cho
quãng đường lan truyền màng lửa ngắn là dùng nhiều bu-gi cho mỗi xy lanh.
Đối với trường hợp xy lanh có 4 hoặc 5 xu-páp, đường nạp có dạng cong để
tạo xoáy lốc và chia làm hai nhánh. Ở chế độ tải nhỏ, lưu lượng ít, nhưng do chỉ có
một nhánh làm việc nên cường độ xoáy lốc vẫn đủ lớn, do đó cải thiện quá trình hoà
trộn và tạo thành hỗn hợp. Khi tải lớn, nhánh thứ hai được đưa vào làm việc để bảo
đảm nạp đầy hỗn hợp.
- Chọn tỷ số nén  thích hợp
Tỷ số nén  là một thông số rất quan trọng của động cơ. Nói chung, khi tăng 
thì hiệu suất của động cơ tăng, ge giảm có nghĩa là giảm phát thải CO2. Tuy nhiên,
do nhiệt độ cực đại trong quá trình cháy tăng dẫn tới tăng NOx.
- Áp dụng luân hồi khí thải:
Để giảm NOx, một số động cơ dùng phương pháp luân hồi khí thải, thực chất
là đưa một phần sản vật cháy trở lại để đốt. Do hoà trộn với một lượng khí thải có
nhiệt độ cao nên nhiệt độ của môi chất trong quá trình nén tăng, đảm bảo cho hỗn

hợp được đốt cháy dễ dàng. Mặt khác nồng độ ôxy khi đó giảm và nhiệt độ trong
quá trình cháy nhỏ nên nồng độ NOx tạo thành trong khí thải sẽ giảm rõ rệt. Đó là
mục đích chính của biện pháp này. Người ta chia phương pháp luân hồi khí thải
thành hai loại là luân hồi nội tại và luân hồi bên ngoài.
Luân hồi nội tại dựa trên cơ sở góc trùng điệp của xu-páp 1 + 4 lớn. Trong
giai đoạn trùng điệp, do chênh lệch áp suất, một lượng sản vật cháy trong xy lanh sẽ

13


đi vào đường nạp sau đó trong quá trình nạp quay trở lại xylanh. Biện pháp này
không những làm giảm NOx mà còn giảm được CmHn vì sản vật cháy luân hồi sẽ
chiếm các vị trí sát vách trước tiên, do đó giảm lượng khí nạp mới sát vách.
Luân hồi bên ngoài là phương pháp trích một phần khí thải từ đường thải quay
trở lại đường nạp để hoà trộn với khí nạp mới trên đường nạp vào động cơ. Để điều
chỉnh lượng khí thải luân hồi sao cho phù hợp, trên đường luân hồi có bố trí van tiết
lưu 6 được điều khiển bởi bộ điều chỉnh 5. Tỷ lệ khí luân hồi càng lớn thì NOx càng
giảm.
Tuy nhiên, khí thải luân hồi sẽ làm cho hỗn hợp bẩn hơn cũng tương tự như
trường hợp hệ số khí sót r lớn dẫn tới làm giảm tính kinh tế của động cơ nói chung
và động cơ không thể phát ra công suất cực đại ở chế độ toàn tải. Do đó, phương
pháp luân hồi khí thải chỉ dùng ở chế độ tải nhỏ. Mặt khác, ở chế độ không tải, khí
thải cũng không được đưa trở lại để đốt, vì khi đó hỗn hợp có thể quá nghèo không
cháy được, động cơ sẽ bị chết máy.
b) Xử lý khí thải
Xử lý khí thải là dùng công nghệ đặc biệt để ô xi hóa các thành phần CO và
HC và khử NOx trong khí thải để giảm các thành phần độc hại này đến mức yêu cầu
trước khi thải ra môi trường. Có thể sử dụng các biện pháp xử lý khí thải như sau:
- Hỗ trợ phản ứng tiếp trên đường thải: Có thể cấp thêm không khí vào đường
thải để phản ứng tiếp CO, HC; hoặc giữ nhiệt đường ống thải để tăng thời gian phản

