Nghiên cứu chuyển hoá dầu ăn phế thải và mỡ cá thành biodiesel trên xúc tác dị thể

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

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGHIÊN CỨU CHUYỂN HÓA DẦU ĂN PHẾ THẢI VÀ MỠ CÁ
THÀNH BIODIESEL TRÊN XÚC TÁC DỊ THỂ

NGÀNH: CƠNG NGHỆ HĨA HỌC
MÃ SỐ:

ĐỖ THỊ DIỄM THÚY
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS ĐINH THỊ NGỌ

HÀ NỘI 2009


LỜI CẢM ƠN
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành, sâu sắc nhất tới PGS.TS
Đinh Thị Ngọ, người đã tận tình hướng dẫn, chỉ đạo sâu sắc về mặt
khoa học, và quan tâm, động viên, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi
cho tơi trong suốt q trình thực hiện và hồn thành luận văn.
Tơi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong Bộ môn Công nghệ
Hữu cơ – Hóa dầu, và Phịng thí nghiệm Hữu Cơ – Hóa dầu, Khoa
Cơng nghệ Hóa học, trường Đại học Bách khoa Hà Nội, những người
đã tận tình dạy dỗ và giúp đỡ tôi rất nhiều trong suốt thời gian học tập.
Tôi cũng xin trân trọng cảm ơn Viện Đào tạo sau đại học, trường
Đại học Bách Khoa Hà Nội; Ban lãnh đạo, thầy cơ, bạn bè đồng
nghiệp thuộc Khoa Hóa Học, trường Đại học Quy Nhơn đã động viên,
giúp đỡ, tạo điều kiện tốt nhất để tơi có thể tạm gác cơng tác, n tâm

học tập ở xa, hồn thành tốt khóa học của mình.
Nhân đây, cho phép tơi gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình,
người thân, và bạn bè đã chia sẻ khó khăn, động viên, giúp đỡ, tạo
thêm động lực cho tôi trong suốt thời gian học tập và làm luận văn tốt
nghiệp.
Một lần nữa, tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 20 tháng 9 năm 2009

Đỗ Thị Diễm Thúy


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN
XRD: X Ray Diffraction (Nhiễu xạ tia X).
IR: Infra-red spectrum (Phổ hồng ngoại).
GC-MS: Gas Chromatography – Mass Spectrum (Sắc ký khí khối phổ).
HPLC: High Pressure Liquid Chromatography (Sắc ký lỏng cao áp).
SEM: Scanning Electron Microscopy (Hiển vi điện tử quét).


DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG LUẬN VĂN
Bảng 1.1: Dự báo nhu cầu nhiên liệu xăng dầu đến năm 2020
Bảng 1.2: Cân đối nhiên liệu xăng, diesel đến 2020

Trang
4
4

Bảng 1.3: Chỉ tiêu đánh giá chất lượng nhiên liệu diesel theo ASTM
B¶ng 1.4: Sản lượng biodiesel ở các nước châu Âu năm 2004
Bảng 1.5: So sánh hiệu suất biodiesel trên các loại xúc tác khác nhau

Bảng 1.6: Chỉ tiêu đánh giá chất lượng biodiesel theo ASTM D 6751
Bảng 1.7: So sánh tính chất của nhiên liệu diesel khoáng với biodiesel
Bảng 1.8. Thành phần hóa học của các loại dầu
Bảng 1.9: Các tính chất vật lý và hóa học của dầù thực vật
Bảng 2.1. Lượng mẫu thử thay đổi theo chi số iốt dự kiến
Bảng 3.1: Thành phần các axit béo trong dầu ăn thải
Bảng 3.2 Thành phần các axit béo trong mỡ cá basa
Bảng 3.3: Các chỉ tiêu chất lượng của dầu thải và mỡ cá basa
Bảng 3.4: Ảnh hưởng của tác nhân trung hòa đến chỉ số axit của dầu
thải và mỡ cá
Bảng 3.5: Ảnh hưởng của hàm lượng NaOH dư đến hiệu suất tạo dầu,
mỡ trung tính và chỉ số axit
Bảng 3.6: Ảnh hưởng của số lần rửa đến hiệu suất thu dầu, mỡ trung
tính
Bảng 3.7: Ảnh hưởng của nhiệt độ nước rửa đến hiệu suất thu hồi
dầu, mỡ trung tính
Bảng 3.8: Các điều kiện tối ưu cho q trình xử lý trung hòa dầu thải
và mỡ cá
Bảng 3.9: Một số tính chất của dầu ăn thải và mỡ cá sau khi xử lý
Bảng 3.10: Ảnh hưởng của thời gian nung xúc tác đến hiệu suất tạo
biodies
Bảng 3.11: Ảnh hưởng của thời gian nung xúc tác đến hiệu suất tạo
metyl este
Bảng 3.12: Một số tính chất của xúc tác
Bảng 3.13: Ảnh hưởng của thời gian phản ứng tới hiệu suất tạo
biodiesel
Bảng 3.14: Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác tới hiệu suất biodiesel
Bảng 3.15: Ảnh hưởng của hàm lượng metanol đến hiệu suất tạo
biodiesel
Bảng 3.16: Ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất thu biodiesel

Bảng 3.17: Ảnh hưởng của nhiệt độ nước rửa đến số lần rửa biodiesel
Bảng 3.18: Ảnh hưởng của tỷ lệ thể tích nước rửa/biodiesel đến số lần rửa.

6
11
18
22
22
25
28
34
51
51
51
53
54
55
56
56
56
57
59
60
61
62
63
65
66
66

Bảng 3.19: Ảnh hưởng của tốc độ khuấy trộn đến số lần rửa
Bảng 3.20: Chất lượng sản phẩm biodiesel thu được
Bảng 3.21: Ảnh hưởng của nhiên liệu đến công suất động cơ
Bảng 3.22: Hàm lượng CO trong khói thải
Bảng 3.23: Hàm lượng NOx trong khói thải
Bảng 3.24: Hàm lượng CO2 trong khói thải động cơ ở các tốc độ khác
nhau
Bảng 3.25: Hàm lượng RH trong khói thải
Bảng 3.26: So sánh chất lượng glyxerin thu được với glyxerin chuẩn
Bảng 3.27: Ảnh hưởng của số lần tái sử dụng đến hiệu suất biodiesel
Bảng 3.28: Ảnh hưởng của số lần tái sử dụng của xúc tác tái sinh đến
hiệu suất biodiesel

67
72
73
73
74
75
76
78
80
81


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG LUẬN VĂN
Trang
Hình 1.1: Sơ đồ cơng nghệ sản xuất biodiesel
20

