Phân tích ảnh hưởng của sóng biển và dòng chảy đến đáp ứng động lực học kết cấu khung nổi
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.15 MB, 127 trang )
Đại Học Quốc Gia Thành phố Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------
BÙI TẤT ĐẠT
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BIODIESEL
TỪ CÂY JATROPHA CHO ĐỘNG CƠ
ĐỐT TRONG
Chuyên ngành: Kỹ thuật ô tô – máy kéo
LUẬN VĂN THẠC SĨ
TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2009
CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
Cán bộ hướng dẫn khoa học : ............................................................................
Chữ ký
TS. NGUYỄN HỮU HƯỜNG
Cán bộ chấm nhận xét 1 : ...................................................................................
Chữ ký
Cán bộ chấm nhận xét 2 : ...................................................................................
Chữ ký
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày . . . . . tháng . . . . năm . . . . .
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----------------
Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
---oOo--Tp. HCM, ngày . . . . . tháng . . . . . năm . . . . . .
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: BÙI TẤT ĐẠT
Giới tính: Nam
Ngày, tháng, năm sinh: 25/10/1983
Nơi sinh: Phú Thọ
Chuyên ngành: Kỹ thuật Ô tơ – Máy kéo
MSHV: 01307254
Khố (Năm trúng tuyển): 2007
1- TÊN ĐỀ TÀI: “Nghiên cứu ứng dụng Biodiesel từ cây Jatropha cho động cơ
đốt trong.”
2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:
Nghiên cứu khả năng phát triển và ứng dụng Biodiesel từ cây Jatropha cho động
cơ đốt trong tại việt nam.
3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:
4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:
5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. NGUYỄN HỮU HƯỜNG
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
TS. NGUYỄN HỮU HƯỜNG
CN BỘ MÔN
QL CHUYÊN NGÀNH
PGS. TS. PHẠM XUÂN MAI
Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được Hội đồng chun ngành thơng qua.
Ngày
tháng
năm
TRƯỞNG PHỊNG ĐT – SĐH
TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH
NGUYỄN HỮU HƯỜNG
LỜI CẢM ƠN
Sau 2 năm theo học chương trình đ ạo tạo thạc sĩ chuyên ngành K ỹ Thuật Ô tô –
Máy kéo thuộc Khoa Kỹ Thuật Giao Thông, Ở học kỳ cuối em được thực hiện đề tài
“ Nghiên cứu ứng dụng biodiesel từ cây Jatropha cho động cơ đốt trong” do thầy Nguyễn
Hữu Hường hướng dẫn.
Trong quá trình làm luận văn, thầy hướng dẫn đã chỉ cho em hướng đi đúng cũng
như cung cấp các tài liệu cần thiết. Ngồi ra em cịn nhận được sự giúp đỡ của các học
viên cùng khoá 2007 – 2009 và các phần mềm hỗ trợ trong quá trình làm luận văn. Bên
cạnh đó là sự hỗ trợ trong cơng việc của các anh em, bạn bè đang làm việc tại công ty xe
máy VMEP VIỆT NAM.
Em xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Hữu Hường, cảm ơn thầy đã
tận tình giúp đ ỡ, truyền thụ những kiến thức quý báu giúp em vư ợt qua những khó khăn
để hoàn thành đề tài.
Do hạn chế về khả năng cũng như về thời gian nên chắc chắn luận văn khơng thể
tránh khỏi sai sót. Mong q thầy cơ, các bạn bè góp ý, bổ sung để đề tài có thể nhanh
chóng đưa ra ứng dụng thực tế.
Học viên
KS.BÙI TẤT ĐẠT
Tóm tắt
Nhu cầu dùng năng lượng thế giới ngày càng tăng do phát triển của thế giới và sự
gia tăng sử dụng động cơ đốt trong. Do đó trên thế giới đang phải đối mặt với hai cuộc
khủng hoảng đó là: thiếu hụt nhiên liệu và ô nhiễm môi trường.
Nguồn nhiên liệu hóa thạch rất hạn chế, vì vậy việc tìm kiếm các nguồn nhiên liệu
mới thay thế đang ngày cấp bách để đảm bảo an ninh năng lượng và giảm ô nhiễm môi
trường.
Trên thế giới hiên nay nhiên liệu sinh học đang được rất nhiều nước quan tâm vì
khả năng thay thế nhiên liệu hoá thạch là rất cao và giảm ô nhiễm môi trường. Nhiên liệu
sinh học được khai thác từ nhiều nguồn khác nhau như dầu thực vật, mỡ động vật, mỡ cá,
dầu ăn phế thải, hạt Jatropha, hạt cây cao su….Tại Việt Nam nói riêng đây là vấn đề còn
rất mới và chưa tập trung đầu tư nghiên cứu để đưa vào thực tế.
Trong luận văn này tôi đã nghiên cứu khả năng phát triển và ứng dụng Biodiesel từ
hạt Jatropha cho động cơ đốt trong tại Việt Nam. Luận án sử dụng với phần mềm Ricardo
– Wave để mơ phỏng đặc tính làm việc của động cơ với nhiên liệu là Biodiesel Jatropha
và so sánh với nhiên liệu Diesel truyền thống.
Do điều kiện tìm kiếm nhiên liệu Biodiesel Jatropha tại Việt Nam cịn nhiều khó
khăn, nên luận án chưa thực hiện được thực nghiệm trên băng thử để so sánh với kết quả
mơ phỏng. Kính monh q thầy cơ góp ý để có thể hồn thiện đề tài hơn nữa.