ứng giảm CO, HC và NOx.
- Xử lý khí thải bằng bộ xử lý xúc tác: Nhờ những chất trung gian gọi là các
chất xúc tác, tốc độ các phản ứng ô xy hoá hoặc khử các thành phần độc hại tăng lên
mà không cần nhiệt độ cao hơn 10000 K. Tuỳ theo cấu tạo và cách bố trí mà phân
biệt các loại bộ xử lý khác nhau như sau:
+ Bộ xử lý xúc tác hai đường hay bộ xử lý xúc tác ô xy hóa là bộ xử lý để
giảm CO và HC. Trong trường hợp này NOx được khử ở một bộ xúc tác khác trước
khi khí thải đi qua bộ xử lý ô xy hóa.
+ Bộ xử lý xúc tác ba đường là bộ xử lý có thể đồng thời xử lý tới 90% cả ba
chất độc hại chính là CO, HC và NOx.
c) Dùng nhiên liệu thay thế
Hiện nay, để khắc phục tình trạng thiếu nhiên liệu hóa thạch và ô nhiễm môi
trường, người ta đang hướng tới phát triển và sử dụng các loại nhiên liệu khác xăng

14


và diesel được gọi là nhiên liệu thay thế. Các nhiên liệu này phải là nhiên liệu có trữ
lượng lớn hoặc có khả năng tái tạo và thường là nhiên liệu có hàm lượng phát thải
độc hại ít để có thể khắc phục được hai vấn đề trên.
1.2 Khái quát về nhiên liệu thay thế trên động cơ đốt trong
Các loại nhiên liệu thay thế được tập trung nghiên cứu phát triển và sử dụng
trên các động cơ đốt trong hiện hành là các loại nhiên liệu như khí thiên nhiên, khí
dầu mỏ hóa lỏng, nhiên liệu sinh học cồn ethanol, methanol, biodiesel, khí sinh
khối.... Các loại nhiên liệu này có thể được sử dụng độc lập để thay thế hoàn toàn
nhiên liệu truyền thống hoặc hòa trộn với nhiên liệu truyền thống để thay thế một
phần nhiên liệu truyền thống và được gọi là nhiên liệu thay thế.
Nhiên liệu thay thế hiện nay được sử dụng khá đa dạng, nó bao gồm các loại
chính sau:
a) Khí thiên nhiên

Khí thiên nhiên thường được tích trữ ở dạng khí nén để sử dụng cho động cơ
và được gọi là khí thiên nhiên nén (CNG). CNG có thành phần chủ yếu là CH4 metane (chiếm 85%- 95%) được lấy từ những mỏ khí thiên nhiên, mỏ dầu (khí đồng
hành) hoặc khí nhà máy (thu được trong quá trình sản xuất của các nhà máy lọc
dầu), qua xử lý và nén ở áp suất cao (200 đến 250 bar) để tồn trữ vào bồn chuyên
dụng và vận chuyển tới các hộ tiêu thụ là các nhà máy có sử dụng nhiệt năng, các
khu chung cư…..Do thành phần đơn giản dễ xử lý để loại bỏ các hợp chất độc hại
như SOx, NOx, CO2, không có benzene và hydrocarbon thơm kèm theo, nên khi đốt
nhiên liệu này không giải phóng nhiều khí độc như SO2, NO2, CO…, và hầu như
không phát sinh bụi. Vì vậy, việc sử dụng CNG làm nhiên liệu thay thế các nhiên
liệu truyền thống như than, xăng dầu sẽ giảm ô nhiễm môi trường và giảm chi phí.
CNG có đặc điểm tạo hỗn hợp và cháy tương tự như xăng nên thường được sử dụng
rộng rãi trên động cơ đốt cháy cưỡng bức, cụ thể là sử dụng trên động cơ xăng làm
nhiên liệu thay thế cho xăng.
b) Khí dầu mỏ hóa lỏng LPG:
Khí dầu mỏ hóa lỏng có nguồn gốc từ dầu mỏ (Liquefied Petroleum Gas LPG) là khí thu được từ quá trình chế biến dầu được hóa lỏng. Thành phần hóa học
chủ yếu của khí hóa lỏng LPG hỗn hợp gồm Propane C3H8 và Butane C4H10 được
nén theo tỷ lệ % Propane / %Butane.
Trong thực tế, thành phần hỗn hợp các chất có trong khí hóa lỏng LPG không
thống nhất. Tùy theo tiêu chuẩn của các nước, của các khu vực mà tỉ lệ thành phần