Hình 2.1. Sơ đồ thiết bị phản ứng
43
Hình 2.2. Sơ đồ chiết sản phẩm
44
Hình 3.1: Phổ XRD của mẫu MgSiO3
59
Hình 3.2: Ảnh SEM của xúc tác MgSiO3 đã chế tạo
60
Hình 3.3: Phổ IR của mẫu biodiesel tổng hợp từ dầu thải
67
Hình 3.4: Phổ IR của mẫu biodiesel tổng hợp từ mỡ cá
67
Hình 3.5: Chồng phổ IR của mẫu biodiesel tổng hợp từ dầu thải và từ 68
mỡ cá
Hình 3.6: Phổ GC của biodiesel tổng hợp từ mỡ cá basa
68
Hình 3.7: Phổ khối của pic có thời gian lưu 37,028 phút trong phổ GC
69
và phổ khối chuẩn của metyl palmitat trong thư viện phổ
Hình 3.8: Phổ khối của pic có thời gian lưu 41,492 phút trong phổ GC
69
và phổ khối chuẩn của metyl oleat trong thư viện phổ
Hình 3.9: Phổ GC của biodiesel tổng hợp từ dầu ăn phế thải
70
Hình 3.10: Phổ khối của pic có thời gian lưu 22,03 phút trong phổ GC
70
và phổ khối chuẩn của metyl palmitat trong thư viện phổ
Hình 3.11: Phổ khối của pic có thời gian lưu 24,45 phút trong phổ GC
71
và phổ khối chuẩn của metyl stearat trong thư viện phổ

Hình 3.12: Sơ đồ quy trình xử lý glyxerin thơ
78
Hình 3.13: Phổ HPLC của mẫu glyxerin chuẩn
79
Hình 3.14: Phổ HPLC của mẫu glyxerin tổng hợp
79


DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ TRONG LUẬN VĂN
Trang
53

Đồ thị 3.1: Ảnh hưởng của tác nhân trung hòa đến chỉ số axit
Đồ thị 3.2: Ảnh hưởng của tác nhân trung hòa đến hiệu suất dầu, mỡ
trung tính
Đồ thị 3.3: Ảnh hưởng của hàm lượng NaOH đến chỉ số axit của dầu,
mỡ
Đồ thị 3.4: Ảnh hưởng của hàm lượng NaOH đến hiệu suất dầu, mỡ
trung tính
Đồ thị 3.5: Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến hiệu suất biodiesel
Đồ thị 3.6: Ảnh hưởng của thời gian nung đến hiệu suất biodiesel
Đồ thị 3.7: Ảnh hưởng của thời gian phản ứng tới hiệu suất tạo biodiesel

Đồ thị 3.8: Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác tới hiệu suất biodiesel
Đồ thị 3.9: Ảnh hưởng của hàm lượng metanol đến hiệu suất biodiesel

Đồ thị 3.12: Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng tới hiệu suất biodiesel
Đồ thị 3.13: Ảnh hưởng của nhiên liệu đến công suất động cơ
Đồ thị 3.14: Hàm lượng CO trong khói thải động cơ ở các tốc độ
khác nhau

Đồ thị 3.15: Hàm lượng NOx trong khói thải động cơ ở các tốc độ
khác nhau
Đồ thị 3.16: Hàm lượng CO2 trong khói thải động cơ ở các tốc độ
khác nhau
Đồ thị 3.17: Hàm lượng RH trong khói thải động cơ ở các tốc độ
khác nhau

53
54
54
57
59
61
62
64
65
73
74
75
76
77


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN
DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG LUẬN VĂN
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG LUẬN VĂN
DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ TRONG LUẬN VĂN

Trang

1
3
3
3
7
9
9
9

Mở đầu
Chương I: Tổng quan lý thuyết
1.1. Nhiên liệu diesel
1.1.1. Khái quát về nhiên liệu diesel
1.1.2 Nhiên liệu diesel khoáng và vấn đề ô nhiễm môi trường
1.2. Nhiên liệu sinh học và biodiesel
1.2.1 Nhiên liệu sinh học
1.2.2 Khái niệm biodiesel
1.2.3 Tình hình nghiên cứu, sản xuất và sử dụng biodiesel trên thế
giới và ở Việt Nam
1.2.4 Quá trình tổng hợp biodiesel
1.2.5 Yêu cầu chất lượng nhiên liệu biodiesel
1.3. Tổng quan về các loại dầu, mỡ làm nguyên liệu qua trình tổng
hợp biodiesel
1.3.1. Thành phần hóa học của dầu thực vật và mỡ động vật
1.3.2 Một số tính chất của dầu, mỡ động thực vật
1.3.3 Giới thiệu về dầu ăn phế thải và mỡ cá
1.4 Giới thiệu về xúc tác MgSiO3
Chương II: Thực nghiệm
2.1 Phân tích các tính chất của dầu ăn phế thải và mỡ cá
2.1.1 Xác định chỉ số axit (TCVN 6127 - 1996)

2.1.2 Xác định chỉ số xà phòng ( TCVN 6126 - 1996 )
2.1.3 Xác định chỉ số iốt (TCVN 6122 – 1996)
2.1.4 Xác định hàm lượng nước (TCVN 2631 - 78)
2.1.5 Xác định tỷ trọng của dầu thải (ASTM D 1298)
2.1.6 Xác định độ nhớt (ASTM D 445)
2.1.7 Xác định hàm lượng cặn rắn (ASTM – D2709)
2.1.8 Xác định hàm lượng muối ăn trong dầu thải (TCVN 3973 - 84)

2.1.9 Xác định màu của dầu thải
2.2 Xử lý, tinh chế dầu ăn phế thải và mỡ cá
2.3 Điều chế xúc tác

10
13
22
24
25
25
29
31
32
32
32
33
33
35
35
36
36
37

37
38
40


2.4 Các phương pháp xác định đặc trưng xúc tác
2.4.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD-X Ray Diffraction) nghiên
cứu định tính cấu trúc pha tinh thể
2.4.2 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM)
2.5 Tổng hợp biodiesel
2.5.1 Tiến hành phản ứng
2.5.2 Tinh chế sản phẩm
2.5.3 Tính tốn độ chuyển hóa của phản ứng
2.6 Phân tích chất lượng biodiesel
2.6.1 Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại IR
2.6.2. Phương pháp sắc ký khí khối phổ (GC - MS)
2.6.3 Phân tích các chỉ tiêu chất lượng của nhiên liệu biodiesel
2.7 Xác định hàm lượng khói thải
2.8 Nghiên cứu tái sử dụng và tái sinh xúc tác
2.8.1 Nghiên cứu tái sử dụng xúc tác
2.8.2 Nghiên cứu tái sinh xúc tác
2.9 Đánh giá chất lượng glyxerin thu được
Chương III: Kết quả và thảo luận
3.1 Kết quả phân tích chỉ tiêu chất lượng dầu thải và mỡ cá
3.2 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến q trình trung hịa dầu mỡ
3.2.1 Ảnh hưởng của tác nhân trung hoà đến hiệu suất tạo dầu, mỡ
trung tính và chỉ số axit
3.2.2 Ảnh hưởng của hàm lượng NaOH dư đến hiệu suất tạo dầu,
mỡ trung tính và chỉ số axit
3.2.3 Ảnh hưởng của số lần rửa đến hiệu suất tạo dầu, mỡ trung

