Tổng hợp biodiesel từ dầu dừa

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM

TÀI LIỆU THAM KHẢO CHO CÁC BẠN
GVHD: PGS. TS. Nguyễn Văn A
SVTH: Trần Quỳnh Bê
MSSV: 19001020

TP. HCM, Tháng ….

Nhóm 7-Chất bôi trơn và vật liệu sinh họcPage 1


MỤC LỤC

1.
2.

TỔNG QUAN VỀ DẦU DỪA:...............................................................................................3
CHIẾT XUẤT DẦU DỪA:......................................................................................................6
2.1. Phương pháp truyền thống:...............................................................................................6
2.2. Phương pháp chiết xuất dầu dừa bằng công nghệ li tâm:.................................................7
3. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CHẤT BÔI TRƠN TỪ DẦU DỪA:.........................................10
3.1. Nguyên liệu và xúc tác cho quá trình:.............................................................................10
3.1.1. Methanol..................................................................................................................10
3.1.2. Dầu dừa....................................................................................................................11
3.1.3. Xúc tác và cách điều chế xúc tác:............................................................................12
3.2. Cách tiến hành tổng hợp biodiezel dừa:..........................................................................14
3.2.1. Thiết bị chính trong quá trình thực nghiệm:............................................................15
3.2.2. Các bước tiến hành:.................................................................................................15
3.2.3. Quá trình tách và tinh chế sản phẩm:.......................................................................16
3.2.4. Tính toán hiệu suất của phản ứng tổng hợp biodiezel dừa:.....................................17

3.2.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp biodiezel dừa:.................................19
3.2.6. Bổ sung các phụ gia chống oxh,trợ tan,chống ăn mòn:...........................................19
4. ĐÁNH GIÁ:...........................................................................................................................20
4.1. Ưu điểm:.........................................................................................................................20
4.2. Nhược điểm:....................................................................................................................21
4.3. Các tính chất đặc trưng:..................................................................................................21
5. ỨNG DỤNG:.........................................................................................................................23
Ứng dụng thực tế: Thực nghiệm nhiên liệu xăng B5.............................................................24
6. TÀI LIỆU THAM KHẢO:.....................................................................................................25

1. TỔNG QUAN VỀ DẦU DỪA:
Cây dừa là một trong rất ít các loại cây mà tất cả các bộ phận của chúng đều có công
dụng hữu ích. Nước dừa làm nước giải khát, cơm dừa làm thực phẩm hay ép lấy dầu, vỏ
ngoài dừa dùng làm nguyên liệu sản xuất than hoạt tính chất lượng cao, vỏ trong dừa
(gáo dừa) chế tác thành các sản phẩm thủ công mỹ nghệ, cành lá dừa dùng làm vật liệu
lợp mái nhà, thân và rễ dừa phơi khô dùng làm củi đun hay vật liệu xây dựng…Chính vì
vậy mà dừa còn có tên gọi là “cây của cuộc sống” (tree of life). Dừa là loại cây thân gỗ,
sinh trưởng ở những vùng khí hậu nhiệt đới, có thể chịu được đất mặn, đất cát rất tốt, do
Nhóm 7-Chất bôi trơn và vật liệu sinh họcPage 2


đó ta hay gặp loài cây này ở những vùng nhiệt đới ven biển hay trên các đảo nhiệt đới.
Tuy vậy, dừa không thể sống được ở vùng khí hậu lạnh giá bởi tính chịu lạnh rất kém,
thậm chí khi còn nhỏ chỉ một đợt lạnh ngắn ngày cũng có thể làm chết cây. Dừa là loài
cây ưa sáng, cần rất nhiều năng lượng từ ánh sáng mặt trời nên không thể phát triển và có
thể tàn lụi khi sinh trưởng trong khu vực không có ánh nắng mặt trời (trong nhà, dưới tán
của các loại cây khác..).
Cây dừa được nhân giống từ quả dừa, đây là một loại hạt có thể chịu nhiều điều kiện
thời tiết nhất. Quả dừa có lớp vỏ ngoài đặc biệt nhẹ và không thấm nước, chúng làm cho
quả dừa có thể trôi nổi thời gian dài trên biển trước khi bị sóng đánh và một vùng đất nào

đó để nảy mầm. Vỏ trong dừa rất cứng để bảo vệ mầm và cơm dừa. Chỉ cần có một lượng
nước ngọt cần thiết tưới đều đặn là dừa có thể nảy mầm được.Tất cả những chất dinh
dưỡng ban đầu cần thiết cho sự phát triển của cây con đều đã có ở trong cơm và nước dừa
nên cây dừa non không cần nhiều chất dinh dưỡng từ đất. Khi cây dừa phát triển, bộ rễ
của chúng đâm sâu xuống lòng đất để hút nước và các chất dinh dưỡng. Do bộ rễ chùm
dài và khỏe nên chúng có thể tồn tại ở những vùng đất cát, đất mặn bề mặt ven biển mà
không cần chăm bón hay tưới nước. Dừa được trồng rất nhiều ở những nước nhiệt đới,
sau khi trồng từ 8-10 năm dừa bắt đầu cho thu hoạch quả. Cây dừa cho trái quanh năm,và
thời gian cho trái của cây dừa kéo dài trong khoảng 70-80 năm, trung bình một cây có thể
cho một chùm khoảng 60-80 trái/tháng.Với những đặc tính như vậy, dừa đã trở thành một
loại cây mang lại rất nhiều thu nhập cho nhiều nước vùng nhiệt đới. ở một số hòn đảo
thuộc Thái Bình Dương, đời sống của nhiều người bản địa phụ thuộc hoàn toàn vào loại
cây này.
Dầu dừa là loại dầu có giá trị và nhiều công dụng nhất trong các loại dầu thực vật,
chính vì vậy dầu dừa là một trong các loại dầu thực vật có giá thành đắt nhất. Dầu dừa
được chiết xuất từ cơm dừa khô (cơm dừa được phơi khô tự nhiên dưới ánh nắng mặt trời
hay sấy khô dưới tác dụng của nhiệt độ), mục đích của quá trình này là loại bỏ phần lớn
lượng nước có trong cơm dừa, nâng cao giá trị của dầu dừa. Cơm dừa khô sau đó được
đưa vào ép lấy dầu, bã dừa sau khi ép có thể làm thực phẩm, phân bón hay làm thức ăn
gia súc rất tốt vì chúng có chứa khá nhiều protein (18-25%). Cơm dừa chứa hàm lượng
lớn dầu, từ 65%-72% nên trung bình cứ 19 quả cho một lít dầu dừa. Sản lượng dầu dừa
luôn lớn hơn nhiều so với các loại dầu thực vật khác, chiếm 20% tổng sản lượng các loại
dầu thực vật. Mặc dù loại cây này được trồng rộng rãi ở nhiều quốc gia nhưng Philipin là
nước sản xuất dầu dừa lớn nhất thế giới. Trung bình hàng năm nước này sản xuất tới 1,4
tỷ m3 dầu dừa. Chỉ 20% trong sản lượng đó được sử dụng cho nhu cầu trong nước trong
khi 80% lượng dầu dừa còn lại dành cho xuất khẩu.