15


trong LPG khác nhau, có khi tỉ lệ giữa Propane và Butane thường là 50/50 hay
30/70 hoặc có thể theo một số tỷ lệ khác.
Ngoài ra, tùy thuộc vào phương pháp chế biến mà trong thành phần của nó còn
có thể có mặt một lượng nhỏ olefin như propylen, butylen. LPG được phát hiện và
sử dụng từ những năm đầu thế kỷ 19, đến những năm 50 của thế kỷ 20. Ngày nay,
LPG được sử dụng thay thế cho các loại nhiên liệu truyền thống như than, điện…
Việc sử dụng sản phẩm này mang đến nhiều ưu điểm thiết thực như chất lượng sản

phẩm đồng đều, tiện lợi và tiết kiệm. Do thành phần chủ yếu của LPG là Propane và
Butane nên tính chất của LPG chính là tính chất của Propane và Butane. LPG có các
đặc tính sau:
- Là một chất khí ở điều kiện nhiệt độ và áp suất môi trường.
- Dưới áp suất khí quyển, LPG được hóa lỏng ở nhiệt độ -30 0C. Tuy nhiên
trong thực tế sử dụng, LPG thường được tích trữ ở trạng thái bão hòa, áp suất tuyệt
đối của LPG trong bình chứa phụ thuộc vào nhiệt độ, ví dụ áp suất của LPG trong
bồn chứa là 4,4 bars ở 150C, là 1,7 bars ở -150C và 12,5 bars là 500C...
- Khi sử dụng là một chất lỏng không mùi (nhưng được tạo mùi để dễ phát
hiện khi có sự cố rò rỉ).
- Là một loại chất đốt có nhiệt lượng rất lớn, nhiệt độ ngọn lửa cao (1890 đến
1935 C).
0

- Có tỉ trọng nhẹ hơn nước: 0,53 đến 0,58kg/lít.
- Nhiệt trị thấp: QH = 46MJ/kg (tương đương 11.000 Kcal/kg)
- Tỉ số không khí/nhiên liệu cân bằng lý thuyết A/F: 15,5
- Chỉ số Octan: 95÷105
- Tỉ lệ hóa hơi của khí lỏng trong không khí tăng thể tích khoảng 250 lần.
- Nhiệt độ ngọn lửa khi cháy: Butane : 1900 0C; Propane: 1935 0C.
- Tỷ số bén lửa của Propane (chỉ số octane từ 104 đến 110) là từ 2,4% đến
9,6% trong không khí, nhiệt độ tự bốc cháy là 855 F (457 0 C). Sự giãn nở của LPG
vào khoảng 0,25%/ 0C, do đó ta phải luôn chứa khí LPG ở khoảng 80% thể tích bồn
chứa trong cùng một khối lượng nhiên liệu. Ở 15 0C và dưới áp suất 1013 mbar :
- 1kg LPG ở trạng thái lỏng chiếm một thể tích khoảng 1,5 dm3; 1dm3 ở trạng
thái lỏng tương đương với một thể tích 242 dm3 LPG ở trạng thái khí.

16

- LPG không độc hại, tuy nhiên không nên hít vào với số lượng lớn vì nó có
thể làm say hay ngạt thở. Cũng không nên bước vào nơi có đầy hơi LPG vì ngoài
nguy hiểm do tính dễ cháy còn có thể nghẹt thở do thiếu oxy.
Ngoài ra, hàm lượng Propane trong thành phần hóa học của LPG còn quyết
định áp suất hơi trong bình chứa LPG. Nếu hàm lượng Propane càng nhiều thì áp
suất hơi càng cao, nhiệt trị cao, sử dụng được triệt để lượng LPG trong bình chứa
đặc biệt trong điều kiện nhiệt độ môi trường thấp. Khi sử dụng với một lưu lượng
lớn thì bình sẽ bị hạ nhiệt độ nhanh, do đó nếu loại LPG đang sử dụng có thành
phần Propane ít thì do áp suất hơi giảm nhanh làm cho lưu lượng LPG thoát ra sẽ
giảm nhanh không đáp ứng nhu cầu sử dụng. Để khắc phục hiện tượng trên, khí hóa
lỏng LPG có tiêu chuẩn riêng về thành phần của nó. Tiêu chuẩn này tùy thuộc vào
mỗi quốc gia, mỗi khu vực khác nhau.
Hỗn hợp hơi LPG và không khí có tính chất cháy tương tự hỗn hợp hơi xăng
và không khí nên LPG cũng thường được sử dụng trên động cơ đánh lửa cưỡng bức
và thường được làm nhiên liệu thay thế trên động cơ xăng.
c) Cồn
- Ethanol là một loại cồn có đặc tính cháy khá tốt nên cũng có thẻ sử dụng làm
nhiên liệu cho động cơ đốt trong. Cồn ethanol được sản xuất bằng cách lên men các
loại tinh bột, đường từ các nguồn khác nhau rồi trưng cất lấy thành phần tinh khiết.
Ví dụ như:
+ Xenluloza Ethanol: Xác thực vật thân gỗ là một trong những ưu tiên số 1 để
chiết xuất thành nhiên liệu Ethanol. Bằng phương pháp sinh học, nguyên liệu này
được xử lý trong môi trường hơi axít sau đó ngâm trong bồn nước nóng vài ngày.
Vi khuẩn và các loại enzym hoạt động tích cực phá vỡ các phân tử gỗ (xenluloza)
thành một loại đường (xylose) giúp lên men toàn bộ xác thực vật và công đoạn cuối
cùng là chưng cất thành Ethanol.
+ Etanol từ cây ngô: Ở nhiều nước ngô là nguồn lương thực quan trọng để
làm thức ăn gia xúc, hay sản xuất cồn công nghiệp vì hàm lượng tinh bột trong hạt
ngô rất lớn tuy nhiên thân cây ngô có thể tận dụng như là một phế phẩm nông
nghiệp để sản xuất ethanol một nguồn nguyên liệu xenlulozer vừa rẻ vừa dễ kiếm.