tính
3.2.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ nước rửa đến hiệu suất thu hồi dầu,
mỡ
3.3 Chất lượng của dầu thải và mỡ cá sau xử lý
3.4 Nghiên cứu chế tạo xúc tác MgSiO3
3.4.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến hoạt tính xúc tác
3.4.2 Ảnh hưởng của thời gian nung đến hoạt tính xúc tác
3.5 Các đặc trưng của xúc tác MgSiO3 điều chế
3.5.1 Phổ nhiễu xạ tia X (XRD)
3.5.2 Ảnh SEM của xúc tác MgSiO3 đã chế tạo
3.6 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp biodiesel
từ dầu thải và mỡ cá trên xúc tác MgSiO3

40
41
42
43
43
44
45
46
46
46
48
49
49
49
50
50
51

51
52
52
54
55

55
56
57
57
58
59
59
60
61


3.6.1 Ảnh hưởng của thời gian phản ứng
3.6.2 Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác
3.6.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ metanol/dầu
3.6.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng
3.7 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình làm sạch biodiesel
3.7.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ nước rửa
3.7.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ thể tích nước rửa/biodiesel
3.7.3 Ảnh hưởng của tốc độ khuấy trộn
3.8 Đánh giá chất lượng sản phẩm thu được
3.8.1 Xác định cấu trúc sản phẩm
3.8.2 Xác định các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm
3.9 Xác định hàm lượng khói thải
3.9.1 Ảnh hưởng của nhiên liệu đến cơng suất động cơ

3.9.2 Xác định hàm lượng CO trong khói thải của động cơ ở các
tốc độ khác nhau
3.9.3. Xác định hàm lượng NOx trong khói thải của động cơ ở các
tốc độ khác nhau
3.9.4 Xác định hàm lượng CO2 trong khói thải của động cơ ở các
tốc độ khác nhau
3.9.5 Xác định hàm lượng hydrocacbon (RH) trong khói thải của
động cơ ở các tốc độ khác nhau
3.10 Thu hồi glyxerin
3.11 Nghiên cứu khả năng tái sử dụng, tái sinh xúc tác
Kết luận
Hướng phát triển của đề tài
Tài liệu tham khảo
Tóm tắt
Phụ lục

61
62
63
64
65
66
66
67
67
67
71
72
72
73

74
75
76
77
80
82
83
84


TÓM TẮT
Biodiesel là hỗn hợp các mono alkyl este của các axit béo có trong dầu
thực vật, hay mỡ động vật. Nguồn nhiên liệu này có ưu điểm nổi bật là làm
giảm một cách đáng kể lượng khí thải ơ nhiễm, và là nguồn nhiên liệu có thể
tái tạo được. Nó giải quyết đồng thời hai vấn đề có tính thời sự hiện nay là ô
nhiễm môi trường sống và sự cạn kiệt dần nguồn nhiên liệu khống vốn có
hạn.
Tuy nhiên, biodiesel thường được sản xuất từ nguồn dầu thực vật ăn
được có giá thành cao và ảnh hưởng đến an ninh lương thực; sử dụng xúc tác
đồng thể không tái sử dụng được, khó tách rửa, giảm hiệu quả kinh tế, gây ơ
nhiễm mơi trường. Do đó, chúng tơi tận dụng nguồn nguyên liệu phế thải rẻ
tiền là dầu ăn thải và mỡ cá , và sử dụng xúc tác dị thể MgSiO3 nhằm khắc
phục những nhược điểm trên.
Trong bản luận văn này, đã nghiên cứu xử lý hai loại nguyên liệu phế
phẩm kém chất lượng là dầu ăn thải và mỡ cá, sau đó chuyển hóa thành
biodiesel bằng phương pháp trao đổi este với metanol trên xúc tác dị thể
MgSiO3 (điều chế được). Các điều kiện tối ưu cho quá trình điều chế xúc tác,
quá trình tổng hợp biodiesel và làm sạch sản phẩm đã được tìm ra. Sản phẩm
sau tinh chế khơng cịn lẫn metanol, nước, glyxerin hay tạp chất khác. Các
tính chất của nhiên liệu biodiesel và hỗn hợp nhiên liệu B20 đã được đánh

giá. Kết quả cho thấy biodiesel tổng hợp được thỏa mãn hầu hết các chỉ tiêu
chất lượng nhiên liệu theo tiêu chuẩn ASTM. Mẫu nhiên liệu B20 đã được thử
nghiệm trên động cơ và thấy rằng công suất động cơ thay đổi khơng đáng kể,
nhưng giảm được một lượng lớn các khí thải độc hại như CO, CO2, NOx, RH.
Bên cạnh đó, chúng tơi cũng đã xây dựng quy trình thu hồi glyxerin – một
phụ phẩm rất có giá trị của quá trình tổng hợp biodiesel, góp phần làm hạ giá
thành biodiesel. Glyxerin thu được có độ tinh khiết cao, đạt yêu cầu chất
lượng của glyxerin thương phẩm.
Từ khóa: biodiesel, mỡ cá, dầu ăn thải.


ABSTRACT
Biodiesel consists of the mono alkyl esters of fatty acids which are
existed in vegetable oil or animal fat. This fuel’s highlight advantages are
decrease of poisonous exhaust fumes and renewable fuel. It solved two
current event problems that are environmental pollution and depletable energy
source.
However, biodiesel was manufactured mainly from edible oils having
high price, affect food security, on homogeneous catalysts, un-regeneration,
difficult separation, lesser effective economics and polluted environment.
Therefor, we found cheap reject such as waste oil and fish fat, on
heterogeneous catalysts – MgSiO3, to get over the above disadvantages.
In this thesis, we have researched and treated the waste oil and fish fat,
samples to make a good material which transformed into biodiesel by the
exchange reaction of ester and methanol with heterogeneous catalysts –
MgSiO3 (are produced). The optimum of conditions for synthetic catalyst,
biodiesel, and purify product processing is researched. After refinement, the
product isn’t consit of methanol, water, and glyxerol. The properties of
biodiesel fuel and mixing of biodiesel/diesel (B20) are estimated. The results
shown out that the biodiesel sample is satisfied for the most fuel standards of

ASTM. Especially, the B20 sample is tested on the engine and the results
shown that the power of engine is inconsiderable changing and reduced the
noxious fumes such as CO, CO2, NOx, and hydrocarbon. We have built
glyxerol reclaim cycle (glyxerol is a available by-product of synthetic
biodiesel process). After refinement, gyxerol is high purity, reliable quality
standards of commercial glyxerol.
Keyword: biodiesel, fish fat, waste oil.