Nhóm 7-Chất bôi trơn và vật liệu sinh họcPage 3

Dầu dừa là chất lỏng màu vàng nhạt, kết tinh và đông đặc khi nhiệt độ giảm xuống
dưới 250C cho ta chất rắn dạng sáp mềm màu trắng. Thành phần các gốc axit béo trong
triglyxerit của dầu dừa như sau :
Bảng 1.1: Thành phần các gốc axit béo trong dầu dừa
Kí hiệu
Thành phần

(Số nguyên tử Hàm lượng (%)
C:Liên kết đôi)

Axit Lauric

C12:0

39-54

Axit Myristic

C14:0

15-23

Axit Caprylic

C8:0

6-10

Axit Palmitic

C16:0

6-11

Axit Capric

C10:0

5-10

Axit Oleic

C18:1

4-11

Axit Stearic

C18:0

1- 4

Axit Linoleic

C18:2

1-2

Do thành phần nhiều gốc hydrocacbon no đã dẫn đến tính chất nhiệt độ kết tinh cao
của dầu dừa. Các thông số lý hóa cơ bản của dầu dừa được thể hiện trong bảng sau :

Bảng 1.2 : Tính chất lý hóa của dầu dừa
Tính chất

Giá trị

Tỷ trọng ở 400C

0,9 - 0,94

Trị số xetan

70

Chỉ số Iốt

8-10

Nhiệt độ nóng chảy

250C

Độ nhớt ở 400C

25,58mm2/s

Nhiệt độ đông đặc

25,10C

Nhiệt độ lưu chuyển

200C

Nhóm 7-Chất bôi trơn và vật liệu sinh họcPage 4


Điểm chớp cháy

2250C

Chỉ số xà phòng hóa

246-260

Ngoài ra, dầu dừa còn là một chất dẫn nhiệt hiệu quả, có khả năng bôi trơn cao, hòa
trộn tốt với các loại nhiên liệu khác (diezel , kerosen) và có thể chuyển hóa sang nhiên
liệu biodiezel một cách dễ dàng.
Dầu dừa có thể sử dụng trực tiếp làm nhiên liệu cho động cơ diezel. So với các loại
dầu thực vật khác, dầu dừa có ưu điểm là chỉ số iốt rất thấp (từ 8-10). Chỉ số iốt là thông
số phản ánh hàm lượng hidrocacbon không no trong nhiên liệu. Đây là một thông số quan
trọng của dầu thực vật quyết định xem liệu loại dầu thực vật đó có thể sử dụng trực tiếp
làm nhiên liệu cho động cơ diezel hay không. Đối với các loại dầu thực vật có chỉ số iốt
nhỏ hơn 25 có thể dùng trực tiếp làm nhiên liệu mà không phải thay đổi cấu tạo của động
cơ, với các loại dầu có chỉ số iốt lớn hơn thì khả năng trùng hợp tăng do hàm lượng các
hiđrocacbon không no trong dầu lớn, do đó việc sử dụng trực tiếp làm nhiên liệu cho
động cơ bị hạn chế hay động cơ phải thay đổi cấu tạo một số chi tiết (vòi phun, bầu
lọc…) mới có thể thích hợp cho việc sử dụng những loại dầu thực vật đó. Như vậy chỉ có
dầu dừa mới có thể có chỉ số iốt phù hợp để sử dụng trực tiếp làm nhiên liệu cho động cơ
diezel, tuy nhiên nhiệt độ nóng chảy cao (24-25 0C) đã hạn chế việc sử dụng dầu dừa làm
nhiên liệu ở các vùng có nhiệt độ thấp.

Để sử dụng dầu dừa trực tiếp làm nhiên liệu cho động cơ diezel, ngoài việc nhiệt độ
môi trường phải cao hay có cách gia nhiệt cưỡng bức để giữ cho dầu dừa luôn ở thể lỏng,
người ta phải thay đổi chế độ chạy của động cơ. Khi khởi động và kết thúc động cơ sẽ sử
dụng nhiên liệu diezel, khi chạy ổn định sẽ chuyển sang dùng nhiên liệu dầu dừa. Vì quá
trình hoạt động này khá phức tạp nên người ta có thể trộn một phần dầu dừa vào diezel
hoặc kerosen để làm nhiên liệu cho động cơ. Các nghiên cứu đã chứng minh rằng nếu
trộn dưới 20% dầu dừa vào nhiên liệu thì vẫn đảm bảo được chế độ hoạt động của động
cơ mà không phải thay đổi cấu tạo. Tuy nhiên nếu xét trong một thời gian dài thì loại
nhiên liệu sử dụng trực tiếp dầu dừa này vẫn mang đến những vấn đề xấu cho động cơ
như lượng cặn bám vào vòi phun, tắc bầu lọc, giảm khoảng nhiệt độ hoạt động của nhiên
liệu…mà lý do chính vẫn là độ linh động kém của loại dầu này.
Chính vì vậy một vấn đề đặt ra là phải giảm độ nhớt, giảm nhiệt độ đông đặc của
dầu dừa bằng một phương pháp nào đó mà vẫn đảm bảo khả năng sử dụng làm nhiên liệu
Nhóm 7-Chất bôi trơn và vật liệu sinh họcPage 5


cho động cơ. Và phương pháp tổng hợp biodiezel đi từ dầu dừa đã giải quyết triệt để vấn
đề này.
2. CHIẾT XUẤT DẦU DỪA:
Hiện nay có 2 phương pháp chiết xuất dầu dừa cơ bản là:
2.1.

Phương pháp truyền thống:

Dầu dừa được chiết xuất theo phương pháp truyền thống có màu vàng hoặc nâu tùy
vào độ lửa lúc nấu

Phương pháp:
-

Cơm dừa được nạo để chiết ra dầu.
Nước cốt dừa được đun sôi với nhiệt độ cao để loại bỏ độ ẩm.
Phần nước cốt này (với độ ẩm cực thấp) sau đó được lọc để loại bỏ sợi dừa và bụi
dơ khác.

• Ưu điểm:
- Dễ làm.
- Thường được các nông dân ở xứ dừa tự làm ở nhà.
• Bất lợi:
- Không đảm bảo vệ sinh.
- Chất lượng không đều
- Chất lượng và số lượng thấp ( về mặt chất lượng có thể so sánh tỷ lệ giữa thành phần
các chất trong tinh dầu dừa theo quy trình ép lạnh và quy trình truyền thống này).
- Không hiệu quả về mặt kinh tế.
Nhóm 7-Chất bôi trơn và vật liệu sinh họcPage 6


- Sản phẩm được xử lý với nhiệt độ cao nên không được gọi là tinh dầu dừa(Virgin
Coconut Oil) theo phân loại quốc tế (có thể tham khảo định nghĩa về VCO).
2.2. Phương pháp chiết xuất dầu dừa bằng công nghệ li tâm:
Sơ đồ quy trình:
Nguyên liệu(trái dừa)

Xử lí cùi dừa

Nạo lấy cơm dừa

Nghiền mịn cơm dừa

Ly tâm

Dầu dừa

Làm khô chân không

Thuyết minh quy trình:
-

Chọn giống dừa trồng tuổi quả từ 11 - 12 tháng tuổi, thời gian lưu trữ không quá
15 ngày sau khi thu hái.
Dừa khô mới nhập vào nhà máy được chọn lọc từng trái để chuẩn bị cho khâu gọt
vỏ và chế biến dầu dừa

Nhóm 7-Chất bôi trơn và vật liệu sinh họcPage 7


-

-

Dừa nguyên liệu được tách bỏ xơ, gáo thu cơm dừa, cơm dừa được loại bỏ vỏ nâu,
tiếp theo là các quá trình: rửa, băm, nghiền thô, nghiền mịn, sau đó cho qua máy
ép trục xoắn để thu dịch sữa dừa.
Sau đó ta rửa sạch dừa

-

Đưa
chất

-

Nạo thành cơm dừa
Sấy khô cơm dừa khoảng 2 tiếng ở nhiệt độ từ 40 - 45 °C

Nhóm 7-Chất bôi trơn và vật liệu sinh họcPage 8

vào máy đo
lượng dừa


-

Dịch sữa dừa được lọc qua lưới lọc có kích thước lỗ từ 125 mesh thu dịch sữa dừa
tinh sử dụng cho nghiên cứu.