Chương 1
GIỚI THIỆU
Trang
1.1 – Mục đích ………………………………………………………..……...1
1.2 – Phạm vi nghiên cứu ………………………………………….……...…2
1.3 – Phương pháp nghiên cứu ………….........................................……..….2
1.4 – Ý nghĩa của đề tài …………………………………………………..….3
1.5 – Các đề tài đã được nghiên cứu ……………………………………..….4
Chương 2
TỔNG QUAN VỀ JATROPHA VÀ BIODIESEL THỰC VẬT
2.1 – Tình hình phát triển Jatropha và Biodiesel trên thế giới ........................5
2.2 – Tiềm năng phát triển Jatropha và nhiên liệu sinh học của Việt Nam ...10
2.3 – Dầu thực vật – Biodiesel và các phương pháp điều chế..........................13
2.3.1 Thành phần hóa học của dầu thực vật ............................................14
2.3.2 Điều chế dầu thực vật thành Biodiesel.............................................14
2.3.2.1 Phương pháp sấy nóng nhiên liệu ...........................................15
2.3.2.2 Phương pháp pha loãng ...........................................................16
2.3.2.3 Phương pháp Cracking .............................................................16
2.3.2.4 Phương pháp nhũ tương hóa dầu thực vật ...............................17
2.3.2.5 Phương pháp este hóa ..............................................................17
Chương 3
CƠ SỞ LÝ THUYẾT BIODIESEL – JATROPHA
3.1 Đặc tính chung Biodiesel...........................................................................21
3.2 Những ảnh hưởng của chỉ tiêu chất lượng Biodiesel đến quá trình hoạt động
của động cơ................................................................................................24
Chương 4
CƠ CHẾ HÌNH THÀNH CÁC CHẤT GÂY Ơ NHIỄM TRONG ĐỘNG
CƠ DIESEL
4.1 Cơ chế hình thành NOx.............................................................................30
4.1.1 Giới thiệu .......................................................................................30
4.1.2 Cơ chế hình thành Oxyde Nitơ ......................................................31
4.1.2.1 Cơ chế hình thành monoxyde nitơ .........................................31
4.1.2.2 Sự hình thành dioxide nitơ .....................................................33
4.1.2.3 Sự hình thành protoxyde nitơ .................................................33
4.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành Oxyde Nitơ trong động
cơ Diesel.........................................................................................34
4.2 Cơ chế hình thành monoxyde carbon CO ................................................36
4.2.1 Giới thiệu ........................................................................................36
4.2.2 Cơ chế hình thành CO ....................................................................36
4.2.2.1 Tính tốn nồng độ CO trong điều kiện nhiệt động học
cân bằng ..................................................................................37
4.2.2.2 Tính nồng độ CO trong khí xả theo động học
phản ứng .................................................................................39
4.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành CO .................................40
4.2.3.1 Ảnh hưởng của áp suất nạp .....................................................40
4.2.3.2 Ảnh hưởng của thành phần hỗn hợp .......................................42
4.2.3.3 Ảnh hưởng của góc đánh lửa sớm ...........................................42
4.2.3.4 Ảnh hưởng của nhiên liệu ........................................................42
4.2.3.5. Ảnh hưởng của hệ số khí sót ...................................................43
4.3. Cơ chế hình thành hydrocarbure chưa cháy HC ......................................43
4.3.1. Sự phát sinh hydrocarbure chưa cháy trong khí xả động
đốt trong ........................................................................................43
4.3.2. Cơ chế tơi màng lửa ......................................................................45
4.3.3 Sự phát sinh HC trong quá trình cháy trong động cơ
Diesel ............................................................................................46
4.3.3.1 Đặc điểm phát sinh HC trong quá trình cháy động cơ
Diesel ......................................................................................46
4.3.3.2. Phát sinh HC trong trường hợp hỗn hợp quá nghèo ..............47
4.3.3.3. Phát sinh HC trong trường hợp hỗn hợp quá giàu .................48
4.3.3.4. Phát sinh HC do tôi ngọn lửa và hỗn hợp không tự
bốc cháy .................................................................................49
4.3.4 Cơ chế tạo bồ hóng trong buồng cháy động cơ Diesel .................50
4.3.4.1. Hình thành hạt bồ hóng ........................................................51
4.3.4.2 Phát triển hạt bồ hóng ............................................................53
4.3.4.3. Q trình oxy hóa hạt bồ hóng ..............................................53
Chương 5
NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA NHIÊN LIỆU BIODIESEL TỪ
CÂY JATROPHA BẰNG PHẦN MỀM RICARDO-WAVE TRÊN ĐỘNG
CƠ VIKYNO RV195N
5.1 Giới thiệu về phần mềm Ricardo – Wave ................................................55
5.1.1 Các chức năng chính của phần mềm Ricardo – Wave .................57
5.2 Thông số kỹ thuật động cơ VIKYNO RV – 195N ...................................59
5.3 Xây dựng mơ hình động cơ trong phần mềm Wave .................................62
5.4 Các đồ thị đặc tính làm việc của động cơ RV195N .................................76
5.5 Các đồ thị về độ khí thải của động cơ RV195N .......................................82
Chương 6
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
6.1 Kết luận .....................................................................................................88
6.2 Hướng phát triển đề tài ..............................................................................89
CÁC BẢNG PHỤ LỤC
1. Phụ lục chương trình tính tốn chính của phần mềm Ricardo-Wave (PL1)..90
2. Phụ lục áp suất trong buồng cháy theo góc quay trục khuỷu (PL2)..............97
3. Phụ lục nhiệt độ trong buồng cháy theo góc quay trục khuỷu (PL3)............97
4. Phụ lục momen xoắn trong buồng cháy theo góc quay trục khuỷu (PL4)....97
2. Phụ lục Entapi trong buồng cháy theo nhiệt độ (PL5)...................................97
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................118
Luận văn thạc sỹ
Nghiên cứu ứng dụng biodiesel từ cây Jatropha cho động cơ đốt trong
Chương 1
GIỚI THIỆU
1.1 Mục đích
Trong xã hội phát triển, động cơ đốt trong có vai trị hết sức quan trọng
trong mọi lĩnh vực, về cơng nghiệp, nông nghiệp, kinh tế cũng như thoả mãn
các nhu cầu trong cuộc sống. Động cơ đốt trong được sử dụng rộng rãi trên các
phương tiện giao thông, sản xuất nơng - lâm - ngư nghiêp…
Với lợi ích từ động cơ đốt trong mang lại thì nguồn khí xả của nó cũng
gây nên ơ nhiễm chính trong bầu khí quyển. Theo ước tính là khoảng 80% khí
CO, 60% HC và 40% NOx trong khí quyển hiện nay là do khí thải của động cơ
đốt trong gây ra.
Mặt khác, dầu mỏ hiện nay là nguồn nhiên liệu chính trên thế giới, nhu
cầu sử dụng năng lượng là rất lớn, trong đó diesel chiếm 80% tổng lượng nhiên
liệu tiêu thụ. Càng phụ thuộc vào dầu mỏ, chúng ta càng có nhiều khó khăn
thách thức khi nó là nguồn tài ngun khơng thể phục hồi. Cùng với sự phát
triển kinh tế, các nước ngày càng đẩy mạnh việc khai thác dầu mỏ làm cho
nguồn tài nguyên này trở nên cạn kiệt. Với tình tình hình thế giới như nguồn
nhiên liệu dầu mỏ khơng ổn định, giá nhiên liệu tăng cao, và nguy cơ khủng
hoảng dầu mỏ.
