NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIODIESEL TỪ DẦU HẠT CÂY DẦU MÈ (JATROPHA CURCAS L.).

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIODIESEL TỪ DẦU
HẠT CÂY DẦU MÈ (JATROPHA CURCAS L.).

Họ và tên sinh viên: NGUYỄN HOÀNG CHÂU
CAO THỊ HẬU
Ngành: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
Niên khóa: 2005 – 2009

Tháng 9/2009


NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIODIESEL TỪ DẦU HẠT CÂY
DẦU MÈ (JATROPHA CURCAS L.).

Tác giả
NGUYỄN HOÀNG CHÂU
CAO THỊ HẬU

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu
cấp bằng kỹ sư ngành
Công nghệ Hóa học

Giáo viên hướng dẫn:
TS. Phan Phước Hiền

Tháng 9 năm 2009

i 
 


LỜI CẢM TẠ
Lời đầu tiên, chúng con xin khắc ghi công lao như trời biển của ba mẹ, đã nuôi
nấng, dạy dỗ chúng con khôn lớn như ngày hôm nay.
Chúng em xin gửi lời lòng biết ơn đến Ban Giám Hiệu Trường Đại học Nông
Lâm Thành phố Hồ Chí Minh. Ban giám đốc Trung Tâm Phân Tích Và Thí Nghiệm
Hóa Sinh, Trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh.
Gởi lời cám ơn chân thành đến TS. Phan Phước Hiền đã tận tình hướng dẫn,
luôn theo sát và giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp.
Xin chân thành gởi lời cảm ơn đến Thầy Cô, Bộ môn Công nghệ Hóa học,
Trường Đại học Nông Lâm, Thành phố Hồ Chí Minh đã truyền đạt những kiến thức
không chỉ giúp chúng em hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp, mà đó còn là hành trang
vững vàng cho chúng em sau này.
Cảm ơn Ks. Nguyễn Thị Ngọc Sương đã hướng dẫn, giúp đỡ chúng em. Cảm
ơn tập thể CNHH K31, các bạn đã luôn động viên và giúp đỡ chúng tôi trong suốt quá
trình học tập, làm đề tài.
Cuối cùng chúng em xin chúc TS. Phan Phước Hiền, quý Thầy, Cô trong Bộ
môn Công nghệ Hóa học, và toàn thể các bạn trong lớp Công nghệ Hóa học khóa 31
dồi dào sức khỏe và thăng tiến trên con đường sự nghiệp.

ii 
 


TÓM TẮT
Đề tài “Nghiên cứu quy trình sản xuất biodiesel từ dầu hạt cây dầu mè
(Jatropha curcas L.)” được tiến hành tại phòng thí nghiệm I4, Bộ môn Công nghệ Hóa

học Trường Đại học Nông Lâm, Thành phố Hồ Chí Minh, thời gian từ tháng 1 năm
2009 đến tháng 8 năm 2009. Thí nghiệm khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình
trích ly dầu (thời gian, tỷ lệ dung môi/ khối lượng hạt) lên lượng dầu thu được, thí
nghiệm khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng chuyển vị ester từ dầu hạt cây
dầu mè (Jatropha curcas L.) từ Công ty Cổ phần Nhiên liệu Sinh học Quốc gia (tỷ lệ
methanol, tỷ lệ acid sulfuric, thời gian phản ứng) lên hiệu suất thu biodiesel.
Mục đích: tìm được điều kiện tốt cho phản ứng chuyển vị ester từ dầu hạt cây
Jatropha curcas L. nhằm tăng hiệu suất thu biodiesel. Phản ứng chuyển vị ester gồm
hai bước: phản ứng ester hóa và phản ứng chuyển vị ester. Quy hoạch thực nghiệm
được bố trí theo phương pháp bề mặt đáp ứng kiểu phương án bậc hai có tâm trong cả
hai giai đoạn. Giai đoạn một, khảo sát tìm điều kiện tốt để hạ chỉ số acid của dầu hạt
cây Jatropha curcas L. Giai đoạn hai, khảo sát tìm điều kiện tốt cho phản ứng chuyển
vị ester có hiệu suất thu biodiesel cao nhất.
Kết quả: điều kiện thực hiện phản ứng giai đoạn một tỷ lệ methanol/ dầu theo
thể tích là 0,41, tỷ lệ acid sulfuric theo phần trăm thể tích là 1,42%, với thời gian phản
ứng là 41 phút. Điều kiện phản ứng chuyển vị ester kiến nghị, tỷ lệ methanol/ dầu theo
thể tích là 0,21; thời gian phản ứng là 29,8 phút. Toàn bộ quá trình được thực hiện
trong cùng điều kiện nhiệt độ 600C và tốc độ khuấy trộn 500 vòng/phút. Hiệu suất thu
biodiesel là 97,58 %. Tổng hàm lượng methyl ester trong phân tích sắc ký khí khối
phổ GC/MS là 99,83%, hàm lượng oleic acid methyl ester (49,90 % ) , linoleic acid
methyl ester ( 26,84% ) và palmitic acid methyl ester (13,26 % ), stearic acid methyl
ester 7,71 % đạt hàm lượng cao nhất. Sản phẩm biodiesel đạt tiêu chuẩn nhiên liệu
sinh học gốc B100, TCVN 7717: 2007, và tiêu chuẩn Mỹ ASTM 6751. Bước đầu sản
xuất được xà phòng thơm theo công thức có tỷ lệ dầu/ nước/ NaOH lần lượt là
1/0,75/0,035 theo thể tích.