-

Ép lạnh từ cơm dừa sấy khô, sau đó tinh dầu sẽ được qua một máy lọc để loại bỏ
tạp chất và sẽ cho ra sản phẩm Dầu Dừa Tinh Khiết.

-

Quá trình nghiên cứu: Sữa dừa thu được sau khi ép cùi dừa tươi từ quả dừa sẽ
được tách pha đầu tiên trên thiết bị ly tâm 3 pha. Ảnh hưởng của các thông số gồm
độ hòa loãng của dịch sữa, nhiệt độ dịch sữa trước khi ly tâm, tốc độ vòng quay ly
tâm đã được xem xét đến.

-

Kết quả cho thấy, các thông số kỹ thuật của quá trình tách pha nêu trên có tác động
trực tiếp đến tỷ lệ thu hồi dầu, đặc biệt là hàm ẩm của dầu. Theo đó, dịch sữa dừa

Nhóm 7-Chất bôi trơn và vật liệu sinh họcPage 9


được pha loãng 1,5 lần, sau đó được điều chỉnh đến nhiệt độ 45 °C rồi cho qua
thiết bị ly tâm lần 1 với tốc độ ly tâm 15.000 v/ph, lần 2 là 21.000 v/ph và lần 3 là
24.000 v/ph sẽ thu được dầu dừa.
-

Tỷ lệ thu hồi dầu đạt 99,92% hàm ẩm của dầu đạt 0,08%. Dầu dừa thu được sau 3
lần ly tâm được loại nước trên thiết bị cô chân không, ở độ chân không 40 mbar,
thời gian 13 phút, nhiệt độ 50°C, sau khi lọc chân không sẽ thu được dầu dừa tinh
khiết có hàm lượng tương đương với tiêu chuẩn cho phép.

3. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CHẤT BÔI TRƠN TỪ DẦU DỪA:
3.1. Nguyên liệu và xúc tác cho quá trình:
Nguyên liệu cho quá trình tổng hợp biodiezel là dầu dừa, metanol. Xúc tác được sử
dụng cho quá trình tổng hợp biodiezel này là xúc tác dị thể MgO được hoạt hóa bằng
NaOH.
3.1.1. Methanol
Rượu được sử dụng trong quá trình tổng hợp biodiezel là rượu đơn chức có từ một
đến tám nguyên tử cacbon. Tuy nhiên số lượng cacbon phân tử rượu càng ngắn càng tốt
vì vậy chúng dễ dàng hơn trong việc tiếp cận với phân tử glyxerit để tạo hợp chất trung
gian như đã trình bày trong phần cơ chế. Trong các loại rượu thì metanol luôn là sự lựa
chọn hàng đầu do giá thành thấp, cho phép tách đồng thời pha glyxerin. Mặt khác do
metanol là rượu có mạch cacbon ngắn nhất và phân cực (metanol có thể tan vô hạn trong
nước) nên quá trình phản ứng thuận lợi hơn, cho hiệu suất cao, công đoạn tách sản phẩm
cũng dễ dàng hơn nhiều và tốn ít năng lượng vào quá trình phân tách tinh chế sản phẩm.

Hơn nữa, metyl este có năng lượng lớn hơn các este của rượu khác nên hạn chế được khả
năng tạo cốc ở vòi phun, do đó metanol đã trở thành sự lựa chọn tối ưu cho quá trình tổng
hợp biodiezel trong công nghiệp cũng như trong phòng thí nghiệm.
Metanol hiện nay được tổng hợp chủ yếu từ than đá và khí dầu mỏ. Đây là một chất
lỏng không màu, mùi hơi xốc, dễ bay hơi (nhiệt độ sôi của metanol là 64,7 °C), dễ bắt
cháy và rất độc. Nếu hàm lượng metanol tồn tại trong cơ thể vượt qua một ngưỡng nào
đó sẽ dẫn tới mù mắt và tử vong. Do vậy khi tiến hành thí nghiệm với metanol phải tiến
hành trong tủ hút, tránh xa nguồn nhiệt; người thí nghiệm phải đeo khẩu trang và găng
tay bảo hộ để tránh ngộ độc metanol qua đường hô hấp hay qua đường tiếp xúc qua da.
Để đảm bảo chính xác cho quá trình nghiên cứu, metanol thực hiện phản ứng là loại
rượu tinh khiết dành cho phân tích có hàm lượng CH 3OH 99,8%. Do nhiệt độ sôi của
metanol khá thấp nên để tránh mất mát, cần giữ nhiệt độ phản ứng nhỏ hơn 60°C và có
Nhóm 7-Chất bôi trơn và vật liệu sinh họcPage 10


sinh hàn hồi lưu để ngưng tụ hồi lưu lượng metanol bay hơi. Lượng metanol dùng trong
phản ứng cần phải dư để đảm bảo cho phản ứng chuyển dịch dễ dàng theo chiều thuận
cho hiệu suất sản phẩm mong muốn cao nhất. Đây cũng là nguyên nhân phải đảm bảo
điều kiện phản ứng ổn định để tránh mất mát metanol trong quá trình phản ứng do quá
trình bay hơi ở nhiệt độ khá cao.
3.1.2. Dầu dừa
Dầu dừa tiến hành thí nghiệm là loại dầu dừa thô, được chiết tách từ cơm dừa khô. ở
Việt Nam, cây dừa được trồng rất nhiều ở các vùng Nam Trung bộ như Bình Định, Bến
Tre hay các tỉnh Nam Bộ như An Giang… Mặc dù có rất nhiều tác dụng nhưng hiện ở
các tỉnh này dừa vẫn chưa được trồng một cách có quy hoạch. Dầu dừa ở Việt Nam chủ
yếu sản xuất bởi các nhà máy nhỏ ở ngay tại địa phương, một phần nhỏ đáp ứng đủ nhu
cầu trong nước, còn lại chủ yếu để xuất khẩu. Những ứng dụng của dầu dừa trong nước
cũng không nhiều, chủ yếu làm nguyên liệu cho nhà máy sản xuất bánh kẹo. Những
nghiên cứu trên thế giới (đặc biệt là ở Philipin, nơi có lượng sản lượng dầu dừa trong
nước và xuất khẩu lớn nhất thế giới) đã chỉ ra được rất nhiều ưu điểm của biodiezel dừa.

Chính vì vậy, dầu dừa ở Việt Nam là nguồn nguyên liệu lí tưởng để sản xuất loại nhiên
liệu sinh học này. Tổng hợp biodiezel từ dầu dừa sẽ vừa góp phần làm giảm ô nhiễm môi
trường, vừa đảm bảo đầu ra cho loại dầu thực vật này và tạo thêm nhiều công việc cho
người dân địa phương. Quá trình tổng hợp biodiezel không quá phức tạp, không cần đầu
tư máy móc phức tạp hiện đại và hoàn toàn có thể sản xuất được với quy mô nhỏ lẻ. Tại
Philipin, người ta đã tiến hành tổng hợp biodiezel dừa ngay tại những xưởng sản xuất
nhỏ trong làng. Tuy nhiên điều quan trọng là phải giám sát chặt chẽ chất lượng sản phẩm
thu được để đảm bảo chế độ vận hành tốt của động cơ cũng như là tạo niềm tin với người
sử dụng.
Dầu dừa có một ưu điểm rất lớn cho quá trình tổng hợp biodiezel là chỉ số axit (AN)
rất thấp. Kết quả đo chỉ số axit của dầu dừa làm thí nghiệm cho kết quả AN = 3,521 mg
KOH/g dầu. Mặc dù vậy, tránh quá trình xà phòng và nhũ hóa khi tiến hành tổng hợp
cũng như khi tinh chế sản phẩm làm giảm hiệu suất phản ứng và gây khó khăn trong việc
tách sản phẩm, cần phải tiến hành xử lý dầu dừa để làm giảm chỉ số axit xuống dưới 1
mg KOH/g dầu đồng thời phải tiến hành tách nước làm khan sản phẩm sau khi xử lý. Do
dầu dừa nhiệt độ đông đặc cao (24°C) nên quá trình cần phải gia nhiệt trước khi xử lý để
đảm bảo dầu dừa ở thể lỏng.
Quá trình xử lý dầu dừa được tiến hành như sau :
 Gia nhiệt làm chảy một lượng dầu dừa xác định, dựa vào chỉ số axit tính toán được
lượng KOH cần thiết để trung hòa hết lượng axit tự do trong lượng dầu dừa đó.
Nhóm 7-Chất bôi trơn và vật liệu sinh họcPage 11