Bằng cách xử lý thân cây ngô với dung dịch axit yếu nhằm tạo ra đường sau đó lên
men và chưng cất để tạo thành ethanol.
- Butanol: Giống như Ethanol, quá trình chiết xuất Butanol cũng từ xác thực
vật thuộc họ cây có đường, tuy nhiên được thực hiện dựa trên khía cạnh biến đổi di

17


truyền học của thực vật. Các loại vi khuẩn sẽ giúp lên men và biến đường thô thành
cồn. Không nhờ đến nước, butanol sinh học đậm đặc hơn nên dễ chứa cũng như dễ
vận chuyển. Butanol là nhiên liệu rất quan trọng cho ngành công nghiệp chế tạo tên
lửa. Trước đó theo cách chiết xuất truyền thống chỉ lấy được Butanol từ dầu mỏ.
d) Dầu tảo
Dầu tảo là một trong những nguyên liệu của tương lai bởi tính hiệu quả của nó
nhưng cần một thời gian nữa để những công nghệ mang tính phức tạp có thể áp
dụng rộng rãi vào cuộc sống. Loại tảo dùng để sản xuất dầu có thể sống khỏe mạnh
trong môi trường đậm đặc CO2 và giàu chất hữu cơ (như trong nước thải công
nghiệp) cùng với việc sử dụng ánh sáng mặt trời để quang hợp chúng sẽ phát triển
tốt và cho ra loại dầu có chất lượng có thể sử dụng để đốt trực tiếp trong các động
cơ diesel. Đây là ưu điểm nổi trội của tảo vì vừa giảm khí thải nhà kính vừa có thể
tạo thêm năng lượng
e) Dầu mía.
Đường thô từ mía và các loại cây cùng họ có phản ứng rất mạnh với các chất
xúc tác cứng để loại bỏ ôxy trong các phân tử đường và tạo thành năng lượng
hydrocarbon. Bằng phương pháp tinh chế truyền thống, việc tách các phân tử đường
thô khá đơn giản, từ đó người ta đã chiết được các loại nhiên liệu như xăng, dầu
diesel và khí như chúng ta đã biết.
Mía và các loại cây chứa đường cho năng lượng rất sạch mà quá trình chiết
xuất không quá phức tạp. Tuy nhiên so với các loại thực vật khác thì việc sử dụng
đường thô làm nhiên liệu có giá thành cao hơn. Việc tận dụng phế thải của ngành

công nghiệp đường là bã mía sẽ là khả thi hơn nhiều với giá nguyên liệu gốc
xenlulozor rẻ và phương pháp sản xuất không quá phức tạp.
f) Diesel sinh học (biodiesel)
Biodiesellà 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. Biodiesel nói riêng, hay nhiên liệu sinh học nói chung, là một loại năng lượng
tái tạo. Nhìn theo phương diện hóa học thì biodiesellà methyl este của những axít
béo.
1.3 Nhiên liệu thay thế trên động cơ diesel
Khác với động cơ xăng là động cơ đốt cháy cưỡng bức bằng tia lửa điện, động
cơ diesel là động cơ tự cháy do nén nên thường có tỷ số nén cao hơn nhiều so với