Chính vì vậy: việc tìm ra nguồn năng lượng mới, nhiên liệu sạch hơn (ít
gây ơ nhiễm mơi trường) thay thế cho nhiên liệu từng dùng trong động cơ đ ốt
trong đã được các nhà khoa học trên thế giới quan tâm. Đã có nhiều cơng trình
nghiên cứu về ứng dụng năng lượng mặt trời cho xe ô tô, sản xuất ô tô chạy
bằng năng lượng điện, dùng khí dầu mỏ hố lỏng (LPG) và khí nén thiên nhiên
dùng cho ô tô, động cơ t ĩnh tại. Trong những năm gần đây các nhà khoa học
cũng nghiên cứu và sử dụng nhiên liệu sinh học (biodiesel) trong động cơ đốt
trong. Nguyên liệu để điều chế nhiên liệu sinh học có từ nhiều nguồn gốc khác
nhau như: dầu thực vật hay mỡ động vật. Biodiesel đ ã và đang được nghiên
cứu và sử dụng ở nhiều quốc gia. Ngoài yếu tố thân thiện với môi trường,
CBHD:TS.Nguyễn Hữu Hường
-1-
HVTH: Bùi Tất Đạt
Luận văn thạc sỹ
Nghiên cứu ứng dụng biodiesel từ cây Jatropha cho động cơ đốt trong
biodiesel còn là nguồn tài ngun có thể tái tạo được và cịn góp phần thúc đẩy
nền sản xuất nông nghiệp và kinh tế phát triển.
1.2 Phạm vi nghiên cứu
Trên cơ sở những nguồn năng lượng mới được thế giới sử dụng tương
đối phổ biến hiện nay cụ thể ở đây là nguồn năng lượng Biodiesel. Nghiên cứu
về nhiên liệu biodesel, cụ thể là biodiesel từ cây Jatropha hay cây cọc rào. Phân
tích khả năng phát triển và tính ứng dụng thực tế của loại nhiên liệu này tại việt
nam và khả năng phát triển cây Jatropha tại việt nam . Nghiên cứu mô phỏng
nhiên liệu trên một loại động cơ được xây dựng giống như động cơ thực tế.
1.3 Phương pháp nghiên cứu
Kết hợp đồng thời các phương pháp :
-
Phương pháp nghiên cứu tài liệu : thu thập tài liệu, sáng chế về
các loại xe sử dụng nhiên liệu biodiesel từ cây Jatropha, qua
Internet, các tài liệu chuẫn mẫu .Tìm hiểu về qui trình sản xuất
biodiesel từ cây Jatropha.
-
Tham khảo ý kiến : thầy cô, các ch uyên gia giàu kinh nghi
ệm
trong lĩnh vực ôtô xe máy, nhiên liệu.
-
Phương pháp nghiên cứu lý thuyết :
+ Lý thuyết động cơ nhiệt, động cơ điện và hệ thống điều khiển
tự động.
+ Lý thyết tính tốn q trình cháy.
+ Lý thuyết về thiết kế động cơ.
+ Lý thuyết về năng lượng mới và tái tạo năng lượng.
+ Lý thuyất về nhiên liệu trong động cơ đốt trong của các looại
nhiên liệu mới
+ Lý thuyết về ô nhiễm môi trường.
CBHD:TS.Nguyễn Hữu Hường
-2-
HVTH: Bùi Tất Đạt
Luận văn thạc sỹ
-
Nghiên cứu ứng dụng biodiesel từ cây Jatropha cho động cơ đốt trong
Phương pháp mô phỏng :
+ Thực hiện các mô phỏng dựa trên phần mềm Ricardo-Wave,
với các thông số là một động cơ thực tế cụ thể RV195-N
(VIKYNO) và tham khảo kết quả trên các tài liệu sẵn có.
+ So sánh với những loại nhiên liệu khác nhằm điều chỉnh cho
hợp lý.
+ Kết luận đánh giá làm cơ sở cho những cải tiến sau này.
1.4 Ý nghĩa của đề tài
Cùng với sự phát triển không ngừng và ngày càng hiện đại của thế giới
vấn đề năng lượng là một trong những vấn đề quan tâm hàng đầu. Ngày càng
có nhiều nguồn năng lượng mới được các nước sử dụng tuy chỉ chiếm một tỷ lệ
rất nhỏ nhưng nó cũng giải quyết một phần vấn đề an tồn năng lượng và giảm
ơ nhiễm mơi trường. Tại Việt Nam, tuy chưa có loại nhiên liệu mới nào được
sử dụng rộng rãi nhưng với điều kiện đất đai và khí hậu thì rất phù hợp trồng
các loại cây để sản xuất dầu Bio-diesel sinh học. Điều này vừa tạo ra việc làm
cho nông dân, thúc đẩy các nghiên cứu về năng lượng mới, đồng thời giảm giá
thành của nhiên liệu và ô nhiễm môi trường. Trong các loại cây dùng để sản
xuất nhiên liệu sinh học cây Jatropha rất phù hợp với điều kiện đất đai khí hậu
nước ta. Cây Jatropha thì rất phù hợp với những vùng đất khô cằn và tạo ra thu
nhập cho người dân. Trước mắt chúng ta có thể xuất khẩu hạt cho các nước có
cơng nghệ sản xuất Biodiesel hiện đại.
CBHD:TS.Nguyễn Hữu Hường
-3-
HVTH: Bùi Tất Đạt
Luận văn thạc sỹ
Nghiên cứu ứng dụng biodiesel từ cây Jatropha cho động cơ đốt trong
1.5 Các đề tài đã được nghiên cứu
Cho đến nay các nghiên cứu về nhiên liệu Biodiesel cịn rất ít và hầu
như con rất mới mẻ tại Việt Nam. Tại trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM
cũng có một số đề tài nghiên cứu khả năng ứng dụng Biodiesel sản xuất từ mỡ
cá basa hoặc từ cây dầu dừa. Các đề tài nghiên cứu về Biodiesel có nguồn gốc
từ cây Jatropha cịn ít.
Trong khi đó, nguồn nhiên liệu Biodiesel từ cây Jatropha đã được nghiên
cứu và áp dụng thành công cho nhiều quốc gia trên thế giới và hiện nay cũng
đang được trồng và tiến hành ứng dụng rộng rãi tại việt nam.