 Cân lượng KOH theo số liệu đã tính toán, có thể dùng dư một ít KOH để đảm bảo
cho KOH sẽ trung hòa một lượng lớn axit béo tự do trong dầu. Hòa KOH vào
nước cất để tạo thành dung dịch KOH khoảng 10%.
 Đổ dung dịch KOH vừa pha vào dầu dừa và tiến hành khuấy nhẹ rồi để lắng một
thời gian. Hàm lượng axit béo thấp, lượng xà phòng tạo ra không nhiều. Một phần
rất nhỏ xà phòng nổi lên trên dầu dưới dạng váng, còn đa phần lượng xà phòng tạo
ra nằm trong phần nước không tan lẫn trong dầu nằm ở phía dưới. Đưa vào bình

chiết để chiết hết lượng nước không tan, tránh quá trình tạo nhũ khi rửa dầu ở
bước tiếp theo.
 Tiến hành rửa dầu bằng nước nóng (khoảng 80 °C) để loại bỏ KOH do vẫn còn một
lượng nhất định KOH tồn tại trong dầu. Quá trình rửa được thực hiện nhiều lần
trong bình chiết. Kiềm được xác định trong nước rửa được thử bằng dung dịch
phenolphatalein. Quá trình rửa kết thúc khi nước rửa không làm đổi màu
phenolphtalein để đảm bảo KOH gần như được rửa sạch khỏi dầu. Số lần rửa
trong quá trình thí nghiệm khoảng 14 lần.
 Tiến hành làm khan dầu bằng cách gia nhiệt ở 80 °C kết hợp với hút chân không.
Quá trình gia nhiệt bằng đun cách thủy để khống chế nhiệt độ không lên cao sẽ
làm phân hủy dầu. Hút chân không sẽ làm giảm nhiệt độ sôi của nước giúp nước
bay hơi tốt ở dưới nhiệt độ sôi bình thường.
Dầu dừa sau khi xử lý như vậy được đem đi chuẩn độ lại để xác định chỉ số axit. Tất
cả các mẫu dầu sau xử lý đều cho chỉ số axit dưới 1 mgKOH/g dầu. Như vậy dầu dừa đã
sẵn sàng cho quá trình tổng hợp biodiezel.
3.1.3. Xúc tác và cách điều chế xúc tác:
Quá trình tổng hợp biodiezel có thể sử dụng xúc tác kiềm, axít hoặc enzym. Tuy
nhiên vì xúc tác kiềm cho hiệu suất cao nhất, giá thành rẻ và thời gian phản ứng ngắn nên
trong công nghiệp đều sử dụng xúc tác kiềm mà tiêu biểu nhất là NaOH và KOH. Do
trong quá trình phản ứng, KOH (hoặc NaOH) rắn được hòa tan vào trong rượu nên phản
ứng diễn ra trong pha lỏng và xúc tác được coi là xúc tác đồng thể. Hiện nay trên thế giới
tất cả các quá trình sản xuất theo quy mô công nghiệp đều sử dụng loại xúc tác này.
Xúc tác đồng thể có ưu điểm là hoạt tính cao, phân bố đều và tiếp xúc tốt với chất
phản ứng nên cho hiệu suất rất cao. Tuy nhiên chúng cũng có khá nhiều nhược điểm :
 Rất dễ tạo xà phòng trong quá trình phản ứng khi có mặt của nước và axit béo. Do
đó sử dụng xúc tác đồng thể đòi hỏi nguyên liệu phải được xử lý rất triệt để để
giảm chỉ số axit xuống mức tối thiểu và làm khan hoàn toàn nguyên liệu, hàm
lượng nước được hạn chế một cách khắt khe.
Nhóm 7-Chất bôi trơn và vật liệu sinh họcPage 12

 Thu hồi và tinh chế glyxerin gặp nhiều khó khăn
 Xúc tác tồn tại trong sản phẩm nên việc tách xúc tác ra khỏi sản phẩm rất phức
tạp. Do biodiezel có giới hạn hàm lượng kiềm tổng nên quá trình này không thể bỏ
qua.
Bởi vậy việc nghiên cứu khảo sát khả năng sử dụng xúc tác dị thể trong quá trình
tổng hợp biodiezel là một yêu cầu đặt ra. Xúc tác dị thể có ưu điểm rất lớn là việc tách và
tinh chế sản phẩm rất dễ dàng, đặc biệt là tách xúc tác vì xúc tác và sản phẩm dị pha với
nhau, do đó giảm ô nhiễm môi trường ở quá trình xử lý sản phẩm. Mặc dù vậy xúc tác dị
thể cũng có một số nhược điểm như tổng hợp phức tạp hơn (không thể dùng thẳng trực
tiếp như xúc tác kiềm) dẫn đến chi phí cao hơn, năng lượng khuấy trộn mạnh hơn để đảm
bảo tiếp xúc pha tốt. Tuy nhiên với chất lượng sản phẩm được đảm bảo và mất rất ít năng
lượng trong quá trình phân tách làm sạch sản phẩm đã bù vào những nhược điểm ấy. Nói
chung xúc tác dị thể là một hướng đi mới có triển vọng và cần phải tiến hành nhiều thử
nghiệm nữa để nghiên cứu tính khả thi của loại xúc tác nhiều hứa hẹn này.
Như ta trình bày ở trên, MgO là một xúc tác có tính bazơ yếu, do đó hiệu suất tổng
hợp biodiezel trên xúc tác này không cao, hiệu suất rất thấp (tối đa 11%) mặc dù thời
gian tiến hành phản ứng khá dài. Nhưng MgO là chất không tan trong rượu và các dung
môi hữu cơ, có bề mặt riêng trung bình (khoảng 153 m 2/g) nên nó là một chất mang tốt.
Còn NaOH là một bazơ mạnh, tan tốt trong rượu và là xúc tác cho phản ứng tổng hợp
biodiezel với hiệu suất rất cao. Lý do mà NaOH có thể tan trong rượu là các phân tử rượu
có thể phá vỡ liên kết mạng tinh thể giữa các phân tử NaOH với nhau, làm các phân tử
NaOH tách rời nhau ra và khuyếch tán vào trong rượu. Như vậy nếu tẩm NaOH lên MgO
bằng một phương pháp phù hợp, đảm bảo cho liên kết NaOH-MgO trở lên vững chắc và
không bị phá bởi các phân tử rượu thì đây sẽ là một trong những loại xúc tác dị thể lý
tưởng cho quá trình tổng hợp biodiezel. Tuy không một tài liệu nào đưa ra chính xác kích
thước trung bình mao quản của MgO nhưng nếu đường kính MgO đủ lớn để phân tử
NaOH có thể chui vào và được giữ chắc lại thì hoạt tính của xúc tác MgO sẽ được cải
thiện hơn rất nhiều. Các thực nghiệm đã chứng minh rằng giả thiết đó có thể chấp nhận
được.