18


động cơ xăng và các loại nhiên liệu dùng cho động cơ diesel cần có đặc điểm tương
tự nhiên liệu diesel là có độ nhớt tương tự và có tính tự cháy tốt (số xê tan cao). Do
đó, nhiên liệu thích hợp nhất có thể sử dụng làm nhiên liệu thay thế trên động cơ
diesel là các loại nhiên liệu biodiesel, tiếp đến là các loại dầu thực vật hoặc mỡ
động vật đã được sơ chế để đạt độ nhớt thích hợp. Các loại nhiên liệu này có thể
được pha trộn vào nhiên liệu diesel hóa thạch với các tỷ lệ khác nhau hoặc được sử
dụng như nhiên liệu diesel và thay thế hoàn toàn nhiên liệu diesel trên động cơ tùy
thuộc vào sự thay đổi kết cấu động cơ.
Ngoài ra, một số nhiên liệu khác như cồn, CNG, LPG hay khí sinh khối cũng
có thể được sử dụng khi thiếu nhiên liệu diesel. Tuy nhiên do các loại nhiên liệu này
có trị số ốc tan cao và số xê tan thấp khó tự cháy nên thường chỉ được sử dụng cùng
với nhiên liệu diesel để thay thế một phần nhiên liệu diesel theo nguyên tắc sự khởi
tạo quá trình cháy vẫn là từ nhiên liệu diesel tự cháy, còn nhiên liệu thay thế thì bắt
lửa sau khi nhiên liệu diesel tự cháy. Trong số này, các loại nhiên liệu lỏng như cồn
ethanol hay methanol thường được pha trộn trước với nhiên liệu diesel trong bình

chứa với một tỷ lệ nhất định trước khi cung cấp vào động cơ. Còn các loại nhiên
liệu khí như CNG, LPG hay khí sinh khối thì thường được cấp vào động cơ và tạo
hỗn hợp đồng nhất với không khí trước khi nhiên liệu diesel phun vào khởi tạo quá
trình cháy và bắt lửa sang đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu thay thế này.

19


CHƯƠNG II. NHIÊN LIỆU BIODIESEL VÀ PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG

2.1 Khái quát về nhiên liệu biodiesel
2.1.1 Khái niệm về nhiên liệu biodiesel
Theo tiêu chuẩn ASTM (Hiệp hội thử nghiệm và vật liệu Hoa Kỳ) thì nhiên
liệu Biodiesel được định nghĩa như sau: “Biodiesel 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 hay mỡ
động vật, được sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ diesel”.
Như vậy biodiesel là một loại nhiên liệu có tính chất tương đương với nhiên
liệu dầu diesel hóa thạch nhưng không phải được sản xuất từ dầu mỏ mà từ dầu thực
vật hay mỡ động vật. Biodiesel nói riêng, hay nhiên liệu sinh học nói chung, là một
loại năng lượng tái tạo. Nhìn theo phương diện hóa học thì biodiesel là methyl este
của những axít béo.
Bản chất của biodiesel là sản phẩm Ester hóa giữa methanol hoặc ethanol và
acid béo tự do trong dầu thực vật hoặc mỡ động vật.
Tùy thuộc vào loại dầu và loại rượu sử dụng mà alkyl Ester có tên khác nhau:
* Nếu đi từ dầu cây đậu nành (soybean) và Methanol thì ta thu được SME (soy
methyl Esters). Đây là loại ester thông dụng nhất được sử dụng tại Mỹ.
* Nếu đi từ dầu cây cải dầu (rapeseed) và methanol thì ta thu được RME
(rapeseed methyl ester). Đây là loại este thông dụng nhất được sử dụng ở châu Âu.
* Nếu sản xuất từ dầu cây cọ (palm tree) và methanol thì ta thu được PME
(palm methyl ester). Đây là loại ester thông dụng ở đông nam Á., đặc biệt là ở