iii 
 

SUMMARY
Project "Research on the production process biodiesel from oil seeds sesame oil
(Jatropha curcas L.)" was conducted in the laboratory I4, Department of Chemical
Engineering University of Agriculture and Forestry, Ho Chi Minh City, period from
January 2009 to August 2009. Experimental survey of factors affecting the process of
extracting oil (time, ratio of solvent / particle volume) to obtain oil, experimental
survey of factors affecting reactions are ester transfer from oil and sesame seed oil
(Jatropha curcas L.) from the Corporation Biofuels Country (percentage of methanol,
sulfuric acid ratio, response time) to collect performance biodiesel.
Purpose: find good conditions for the transesterification reactions oil from
Jatropha curcas L. seed to increase revenue performance biodiesel. Transesterification
reaction are two steps: esterification reaction and transesterification reaction. Planned
experiments are arranged according to the method response surface quadratic model
plan for a center in both phases. Phase one, the survey found good conditions to lower
the index of the acid plant Jatropha curcas L. seed oil. Second phase, surveys find
good conditions for the transesterification reaction biodiesel has the highest collection
efficiency.
Results: The conditions made the period a response rate of methanol / oil by
volume is 0,41, the proportion of sulfuric acid as a percentage of volume is 1,42%, the
response time is 41 minutes. Transesterification reaction conditions are proposals, the
proportion of methanol / oil by volume is 0,21; response time was 29,8 minutes. The
whole process is done in the same conditions of temperature 600C and stirring speed
mixer 500 rpm. Revenue performance biodiesel is 97,58%. Total methyl ester content
in the analysis of gas chromatography mass spectrometry GC / MS was 99,83%, oleic
acid methyl ester content (49,90%), linoleic acid methyl ester (26,84%) and palmitic
acid methyl ester (13,26%), Stearic acid methyl ester contentreached 7,71% highest.
Initially be produced by aromatic soap formula rate and oil / water / NaOH in turn is 1
/ 0, 75 / 0.035 by volume.
iv 
 

MỤC LỤC
TRANG TỰA. .............................................................................................................0
LỜI CẢM TẠ..............................................................................................................ii
TÓM TẮT ................................................................................................................. iii
MỤC LỤC..................................................................................................................iv
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT ...........................................................................ix
DANH SÁCH CÁC HÌNH ..........................................................................................x
Chương 1 MỞ ĐẦU ...................................................................................................1
1.1.

Đặt vấn đề ......................................................................................................1

1.2.

Mục đích đề tài ...............................................................................................1

1.3.

Nội dung.........................................................................................................2

1.4.

Yêu cầu ..........................................................................................................2

1.5.

Ý nghĩa của đề tài ...........................................................................................2

1.5.1.

Về kinh tế ................................................................................................2

1.5.2.

Về xã hội..................................................................................................3

1.5.3.

Về môi trường..........................................................................................3

Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU............................................................................4
2.1.

Tình hình sản xuất biodiesel trên thế giới........................................................4

2.2.

Tình hình tại Việt Nam ...................................................................................7

2.3.

Khái quát về biodiesel ....................................................................................9

2.3.1.

Định nghĩa ...............................................................................................9

2.3.2.

Tính chất..................................................................................................9

2.3.3.

Quy trình sản suất chung biodiesel từ hạt cây có dầu..............................12

2.3.4.

Yêu cầu kỹ thuật cho B100 theo TCVN 7717: 2007...............................13
v 

 


2.3.5.

So sánh tính chất của biodiesel và diesel ................................................14

2.3.6.

Ưu nhược điểm của biodisel...................................................................15

2.4.

Tổng quan về nguồn nguyên liệu ..................................................................18

2.5.

Tổng quan về cây dầu mè (Jatropha curcas L.)..............................................19

2.5.1.

Vị trí phân loại .......................................................................................19

2.5.2.

Đặc điểm sinh học..................................................................................20

2.5.3. Tình hình phân bố cây dầu mè (Jatropha curcas L.) trên thế giới và tại
Việt Nam.............................................................................................................21
2.5.4.

Thành phần hóa học ...............................................................................21

2.5.5.

Công dụng của cây dầu mè (Jatropha curcas L.).....................................22

2.5.6.

Ưu nhược điểm của cây..........................................................................23

2.6.

Quy trình sản xuất biodiesel từ dầu hạt cây dầu mè (Jatropha curcas L.).......23

2.6.1.

Sơ đồ chung ...........................................................................................24

2.6.2.

Quá trình xử lý sơ bộ nguyên liệu ..........................................................25

2.6.3.

Quá trình thực hiện phản ứng chuyển vị ester.........................................33

2.7.

Sản xuất một số sản phẩm phụ từ dầu hạt cây dầu mè (Jatropha curcas L.) ...42

2.7.1.

Khái niệm xà phòng ...............................................................................42

2.7.2.