MỞ ĐẦU
Vào đầu thế kỷ XX, Rudolf Diesel đã dùng dầu lạc làm nhiên liệu cho
động cơ diesel mà ông phát minh ra. Tuy nhiên, lúc này nguồn nhiên liệu từ
dầu mỏ rất rẻ và trữ lượng dồi dào, nên không ai quan tâm đến nguồn nhiên
liệu từ dầu thực vật. Gần một thế kỷ trơi qua, tình hình dân số thế giới ngày
càng tăng nhanh, tốc độ phát triển kinh tế - xã hội cũng ngày càng tăng mạnh,
kéo theo nhu cầu sử dụng nhiên liệu ngày càng nhiều, để phục vụ cho các lĩnh
vực khác nhau. Điều này dẫn đến tình trạng nguồn nhiên liệu hóa thạch vốn
có hạn, đang ngày càng cạn kiệt, giá dầu mỏ ngày càng đắt đỏ. Hơn nữa, khi
kinh tế - xã hội phát triển, người ta bắt đầu chú ý nhiều hơn đến môi trường,
cũng như sức khỏe của con người, và ngày càng có nhiều quy định khắt khe
hơn về mức độ an tồn cho mơi trường đối với các loại nhiên liệu. Chính
những điều này đã đặt ra vấn đề cho các nhà khoa học, là phải nỗ lực tìm
nguồn nhiên liệu thay thế, nguồn nhiên liệu thân thiện với môi trường, và
nhiên liệu sinh học đã thật sự lên ngôi.
Nhiên liệu sinh học đã thu hút được sự quan tâm đặc biệt của nhiều nhà
khoa học trên cả thế giới, bởi nó đem lại nhiều lợi ích như bảo đảm an ninh
năng lượng và đáp ứng được các yêu cầu về môi trường. Trong số các nhiên
liệu sinh học, thì diesel sinh học (biodiesel) được quan tâm hơn cả, do xu

hướng diesel hóa động cơ, và giá diesel khống ngày càng tăng cao. Hơn nữa,
biodiesel được xem là loại phụ gia rất tốt cho nhiên liệu diesel khoáng, làm
giảm đáng kể lượng khí thải độc hại, và nó là nguồn nhiên liệu có thể tái tạo
được.
Ở Việt Nam đã có nhiều đề tài nghiên cứu tổng hợp biodiesel từ các
nguồn nguyên liệu sẵn có trong nước như dầu đậu nành, dầu hạt cải, dầu cao
su, mỡ cá,…và đã thu được kết quả khá tốt. Tuy nhiên vì nền cơng nghiệp sản
xuất dầu mỡ nước ta còn khá non trẻ, chưa đáp ứng được nguồn nguyên liệu
cho sản xuất biodiesel ở quy mơ lớn. Ngồi ra, nếu sản xuất biodiesel từ dầu
ăn tinh chế thì giá thành khá cao, và cịn ảnh hưởng đến an ninh lương thực.
Do đó, việc tìm kiếm nguồn nguyên liệu rẻ tiền, phù hợp với điều kiện của đất
nước vẫn đang được tiếp tục nghiên cứu. Với mục đích đó, việc tận dụng
nguồn dầu ăn phế thải và mỡ cá làm nguyên liệu cho tổng hợp biodiesel là có
ý nghĩa thực tế rất lớn. Bởi đây là nguồn nguyên liệu có trữ lượng tương đối
lớn, lại rẻ tiền, đem lại hiệu quả kinh tế cao. Việc tận dụng nguồn ngun liệu
này cịn góp phần bảo vệ môi trường và sức khỏe người dân.

-1-


Các nghiên cứu về biodiesel trước đây, chủ yếu tập trung vào xúc tác
đồng thể. Xúc tác này cho độ chuyển hóa rất cao, nhưng khó lọc tách sản
phẩm, và không tái sử dụng được nên giá thành sản phẩm cao. Để khắc phục
các nhược điểm đó, trong luận văn này chúng tôi nghiên cứu chế tạo xúc tác
dị thể cho q trình.
Chính vì những ý nghĩa thực tiễn trên mà chúng tơi chọn đề tài “Nghiên
cứu chuyển hóa dầu ăn phế thải và mỡ cá thành biodiesel trên xúc tác dị thể”.
Luận văn này đã đạt được những điểm mới sau:
- Đã tổng hợp được hệ xúc tác dị thể MgSiO3.
- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác cho phản ứng tổng

hợp biodiesel như thời gian nung, nhiệt độ nung.
- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tổng hợp biodiesel từ dầu
ăn phế thải và mỡ cá, sử dụng xúc tác dị thể MgSiO3 đã điều chế được.
- Thu hồi và tinh chế glyxerin – một phụ phẩm có giá trị của q trình
tổng hợp biodiesel.
Ngồi ra, trong luận văn này còn đề cập đến các vấn đề sau:
- Xác định các chỉ tiêu chất lượng của 2 nguồn nguyên liệu tổng hợp
biodiesel là dầu ăn phế thải và mỡ cá.
- Nghiên cứu xử lý, tinh chế dầu ăn phế thải và mỡ cá để đảm bảo yêu
cầu chất lượng của nguyên liệu tổng hợp biodiesel.
- Phân tích các chỉ tiêu chất lượng biodiesel thu được, và thử nghiệm
nhiên liệu B20 trong động cơ để đánh giá thành phần khói thải và tác động
của nhiên liệu đến tính năng của động cơ.

-2-


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
1.1. NHIÊN LIỆU DIESEL

1.1.1. Khái quát về nhiên liệu diesel

Diesel là một loại nhiên liệu lỏng có nguồn gốc từ dầu mỏ. Thường thì
diesel là phân đoạn dầu mỏ có nhiệt độ sơi từ 250 đến 350 oC, chứa các
hydrocacbon có số cacbon từ C16 đến C20, C21, với thành phần chủ yếu là nparafin, iso-parafin và một lượng nhỏ hydrocacbon thơm, trong đó có một số
hợp chất phi hydrocacbon (hợp chất chứa N, O, S) [9]. Phân đoạn này được
dùng làm nhiên liệu cho một loại động cơ đốt trong tự bắt cháy do nhà bác
học Rudolf Diesel sáng chế, nên gọi là nhiên liệu diesel.