Malaysia, Indonesia và Thailand. Việt Nam cũng có tiềm năng lớn về sản xuất và
phát triển nguồn biodiesel này.
Để sản xuất biodiesel người ta pha khoảng 10% methanol vào dầu thực vật và
dùng nhiều chất xúc tác khác nhau (đặc biệt là hiđrôxít kali, hiđrôxít natri và các
ancolat). Ở áp suất thông thường và nhiệt độ vào khoảng 60°C liên kết este của
glyxêrin trong dầu thực vật bị phá hủy và các axít béo sẽ được este hóa với mêtanol.
Chất glyxêrin hình thành phải được tách ra khỏi dầu biodieselsau đấy.
Việc sử dụng trực tiếp dầu thực vật và mỡ làm nhiên liệu cho động cơ diesel
gặp những khó khăn như quá trình hóa hơi nhiên liệu ở nhiệt độ thấp kém gây trở
ngại cho quá trình khởi động, quá trình cháy không hoàn toàn dẫn đến giảm công

20


suất của động cơ, độ nhớt cao làm nghẽn filter, gây khó khăn cho hệ thống phun
nhiên liệu. Dầu thực vật và đặc biệt là mỡ động vật có độ nhớt cao gấp khoảng 11 17 lần so với nhiên liệu diesel.
2.1.2 Các nguồn nguyên liệu để sản xuất nhiên liệu biodiesel
a) Dầu thực vật
- Dầu cọ: Được sản xuất từ cây cọ dầu đã được trồng tại Long An từ hơn 10
năm trước, đạt sản lượng 4 tấn dầu / ha. Tuy nhiên có một số khó khăn là trồng qui
mô lớn mới hiệu quả vì cần dây chuyền xử lý ngay sau thu hoạch do trong hạt chứa
men lipase phân hủy dầu trong 24 giờ thành este và glycerin nên cần diệt men lipase
(bằng nồi hơi), cọ dầu không khó trồng nhưng cần mưa quanh năm.
Thái Lan ưu tiên cho việc sản xuất biodiesel từ dầu cọ, hiện nay Thái Lan sản
xuất biodiesel từ dầu cọ với sản lượng 500.000 lít/ngày, họ dự kiến đến năm 2020
sẽ nâng công suất loại biodiesel này lên 8,5 triệu lít/ngày với tổng diện tích trồng cọ
lên 10 triệu rai (1,6 triệu hecta). Chính phủ Thái Lan rất coi trọng việc phát triển
nhiên liệu sinh học, cụ thể là ngày 19/2/2007 bộ năng lượng Thái Lan đã quyết định
thành lập văn phòng phát triển năng lượng sinh học thuộc Cục phát triển năng lượng
thay thế và hiệu quả năng lượng DAEDE.

-Vừng: Cây ngắn ngày, nhạy cảm thời tiết, hiện đang trồng đại trà tại Nghệ
An, Thanh Hóa, Gia Lai, An Giang. Hiện nay vừng chủ yếu được xuất khẩu sang
Nhật (cả hạt và dầu).
- Dừa: Diện tích trên 18000 ha, nhưng năng suất dầu thấp, tối đa đạt 1 tấn dầu
/ ha, bằng 1/4 so với dầu cọ. Sản lượng dầu ép không cao vì cây dừa rất hiệu quả
đối với nông dân các sản phẩm khác như cơm dừa sấy, xơ dừa, than gáo dừa, thủ
công mỹ nghệ từ gỗ dừa… nên giá từ dừa trái tăng.
- Đậu nành: Trồng thử nghiệm ở Củ Chi ( đạt khoảng 2,5 tấn /ha), Lâm Đồng
đạt 3,5- 5 tấn /ha. Khi trồng thử nghiệm các thế hệ lai, năng suất đã tăng đáng kể.
Do đó hướng dương trở thành nguồn nguyên liệu có triển vọng.
- Bông vải: theo chính sách Nhà nước về tự túc 70% nguyên liệu dệt may, diện
tích trồng cây bông sẽ phát triển nhanh chóng. Diện tích 2003, 2005, 2010 tương
ứng là 33000 ha, 60000 ha, và 12000 ha. Dầu hạt bông cải có thể là nguồn nguyên
liệu tốt để sản xuất biodiesel.