Tác dụng tẩy rửa của xà phòng và của chất tẩy rửa tổng hợp ..................42

Chương 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................................43
3.1.

Vật liệu.........................................................................................................43

3.1.1.

Địa điểm và thời gian thực hiện..............................................................43

3.1.2.

Thiết bị, dụng cụ và hóa chất..................................................................43

3.2.

Phương pháp thí nghiệm ...............................................................................45

3.2.1.

Thí nghiệm xác định lượng dầu thu được từ quá trình ép........................45

3.2.2.

Thí nghiệm xác định ẩm độ ....................................................................45
vi 

 


3.2.3. Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi và thời gian trích ly
lên lượng dầu thu được........................................................................................46
3.2.4.

Thí nghiệm xác định lượng “gum” .........................................................46

3.2.5.

Thí nghiệm xác định chỉ số acid béo tự do của dầu nguyên liệu .............47

3.2.6.

Thí nghiệm xác định chỉ số xà phòng hóa của dầu nguyên liệu...............47

3.2.7.

Thí nghiệm xác định chỉ số peroxide của dầu nguyên liệu ......................49

3.2.8.

Thí nghiệm xác định điều kiện tốt cho phản ứng chuyển hóa giai đoạn một
...............................................................................................................49

3.2.9.

Thí nghiệm xác định điều kiện tốt cho phản ứng chuyển hóa giai đoạn hai.
...............................................................................................................52

3.2.10. Thí nghiệm xác định một số chỉ tiêu trong biodiesel...............................55
3.2.11. Thí nghiệm sản xuất thử nghiệm xà phòng .............................................57
Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ..................................................................58
4.1.

Kết quả .........................................................................................................58

4.1.1.

Lượng dầu sau khi ép .............................................................................58

4.1.2.

Ẩm độ ....................................................................................................58

4.1.3.
được

Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi và thời gian trích ly đến lượng dầu thu
...............................................................................................................59

4.1.4.

Khối lượng “gum”..................................................................................61

4.1.5.

Chỉ số acid béo tự do của dầu nguyên liệu..............................................62

4.1.6.

Chỉ số xà phòng và chỉ số ester ..............................................................62

4.1.7.

Chỉ số peroxide ......................................................................................62

4.1.8.

Điều kiện tốt cho phản ứng giai đoạn một ..............................................63

4.1.9.

Điều kiện tốt cho phản ứng giai đoạn hai ...............................................69

4.1.10. Một số chỉ tiêu trong biodiesel ...............................................................75
4.1.10 Quy trình sản xuất xà phòng...................................................................77
vii 
 


Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .......................................................................79
5.1.

Kết luận ........................................................................................................79

5.2.

Đề nghị.........................................................................................................80

TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................81
PHỤ LỤC..................................................................................................................87

viii 
 


DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
HFRR

high – frequency receiprocating rig

ASTM D 6751-06,

Standard Specification For Biodiesel Fuel Blend

Stock ( B100 ) For Middle Distillate Fuels
TCVN 7717: 2007

Tiêu chuẩn Việt Nam

EN 14214:2003

Automotive Fuels-Fatty Acid Methyl Esters

(FAME) For Diesel Engines – Requirements And Test Methods
Ctv

Cộng tác viên

EBB

European Biodiesel Board

EU

European Union

ADM

Archer Daniels Midland Co.

UK

United Kingdom

TBHQ

tert-butylhydroqinone

HPL

hydratable phospholipid

NHPL

nonhydratable phospholipid

ix 
 


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1: Tình hình sản xuất Biodiesel tại các nước Châu Âu.....................................5
Hình 2.2 Mở rộng diện tích dự kiến đến năm 2017 trên thế giới..................................6
Hình 2.3 Diện tích trồng cây Jatropha Curcas L. dự kiến đến năm 2017.....................7
Hình 2.4 Sản lượng thu hoạch cây Jatropha Curcas L. ở các nước Châu Á. ................7
Hình 2.5 Phản ứng chuyển hóa biodiesel.....................................................................9
Hình 2.6 Sơ đồ sản xuất biodiesel tổng quát ..............................................................12
Hình 2.7 Các bộ phận của cây Jatropha curcas L......................................................20
Hình 2.8 Sơ đồ quy trình sản xuất biodiesel từ hạt cây dầu mè (Jatropha curcas L.).24
Hình 2.9 Bộ trích ly bằng soxhlet ..............................................................................26

Hình 2.10 Cấu tạo máy ép trục vít .............................................................................27
Hình 2.11 Phễu nhập liệu của máy ép trục vít............................................................27
Hình 2.12 Lỗ dầu ra ..................................................................................................28
Hình 2.13 Trục vít của máy ép ..................................................................................28
Hình 2.14 Hệ thống máy ép trục vít...........................................................................29
Hình 2.15 Công thức cấu tạo của phospholipid .........................................................31
Hình 2.16 Phản ứng loại phospholipid.......................................................................32
Hình 2.17 Sơ đồ quy trình loại “gum” cho dầu Jatropha curcas L. ...........................33
Hình 2.18 Cơ chế phản ứng chuyển vị ester ..............................................................41
Hình 4.1 Biểu đồ biễu diễn ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi lên lượng dầu thu được (%)
..................................................................................................................................60
Hình 4.2 Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của thời gian đối với lượng dầu thu được (%)61
Hình 4.3 Dầu Jatropa curcas L. loại “gum” ..............................................................61
Hình 4.4 Mô hình thể hiện sự tương thích của các yếu tố lên chỉ số acid của dầu sau
giai đoạn một .............................................................................................................63
x 
 