Khó khăn chính trong việc nghiên cứu là tìm kiếm được nguồn nhiên liệu
mới này vì tại Việt Nam chưa có một cơng ty nào sản xuất. Trong năm qua
nhiều dự án về Jatropha được trồng tại nước ta, do đó hướng nghiên cứu chính
trong đề tài là nghiên cứu mơ phỏng các đặc tính nhiên liệu dựa trên phần mềm
mơ phỏng Ricardo – Wave.
Từ những điều nêu trên cho thấy cần nghiên cứu theo hướng tham khảo
kinh nghiệm đã thực hiện được của thế giới và cần phải phân tích với các thơng
số của động cơ sử dụng tại Việt Nam (RV190N-VIKYNO) từ đó đưa ra các
biện pháp cải thiện.
CBHD:TS.Nguyễn Hữu Hường
-4-
HVTH: Bùi Tất Đạt
Luận văn thạc sỹ
Nghiên cứu ứng dụng biodiesel từ cây Jatropha cho động cơ đốt trong
Chương 2
TỔNG QUAN VỀ BIODIESEL-JATROPHA
2.1 Tình hình phát triển Biodiesel và Jatropha trên thế giới [10], [11], [19]
Hiện nay trên thế giới có rất nhiều nước đã sử dụng nhiên liệu biodiesel
để làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực trong
đời sống và công nghiệp. Trong luận văn này chủ yếu tập trung nghiên cứu về
loại biodiesel từ dầu thực vật cụ thể là từ cây Jatropha (cây cọc rào).
Cây Jatropha (còn gọi là cây ma phong, cây cọc rào, cây dầu mè, cây
D.O) có nguồn gốc từ châu Mỹ, được trồng để lấy hạt làm nguyên liệu cho sản
xuất và chế biến dầu diesel sinh học, các phần khác của thân làm thức ăn cho
gia súc, bã hạt sau khi ép dúng làm phân bón hữu cơ.
Hạt Jatropha có hàm lư
ợng dầu trên 60 % (70% là khơ ầu
d có hàm
lượng protein khoảng 30% dùng làm phân hữu cơ , nếu khử hết độc tố có thể
dùng làm thức ăn gia súc có hàm lượng đạm cao) có chất lượn g tốt tương
đương với dầu diesel hóa thạch truyền thống. Loại dầu này giúp giảm thiểu
được lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính và đặc biệt khơng có lưu huỳnh nên
rất thân thiện với mơi trường. Cụ thể, một hecta cây Jatropha có ểth
cho năng suất từ 10 tấn hạt/ha/năm sẽ sản xuất được 3 tấn dầu Diesel sinh học
và 7 ấn
t bã khô dầu sẽ tạo ra gi á trị khoảng 4.200USD/năm (hơn 7 0 triệu
đồng/ha/năm).
CBHD:TS.Nguyễn Hữu Hường
-5-
HVTH: Bùi Tất Đạt
Luận văn thạc sỹ
Nghiên cứu ứng dụng biodiesel từ cây Jatropha cho động cơ đốt trong
Hình 2.1: Cây và hạt cây Jatropha dùng sản xuất Biodiesel [19]
Dầu diesel sinh học nói chung và dầu diesel sinh học từ hạt cây cọc rào
nói riêng đã bắt đầu được sử dụng khá phổ biến ở các dạng B5, B10, B20, B30
và thậm chí B100 tại các nước như Đức, Anh, Tây Ban Nha, Mỹ, Ấn Độ,
Braxin… đặc biệt Đức là nước đi dầu, dẫn đầu về thị phần SX và sử dụng dầu
diesel sinh học trên thế giới, chiếm 50%. Gần đây nhất tại Anh, tàu hoả cao tốc
đầu tiên trên thế giới chạy bằng diesel sinh học (B20) có tên Virgin Voyager đã
được đưa vào hoạt động.
Hình 2.2 Virgin Voyager Tàu hoả đầu tiên chạy bằng nhiên liệu B20 tại nước
Anh [19]
CBHD:TS.Nguyễn Hữu Hường
-6-
HVTH: Bùi Tất Đạt
Luận văn thạc sỹ
Nghiên cứu ứng dụng biodiesel từ cây Jatropha cho động cơ đốt trong
Giáo sư Klause Becker ở Đại học Stuttgart đã nhận đơn đặt hàng của Tập
đoàn ôtô Daimler Chrysler của Đức nghiên cứu về cây Jatropha. Giáo sư cho
biết, cách đây 15 năm, ông là một trong những người đầu tiên ở Châu Âu cùng
với một hãng tư vấn của Áo đã tiến hành nghiên cứu cây Jatropha ở Nicaragoa.
Lồi cây này đã có cách đây 70 triệu năm nhưng chẳng được ai quan tâm. Sau
khi có dự án của Daimler Chrysler, đã dấy nên cơn sốt Jatropha trên tồn thế
giới.
Hình 2.3: Máy bay sử dụng thành công nhiên liệu 50% diesel + 50% biodiesel
Jatropha ở New Zealand [19].
Dầu diesel sinh học từ Jatropha đã được sử dụng vào các loại xe thông
thường. Dự báo đến năm 2030, xe ơtơ trên tồn thế giới từ 500 triệu chiếc hiện
nay lên 900 tri
ệu chiếc,
trong đó Trung Qu
ốc có tới 190 triệu chiếc. Theo
nguồn tin đáng tin cậy thì các nguồn dự trữ dầu mỏ và khí đốt với giá trị tổng
cộng từ 15 - 20 tỷ USD chỉ có thể khai thác trong vịng 10 năm nữa, có nghĩa là
cây Jatropha sẽ là một cây trồng đầu tiên mà người nơng dân làm ra khơng sợ
khơng có đầu ra. Không những vậy, diesel sinh học từ Jatropha là loại dầu cháy
một cách sạch sẽ và sạch hơn bất kỳ một loại chất đốt diesel nào khác. Cây
Jatropha trồng được trên đất bị thoái hoá, sau mươi mười lăm năm, có thể tái sử
CBHD:TS.Nguyễn Hữu Hường
-7-
HVTH: Bùi Tất Đạt
Luận văn thạc sỹ
Nghiên cứu ứng dụng biodiesel từ cây Jatropha cho động cơ đốt trong
dụng diện tích này để trồng các loại cây khác vì cây Jatropha đã chặn đứng
được tình trạng rửa trơi.