21


Bảng 1.1: Hàm lượng dầu của một số loài thực vât sản xuất biodiesel
Giống cây

Kg dầu/ha

Gai dầu

305

Hạt bông

273

Vừng

585

Lạc

890

Cọ dầu

5000

Thầu dầu

440

Đậu tương

375

Hướng dương

800

Dừa

2260

Tảo

689

b) Mỡ động vật
Mỡ động vật được chia ra làm 2 nhóm: Mỡ động vật trên cạn và mỡ động vật
dưới nước.
- Mỡ động vật trên cạn chứa nhiều axit béo no, chủ yếu là palmaitic và axit
stearic (mỡ lợn, mỡ bò). Mỡ động vật trên cạn chứa nhiều axit béo thuộc nhóm
omêga-6 hơn, hầu như không có omêga-3 nên thường ở trạng thái rắn trong điều
kiện nhiệt độ thường. Các axit béo thuộc nhóm omêga-6 có tác dụng làm co mạch,
tăng huyết áp.
- Mỡ động vật dưới nước chứa hàm lượng axit béo không no thuộc nhóm om
êga-3 tương đối lớn, ở thể lỏng trong điều kiện nhiệt độ bình thường
Nước ta thuộc vùng nhiệt đới, có nhiều sông nước nên nghề nuôi và chế biến
thủy sản phát triển mạnh về cả chất và lượng, không chỉ phục vụ nhu cầu trong
nước mà còn hướng đến xuất khẩu. Trong đó phải kể đến nghề nuôi và chế biến cá
da trơn ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long. Hoạt động chế biến các sản phẩm từ
cá da trơn thải ra ngoài một lượng lớn các phế phẩm, ảnh hưởng lớn đến môi
trường.Việt Nam là quốc gia xuất khẩu cá basa mạnh trên thế giới. Năm 2007 sản
lượng cá đạt trên 800.000 tấn/năm tương ứng với lượng mỡ cá trên 200.000 tấn/năm

22


và dự kiến năm 2008 sẽ đạt hơn 1 triệu tấn/năm tương ứng với lượng mỡ cá khoảng
300.000 tấn/năm .
Sau khi phân tích thành phần hóa học của mỡ cá, hàm lượng axit béo không
no chủ yếu là axit oleic trong mỡ cá tra chiếm 55,5% và mỡ cá basa chiếm 62%.
Kết quả này cho thấy có thể sử dụng mỡ cá tra và cá basa làm nguyên liệu để sản
xuất biodiesel. Tuy nhiên, mỡ cá basa làm nguyên liệu sản xuất biodiesel có nhiều

ưu điểm hơn so với mỡ cá tra nên biodiesel đi từ mỡ cá basa sử dụng tốt hơn ở nhiệt
độ thấp. Sản xuất biodiesel từ mỡ cá tra và basa là một hướng đi có triển vọng của
đồng bằng sông Cửu Long và có nhiều khả năng sản xuất quy mô lớn vì ở đây có
nguồn nguyên liệu dồi dào, ổn định, giá rẻ và có tiềm năng phát triển. Việc đầu tư
sản xuất biodiesel tại chỗ từ phụ phẩm của cá sau khi xuất khẩu sẽ mở ra một ngành
công nghiệp mới cho vùng này, tạo ra một nguồn nhiên liệu mới không ô nhiễm và
có thể tái tạo được phục vụ sản xuất, đời sống cư dân trong vùng.
Theo ghi nhận của nhiều người dân ở các khu vực nuôi cá tra, ba sa tại đồng
bằng sông Cửu Long, việc tận dụng mỡ các loại cá này để sản xuất dầu sinh học đã
giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường rất nhiều. Hơn nữa, một số người dân sử dụng
dầu biodiesel do các công ty của Việt Nam sản xuất cho biết, nếu sử dụng liên tục,
máy móc chạy êm, mát máy, khói thải ít, có mùi dễ chịu.
Hiện nay đã có khá nhiều công ty tại Việt Nam nghiên cứu việc chế biến mỡ
cá tra, cá basa làm nhiên liệu biodiesel. Điển hình là công ty trách nhiệm hữu hạn
Minh Tú ở phường Phước Thới, quận Ô Môn, thành phố Cần Thơ đã mày mò
nghiên cứu và sản xuất ra được dầu biodiesel từ mỡ cá tra, cá basa theo một quy
trình công nghệ tự động hoá khép kín an toàn. Công ty đã thử nghiệm thành công
việc tạo ra dầu biodiesel từ mỡ cá tra, cá basa trong phòng thí nghiệm từ năm 2004.
Cứ 1kg mỡ cá tra, cá basa đã tinh chế pha một ít methanol và dùng chất xúc tác
hydroxit kali, hydroxit natri sẽ cho ra 1 lít dầu biodiesel. Ở áp suất thông thường và
nhiệt độ 600oC, nếu thêm 16% chất glyxêrin là có thể tạo ra một nguyên liệu sản
xuất mỹ phẩm và dược phẩm.
Dầu biodiesel do công ty trách nhiệm hữu hạn Minh Tú sản xuất đã thử mẫu
tại phòng phân tích của công ty liên doanh dầu khí Mekong, đạt gần 100% yêu cầu
theo tiêu chuẩn Việt Nam và các nước trên thế giới. Hiện công ty này đã khởi công
xây dựng nhà máy sản xuất dầu biodiesel theo công nghệ tự động hoá và khép kín
với tổng vốn đầu tư trên 12 tỷ đồng. Công ty cũng đã ký hợp đồng với công ty
DUONG SOPHEA, vương quốc Campuchia, xuất khẩu trên 2 triệu lít dầu .