Hình 4.5 Mô hình bề mặt đáp ứng của các yếu tố lên chỉ số acid...............................66
Hình 4.6 Ảnh hưởng từng yếu tố lên chỉ số acid........................................................66
Hình 4.7 Tương tác của các yếu tố đến chỉ số acid ....................................................67
Hình 4.8 Pha glycerine và pha biodiesel sau giai đoạn một .......................................68
Hình 4.9 Dầu biodiesel sau giai đoạn một, sau khi loại glycerine ..............................69
Hình 4.10 Mô hình thể hiện sự tương thích của hai yếu tố lên hiệu suất phản ứng.....70
Hình 4.11 Mô hình bề mặt đáp ứng lên hiệu suất phản ứng biểu diễn theo thời gian
phản ứng và lượng methanol......................................................................................72
Hình 4.12 Ảnh hưởng của hai yếu tố lên hiệu suất phản ứng .....................................72
Hình 4.13 Ảnh hưởng tương tác giữa hai yếu tố lên hiệu suất phản ứng ....................73
Hình 4.14 Sự phân lớp giữa hai pha glycerine và biodiesel sau giai đoạn hai ............74

Hình 4.15 Quá trình rửa biodiesel .............................................................................75
Hình 4.16 Biodiesel từ dầu hạt cây Jatropha curcas L. .............................................75
Hình 4. 17 Mẫu xà phòng thử nghiệm giai đoạn chế biến và đổ khuôn ......................78

xi 
 


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1 Các chỉ tiêu chất lượng của diesel sinh học gốc ( B100 ) ............................13
Bảng 2.2 Tính chất của nhiên liệu diesel....................................................................14
Bảng 2.3 Bảng so sánh tính chất của biodiesel và diesel ............................................15
Bảng 2.4 Nguồn sản xuất biodiesel của các nước ......................................................18
Bảng 2.5 Sản lượng các nguồn nguyên liệu cho biodiesel ở Việt Nam.......................19
Bảng 2.6 Tiềm năng biodiesel tại Việt Nam ..............................................................19
Bảng 2.7 Thành phần các acid béo trong dầu Jatropha curcas L. ..............................21
Bảng 2.8 Các cấu tử độc trong cây Jatropha curcas L. ..............................................22
Bảng 3.1 Bố trí thí nghiệm trích ly ............................................................................46
Bảng 3.2 Mã hóa các yếu tố khảo sát.........................................................................51
Bảng 3.3 Bố trí thực nghiệm các điều kiện khảo sát ..................................................51
Bảng 3.4 Các yếu tố mã hóa ......................................................................................53
Bảng 3.5 Bố trí thực nghiệm các điều kiện khảo sát ..................................................53
Bảng 4.1 Kết quả khảo sát ẩm độ của hạt nguyên liệu ...............................................58
Bảng 4.2 Kết quả lượng dầu thu được .......................................................................59
Bảng 4.3 Kết quả phần trăm khối lượng dầu thu được ...............................................59
Bảng 4.4 Kết quả khảo sát tỷ lệ “gum” ......................................................................61
Bảng 4.5 Kết quả chỉ số acid của dầu ........................................................................62
Bảng 4.6 Kết quả chỉ số xà phòng của dầu ................................................................62
Bảng 4.7 Kết quả chỉ số peroxide của dầu .................................................................62
Bảng 4.8 Tác động của các yếu tố khảo sát lên chỉ số acid của dầu............................64

Bảng 4.9 Khối lượng biodiesel thu được sau phản ứng giai đoạn hai .........................69
Bảng 4.10 Tác động của hai yếu tố khảo sát lên hiệu suất phản ứng ..........................71
xii 
 


Bảng 4.11 Kết quả hiệu suất toàn bộ quy trình ..........................................................73
Bảng 4.12 Kết quả chỉ số acid của biodiesel ..............................................................76

xiii 
 


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Trên thế giới hiện nay còn phụ thuộc vào nguồn năng lượng từ nhiên liệu hóa
thạch, tuy nhiên nguồn nguyên liệu này ngày nay đang cạn kiệt dần. Khi đốt nhiên liệu
dầu mỏ, một lượng khí CO2 thải ra môi trường. Theo Hội Năng lượng Quốc tế
(International Energy Association), việc dùng dầu (diesel) cho di chuyển sẽ tăng gấp
đôi trong vòng 25 năm tới và hiệu ứng nhà kính cùng hiện tượng nóng lên toàn cầu
cũng tăng đồng biến với việc sử dụng xăng dầu.
Năng lượng sinh học là giải pháp tối ưu có thể thay thế dần nguồn năng lượng
hóa thạch đang dần cạn kiệt. Trong lĩnh vực vận chuyển,định hướng phát triển diesel
sinh học đang được hầu hết các quốc gia trên thế giới nghiên cứu và phát triển. Ở Việt
Nam, cây cọc rào là nguồn nguyên liệu chế tạo diesel sinh học mang lại nhiều lợi ích,
bổ sung nguồn nhiên liệu sinh học nâng cao sự ổn định an ninh năng lượng quốc gia,
thân thiện với môi trường, tạo nguồn lợi kinh tế, vừa góp phần giải quyết các vấn đề xã
hội.
Được sự phân công của BM CNHH, dưới sự hướng dẫn của TS. Phan Phước