Hiệu quả kinh tế của cây Jatropha được đánh giá là khả quan. Ở Ấn Độ,
trồng Jatropha trên vùng đất khô cằn, 1 cây cho 5 - 6 kg hạt, 1ha t rồng 2500
cây có thể đạt năng suất trên 10 tấn hạt/ha/năm. Với hàm lượng dầu của hạt
38%, thì 1ha Jatropha có thể sản xuất được 4,5 tấn dầu/năm. Với giá bán hạt
tính ra 2000VND/kg thì giá ịtrthu được trên 1ha đạt 20 triệu VND/năm. Ở
Trung Quốc, doanh nghiệp ký hợp đồng mua hạt Jatropha của nông dân với giá
1,6NDT/kg, ức
t khoảng 3500VND/kg.
Như vậy, với năng suất 10 tấn
hạt/ha/năm thì 1ha Jatropha đạt doanh thu tới 35 triệu VND/năm.
Vịng trịn chu
trình phát thải
CO2 của
Biodiesel
Hình 2.3:Lượng phát thải CO2 do nhiên liệu sinh học chỉ bằng với khối lượng
tự nhiên trong vịng trịn của nó.
Về hiệu quả giảm ơ nhiễm mơi trường, theo Ơng Boon thoong
Ungtrakul, phụ trách dự án sản xuất dầu diesel sinh học tại Chiềng Mai, Thái
Lan cho biết, nếu sử dụng B100 (100% diesel sinh học), lượng khí thải giảm
50% so với diesel truyền thống, còn B20 (20% diesel sinh học + 80% diesel
truyền thống), lượng khí thải giảm 20%.
CBHD:TS.Nguyễn Hữu Hường
-8-
HVTH: Bùi Tất Đạt
Luận văn thạc sỹ
Nghiên cứu ứng dụng biodiesel từ cây Jatropha cho động cơ đốt trong
Cây Jatropha trồng được trên mọi loại đất, kể cả vùng sa mạc nóng bỏng
ở Ai Cập, Jatropha vẫn phát triển tốt. Ở các vùng đất dốc, đất nghèo kiệt,
không trồng được các loại cây nông nghiệp khác, cây Jatropha vẫn phát triển
tốt. Chu kỳ kinh tế của cây này 30 - 50 năm. Cây Jatropha còn cho sản phẩm
phụ là phân hữu cơ, thức ăn chăn nuôi giàu đạm (sau khi khử độc), làm dược
liệu, nuôi tằm lá sồi.
Các nước nhiệt đới, á nhiệt đới đang phát triển mạnh cây Jatropha. Thái
Lan hiện có 1600 ha Jatropha, dự kiến sẽ tăng lên 320 nghìn ha trong vài năm
tới. Indonexia đặt mục tiêu đến năm 2010, nhiên liệu sinh học đáp ứng 20%
nhu cầu năng lượng trong ngành điện và gia o thông vận tải. Ở nước này, các
loại đất màu mỡ đều dành để trồng cây Cọ dầu, còn cây Jatropha sẽ trồng trên
các loại đất khô cằn nhưng mức đầu tư chỉ bằng 10% so với cây Cọ dầu. Nhà
khoa học Robert Manurung, Giám đốc Trung tâm nghiên cứu công nghệ sinh
học thuộc Viện Công nghệ Bandung cho biết, một số công ty nước ngoài đang
xúc tiến dự án bao tiêu 1 triệu ha Jatropha với nông dân của 3 tỉnh Papua,
Kalimantan và Nusa Tenggara. M
ới đây, một công ty Hà Lan đã đặt mua 1
triệu tấn dầu Jatropha nguyên chất. Ma nurung và nhiều nhà nghiên cứu khác ở
Indonexia dự báo rằng, Jatropha sẽ sớm sốn ngơi cây Cọ dầu, trở thành nguồn
năng lượng có khả năng thay thế nhiên liệu hố thạch và dầu cọ, đồng thời có
thể giúp nơng dân nghèo ở các tỉnh miền đông quanh năm khô hạn có cơ hội
làm giàu. Theo Uỷ ban quốc gia về nghiên cứu phát triển nhiên liệu sinh học từ
cây Jatropha của Indonexia, Chính phủ nước này có kế hoạch dành ít nhất 5
triệu ha đồi trọc lập các đồn điền trồng Jatropha, mía đường và sắn để sản xuất
các loại nhiên liệu sinh học.
Ấn Độ đã xác định Jatropha là cây cho hạt có dầu thích hợp nhất để sản
xuất diesel sinh học. Từ năm 2001, nhiều bang ở Ấn Độ đã có chương trình
khuyến khích trồng Jatropha trên quy mơ ớl n ở các vùng đất hoang hố, được
nhà nước hỗ trợ giống và các nguồn vật tư đầu vào nhằm tạo việc làm, xố đói
giảm nghèo, phát triển bền vững xã hội nông thôn Ấn Độ. Cơ quan kế hoạch
của Chính phủ Ấn Độ đặt chỉ tiêu trồng 11 triệu ha cây Jatropha vào năm 2012
CBHD:TS.Nguyễn Hữu Hường
-9-
HVTH: Bùi Tất Đạt
Luận văn thạc sỹ
Nghiên cứu ứng dụng biodiesel từ cây Jatropha cho động cơ đốt trong
để có đủ nguyên liệu sản xuất diesel sinh học phối trộn theo tỷ lệ 20%. Trong
tương lai Ấn Độ tiếp tục mở rộng trồng Jatropha trên phạm vi cả nước, đưa
diện tích trồng trên 33 triệu ha, trong số hơn 133 triệu ha đất đang bị bỏ hoang.
MYANMA là nước phát triển trồng Jatropha với tốc độ nhanh. Đến
2006, diện tích trồng Jatropha ở MYANMA đã đạt 800.000 ha.
Trung Quốc là nước quan tâm phát triển mạnh Jatropha trong vài năm
gần đây, chủ yếu là 7 tỉnh gồm Tứ Xuyên, Quý Châu, Vân Nam, Phúc Kiến,
Quảng Tây, Quảng Đông và Đảo Hải Nam, trong đó, ở khu tự trị Quảng Tây
đến cuối năm 2007 đã trồng được 15 nghìn ha, dự định đưa lên khoảng 10 vạn
ha trong vài năm tới. Các tỉnh khác có điều kiện đã có kế hoạch trồng Jatropha
trên quy mơ lớn trong mấy năm tới.