Nhu cầu sử dụng nhiên liệu:

Ngày nay cùng với sự gia tăng dân số mạnh mẽ và nhịp độ phát triển
kinh tế ngày càng tăng cao, kéo theo nhu cầu sử dụng các nguồn nhiên liệu
ngày càng nhiều để phục vụ các lĩnh vực khác nhau. Khối lượng nhiên liệu sử
dụng đến năm 2020 dự đoán đạt tới 13,6 tỉ tấn dầu quy đổi, gấp 1,5 lần so với
9,1 tỉ tấn năm 2000 [44].
Nhiên liệu hóa thạch (than đá, dầu và khí tự nhiên) được dự đốn là
đóng góp tới 90% trong mức tăng sự tiêu thụ năng lượng nói trên, và vì thế nó
tiếp tục đóng vai trị quan trọng trong các dạng năng lượng. Sự tiêu thụ dầu
mỏ dự báo là lớn nhất trong các dạng nhiên liệu hóa thạch, ước tính khoảng
35% trong tổng mức tiêu thụ năng lượng chủ yếu, tiếp sau đó là khí tự nhiên
30% và than đá là 26%. Mức tiêu thụ dầu mỏ được dự đoán tăng từ 70 triệu
thùng/ngày trong năm 2000 đến 102 triệu thùng/ngày vào năm 2020, tốc độ
tăng trung bình hàng năm khoảng 1,9%. Trong đó, Châu Á góp phần tăng
50% mức tiêu thụ trên và sử dụng nhều nhất là lĩnh vực giao thông vận tải
(chiếm 60%) [43].
Đối với nước ta là một nước đang phát triển, nhịp độ phát triển kinh tế xã hội ngày càng tăng, vì vậy nhu cầu về năng lượng sẽ tăng mạnh trong thời
gian tới. Dự báo tỷ lệ nhập khẩu năng lượng ở nước ta đến năm 2020 khoảng
11 – 20%, và tăng lên 50 – 58% vào năm 2050. Riêng nguồn dầu mỏ, theo
thống kê của Tổng công ty Xăng dầu Việt Nam (Petrolimex) vào năm 2004,
thì mức tiêu thụ xăng dầu của cả nước khoảng 13,5 triệu tấn . Dự báo nhu cầu
tiêu thụ xăng dầu ở Việt nam sẽ tăng mạnh trong giai đoạn 2005 – 2020 [64].
Số liệu cụ thể ở bảng 1.1.

-3-


Bảng 1.1: Dự báo nhu cầu nhiên liệu xăng dầu đến năm 2020.
Đơn vị: Nghìn tấn

Sản phẩm

2005

2010

2015

2020

Gasoline

2.829

4.156

5.090

6.024

Diesel

5.800

8.740

11.140

13.024

Kerosen

440

420

392

360

Nhiên liệu JA1

419

615

844

1.023

Dầu FO

2.878

3.665

4.350

5.089

Tổng số nhiên liệu

12.362

17.596

21.816

26.036

Tổng số xăng diesel

8.629

12.896

16.230

19.564

(Nguồn: Viện chiến lược phát triển - Bộ Kế hoạch Đầu tư).
Xăng dầu dùng cho giao thông vận tải thường chiếm đến 30% nhu cầu
năng lượng cả nước, chúng ta phải nhập khẩu hoàn toàn. Đến giữa năm 2009,
nhà máy Lọc dầu số 1 Dung Quất bắt đầu hoạt động, cũng mới chỉ cung cấp
được khoảng 5,3 triệu tấn xăng và diesel dùng cho giao thông vận tải, trong
khi tổng nhu cầu 15,5 – 16 triệu tấn. Đến trước năm 2020 khi cả 3 nhà máy
lọc dầu, với tổng công suất 20 – 22 triệu tấn dầu thô đi vào hoạt động sẽ cung
cấp 15 – 16 triệu tấn xăng và diesel, trong khi tổng nhu cầu khoảng 27 – 28
triệu tấn [64]. Như vậy, lượng xăng dầu trong nước cung cấp vẫn còn thiếu
đáng kể. Điều này thể hiện rất rõ qua số liệu ở bảng 1.2, về cân đối nhu cầu

nhiên liệu xăng, diesel và khả năng cung cấp của 3 nhà máy lọc dầu ở nước
ta.
Bảng 1.2: Cân đối nhiên liệu xăng, diesel đến 2020.
Năm
Tổng nhu
cầu
Khả năng
cung cấp
trong nước
Thiếu(-)
Tiêu dùng,
kg/ng/năm

2001

2005

5.143

8.629

5.14
100%

700
condensat
7.929
(92%)

2009

2010

2013

12.89
5.40
LD-1

104

6.100

2015

2018

16.23
4.28
LD-2

10.38

2020
19.5

4.28
LD-3

14.6

6.796
52%

5.850
36%

4.90
25%

146

174

196

(Nguồn: Viện chiến lược phát triển - Bộ Kế hoạch Đầu tư).
Từ hai bảng số liệu trên ta thấy, trong các loại nhiên liệu thì diesel là
loại nhiên liệu được tiêu thụ nhiều nhất. Điều này cho thấy diesel có tầm quan
-4-


trọng rất lớn. Do đó việc tìm cách nâng cao chất lượng diesel, cũng như tìm
kiếm nguồn nhiên liệu thay thế diesel khoáng đang ngày càng cạn kiệt và
thiếu hụt là hết sức cần thiết.
 Yêu cầu chất lượng nhiên liệu diesel:
Để động cơ diesel làm việc ổn định đòi hỏi nhiên liệu diesel phải đảm bảo các
yêu cầu chất lượng sau [5,9]:
- Phải có trị số xetan phù hợp:
Trị số xetan là đơn vị đo quy ước đặc trưng cho khả năng tự bắt lửa của