Hiền, chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu quy trình sản xuất biodiesel từ dầu hạt
cây dầu mè (Jatropha curcas L.)”.
1.2. Mục đích đề tài
Nghiên cứu quy trình sản xuất nhiên liệu sinh học biodiesel từ dầu hạt cây
Jatropha curcas L.
1 
 


Xác định các yếu tố để tối ưu hóa hiệu suất thu biodiesel từ dầu hạt cây
Jatropha curcas L.
Xác định một số chỉ tiêu trong mẫu dầu ban đầu và dầu biodiesel sau khi thực
hiện phản ứng chuyển vị ester tạo biodiesel.
Sản xuất một số sản phẩm phụ từ dầu hạt cây Jatropha curcas L.
1.3. Nội dung
Tìm hiều tình hình sản xuất biodiesel trên thế giới và tại Việt Nam.
So sánh chất lượng biodiesel và biesel, tìm hiểu về các tính chất qui định đối
với nhiên liệu sinh học.
Sử dụng nguồn nguyên liệu là hạt cây Jatropha curcas L. để tách lấy dầu, tiến
hành thực hiện việc khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng chuyển vị
ester theo phương pháp xúc tác đồng thể thu biodiesel như sau:
i. Thời gian phản ứng;
ii. Tỷ lệ acid sunfuric trong giai đoạn đầu phản ứng chuyển vị ester;
iii. Tỷ lệ methanol trong toàn bộ quá trình phản ứng chuyển vị ester.
Ảnh hưởng của các yếu tố trên được đánh giá dựa trên các thông số:
i. Chỉ số acid của sản phẩm sau giai đoạn một;
ii. Tính hiệu suất thu biodiesel toàn bộ quy trình.
1.4. Yêu cầu
Khảo sát ảnh hưởng của lượng dung môi và thời gian trích ly đến lượng dầu thu
được.

Bố trí thí nghiệm xác định điều kiện tốt thực hiện phản ứng chuyển hóa
biodiesel.
Thử nghiệm chế biến xà phòng từ dầu Jatropha curcas L..
Xác định một số chỉ tiêu nhiên liệu sinh học.
1.5. Ý nghĩa của đề tài
1.5.1. Về kinh tế
Tận thu được một nguồn lợi từ loại cây trồng mới.
Phát hiện ra một nguồn nhiên liệu sạch định hướng phát triển nhiên liệu cho
tương lai.
2 
 


Mặc dù giá nhiên liệu sinh học hiện nay còn tương đối cao nhưng trong tương
lai là nguồn nhiên liệu quí báo thay thế nguồn nhiên liệu hóa thạch đang cạn kiệt dần.
1.5.2. Về xã hội
Tạo công ăn việc làm cho những nông dân miền núi vì loại cây này chịu được
những khí hậu khô hạn và đất cằn cỗi ở những vùng núi.
Tận thu tất cả các bộ phận của hạt và cây sử dụng làm phân bón cho nông
nghiệp.
1.5.3. Về môi trường
Tạo ra một lượng không khí sạch cho con người.
Loại cây này có khả năng giữ đất giữ nước giúp con người chống choi lũ lụt
hạn hán.
Sản xuất nhiên liệu sạch cho con người thay vì các nhiên liệu hóa thạch. 
 

3 
 

Chương 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Tình hình sản xuất biodiesel trên thế giới [44], [50]
Các nước trên thế giới đang tìm ra các dạng nhiên liệu thay thế thân thiện môi
trường vào hai lĩnh vực quan trọng nhất là điện năng và nhiên liệu cho vận tải. Trong
lĩnh vực vận tải có rất nhiều nhiên liệu để thay thế nhưng nhiên liệu sinh học đang trở
thành loại nhiên liệu có nhiều khả năng nhất trước khi nhiên liệu hydro được sử dụng
rộng rãi. Phát triển nhiên liệu tái tạo nói chung và nhiên liệu sinh học nói riêng đang là
chính sách năng lượng và môi trường tích cực mang tính nhân văn cao cả, có xu hướng
phát triển ngày một tăng nhờ những lợi ích kinh tế - xã hội to lớn. Đến nay đã có hơn
55 quốc gia phát triển và sử dụng năng lượng sinh học ở các mức độ khác nhau. Nhiên
liệu sinh học được hiểu là loại nhiên liệu tái tạo được sản xuất từ sản phẩm nông
nghiệp và sinh khối.
Tổ chức biodiesel Châu Âu EBB vừa công bố sản lượng biodiesel trong năm
2006-2007. Trong năm 2006 Châu Âu đã sản xuất tới 77% lượng biodiesel của cả thế
giới. Vào cuối năm 2007, sản lượng biodiesel sẽ đạt con số kỷ lục 10,2 triệu tấn, so với
4,89 triệu tấn năm 2006. Tại Châu Âu hiện có 185 nhà máy sản xuất biodiesel đang
hoạt động và khoảng 58 nhà máy trong quá trình xây dựng. Tuy nhiên để thực hiện
được mục tiêu đề ra, EBB kêu gọi EU hỗ trợ hơn nữa về mặt pháp lý, nhất là trong
việc tăng lượng biodiesel cho phép từ 5% lên 10% và 15% trong thời gian tới.