Theo ước tính của GS. Klause Becker, cho đến nay, cả thế giới đã trồng
được khoảng 5 triệu ha Jatropha. Hiện nay, có khoảng 1000 nhóm nghiên cứu
về diesel sinh học và Jatropha. Cho đến thời điểm này, Jatropha vẫn là một cây
dại, mới được đưa vào đối tượng cây trồng được khoảng trên 15 năm, cũng có
thể coi Jatropha là cây nơng nghiệp trẻ nhất trong lịch sử trồng cây nơng nghiệp
của lồi người. Dự báo thị trường dầu Jatropha sẽ hình thành ít nhất cũng phải
sau vài ba năm nữa [18].
2.2 Tiềm năng phát triển Jatropha và nhiên liệu sinh học của Việt Nam
So với các loại dầu thực vật khác như dầu cọ và dầu hướng dương, thì
dầu jatropha curcas là rẻ hơn bởi vì nó khơng ăn được. Ngồi ra Jatropha có thể
được trồng trên vùng đất khơ cằn.
Ở các vùng núi nước ta, hầu hết các tỉnh đều có thể trồng được cây
Jatropha. Đối chiếu với yêu cầu sinh lý, sinh thái của cây Jatropha, các yếu tố
khí hậu và thổ nhưỡng ở các tỉnh miền núi của nước ta đều nằm gọn trong
ngưỡng yêu cầu của cây này.
Sau khi khẳng định được các vùng miền núi Việt nam có thể trồng được
Jatropha thì vấn đề cịn lại là các yếu tố về quỹ đất chưa sử dụng và khả năng
cạnh tranh của Jatropha so với các cây trồng khác trong điều kiện tương tự
CBHD:TS.Nguyễn Hữu Hường
-10-
HVTH: Bùi Tất Đạt
Luận văn thạc sỹ
Nghiên cứu ứng dụng biodiesel từ cây Jatropha cho động cơ đốt trong
cũng như sức cạnh tranh về chất lượng và giá Jatropha được sản xuất ở các
nước khác.
Từ các lý do trên, ở các vùng đồi núi Việt Nam, chỉ có 3 vùng có khả
năng sản xuất Jatropha quy mơ lớn là vùng miền núi phía Bắc, Bắc Trung Bộ,
Nam Trung Bộ vừa có điều kiện khí hậu phù hợp, lại có quỹ đất chưa sử dụng
cịn nhiều, đất dốc, trồng được Jatropha có thu nhập cao hơn, có khả năng cạnh
tranh với cây cơng nghiệp, cây ăn quả và các cây lâm nghiệp khác.
Còn các vùng Tây Ngun vàĐơng Nam Bộ, tuy điều kiện khí hậu rất
phù hợp, nhưng quỹ đất chưa sử dụng không nhiều, là vùng đất tốt, đất ít dốc
cần giành ưu tiên để phát triển cây công nghiệp cho thu nhập cao như cao su,
cà phê, chè (chất lượng cao), tiêu, điều, cây ăn quả và một số cây đặc sản khác,
khơng nên sản xuất Jatropha (trừ khi Jatropha có giống năng suất, hàm lượng
dầu cực cao, giá dầu thế giới gia tăng đột biến).
CBHD:TS.Nguyễn Hữu Hường
-11-
HVTH: Bùi Tất Đạt
Luận văn thạc sỹ
Nghiên cứu ứng dụng biodiesel từ cây Jatropha cho động cơ đốt trong
Các chỉ tiêu
đánh giá
Vùng miền
núi phía Bắc
-Mùa hè
nóng, mùa
Điều kiện khí đơng lạnh
hậu
-Mưa nhiều
-Số giờ nắng
nhiều
Vùng Bắc
Trung Bộ
-Mùa hè
nóng, mùa
đơng lạnh
-Mưa nhiều
-Số giờ nắng
nhiều
Vùng Nam
Trung Bộ
-Nóng quanh
năm, khơng
có mùa đơng
lạnh
-Mưa ít hơn
-Số giờ nắng
Vùng Tây
Ngun
-Nóng quanh
năm, khơng
có mùa đơng
lạnh
-Mưa nhiều
-Số giờ nắng
Vùng Đơng
Nam Bộ
-Nóng quanh
năm, khơng
có mùa đơng
lạnh
-Mưa nhiều
-Số giờ nắng
Đánh giá
Phù hợp
Rất phù hợp
Rất phù hợp
Rất phù hợp
-Đất có độ
Điều kiện thổ
-Đất xấu
phì nhiêu khá
nhưỡng
-Đất dốc
-Đất dốc
-Đất xấu
-Đất dốc
-Đất tốt
-Đất ít dốc
-Đất tốt
-Đất ít dốc
Đánh giá
Phù hợp
Phù hợp
Rất phù hợp
Rất phù hợp
Quỹ đất chưa
2371310 ha
sử dụng
537140 ha
803304 ha
488923 ha
63890 ha
Đánh giá
Rất lớn
Lớn
Lớn
Tương đối lớn
Coi như
khơng cịn
Tính cạnh
tranh so với
các cây trồng
khác trong
cùng điều
kiện
Có khả năng
cho thu nhập
cao hơn các
loại cây ăn
quả, cây công
nghiệp và cây
Có khả năng
cho thu nhập
cao hơn các
loại cây ăn
quả, cây cơng
nghiệp và cây
Có khả năng
cho thu nhập
cao hơn các
loại cây ăn
quả, cây cơng
nghiệp và cây
Khó cạnh
tranh với các
cây cơng
nghiệp, cây
ăn quả, cây
đặc sản khác
Khó cạnh
tranh với các
cây cơng
nghiệp, cây
ăn quả, cây
đặc sản khác
Đánh giá
Rất cao
Rất cao
Rất cao
Thấp
Rất thấp
Đánh giá
chung
Có khả năng
phát triển quy
mơ lớn, phát
triển bền
vững
Có khả năng
phát triển quy
mơ lớn, phát
triển bền
vững
Có khả năng
phát triển quy
mơ lớn, phát
triển bền
vững
Khó có khả
năng phát
triển quy mơ
lớn
Khơng có khả
năng phát
triển quy mơ
lớn
Phù hợp
Phù hợp
Hình 2.4 Đánh giá khả năng trồng cây Jatropha tại các vùng ở Việt Nam
(nguồn IPSARD) [19]
CBHD:TS.Nguyễn Hữu Hường
-12-
HVTH: Bùi Tất Đạt
Luận văn thạc sỹ
Nghiên cứu ứng dụng biodiesel từ cây Jatropha cho động cơ đốt trong
Tại Việt Nam khái niệm nhiên liệu sinh học vẫn còn khá mới mẻ và mới
chỉ dừng lại ở những nghiên cứu chứ chưa có quy mô và ứng dụng thực tế. Tuy
nhiên, dự báo khả năng tiêu thụ diesel sinh học trong tương lai là khơng đáng
lo ngại vì nguồn cung cấp diesel truyền thống sẽ cạn kiệt dần và diesel sinh học
có đủ khả năng thay thế một phần đáng kể đối với diesel truyền thống với giá
cạnh tranh, nghĩa là thị trường tồn cầu về diesel sinh học vừa có nhu cầu to
lớn, vừa có thể được chấp nhận về giá. Từ đó có thể khẳng định trồng cây
Jatropha để sản xuất diesel sinh học có thị trường bền vững [10].