nhiên liệu diesel là một số nguyên, có giá trị đúng bằng giá trị của hỗn hợp
chuẩn có cùng khả năng tự bắt cháy. Hỗn hợp chuẩn này gồm hai
hyđrocacbon: n-xetan (C16H34) quy định là 100, có khả năng tự bắt cháy tốt và
α -metyl naphtalen (C11H10) quy định là 0, có khả năng tự bắt cháy kém.
Trị số xetan được xác định theo tiêu chuẩn ASTM D 613. Trị số xetan
cao quá hoặc thấp quá đều không tốt cho động cơ.
- Thành phần chưng cất phân đoạn:
Chỉ tiêu này được xác định theo tiêu chuẩn ASMT D 86. Thành phần
chưng cất phân đoạn có ảnh hưởng rất lớn đối với tính năng của động cơ
diesel:
+ Điểm sôi 10% V, đặc trưng cho phần nhẹ dễ bốc hơi của nhiên liệu.
Yêu cầu thành phần này chỉ chiếm một tỷ lệ thích hợp, nếu thấp q thì khó
khởi động, cao q thì dẫn tới cháy kích nổ, cháy tạo nhiều khói muội, giảm
cơng suất và tuổi thọ động cơ.
+ Điểm sôi 50% V, đặc trưng cho khả năng thay đổi tốc độ của động
cơ, thường .
+ Điểm sôi 90% V, biểu hiện cho khả năng cháy hoàn toàn của nhiên
liệu.
- Độ nhớt động học:
Độ nhớt động học được xác định theo phương pháp thử ASTM D 445.
Nó biểu hiện tính lưu chuyển của nhiên liệu, và ảnh hưởng đến khả năng bơm,
phun trộn nhiên liệu vào buồng đốt.
- Nhiệt độ đông đặc:
Là nhiệt độ cao nhất mà sản phẩm dầu lỏng đem làm lạnh trong điều
kiện nhất định khơng cịn chảy được nữa. Ở khí hậu lạnh thì u cầu nhiên
liệu phải có nhiệt độ đông đặc rất thấp, để không bị đông đặc khi làm việc.
Nhiệt độ đông đặc xác định theo phương pháp ASTM D 97.

-5-

- Nước và tạp chất cơ học: đây là một trong những chỉ tiêu quan
trọng của nhiên liệu diesel. Nước và cặn có ảnh hưởng đến chất lượng, tồn
chứa và sử dụng. Chỉ tiêu này xác định theo phương pháp ASTM D 1796.
Bảng 1.3: Chỉ tiêu đánh giá chất lượng nhiên liệu diesel theo ASTM.
Phương
STT
1

Chỉ tiêu
10B

Điểm chớp cháy, 0 C,
min

2

Nước và cặn, % TT, max

Pháp đo

N 0 1D

N 0 2D

N 0 4D

D 93

38

52

55

D 1796

0.05

0.05

0.5

1B

Max
3

Nhiệt độ sôi 90% TT, 0 C

D 86

288

282-338

-

D 445

1.3-2.4

1.9-4.1

5.5-24.0

Độ nhớt động học ở 40
4

0

C, cSt

Cặn cacbon trong 10%
5

còn lại, % KL

6

Hàm lượng tro, %KL,
max
Hàm lượng lưu huỳnh,

7

%KL, max
Độ ăn mòn lá đồng, 3h,

8

50 0 C, max

9

Trị số xetan, min

Max
0B

D 524

0.15

0.35

0.1

D 482

0.01

0.01

2.00

D129

0.50

0.50

-

D 130

N3

N3

-

D 613

40

40

-

- Hàm lượng nhựa thực tế: Sau khi ra khỏi nhà máy lọc dầu, nhiên liệu
không tránh khỏi việc tiếp xúc với nước và không khí có thể tạo nhựa và cặn
bẩn làm tắc bầu lọc, bẩn buồng đốt, tắc hệ thống phun nhiên liệu. Vì vậy hàm
lượng nhựa thực tế phải được quy định dưới mức giới hạn cho phép và nó
được xác định theo phương pháp ASTM D 381.
- Hàm lượng tro: Là lượng cặn khơng cháy của nhiên liệu, được tính
bằng % khối lượng của lượng tro so với lượng mẫu ban đầu. Nếu hàm lượng
-6-

tro lớn, sẽ gây mài mòn làm hỏng các chi tiết máy. Do đó, yêu cầu phải giảm
lượng tro đến mức tối thiểu. Hàm lượng tro được xác định theo phương pháp
ASTM D 482.
- Hàm lượng lưu huỳnh: Lưu huỳnh trong diesel tồn tại ở nhiều dạng
khác nhau như: mercaptan, sulfat, thiophen…Các hợp chất lưu huỳnh trong
diesel đều là thành phần có hại. Nó gây ăn mịn kim loại, làm giảm tuổi thọ
động cơ, và sản phẩm cháy của lưu huỳnh là SOx rất độc hại. Do đó yêu cầu
hàm lượng lưu huỳnh càng thấp càng tốt. Hàm lượng lưu huỳnh có thể xác
định theo phương pháp ASTM D 129.
- Độ ăn mòn lá đồng: là chỉ tiêu nhằm đánh giá tính ăn mịn kim loại
của nhiên liệu diesel, được xác định theo phương pháp ASTM D 130.
- An toàn về cháy nổ: được đánh giá qua nhiệt độ chớp cháy.
Nhiệt độ chớp cháy là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó hơi nhiên liệu được
đốt nóng tạo thành hỗn hợp với khơng khí, bị bén cháy khi có tia lửa đến gần.
Nhiệt độ chớp cháy cốc kín được xác định theo phương pháp ASTM D 93.
Nhiệt độ chớp cháy càng cao, sản phẩm càng khó cháy nổ nên an tồn hơn
trong q trình bảo quản, vận chuyển và sử dụng.
Khi muốn so sánh các chỉ tiêu của các nhiên liệu khác nhau thì ta phải
so sánh dựa trên một tiêu chuẩn nhất định. Từ đó ta mới biết được nhiên liệu
nào tốt hơn nhiên liệu nào, và có những ưu điểm gì vượt trội để có hướng sử
dụng cho hợp lý.
Có thể tham khảo các chỉ tiêu chất lượng của nhiên liệu diesel theo tiêu
chuẩn Mỹ (ASTM) như bảng 1.3.
1.1.2 Nhiên liệu diesel khống và vấn đề ơ nhiễm môi trường

Các thành phần phi hydrocacbon trong nhiên liệu diesel khoáng, như
các hợp chất chứa lưu huỳnh, nitơ, nhựa, asphanten, khá cao. Các thành phần
này không những không tốt cho động cơ, mà cịn gây ơ nhiễm mơi trường.
Các loại khí thải chủ yếu là SO2, NOx, CO, CO2, hydrocacbon, vật chất dạng
hạt… Khí SO2 khơng những gây ăn mịn mà còn ảnh hưởng đến sức khỏe của

con người, gây mưa axit… Khí CO2 là nguyên nhân gây ra hiệu ứng nhà kính.
Khí CO rất độc, với lượng CO khoảng 70 ppm có thể gây ra các triệu chứng
như đau đầu, mệt mỏi, buồn nôn. Lượng CO khoảng 150 - 200 ppm gây bất
tỉnh, mất trí nhớ và có thể gây chết người. Các thành phần hydrocacbon trong
khí thải của nhiên liệu diesel đặc biệt là các hợp chất thơm rất có hại cho con
người, là nguyên nhân gây ra các bệnh về ung thư [10].