Thực tế việc nghiên cứu xúc tác dị thể cho phản ứng tổng hợp biodiezel đã được
tiến hành ở một số ít các trường đại học và các viện nghiên cứu trên thế giới. Các nhà
nghiên cứu ở viện năng lượng và đại học Hàn Quốc đã tiến hành tổng hợp xúc tác dị thể
NaOH/- Al2O3 trong phòng thí nghiệm. Cách tiến hành tẩm NaOH lên trên - Al 2O3 của họ
khá phức tạp, đòi hỏi hệ thống thiết bị phản ứng hiện đại, tuy nhiên hiệu suất tổng hợp
biodiezel trên dầu đậu nành khá khả quan. Với những điều kiện cho phép ở phòng thí
Nhóm 7-Chất bôi trơn và vật liệu sinh họcPage 13


nghiệm, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu tổng hợp xúc tác dị thể NaOH/MgO bằng
phương pháp ngâm tẩm. Quá trình tổng hợp xúc tác được tiến hành như sau :
 MgO loại tinh khiết được cân một lượng nhất định và nung ở 900 °C trong 2h để
hoạt hóa, loại bỏ các tạp chất hữu cơ, tăng diện tích bề mặt các mao quản.
 NaOH được cân với khối lượng bằng một tỷ lệ nhất định so với MgO (trong thí
nghiệm này tiến hành với khối lượng NaOH lần lượt bằng 10%, 15%, 20% và
25% so với khối lượng MgO), hòa tan NaOH trong nước cất.
 Đổ MgO vào dung dịch NaOH vừa pha, tiến hành khuấy trộn mạnh trong 2h rồi để
lắng trong 24h.
 Tiến hành đuổi nước làm khan xúc tác NaOH/MgO. Sau đó nung ở 450 °C trong
4h. Xúc tác thu được làm nguội, đổ vào lọ kín, bảo quản trong bình hút ẩm chờ sử
dụng.
Trong quá trình ngâm tẩm, một lượng NaOH nhất định sẽ xâm nhập vào trong các
mao quản của MgO, phần nhiều sẽ bám ở bên ngoài bề mặt. Khi nung ở nhiệt độ 450 °C,
NaOH (nhiệt độ nóng chảy tnc = 315°C) nóng chảy sẽ bám chặt lên bề mặt MgO rắn
(nhiệt độ nóng chảy tnc = 2800°C) và tạo thành liên kết khá bền. Hiệu suất và đánh giá khả
năng làm việc của xúc tác sẽ được trình bày ở chương sau.
3.2. Cách tiến hành tổng hợp biodiezel dừa:
Quá trình tổng hợp biodiezel dừa trong phòng thí nghiệm được tiến hành ở nhiệt độ
thấp, áp suất khí quyển với sự có mặt của xúc tác NaOH/MgO. Có rất nhiều yếu tố ảnh
hưởng đến quá trình phản ứng như nhiệt độ, lượng xúc tác, tốc độ khuấy, thời gian phản

ứng, tỷ lệ metanol/dầu và hàm lượng axit béo cũng như hàm lượng nước. Nhiệt độ phản
ứng càng cao càng tốt nhưng phải duy trì dưới 600C để tránh bay hơi mất mát metanol.
Do sử dụng cùng một mẫu dầu đã được xử lý đảm bảo như nhau nên ảnh hưởng của
nước cũng như lượng axit béo tự do được giảm tối thiểu. Nhiệt độ phản ứng được giữ ở
600C để tăng vận tốc phản ứng. Tốc độ khuấy trộn không đổi. Phản ứng tổng hợp
biodiezel sẽ được khảo sát quan hệ của lượng xúc tác, thành phần NaOH của xúc tác, thời
gian phản ứng…với hiệu suất phản ứng đồng thời nghiên cứu khả năng tái sử dụng và tái
sinh của loại xúc tác dị thể này.
3.2.1. Thiết bị chính trong quá trình thực nghiệm:
 Một bình ba cổ dung tích 500 ml làm thiết bị phản ứng chính. Một cổ cắm nhiệt kế
đo nhiệt độ theo yêu cầu, một cổ lắp sinh hàn để ngưng tụ metanol bay hơi lên rồi
hồi lưu lại thiết bị phản ứng, một cổ để nạp metanol vào thiết bị phản ứng.
 Một nhiệt kế 1000C
Nhóm 7-Chất bôi trơn và vật liệu sinh họcPage 14


Mt mỏy khuy t cú kốm theo chc nng gia nhit cú th iu chnh c tc
khuy cng nh nhit
Mt con khuy t
Mt sinh hn lm lnh bng nc ngng t hi lu metanol bay hi
Mt s bỡnh tam giỏc 250 ml, cc 500 ml , ng ong, phu, bỡnh chit 500 ml cựng
giy lc, nc ct.
Trc khi phn ng, tt c cỏc thit b u phi c ra sch, sy khụ khụng
nh hng xu n phn ng, lm sai lch kt qu .
3.2.2. Cỏc bc tin hnh:
Dựng cõn phõn tớch cõn mt lng chớnh xỏc xỳc tỏc NaOH/MgO cho vo bỡnh ba
c. Sau ú mt lng chớnh xỏc du da ó x lý vo ngay xỳc tỏc trong bỡnh ba c
trỏnh xỳc tỏc tip xỳc lõu vi khụng khớ s hỳt m. Lng du da ó c tớnh toỏn
trc phự hp vi mc ớch nghiờn cu kho sỏt.
Lp s h thng nh sau :

Sinh hàn nƯ ớ c
Nhiệt kế
Bì
nh phản ứng
Khuấy từ

máy khuấy từ
có gia nhiệt

Bt mỏy khuy t v gia nhit cho thit b phn ng. Khi nhit lờn ti 400C thỡ
mt lng chớnh xỏc ru metanol vo thit b phn ng qua c nh ca bỡnh phn ng.
Sau khi cho ht ru vo phi y np sao cho thit b phi tht kớn, trỏnh s mt mỏt
metanol trong quỏ trỡnh phn ng v m van nc sinh hn hot ng trỏnh metanol
bay hi. iu chnh tc khuy phự hp sau ú gia nhit hn hp ti nhit phn ng

Nhúm 7-Cht bụi trn v vt liu sinh hcPage 15


mong muốn. Cố định nhiệt độ và tốc độ khuấy trong suốt thời gian phản ứng.Thời gian
bắt đầu phản ứng được tính từ khi rót metanol vào hỗn hợp dầu dừa và xúc tác.
3.2.3. Quá trình tách và tinh chế sản phẩm:
Hỗn hợp thu được sau phản ứng được rót sang cốc 250 ml, để lắng trong 12h. Hỗn
hợp phản ứng sau khi lắng chia làm 3 pha : nằm trên cùng là metyl este dừa lẫn một phần
nhỏ rượu metanol dư , pha ở giữa có tỷ trọng lớn hơn là glyxerin có lẫn phần lớn rượu
metanol chưa phản ứng, pha dưới cùng là xúc tác ở thể rắn. Gạn bỏ phần chất lỏng ra
khỏi xúc tác rắn. Hỗn hợp thu được được lọc qua giấy lọc để loại bỏ triệt để phần xúc tác
rắn lẫn trong đó, tránh tạo nhũ trong quá trình rửa sau này. Chất lỏng sau đó được đổ vào
bình chiết, để lắng 1h để phân tách pha rõ ràng rồi chiết phần glyxerin ở dưới (2) ra khỏi
phần metyl este dừa ở trên (1).