4 
 


Nguồn /> />Hình 2.1: Tình hình sản xuất Biodiesel tại các nước Châu Âu
Thái Lan đẩy mạnh việc sử dụng biodiesel. Vừa qua, bộ trưởng Bộ năng lượng
Thái Lan Piyasvasti Amranand đã thông báo về việc bắt buộc sử dụng B2 tại 10 ngàn
trặm xăng dầu trên khắp đất nước cho tới tháng 1 năm 2008, sau đó sẽ chuyển sang B5.

Vào đầu năm 2007, bộ năng lượng Thái Lan đã đưa ra mục tiêu tăng mức tiêu thụ
biodiesel từ 500 ngàn lít/ngày trong năm 2007 lên 4 triệu lít/ngày vào cuối năm 2011
(tương đương 7% lượng dầu diesel tiêu thụ). Thái Lan cũng đề ra kế hoạch thay thế
20% lượng nhiên liệu truyền thống bằng nhiên liệu sinh học trong vòng 5 năm tới.
Đông Âu đáp ứng nhu cầu nguyên liệu sản xuất biodiesel cho Châu Âu. Liên
minh Châu Âu và nhiều công ty đa quốc gia đang xem xét việc thu mua nguyên liệu
sản xuất biodiesel từ các nước Đông Âu và Nga. Nhà máy tại Prizwalk, Đức (trực
thuộc European Oil Products Biodiesel) đang tiếp nhận dầu cải từ nhà máy sản xuất
dầu thực vật tại Liepaia, Latvia. Tương tự, Archer Daniels Midland Co. (ADM) sử
dụng dầu thực vật từ hãng IMEZ, Ukraine. Nguyên liệu sản xuất biodiesel có thể được
cung cấp từ Liên bang Nga. Bộ trưởng bộ nông nghiệp Nga trong Hội nghị Xanh, 2007
tại Berlin thông báo rằng Nga có thể mở rộng việc phát triển các cây lấy dầu như cải
dầu để sản xuất nhiên liệu và cung cấp cho liên minh Châu Âu. Bộ trưởng nước này
cũng cho biết thêm hiện tại Nga có khoảng 20 triệu hecta diện tích đất nông nghiệp
chưa sử dụng và tiềm năng phát triển nhiên liệu sinh học của Nga có thể sánh ngang
với Mỹ.
5 
 


D1 Oils Asia Pacific thúc đẩy việc phát triển cây dầu mè. D1 Oils Asia Pacific
(chi nhánh của D1 Oils UK) đang cố gắng thuyết phục nông dân trồng cây Jatropha
Curcas L. để sản xuất biodiesel. D1 sẽ cung cấp cây giống, phân bón, hỗ trợ kỹ thuật
cho người nông dân. D1 rất tin tưởng vào việc nhu cầu sử dụng biodiesel sẽ tăng cao
trong tương lai và Đông Nam Á chính là vùng có khí hậu lý tưởng để phát triển cây
Jatropha curcas L. như là nguồn nguyên liệu đầy tiềm năng.

Hình 2.2 Mở rộng diện tích dự kiến đến năm 2017 trên thế giới nguồn [4]
Sự mở rộng việc trồng cây Jatropha curcas L. dự kiến đến năm 2017 dự đoán
đạt được 12,7 triệu ha ở Trung Quốc, 11 triệu ha ở Ấn Độ, 4.5 triệu ha ở Indonesia,

2.83 triệu ha ở Myanmar, ở các nước như Thái Lan, Malaysia, Philippin, Campuchia,
và Việt Nam sản lượng còn rất thấp nhưng chính phủ cũng đang bắt đầu có những
chính sách để khuyến khích trồng cây Jatropha curcas L.

6 
 


Hình 2.3 Diện tích trồng cây Jatropha Curcas L. dự kiến đến năm 2017, nguồn [4]

Hình 2.4 Sản lượng thu hoạch cây Jatropha Curcas L. ở các nước Châu Á, nguồn [4].
Những đồ thị trên là mức dự đoán về sản lượng, diện tích trồng cây Jatropha
Curcas L. do tổ chức quốc tế Jatropha dự đoán.
2.2. Tình hình tại Việt Nam
7 
 