-7-


Khí thải diesel chứa các phần tử có kích thước rất nhỏ và các khí dễ
cháy có thể đi vào sâu bên trong phổi. Các nghiên cứu trước đây đã chứng
minh có sự liên hệ giữa các thành phần hữu cơ trong khí thải diesel với dị
ứng, viêm đường hơ hấp và biến đổi chức năng đường hô hấp. Nguy cơ tắc
nghẽn phổi mãn tính (COPD) gia tăng 2,5% mỗi năm ở các công nhân bị phơi
nhiễm trực tiếp với khói diesel [75].
Như vậy, cùng với những lợi ích to lớn của nhiên liệu diesel khống,
thì nó lại gây ra tác động xấu đến môi trường sống và sức khỏe con người.
Chính vì vậy mà vấn đề đặt ra, là phải tìm giải pháp để nâng cao chất lượng
nhiên liệu diesel, để nâng cao năng suất thiết bị, tuổi thọ động cơ, cũng như
bảo vệ môi trường sinh thái. Hiện nay thì có bốn phương pháp nâng cấp chất
lượng nhiên liệu diesel:
- Phương pháp pha trộn: pha trộn giữa nhiên liệu diesel sạch với nhiên
liệu diesel kém sạch để thu được nhiên liệu diesel đảm bảo chất lượng.
Phương pháp này có hiệu quả kinh tế khá cao, có thể pha trộn với các tỷ lệ
khác nhau để có nhiên liệu diesel thoả mãn yêu cầu. Tuy nhiên, dầu mỏ trên
thế giới chủ yếu là dầu có chứa nhiều hợp chất phi hydrocacbon (dầu không
sạch) nên phương pháp này cũng không phải là khả thi.
- Phương pháp hydro hoá làm sạch: phương pháp này có ưu việt là
hiệu quả làm sạch rất cao. Tuy nhiên phương pháp này ít được lựa chọn vì

vốn đầu tư khá cao, khoảng 60 - 80 triệu USD cho một phân xưởng hydro
hoá.
- Phương pháp nhũ hoá nguyên liệu diesel: người ta đưa nước vào
nhiên liệu diesel và tạo thành dạng nhũ tương. Loại nhiên liệu này có nồng độ
oxy cao nên q trình cháy sạch hơn. Phương pháp này nếu thực hiện được thì
khơng những giảm được ơ nhiễm mơi trường mà cịn có giá trị kinh tế cao.
Tuy nhiên, hiện tại phương pháp này vẫn còn đang nghiên cứu, chưa được
ứng dụng thực tế.
- Dùng kết hợp với biodiesel: biodiesel là metyleste của các axit béo.
Dạng nhiên liệu này có nồng độ oxy cao hơn, ít tạp chất, vì vậy q trình cháy
sạch, ít tạo cặn, khói thải ít độc hại. Biodiesel được xem là loại phụ gia rất tốt
cho diesel khống, nó có thể trộn lẫn với diesel khoáng theo mọi tỷ lệ.
Trong bốn phương pháp trên thì sử dụng biodiesel là phương pháp được
nhiều nước quan tâm, và tập trung nghiên cứu nhiều nhất. Bởi biodiesel được
sản xuất từ nguồn nguyên liệu sinh học, đó là một nguồn ngun liệu vơ tận,
tái tạo được, dễ phân huỷ không gây ô nhiễm môi trường. Hơn nữa khi trộn
-8-


diesel với biodiesel thì sản phẩm cháy chứa rất ít các khí thải độc hại như
COx, SOx, H2S, hydrocacbon thơm.
1.2. NHIÊN LIỆU SINH HỌC VÀ BIODIESEL

1.2.1 Nhiên liệu sinh học

Nhiên liệu sinh học (biofuel) là loại nhiên liệu được sản xuất từ nguồn
nguyên liệu sinh học – sinh khối như dầu thực vật, mỡ động vật, tinh bột,
thậm chí là chất thải nơng nghiệp, lâm nghiệp (rơm rạ, bã mía, trấu, mùn cưa,
phân chuồng,…). Đây là nguồn nhiên liệu sạch (chất thải ít độc hại), và đặc
biệt là nguồn nhiên liệu có thể tái tạo được (renewable fuel), nên nó làm giảm

sự phụ thuộc vào nguồn tài nguyên nhiên liệu khống vốn có hạn. Chính hai
đặc điểm nổi bật này mà nhiên liệu sinh học được sự lựa chọn của nhiều nước
trên thế giới hiện nay và cả trong tương lai.
Nhiên liệu sinh học có nhiều loại như xăng sinh học (biogasoil), diesel
sinh học (biodiesel), và khí sinh học (biogas) - loại khí được tạo thành do sự
phân hủy yếm khí các chất thải nơng nghiệp, chăn ni và lâm nghiệp. Trong
các dạng trên thì chỉ có biogasoil và biodiesel được quan tâm nghiên cứu, sản
xuất và ứng dụng trong quy mô công nghiệp [12].
Một số nước đã đặt ra mục tiêu thay thế dần nguyên liệu truyền thống
sang nhiên liệu sinh khối. Mỹ đặt ra mục tiêu thay thế khoảng 30% lượng
xăng tiêu thụ bằng các sản phẩm có nguồn gốc từ sinh khối vào năm 2025. Ấn
Độ đặt mục tiêu tăng dần sử dụng nhiên liệu sinh khối từ 5% lên 20% vào
năm 2012. EU đặt ra thị phần nhiên liệu sinh học chiếm 6% trong tổng nhiên
liệu tiêu thụ. Braxin là nước đang đứng đầu thế giới về nhiên liệu sinh học với
nhiên liệu sản xuất từ sinh khối chiếm tới 30% trong tổng nhiên liệu đang sử
dụng cho ngành giao thông vận tải [10].
1.2.2 Khái niệm biodiesel
Biodiesel hay diesel sinh học là một loại nhiên liệu có nguồn gốc từ dầu
thực vật hay mỡ động vật, có chỉ tiêu kỹ thuật gần giống với diesel khống.
Về bản chất hóa học nó là ankyleste của các axit béo. Biodiesel được xem là
một loại phụ gia rất tốt cho diesel truyền thống [10].
Biodiesel có thể trộn lẫn với diesel khoáng theo mọi tỷ lệ. Tuy nhiên,
một điều rất đáng chú ý là phải pha trộn với diesel khoáng, chứ khơng thể sử
dụng 100% biodiesel [33]. Vì nếu sử dụng nhiên liệu 100% biodiesel trên
động cơ diesel sẽ nảy sinh một số vấn đề liên quan đến kết cấu và tuổi thọ
động cơ. Hiện nay người ta thường sử dụng hỗn hợp 5% và 20%, biodiesel
(ký hiệu B5, B20), để chạy động cơ. Nếu pha biodiesel càng nhiều thì càng
-9-