Biodiezel dừa sau khi chiết tách khỏi glyxerin bên cạnh metyl este và dầu dừa chưa
phản ứng còn lẫn nhiều tạp chất như rượu metanol dư, glyxerin dạng vết…nên phải tinh
chế để thu được biodiezel đạt yêu cầu. Ta tiến hành rửa este để tách metanol, glyxerin và
các tạp chất tan trong nước khác. Do metanol và glyxerin đều là các chất phân cực nên
chúng tan tốt trong nước. Biodiezel được rửa bằng nước cất nóng (khoảng 80°C) để tránh
tạo nhũ và làm tăng khả năng hòa tan các tạp chất rượu và glyxerin. Lượng nước rửa cho
vào bình chiết bằng khoảng 2 lần thể tích biodiezel, đậy kín và lắc mạnh trong khoảng 1
phút, sau đó để lắng cho phân tách pha rõ ràng (khoảng 20 phút) và chiết đổ đi phần nước
rửa bên dưới.

Nhóm 7-Chất bôi trơn và vật liệu sinh họcPage 16


Do các tạp chất tan mạnh trong nước nên chỉ tiến hành rửa 3 lần là lượng metanol
và glyxerin gần như đã được tách hoàn toàn khỏi sản phẩm. Sản phẩm sau khi rửa làm
khan bằng CaCl2 khan để loại bỏ nước, sau đó lọc qua giấy lọc để loại bỏ CaCl 2 ngậm
nước. Biodiezel dừa sau khi tinh chế như trên là chất lỏng trong suốt, hơi vàng nhạt và đã
sẵn sàng cho việc đo các chỉ tiêu hóa lý cũng như có thể dùng để chạy động cơ.
Glyxerin tuy là sản phẩm phụ của quá trình tuy nhiên lượng glyxerin tạo ra trong
phản ứng este hóa cũng không nhỏ (nếu xét về tỉ lượng mol thì chúng bằng với lượng
mol triglyxerit dừa phản ứng). Hơn nữa, glyxerin là một chất có giá trị kinh tế cao vì nó
có rất nhiều ứng dụng trong ngành công nghiệp hóa chất, thực phẩm và một số ngành
công nghiệp khác. Chính vì vậy mặc dù không thu hồi trong phòng thí nghiệm nhưng
trong công nghiệp, quá trình thu hồi và tinh chế glyxerin là rất cần thiết. Mặt khác, lượng
metanol dư hòa tan phần lớn trong pha này nên cần chưng tách thu hồi metanol để tái sử
dụng cho quá trình sản xuất.

3.2.4. Tính toán hiệu suất của phản ứng tổng hợp biodiezel dừa:
Dựa vào khối lượng của biodiezel và glyxerin tinh khiết có thể tính được hiệu suất

của phản ứng :
 Hiệu suất của phản ứng có thể tính theo lượng biodiezel thu được theo công thức
sau :

Trong đó :
mbio, moil : khối lượng sản phẩm và khối lượng nguyên liệu, g
Nhóm 7-Chất bôi trơn và vật liệu sinh họcPage 17


Cbio : hàm lượng biodiezel dừa có trong sản phẩm (tính toán theo kết quả sắc
kí)
Mbio,Moil : khối lượng phân tử trung bình của dầu dừa và biodiezel dừa
 Hệ số 3 xuất hiện trong phương trình vì mỗi phân tử triglyxerit tạo ra 3 phân tử
metyl este.
 Tính toán Mbio : Mbio được tính bằng cách lấy trung bình các phân tử lượng của
metyl este có trong hỗn hợp biodiezel dừa
Mbio =
Trong đó :
Mi : phân tử lượng của metyl este i
Ci : thành phần % của metyl este i trong hỗn hợp
 Tính toán Moil : Vì mỗi 3 phân tử este trừ đi khối lượng các gốc metyl CH 3- và
cộng thêm khối lượng gốc C 3H5- thì tạo ra một phân tử dầu (triglyxerit) nên khối
lượng trung bình của dầu dừa là :
Moil = 3.(Mbio-15) + 41
 Cũng có thể tính hiệu suất của phản ứng theo lượng glyxerin tạo thành theo công
thức sau :

Trong đó :
moil : khối lượng dầu đem đi phản ứng
Moil : khối lượng phân tử trung bình của dầu dừa

mgly : khối lượng glyxerin thu được
92 là khối lượng phân tử của glyxerin.
3.2.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp biodiezel dừa:
 Tỷ lệ mol metanol/dầu
 Thành phần NaOH trong xúc tác
 Lượng xúc tác
 Thời gian phản ứng
Nhóm 7-Chất bôi trơn và vật liệu sinh họcPage 18


 Tốc độ khuấy
 Nhiệt độ phản ứng
3.2.6. Bổ sung các phụ gia chống oxh,trợ tan,chống ăn mòn:
Phụ gia rất quan trọng đối với nhiên liệu do đó quyết định tới đặc tính
nhiên liệu, tính kinh tế, kỹ thuật và tuổi thọ của động cơ…
Phụ gia là những chất cho thêm vào nhiên liệu với một lượng nhỏ,
nhưng lại làm tăng tính chất sẵn có và có thể tạo ra những tính chất mới
cho sản phẩm.
Phụ gia cho NLSH có thể chia thành hai nhóm: nhóm phụ gia tính năng
và nhóm phụ gia tồn trữ bảo quản.
 Nhóm phụ gia tính năng: là nhóm các phụ gia giúp nhiên liệu đáp ứng
được đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật về chất lượng (tăng trị số octan đối với
xăng, cải thiện trị số xetan đối với nhiên liệu diesel... )
 Nhóm phụ gia tồn trữ bảo quản: là nhóm các phụ gia giúp nhiên liệu
giữ được thành phần và chất lượng ổn định khi chưa sử dụng (chống phân
tách pha, chống ăn mòn...).
 Phụ gia đa chức năng.
Phụ gia được đưa vào biodiesel dừa để đảm bảo các yếu tố cần thiết:
 Phụ gia trợ tan: 0,09% (2-etyl hexanol 0,075%, Bis (2-hydroxy etyl)
oleyl amin 0,015%)

 Phụ gia chống ăn mòn: 0,008% (N-axyl sarcosin 0,004%, (dietyl
amino)-ethanol 0,002%, Amin photphat 0,002%).
 Phụ gia chống oxy hóa: 0,002% (Butylat diphenyl amin 0.002%).
Tổ hợp phụ gia mới được đặt tên là VPI-G (trong đó phụ gia trợ tan
chiếm 90%, chống ăn mòn 8%, chống oxi hóa 2%).
4. ĐÁNH GIÁ:
4.1. Ưu điểm:
 Không như các loại nhiên liệu biodiezel khác, lượng khí thải NO x của biodiezel
dừa đã giảm 20% so với nhiên liệu diezel khoáng. Điều này có thể do biodiezel
dừa có chứa các hidrocacbon mạch ngắn hơn, khoảng nhiệt độ cất rộng hơn và chỉ
số xetan lớn dẫn đến nhiệt độ cháy thấp hơn của nhiên liệu trong xylanh).