Trong hội thảo chuyên đề về “Hiện trạng và xu hướng phát triển dầu sinh học
và nhiên liệu sinh học” trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh tháng
12/2008 có trình bày một số nội dung về hiện trạng và xu hướng phát triển nhiên liệu
sinh học cho Việt Nam. Nhiên liệu sinh học và nông nghiệp song hành cùng phát triển,
vì nhiên liệu hóa thạch là dầu mỏ hiện nay vẫn chưa có loại nhiên liệu nào thay thế
được. Nước ta nhiên liệu hóa thạch cũng không nhiều. Dầu mỏ chỉ đủ dùng đến giửa
thế kỷ 21 nếu không phát hiện thêm mỏ mới. Than dùng đến 2013 phải nhập. Có nhiều
ý kiến xoay quanh vấn đề khi sử dụng lương thực làm năng lượng sinh học và nhất là
biodiesel sẽ ảnh hưởng đến an ninh lương thực. Điều này đúng, nhưng chưa đến mức
gây ra những khủng hoảng lương thực. Giá lương thực tăng là do hậu quả của việc giá
dầu mỏ tăng mạnh, đồng đô la mất giá làm tăng lạm phát kéo theo hàng loạt sản phẩm
trong đó có lương thực thực phẩm tăng giá, biến đổi khí hậu trái đất. Chính sách đối

với nông nghiệp chưa được quan tâm đúng mức. Quá trình độ thị hóa cũng ảnh hưởng
đến một phần lương thực. Vì vậy nếu như nước ta không khắc phục được những hậu
quả trên thì hiện tượng thiếu lương thực chắc chắn sẽ xảy ra.
Do vậy để phát triển nhiên liệu sinh học mà không ảnh hưởng đến an ninh
lương thực thì cần phải chú ý tiêu chí lực chọn nguyên liệu:
i. Không dùng lương thực (gạo, ngô, dầu ăn) làm nguyên liệu;
ii. Không dùng đất trồng cây lương thực, mà tận dụng đất ao hồ, hoang hóa
(khô hạn, đất cát bãi biển) trồng cây nhiên liệu;
iii. Chọn cây nguyên liệu có hiệu suất chuyển hóa năng lượng cao, trồng phù
hợp trên đất nghèo dinh dưỡng hay đất trồng ít hiệu quả;
iv. Tận dụng tối đa phế thải đô thị và phế thải công nghiệp chế biến, đặc biệt
sinh khối.
Hiện nay nguồn nguyên liệu cho sản xuất nhiên liệu sinh học gồm có hai thế hệ:
i. Thế hệ thứ nhất: mía, sắn và dầu ăn.
ii. Thế hệ thứ hai: cây Jatropha curcas L., sinh khối, tảo – rong biển, cao
lương ngọt.
Ngoài hai thế hệ nguyên liệu nói trên thì dầu mỡ động thực vật như mỡ cá qua
sử dụng, dầu hạt cao su, dầu hạt điều đều sản xuất được nhiên liệu sinh học. Thế hệ
8 
 


nguyên liệu thứ nhất là mía, sắn và dầu ăn điều là những nguyên liệu có ảnh hưởng
khá lớn tới lương thực. Cho nên, thế hệ nguyên liệu thứ hai là nguyên liệu quan trọng,
không tranh chấp lương thực thực phẩm trong thời gian tới. Vì vậy cần phải nghiên
cứu đánh giá thêm về khả năng trồng trọt và kinh tế các loại nguyên liệu để có lộ trình
phát triển hiệu quả và ổn định. Trong đó có cây dầu mè (Jatropha curcas L.).
Chính vì những nhu cầu thực tiễn nêu trên chúng tôi nhận thấy xu hướng phát
triển một loại cây để phủ xanh đồi trọc, có sự thích nghi về khí hậu, đáp ứng được các
nhu cầu về nhiên liệu là rất cần thiết. Cây Jatropha curcas L. là một cây trồng rất có

tiềm năng cung cấp dầu sinh học vì nó đảm bảo được những yêu cầu về con người
cũng như lương thực. Đó chính là lý do chúng tôi chọn cây Jatropha curcas L. làm
nguyên liệu để sản xuất nhiên liệu sinh học trong luận văn tốt nghiệp.
2.3. Khái quát về biodiesel [15], [16], [10]
2.3.1. Định nghĩa [15]
Biodiesel được định nghĩa là các mono – alkyl esters của acid béo được
chuyển hóa từ dầu thực vật hoặc mỡ động vật. Ở điều kiện bình thường,
biodiesel là sản phẩm thu được khi cho một dầu thực vật hoặc mỡ động vật
phản ứng hóa học với một rượu để sản xuất ra các alkyl acid béo. Xúc tác KOH
hoặc NaOH được thêm vào để xúc tác cho phản ứng. Glycerine là một sản
phẩm phụ quan trọng của biodiesel.
Phản ứng minh họa: [16]

Hình 2.5 Phản ứng chuyển hóa biodiesel
2.3.2. Tính chất
Biodiesel là một nguồn nguyên liệu thay thế cho xăng và diesel. Sự nổi lên của
nhiên liệu thay thế biodiesel đã đưa đến những nghiên cứu về đặc tính của nó. Những
đặc tính cơ bản của nó là :
9 
 