Hiện loại cây này đã được tiến hành trồng thử nghiệm một số giống
nước ngoài và giống trong nước trồng tại vùng khơ hạn như: Ninh Thuận, Bình
Thuận, Sóc Sơn (Hà nội), Thanh Hố, Bình Dương , Bình Phước... bước đầu có
triển vọng cao. Hiện nay có khoảng 10 cơng ty trong nước và 5 cơng ty nước
ngồi đang tiến hành trồng quy mơ nhỏ để thăm dị hoặc đang xúc tiến những
dự án lớn hoặc cực lớn. Cụ thể như Công ty Núi Đầu đã trồng được 150 ha tại
Lạng Sơn, Công ty Green Energy trồng được 10 ha tại Sơn La và 5 ha tại Ninh
Thuận…Công ty VM-Agrotech của Malaysia đang làm thủ tục với tỉnh Bình
Thuận và Ninh Thuận để đầu tư trồng 60.000 ha và xây nhà máy chế biến dầu;
Tập đoàn nhiên liệu sinh học Pan Asia của Canada có kế hoạch đầu tư trồng
200.000 ha ở Việt Nam; Cơng ty Jatro của Đức có kế hoạch trồng 200.000 ha.
2.3 Dầu thực vật – Biodiesel và các phương pháp điều chế [3], [4], [10]
Dầu thực vật là loại dầu được chiết suất từ các hạt, các quả của cây
cối. Nói chung các hạt quả của cây cối đều chứa dầu, nhưng từ dầu thực vật
chỉ dùng để chỉ dầu của những cây có dầu với chiết suất lớn. Dầu từ hạt
những cây có dầu như: Đậu phộng, đậu nành, cải dầu, nho, hạt bông, hướng
dương. . . Dầu từ quả của những cây có dầu như: cây dừa, cây cọ, Jatropha .
.
Dầu làm nhiên liệu cho động cơ diesel có hai loại: sản phẩm dầu thực
vật điều chế trực tiếp từ các hạt, trái, cây lấy dầu và sản phẩm dầu thực vật
qua ester hóa (Biodiesel).
CBHD:TS.Nguyễn Hữu Hường
-13-
HVTH: Bùi Tất Đạt
Luận văn thạc sỹ
Nghiên cứu ứng dụng biodiesel từ cây Jatropha cho động cơ đốt trong
2.3.1 Thành phần hóa học của dầu thực vật
Thành phần hóa học của chúng nói chung gồm 95% các triglyceride và
5% các axid béo tự do. Triglyceride là các triester tạo bởi phản ứng của các
axit béo trên ba chức rượu của glycerol. Trong phân tử của chúng có chứa
các nguyên tố H, C, và O. Người ta chia chúng thành ba nhóm:
* Nhóm dầu không khô (dầu axit béo bão hòa): Đó là các loại
dầu có chỉ số iốt thấp dưới 95 như dầu dừa, dầu cọ, dầu phộng, dầu
ôliu . . .
* Nhóm dầu nửa mau khô: Gồm các dầu có chỉ số iốt từ 95 đến
khoảng 130 như dầu cao su, dầu mè, dầu hướng dương, dầu đậu nành,
dầu cải dầu, dầu bông, dầu bắp, Jatropha. . .
* Nhóm mau khô: Gồm các dầu có chỉ số iốt trên 130 như dầu
lanh, dầu trẩu . . .
Về thành phần hóa học, đối với dầu thực vật so với dầu diesel: lượng
chứa C ít hơn 10 – 12%, lượng chứa H ít hơn 5 – 13% còn lượng O thì lớn
hơn rất nhiều (dầu diesel chỉ có vài phần ngàn O, còn dầu thực vật có 9 –
11% O) cho nên dầu thực vật là nhiên liệu có chứa nhiều oxy. Chính vì điều
này mà dầu thực vật có thể làm việc với lượng dư không khí bé mà vẫn
cháy hoàn toàn.
2.3.2 Điều chế dầu thực vật thành Biodiesel [10], [14], [15]
Để sử dụng dầu thực vật làm nhiên liệu, cần áp dụng những phương
pháp xử lý dầu để tính chất của nó gần giống với nhiên liệu diesel.
Theo quan điểm khai thác động cơ thì: khác nhau cơ bản giữa dầu
thực vật so với nhiên liệu diesel chính là độ nhớt. Ảnh hưởng của độ nhớt
đến làm việc của động cơ thể hiện ở chổ làm cho hệ thống nhiên liệu hoạt
động không bình thường, làm chất lượng của quá trình phun và cháy kém
CBHD:TS.Nguyễn Hữu Hường
-14-
HVTH: Bùi Tất Đạt
Luận văn thạc sỹ
Nghiên cứu ứng dụng biodiesel từ cây Jatropha cho động cơ đốt trong
hơn. Do chất lượng phun và cháy kém nên các chỉ tiêu của động cơ diesel sẽ
giảm đi khi sử dụng dầu thực vật. Vì lý do trên nên trong các giải pháp xử lý
dầu thực vật thì đều là phương pháp làm giảm độ nhớt của dầu thực vật.
Để làm giảm độ nhớt của dầu ta có thể sử dụng các biện pháp sau:
Phương pháp sấy nóng nhiên liệu
Phương pháp pha lỗng
Phương pháp craking
Phương pháp nhủ tương hóa
Phương pháp este hố
2.3.2.1 Phương pháp sấy nóng nhiên liệu
Phương pháp này dựa trên đồ thị thay đổi của độ nhớt theo nhiệt độ.