Nhóm 7-Chất bôi trơn và vật liệu sinh họcPage 19


 Lượng khí thải các hạt chất rắn (vi hạt) đã giảm 60% khi trộn 1% biodiezel vào
nhiên liệu diezel khoáng ít lưu huỳnh.
 So với những loại nhiên liệu biodiezel khác, biodiezel dừa còn có những tính chất
riêng biệt mà chỉ loại nhiên liệu này mới có và làm thúc đẩy quá trình cháy hiệu
quả trong động cơ. Tác dụng tích cực này có thể được giải thích như sau :
 Hàm lượng oxy : Tất cả các loại biodiezel đều chứa khoảng 11% oxy, chính
oxy tồn tại trong biodiezel đã thúc đẩy quá trình cháy sạch và cháy triệt để,
giảm thiểu lượng hidrocacbon chưa cháy hết trong động cơ.
 Khả năng bôi trơn : Khả năng bôi trơn tốt cũng là một trong những đặc điểm
của hầu hết các loại biodiezel tổng hợp từ những nguyên liệu khác nhau. Theo
nghiên cứu của Viện nghiên cứu San Antonio (Texas, Mỹ) thì chỉ cần trộn 1%
biodiezel vào diezel khoáng là giúp cải thiện khả năng bôi trơn của nhiên liệu
khoáng lên 36%. Nhờ đó giảm thiểu ma sát, mài mòn giữa các chi tiết máy
trong động cơ bên cạnh nhiệm vụ bôi trơn chính của dầu nhờn.
 Độ hòa tan cao : Đặc điểm này chỉ có ở biodiezel dừa do mạch cacbon ngắn

và trung bình của các hidrocacbon có trong thành phần dầu dừa trong khi các
loại biodiezel khác chỉ có độ hòa tan trung bình. Chính khả này làm giảm thiểu
sự tắc nghẽn trong vòi phun, hệ thống dẫn nhiên liệu và làm tăng khả năng
bơm phun nhiên liệu vào trong xylanh. Sự hòa tan tốt này làm giảm lượng
cacbon cháy không triệt để bám vào xylanh và làm xylanh sạch hơn, thậm chí
chỉ với tỷ lệ trộn 1% của biodiezel dừa.
 Chỉ số xetan cao : Đây cũng là đặc tính chỉ có ở biodiezel dừa dựa vào hàm
lượng axit béo chưa bão hòa rất thấp. Liên kết đôi trong gốc axit béo chưa bão
hòa ở biodiezel dầu thực vật làm giảm chỉ số xetan của nhiên liệu, do đó tăng
thời gian cháy trễ và làm động cơ dễ bị kích nổ, gây hư hại và giảm tuổi thọ
động cơ. Hơn nữa nó còn làm giảm tính ổn định oxy hóa, dẫn đến thời gian bảo
quản ngắn yêu cầu bảo quản phải chặt chẽ hơn. Đây là nhược điểm thường
thấy ở các loại dầu có thành phần hydrocacbon cao như dầu nành, dầu cao su,
dầu hạt cải…Chỉ số iốt (thông số phản ánh lượng axit béo không bão hòa) có
mối liên hệ trực tiếp tới chỉ số xetan. Chỉ số iốt thấp đồng nghĩa với chỉ số
xetan cao vào ngược lại. Biodiezel dừa có chỉ số iốt từ 8-10 và chỉ số xetan từ
68-70. Các loại biodiezel khác có chỉ số iốt khoảng 45 (do hàm lượng
hidrocacbon không no nhiều hơn) và chỉ số xetan thấp hơn 60. Chính vì vậy
mà biodiezel dừa cho thời gian đáp ứng nhanh hơn, cháy sạch hơn và quãng
đường đi được dài hơn.

Nhóm 7-Chất bôi trơn và vật liệu sinh họcPage 20


4.2. Nhược điểm:
 Nhược điểm chính của biodiezel là tính kinh tế của loại nhiên liệu sinh học này.
Do giá thành tương đối cao so với các loại nhiên liệu khoáng nên hiện này
biodiezel thường được trộn với diezel khoáng theo một tỷ lệ nhất định để làm tăng
chất lượng của nhiên liệu diezel thường mà giá thành không quá cao. Đối với các
loại biodiezel dừa, hạt cải, cọ…tỷ lệ trộn thường là 5-10%, tuy nhiên với biodiezel

dừa tỷ lệ trộn chỉ cần 1-2% đã đạt được hiệu quả mong muốn, giảm thiểu phần lớn
lượng khí thải độc hại và kéo dài tuổi thọ động cơ. Do đó có thể khẳng định rằng
biodiezel dừa là vừa là nhiên liệu cao cấp, phụ gia cao cấp và lý tưởng cho nhiên
liệu động cơ diezel.
 Các nhiên liệu biodiezel dễ bị phân hủy sinh học nên việc bảo quản biodiezel cần
phải được chú trọng. Do trong thành phần có nhiều gốc hidrocacbon no nên so với
các nhiên liệu biodiezel khác thì biodiezel dừa có độ bền oxi hóa và ổn định nhiệt
cao hơn. Chính vì vậy mà biodiezel dừa 100% và nhiên liệu trộn biodiezel dừa có
thể bảo quản trong khoảng thời gian 12 tháng mà không ảnh hưởng đến chỉ tiêu
chất lượng. Nếu bảo quản B100 dừa quá thời gian đó thì nên thêm vào phụ gia
chống oxi hóa để đảm bảo chất lượng nhiên liệu, tránh phân hủy sinh học và oxi
hóa bởi các tác nhân môi trường.
4.3.

Các tính chất đặc trưng:

Bảng 4.1 : Tính chất hóa lý tiêu biểu của biodiezel dừa
STT Tính chất hóa lý

Phương pháp

Biodiezel
dừa

Tiêu chuẩn
biodiezel

ASTM D 445

2,656

2,0 - 4,5

1

Độ nhớt động học, 400C, cSt

2

Hàm lượng nước và cặn (% ASTM D2709
thể tích)

0,0

0,05 max

3

Điểm chớp cháy

ASTM D93

107

100 min

4

Cặn sunfat, % khối lượng

ASTM D874

0,002

0,02 max

5

Hàm lượng lưu huỳnh, ppm

ASTM D5453

3

50 max

6

ăn mòn lá đồng, 3h, 500C

ASTM D 130

1A

No.3 max

7

Trị số xetan

ASTM D613

70

42 min

8

Điểm đông đặc, 0C

ASTM D2500

-5

-

9

Chỉ số axit, mg KOH/g

ASTM D664

0,17

0,5 max

Nhóm 7-Chất bôi trơn và vật liệu sinh họcPage 21


10

Cặn cacbon, % khối lượng

ASTM D524

<0,01

N/A

11

Hàm lượng glyxerin tự do

AOCS Ea6-94

0,02

0,02 max

12

Hàm lượng glyxerin tổng

AOCS
56

Ca14- 0,145

0,24 max

Như vậy, qua quá trình khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp
biodiezel từ nguồn nguyên liệu dầu dừa, các thông số tối ưu cho phản ứng đã được
xác định như sau : tỷ lệ mol metanol/dầu là 6/1, thời gian phản ứng 3 giờ, lượng
xúc tác bằng 3% khối lượng dầu nguyên liệu, thành phần NaOH trong xúc tác
chiếm 25% khối lượng, tốc độ khuấy 600 vòng/phút và nhiệt độ phản ứng là 600C.
Biodiezel dừa tổng hợp được cũng được mang đo các chỉ tiêu về chất lượng, kết
quả thu được như sau :
Bảng 4.2 : Các tính chất hoá lý của biodiezel dừa được tổng hợp so với biodiezel dừa
chuẩn
STT Tính chất hóa lý

Phương pháp

Mẫu bidiezel Biodiezel dừa
dừa tổng hợp chuẩn

1

Độ nhớt động học,400C,cSt

ASTM D 445

3,3

2,656

2

Chỉ số xetan

ASTM D 613

68

70

3

Nhiệt trị, kJ/g

38,64

39,42

Ts đầu

195

199

Ts 10%

221

232

289

293

319

323

Ts 95%

332

338

Ts cuối

345

353

0,0

0,0

4

5

Thành phần Ts 50%
cất (0C)
Ts 90%

ASTM D 86

Hàm lượng nước và cặn (%
ASTM D 2709
thể tích)