™ Sức căng bề mặt, độ nhớt và điểm vẩn đục :
Chỉ tiêu kỹ thuật của ASTM D-445 về độ nhớt của biodiesel và biodiesel pha trộn
ở 400C là 4 centistokes (đơn vị độ nhớt động học). Tuy nhiên, độ nhớt của biodiesel và
hỗn hợp pha trộn của nó cao hơn diesel. Biodiesel từ dầu đậu nành được báo cáo là có
độ nhớt trong khoảng 3,8 – 4,1 centistokes ở 400C. Sự lẫn tạp glycerine sẽ làm tăng độ
nhớt. Đánh giá sức căng bề mặt của biodiesel hơn diesel 2 - 3 lần. Độ nhớt cao và
điểm vẩn đục là vấn đề của việc sử dụng biodiesel trong động cơ diesel. Độ nhớt của
dầu thực vật và mỡ động vật cao có khuynh hướng gây ra những vấn đề trực tiếp sử

dụng trong động cơ diesel. Do độ nhớt và sức căng bề mặt cao làm cho giọt nhiên liệu
cũng lớn hơn, điều này gây ra nguyên nhân làm khí NOx thải ra ngoài nhiều hơn. Nếu
chuyển hóa ester dầu và mỡ bằng alcohol chuỗi ngắn thì độ nhớt và sức căng bề mặt
của monoester tạo ra gần bằng với diesel dầu hỏa.
™ Độ ổn định oxi hóa :
Độ bền oxi hóa được đo bằng tiêu chuẩn ASTM D 2274. So với diesel, biodiesel
dễ bị oxi hóa hơn. Các yếu tố chi phối sự ổn định đó là sự hiện diện của không khí,
nhiệt, dấu vết kim loại, peroxide, hoặc đặc tính cấu trúc phức hợp của chính nó, chủ
yếu là sự hiện diện của nối đôi trong mạch carbon.
Nghiên cứu độ ổn định trên methyl và ethyl ester của dầu hoa hướng dương đã
đưa ra nhận định rằng lưu trữ biodiesel trong điều kiện kín hơi, nhiệt độ thấp hơn
300C, sử dụng thùng chứa bằng thép không gỉ và tert-butylhydroqinone (TBHQ), một
chất ức chế oxi hóa, có tác dụng cho độ bền oxi hóa của biodiesel. Hai yếu tố, nhiệt độ
và bản chất của thùng chứa tác động đến độ bền, được khẳng định là có ảnh hưởng lớn
nhất đến độ bền lưu trữ của biodiesel. Ví dụ như lưu trữ trong thùng chứa có chất sắt
thì khác với lưu trữ trong bình thủy tinh. Nhiệt độ cao sẽ phân hủy những
hydroperoxide ở tỷ lệ nhanh hơn khi nó được lưu trữ ở nhiệt độ phòng.
™ Chỉ số cetane :
Chỉ số cetane của nhiên liệu, được định rõ bởi tiêu chuẩn ASTM D 613, nó là
đơn vị đo lường chất lượng mồi lửa. Chỉ số cetane tăng theo độ dài chuỗi carbon, giảm
theo số lượng và vị trí của nối đôi và thay đổi theo vị trí khác nhau của nhóm carbonyl.
Khi những liên kết và carbonyl di chuyển tới phía trung tâm của chuỗi, chỉ số cetane
10 
 


giảm. Chỉ số cetane tăng từ 47,9 đến 75,6 khi số lượng carbon trong acid béo trong
biodiesel tăng. Khi số carbon trong chuỗi acid béo vượt quá 12 C, chỉ số cetane vượt
quá 60. Nói chung, chỉ số cetane đối với hỗn hợp pha trộn của biodiesel và diesel
thông thường là một hàm số tuyến tính bằng với trung bình chỉ số cetane của các nhiên

liệu.
™ Điểm chớp cháy :
Điểm chớp cháy, được xác định bởi tiêu chuẩn ASTM D 93, là một đơn vị đo
lường nhiệt độ đối với một nhiên liệu phải được đun nóng đến khi hỗn hợp hơi và khí
bên trên nhiên liệu có thể bị bốc cháy. Những nhiên liệu diesel thông thường có điểm
chớp cháy cao ( nhỏ nhất 540C; đặc trưng là 710C ). Điểm chớp cháy của biodiesel
nguyên chất lớn hơn 930C. Từ triển vọng lưu trữ và rủi ro phát hỏa, biodiesel an toàn
hơn diesel nhiều.
™ Chưng cất nhiên liệu biodiesel có một khoảng những điểm sôi hẹp từ 3270C
đến 3460C.
™ Trọng lượng riêng được xác định bởi ASTM D 287. Diesel có trọng lượng
riêng là 0,85 kg/L. Trọng lượng riêng của biodiesel được báo cáo biến thiên giữa 0,86
đến 0,90 kg/L, nó phụ thuộc vào nguyên liệu được sử dụng. Trọng lượng trung bình
những methyl ester từ dầu đậu nành được báo cáo là 0,85 kg/L. Những trọng lượng
riêng của biodiesel và diesel rất giống nhau.
™ Hàm lượng năng lượng nói chung, tiêu thụ nhiên liệu tương ứng với mật độ
năng lượng thể tích của nhiên liệu dựa vào trị số đốt nóng thực hoặc thấp hơn. Nếu
biodiesel không có ảnh hưởng năng suất của động cơ, tiết kiệm nhiên liệu lỏng sẽ xấp
xỉ thấp hơn 10% đối với biodiesel được so với diesel dầu hỏa. Tuy nhiên, hiệu suất
nhiên liệu và sự tiết kiệm nhiên liệu của biodiesel có khuynh hướng kém hơn diesel 23%.

11