giảm lượng khí thải độc hại, nhưng khơng có lợi về kinh tế, bởi hiện tại giá
thành của biodiesel vẫn còn cao hơn diesel truyền thống, và cần phải điều
chỉnh kết cấu động cơ diesel cũ.
Biodiesel có thể được sản xuất từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau
như các loại dầu thực vật (dầu dừa, dầu cọ, dầu hạt hướng dương, dầu hạt cải,
dầu lạc, dầu hạt cao su,...), các loại mỡ động vật (mỡ bò, mỡ lợn, mỡ cá), và
thậm chí là dầu phế thải. Như vậy nguyên liệu để sản xuất biodiesel khá
phong phú, và chúng có nguồn gốc sinh học, có thể tái tạo được. Đây cũng là
một trong những điểm thuận lợi của nguồn nhiên liệu biodiesel.
1.2.3 Tình hình nghiên cứu, sản xuất và sử dụng biodiesel trên thế giới và ở
Việt Nam

- Trên thế giới:
Năm 1900, khi phát minh ra động cơ diesel, nhà bác học Rudolf Diesel
đã dùng dầu lạc để thử nghiệm. Mặc dù lúc đó dầu thực vật chưa thật sự được
quan tâm, nhưng ơng đã có một nhận xét như lời tiên tri về nguồn nhiên liệu
sinh học này: “Ngày nay việc sử dụng dầu thực vật làm nhiên liệu cho động
cơ có thể chưa được quan tâm đúng mức. Nhưng trong tương lai dầu thực vật
sẽ trở nên quan trọng như vai trò của sản phẩm dầu mỏ và than đá hiện nay
[42].” Và thực tế sau gần 100 năm, khi mà các nguồn nhiên liệu hóa thạch
ngày càng cạn kiệt, giá dầu mỏ ngày càng đắt đỏ, và những u cầu ngày càng
khắt khe hơn về mơi trường, thì người ta lại chú ý nhiều hơn đến nguồn nhiên
liệu từ dầu thực vật, mỡ động vật.
Việc sử dụng trực tiếp dầu mỡ động thực vật làm nhiên liệu có nhiều
nhược điểm như: độ nhớt lớn (gấp 11 – 17 lần so với diesel dầu mỏ), độ bay
hơi rất thấp dẫn đến q trình cháy khơng hồn tồn , tạo cặn trong vịi phun,
ngăn cản q trình phun, làm tắc vòi phun, làm đặc dầu nhờn do lẫn dầu thực
vật,...[52]. Các vấn đề này là do là do phân tử triglyxerit với kích thước và
phân tử lượng lớn trong dầu mỡ gây ra. Do vậy, người ta phải tìm cách khắc
phục các nhược điểm đó, và tạo biodiesel là một trong những giải pháp tốt.

Vào những năm 1980, biodiesel bắt đầu được nghiên cứu và sử dụng ở
một số nước tiên tiến. Đến nay, biodiesel đã được nghiên cứu và sử dụng rộng
rãi ở nhiều nước trên thế giới. Hiện nay có hơn 28 quốc gia tham gia nghiên
cứu, sản xuất và sử dụng biodiesel. Các nhà máy sản xuất chủ yếu nằm ở châu
Âu và châu Mỹ. Tại Mỹ, hầu hết lượng biodiesel được sản xuất từ dầu nành.
Biodiesel được pha trộn với diesel dầu mỏ với tỷ lệ 20% biodiesel và 80%
diesel, dùng làm nhiên liệu cho các xe buýt đưa đón học sinh ở rất nhiều
-10-


thành phố của Mỹ. Hàng năm, Mỹ bán ra gần hai tỷ gallon biodiesel. Tại
Pháp, hầu hết nhiên liệu diesel được pha trộn với 5% biodiesel [42]. Trên
50% người dân Pháp có xe với động cơ diesel đã sử dụng nhiên liệu pha
biodiesel. Hơn 4000 phương tiện giao thông đã sử dụng nhiên liệu B30, chạy
hơn 200 triệu km mà khơng hề có một hỏng hóc nào liên quan đến sự vận
hành của động cơ. Theo thống kê, thì lượng biodiesel tiêu thụ trên thị trường
Pháp tăng mạnh trong những năm gần đây, năm 2004 tiêu thụ 387 ngàn tấn,
nhưng đến năm 2008 đã lên đến gần 1 triệu tấn [10]. Năm 1991, Đức bắt đầu
đưa ra chương trình phát triển biodiesel, đến năm 1995 đã bắt đầu triển khai
dự án này. Năm 2000 tại Đức đã có 13 nhà máy sản xuất biodiesel với tổng
công suất là 1 triệu tấn/năm. Và tháng 1 năm 2005, Nhà nước Đức đã ban
hành sắc lệnh buộc phải pha biodiesel vào diesel dầu mỏ theo tỷ lệ 5% [30].
Có thể tham khảo sản lượng biodiesel của một số nước châu Âu ở bảng 1.4.
Bảng 1.4: Sản lượng biodiesel ở các nước châu Âu năm 2004.
Nước
Đức
Pháp
Italia
áo
Tây Ban Nha

Đan Mạch
Anh
Thy Điển
Tổng lượng

Sản lượng (tấn)
1.088.000
502.000
419.000
100.000
70.000
44.000
15.000
8.000
2.246.000

Khụng ch có châu Âu, Mỹ mà ở châu Á, chính phủ nhiều nước cũng
đã quan tâm rất nhiều đến việc phát triển nguồn nhiên liệu sinh học nói chung
và biodiesel nói riêng. Malaysia và Indonesia là hai nước xuất khẩu dầu cọ
lớn nhất thế giới, đã xây dựng chiến lược mở rộng thị trường sản xuất để đáp
ứng thị trường dầu ăn và cung cấp nguyên liệu cho sản xuất biodiesel. Mặc dù
hiện nay trữ lượng dầu cọ ở Malaysia đã đạt mức kỷ lục nhưng giá dầu cọ thô
của nước này vẫn tăng cao, do nhu cầu sản xuất biodiesel trên thế giới vẫn
tăng cao. Ủy ban dầu cọ Malaysia (MPOB) cho biết, từ nay đến năm 2015 sẽ
có 5 nhà máy sản xuất biodiesel từ dầu cọ với tổng công suất gần 1 triệu tấn
để đáp ứng nhu cầu tiêu dùng trong nước, và xuất khẩu sang châu Âu.
Indonesia, ngồi dầu cọ cịn đầu tư trồng 19 triệu ha cây J.Curcas lấy dầu làm
-11-