Nhóm 7-Chất bôi trơn và vật liệu sinh họcPage 22


6

Điểm chớp cháy, 0C

ASTM D 93

105

107

7

Hàm lượng lưu huỳnh, ppm

ASTM D 5453

3,2

3

8

Điểm đông đặc, 0C

ASTM D 2500

-1

-5

9

Chỉ số axit, mg KOH/g

ASTM D 664

0,18

0,17

 Đánh giá khả năng phân hủy sinh học của biodiesel dừa:
Biodiesel dừa có khả năng phân hủy rất nhanh (phân hủy đến hơn 98% chỉ trong
21 ngày) nên rất tốt cho môi trường. Tuy nhiên, sự thuận lợi này yêu cầu sự chú ý đặc
biệt về quá trình bảo quản nhiên liệu.
5. ỨNG DỤNG:
Qua kết quả trên ta thấy mẫu biodiezel tổng hợp hoàn toàn đạt tiêu chuẩn chất lượng
chạy động cơ và thớch hợp dựng trong ngành cụng nghiệp oto,xe mỏy.
Biodiezel có thể được tổng hợp từ rất nhiều các nguồn nguyên liệu khác nhau như dầu
thực vật, mỡ động vật hay dầu ăn thải. Tất cả các loại biodiezel đều là nhiên liệu rất tốt
cho động cơ diezel, tăng cường khả năng hoạt động, kéo dài tuổi thọ cũng như là giảm
lượng khí thải có hại ra môi trường. Tuy nhiên, không giống như các nhiên liệu biodiezel
tổng hợp từ dầu hạt cải (Châu Âu), dầu nành (Mỹ), dầu cọ (ấn Độ và Malaysia), biodiezel
tổng hợp từ dầu dừa có những đặc tính đặc biệt. Vì trong quá trình tổng hợp biodiezel các

gốc axit béo không thay đổi nên chính thành phần gốc axit béo ngắn và trung bình có
trong dầu dừa đã làm cho biodiezel dừa trở thành một nhiên liệu cao cấp và đa tác dụng.
Bên cạnh khả năng bôi trơn cao và có hàm lượng oxy nhất định (khoảng 11%) giống như
nhiều loại biodiezel khác, biodiezel dừa còn có thêm khả năng hòa tan cao, chỉ số xetan
cao và khoảng nhiệt chưng cất rất tốt phù hợp với diezel khoáng do sự có mặt của các
hợp chất có 8, 10, 12, 14 nguyên tử cacbon cùng với các hợp chất có 16-18 nguyên tử
cacbon vốn có mặt trong nhiều loại biodiezel khác. Với những ưu điểm như vậy,
biodiezel dừa đã trở thành một nhiên liệu cao cấp cho các động cơ diezel vốn đang
được sử dụng rất rộng rãi hiện nay.
Khoảng nhiệt độ sôi rộng phù hợp với nhiên liệu diezel : do trong biodiezel dừa có
các hidrocacbon chứa từ 8-18 nguyên tử cacbon nên khoảng nhiệt độ sôi của chúng rất
giống với khoảng nhiệt độ sôi của nhiên liệu diezel khoáng. Đây cũng là một đặc trưng
của biodiezel dừa vì các loại biodiezel khác có khoảng nhiệt độ chưng hẹp hơn do thành
phần của chúng chủ yếu là các hidrocacbon có lượng nguyên tử cacbon dao động trong
Nhóm 7-Chất bôi trơn và vật liệu sinh họcPage 23


phạm vi hẹp. Đặc tính này của biodiezel dừa nâng cao khả năng bay hơi của nhiên liệu và
làm cho quá trình khởi động khi động cơ nguội trở lên dễ dàng hơn.
Ứng dụng thực tế: Thực nghiệm nhiên liệu xăng B5
Là một loại nhiên liệu rất ưu việt, do có nhiều ưu điểm nên thực tế tỷ lệ pha trộn của
biodiezel dừa thường ít hơn tỷ lệ pha trộn của các loại biodiezel khác. Thông thường,
B20 được sử dụng rất rộng rãi tại Mỹ (dùng biodiezel từ dầu nành) hay tại Châu Âu
(dùng biodiezel từ dầu hạt cải). Tuy nhiên, đối với biodiezel tổng hợp từ dầu dừa thì tỷ lệ
pha trộn chỉ cần B1 đến B10 là đã cải thiện rất nhiều khói thải giúp giảm thiểu ô nhiễm
môi trường. Tiến hành pha trộn biodiezel dừa và diezel khoáng với tỷ lệ thể tích 5/95
(B5) và mang đi đo các chỉ tiêu chất lượng ta thu được kết quả như sau :
Bảng 5.1 : Các tính chất hoá lý của B5 so với dieze chuẩn
STT Tính chất hóa lý

Phương pháp

B5

Diezel No2

1

Độ nhớt động học,400C,cSt

ASTM D 445

3,494

2,6

2

Chỉ số xetan

ASTM D 613

58

40-52

3

Nhiệt trị, kJ/g

42,05

43,4

Ts đầu

190

185

Ts 10%

212

210

277

260

350

315

Ts 95%

363

338

Ts cuối

368

345

4

Thành phần Ts 50%
cất (0C)
Ts 90%

ASTM D 86

5

Hàm lượng nước và cặn (%
ASTM D 2709
thể tích)

0,01

0,02

6

Điểm chớp cháy, 0C

ASTM D 93

86

60-72

7

Hàm lượng lưu huỳnh, ppm

ASTM D 5453

366

500

8

Điểm đông đặc, 0C

ASTM D 2500

-3

-15

Nhóm 7-Chất bôi trơn và vật liệu sinh họcPage 24


Nhận thấy các chỉ tiêu chất lượng của B5 đều gần với các chỉ tiêu chất lượng của
diezel khoáng, thậm chí một số chỉ tiêu còn ưu việt hơn. Sản phẩm pha trộn B5 được
mang đi thử nghiệm trên động cơ với mục đích :

 Đánh giá khả năng ảnh hưởng của nhiên liệu biodiezel đến công suất động cơ so
với diezel khoáng
 Xác định thành phần khí thải của động cơ và so sánh với nhiên liệu diezel khoáng.
Thông số kĩ thuật của động cơ thử nghiệm :
Động cơ diezel AVN 5402, 1 xy lanh
Dung tích xy lanh : 510,7 cm2
Đường kính xy lanh : 85 mm
Tỷ số nén : 17,1/1
Hành trình : 90 mm
Nhiên liệu được phun trực tiếp
áp suất phun : 800 Mpa
Góc phun : sớm 120 trước điểm chết trên
Lượng nhiên liệu phun : 30 mm2/ chu trình
Kết luận: Xác định được các thông số hoá lý đặc trưng của sản phẩm, chứng tỏ
sản phẩm biodiezel dừa tổng hợp được đảm bảo các tiêu chuẩn về nhiên liệu cho
động cơ diezel.
6. TÀI LIỆU THAM KHẢO:
/> />Ngô Thị Lam Giang, Võ Văn Long, Nguyễn Thị Bích Hồng, Công nghệ nhân và sản
xuất giống dừa
Hải Yến, Sản xuất nhiên liệu từ dầu ăn phế thải,
www.nea.gov.vn/thongtinmt/noidung/dt_25_10_06.htm

Nhóm 7-Chất bôi trơn và vật liệu sinh họcPage 25