23

Công ty chế biến và xuất khẩu cá basa An Giang, cũng đã nghiên cứu sản xuất
thành công dầu biodiesel từ mỡ cá tra, cá ba sa và xây dựng nhà máy sản xuất mỡ cá
ba sa mang tên F8 (Factory 8) có tổng diện tích trên 2 ha tại huyện Châu Thành,
tỉnh Tiền Giang với vốn đầu tư thiết bị lên tới 10 tỷ đồng. Một số nhà máy khác ở
miền Tây Nam bộ tự xây dựng hoặc liên kết xây dựng để chế biến mỡ cá tra, cá
basa thành biodiesel cũng đã được thành lập và đầu tư quy trình công nghệ. Riêng,
Trường Đại học Bách khoa TPHCM cũng có một số đề tài nghiên cứu việc sản xuất
biodiesel từ các nguyên liệu dầu mỡ các loại phế thải và đang có kế hoạch sản xuất
thử nghiệm, chuyển giao cho các nhà máy sản xuất biodiesel.
Phát triển năng lượng sinh học vừa đáp ứng nhu cầu sản xuất trong nước
nguồn nhiên liệu bổ sung, thay thế, vừa kích thích phát triển nông nghiệp. Đặc biệt
là việc bảo vệ môi trường.
Nước ta đặt mục tiêu đến năm 2020¸ 2025 phải sản xuất được 4,5 - 5 triệu tấn
(xăng, diesel pha cồn và biodiesel), chiếm 20% nhu cầu xăng dầu cả nước.
2.1.3 Các phương pháp sản xuất nhiên liệu biodiesel
a) Phương pháp sấy nóng nhiên liệu
Đây là phương pháp sấy nóng dầu thực vật hoặc mỡ động vật để giảm độ nhớt
của nó về gần độ nhớt thích hợp của nhiên liệu đáp ứng yêu cầu làm việc của động
cơ. Độ nhớt của nhiên liệu sẽ giảm khi nhiệt độ tăng. Phương pháp này đơn giản
nhưng không hiệu quả vì để dầu thực vật và mỡ đạt được độ nhớt cần thiết cho
nhiên liệu diesel thì đòi hỏi nhiệt độ khá cao (ví dụ như đối với dầu Canola ở nhiệt
độ môi trường thì độ nhớt của nó gấp 12 lần so với nhiên liệu diesel, ở nhiệt độ 80
0
C thì độ nhớt vẫn còn gấp 6 lần so với nhiên liệu diesel), hơn nữa hệ thống gia
nhiệt cho dầu không thể duy trì mãi khi động cơ không hoạt động, điều đó làm cho
dầu sẽ bị đông lại đặc biệt là vào mùa đông, trước khi khởi động dầu cần phải được
đốt nóng nên gây ra những bất tiện cho người lái xe .
b) Phương pháp pha loãng dầu thực vật

Đây là một trong những phương pháp đơn giản làm giảm độ nhớt và làm tăng
chỉ số cetan, có thể sử dụng diesel khoáng để làm môi chất pha loãng. Khi đem pha
loãng dầu thực vật với diesel khoáng sẽ tạo ra một hỗn hợp nhiên liệu mới từ dầu
thực vật. Đây là một hỗn hợp cơ học giữa dầu nhiên liệu dầu thực vật và diesel là
một hỗn hợp đồng nhất và bền vững. Các chỉ số đặc tính của hỗn hợp tùy thuộc vào
tỷ lệ thành phần giữa dầu thực vật và diesel .

24