Nhiệt độ trong khoảng dưới 300C sẽ làm độ nhớt thay đổi nhiều, ngược lại
khi nhiệt độ vượt trên 800C thì độ nhớt thay đổi rất ít. Độ nhớt của dầu thực
vật sẽ giảm khi nhiệt độ tăng lên, bởi vậy sấy nóng được coi là một phương
pháp làm giảm độ nhớt của dầu thực vật.
Khi động cơ diesel làm việc ở chế độ ổn định thì nhiệt độ của nhiên
liệu ở sau bơm cao áp thay đổi trong phạm vi từ 35 ÷ 40 0C. Trong khoảng
nhiệt độ này thì độ nhớt của dầu thay đổi từ 25 ÷ 35 mm2/s, cao hơn 10 lần
so với độ nhớt của dầu diesel. Để đạt được độ nhớt của nhiên liệu diesel thì
cần tăng nhiệt độ của dầu thực vật lên 70 đến 80 0C, bởi vì độ nhớt giảm rất
ít khi vượt trên 800C.
Tăng nhiệt độ lên quá cao làm thay đổi trạng thái nhiệt và ảnh hưởng
xấu đến hệ thống cấp nhiên liệu. Mặt khác phương pháp này không cải
thiện được trị số cetan của dầu thực vật, do đó phương pháp này chỉ thích
hợp để áp dụng đồng thời với các phương pháp khác, nhằm mục đích tăng
khả năng lưu thông của dầu thực vật, đặt biệt là khi động cơ làm việc trong
môi trường có nhiệt độ thấp.
CBHD:TS.Nguyễn Hữu Hường
-15-
HVTH: Bùi Tất Đạt
Luận văn thạc sỹ
Nghiên cứu ứng dụng biodiesel từ cây Jatropha cho động cơ đốt trong
2.3.2.2 Phương pháp pha loãng
Phương pháp pha loãng là một trong những phương pháp đơn giản làm
giảm độ nhớt, có thể sử dụng nhiên liệu diesel để làm môi chất pha loãng
hoặc có thể dùng alcohol để pha loãng .
Pha loãng dầu thực vật bằng dầu diesel sẽ tạo ra một nhiên liệu mới từ
dầu thực vật. Đây là một hỗn hợp cơ học giữa nhiên liệu diesel và dầu thực
vật, hỗn hợp này đồng nhất và bền vững.
Pha loãng không chỉ làm giảm độ nhớt của dầu thực vật mà nó còn cải
thiện được một số chỉ tiêu khác của dầu như: trị số cetan lớn hơn, nhiệt độ
đông đặc thấp hơn . . .
2.3.2.3 Phương pháp Cracking
Có thể hình dung quá trình cracking dầu thực vật gần giống như quá
trình cracking dầu mỏ. Nguyên tắc cơ bản của quá trình là cắt ngắn mạch
hydrocacbon của dầu thực vật dưới tác dụng của nhiệt độ và chất xúc tác
thích hợp. Sản phẩm thông thường bao gồm: nhiên liệu khí, xăng, nhiên liệu
diesel và một số sản phẩm phụ khác.
Với các điều kiện khác nhau có thể nhận được tỷ lệ nhiên liệu diesel
cao . Nhiên liệu có được bằng phương pháp cracking có tính chất gần giống
với nhiên liệu diesel. Cracking có thể thực hiện trong môi trường không khí,
hoặc trong môi trường khí nitơ.
Có thể nhược điểm cơ bản của phương pháp này là tốn năng lượng để
điều chế nhiên liệu. Sản phẩm thu được bao gồm nhiều thành phần nhiên
liệu khác nhau và đặc biệt là nó khó thực hiện được ở quy mô lớn. Phương
pháp này đòi hỏi trình độ cao không phù hợp với điều kiện nước ta.Vì vậy
phương án đưa ra chỉ mang tính tham khảo và không đi sâu nghiên cứu.
CBHD:TS.Nguyễn Hữu Hường
-16-
HVTH: Bùi Tất Đạt
Luận văn thạc sỹ
Nghiên cứu ứng dụng biodiesel từ cây Jatropha cho động cơ đốt trong
2.3.2.4 Phương pháp nhũ tương hóa dầu thực vật
Nhiên liệu ban đầu là dầu thực vật, rượu và chất tạo sức căng bề mặt
với thiết bị tạo nhũ có thể tạo ra nhũ tương dầu thực vật _ rượu, trong đó các
hạt rượu có kích thước hạt 150 mm được phân bố đều trong nhũ tương.
Ưu điểm nhiên liệu có dạng nhũ có độ nhớt tương đương dầu diesel, tỷ
lệ rượu càng lớn thì độ nhớt của nhũ tương càng giảm. Tuy nhiên lúc đó dễ
tạo ra các hạt nhũ tương nhỏ, khả năng phân lớp của các hạt nhủ tương tăng
lên. Kết quả là nhũ tương kém đồng nhất và cần thiết phải áp dụng các biện
pháp bảo quản nhũ tương trong thời gian dài.
Thứ hai là nhiệt độ hóa hơi của rượu tương đối thấp nên một phần
rượu bay hơi sẽ cản trở quá trình làm việc bình thường của hệ thống nhiên
liệu động cơ, cùng với các vấn đề trong tạo và bảo quản nhũ, do đó đây là
giải pháp khó áp dụng trong thực tế.
2.3.2.5 Phương pháp este hóa
Ngun tắc của quá trình: dầu thực vật tác dụng với cồn methanol hoặc
ethanol tạo ra ester. Các ester này chính là biodiesel. Sản phẩm phụ của q
trình này chính là glycerin sử dụng trong ngành dược và mỹ phẩm.
Hiện nay biodiesel được sản xuất từ q trình chuyển hố ester. Dầu thực
vật sau khi lọc được thủy phân trong môi trường kiềm để tách axit béo tự do.
Sau đó được trộn với cồn (thường là methanol) và chất xúc tác Natri Hidroxít
hay Kali Hidroxít để triglyceride phản ứng tạo ra ester và glyc erin. Cuối cùng
là giai đoạn tách và làm sạch.
CBHD:TS.Nguyễn Hữu Hường
-17-
HVTH: Bùi Tất Đạt
