Dầu mỡ động thực vật là nguồn nguyên liệu chứa triglyceride được dùng để sản xuất nhiên liệu tái sinh cho các động cơ đốt trong – động cơ diesel. Các vấn đề gặp phải khi dùng dầu mỡ làm nhiên liệu trực tiếp đó là độ nhớt cao, độ bay hơi thấp, hiện tượng cháy không hoàn toàn của nhiên liệu này. Có nhiều phương pháp được sử dụng để làm cho dầu mỡ đạt được các yêu cầu khi sử dụng cho động cơ. Trong đó, phản ứng transester hóa chuyển triglyceride thành monoalkyl ester của các acid béo mạch dài – biodiesel được sử dụng nhiều nhất ở quy mô công nghiệp. Trong báo cáo này, ta sẽ tìm hiểu về nguồn nguyên liệu, cũng như là các phương pháp chuyển hóa dầu mỡ thành nhiên liệu biodiesel.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHUYÊN NGÀNH SẢN XUẤT BIODIESEL TỪ NGUYÊN LIỆU CÓ NGUỒN GỐC DẦU MỠ ĐỘNG THỰC VẬT SVTH: NGUYỄN ANH KHOA MSSV: 60604190 CBHD: PGS TS NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ SINH HỌC Tp Hồ Chí Minh, 7/2010 LỜI CẢM ƠN Trong trình thực đồ án, tơi nhận giúp đỡ của: Phó Giáo Sư, Tiến Sĩ Nguyễn Đức Lượng – Bộ môn Công nghệ Sinh Học, Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh gợi ý, định hướng đề tài cho Kỹ sư Huỳnh Nguyễn Anh Khoa – Bộ môn Công nghệ Sinh Học, Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh hướng dẫn dẫn tận tình giúp tơi số vấn đề trình bày đồ án Các thầy cô môn Công Nghệ Sinh Học tạo điều kiện thuận lợi cho học tập Các bạn lớp HC06BSH – Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh trao đổi, động viên tinh thần lẫn thời gian làm đồ án Xin gởi đến người kể lời cảm ơn chân thành nhất! ii TÓM TẮT Dầu mỡ động thực vật nguồn nguyên liệu chứa triglyceride dùng để sản xuất nhiên liệu tái sinh cho động đốt – động diesel Các vấn đề gặp phải dùng dầu mỡ làm nhiên liệu trực tiếp độ nhớt cao, độ bay thấp, tượng cháy khơng hồn tồn nhiên liệu Có nhiều phương pháp sử dụng để làm cho dầu mỡ đạt yêu cầu sử dụng cho động Trong đó, phản ứng transester hóa chuyển triglyceride thành mono-alkyl ester acid béo mạch dài – biodiesel sử dụng nhiều quy mô công nghiệp Trong báo cáo này, ta tìm hiểu nguồn nguyên liệu, phương pháp chuyển hóa dầu mỡ thành nhiên liệu biodiesel iii MỤC LỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iv DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC HÌNH vi CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Nội dung nghiên cứu CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Nhiên liệu diesel 2.2 Nhiên liệu biodiesel khả thay cho nhiên liệu hóa thạch 2.2.1 Năng lượng tái sinh lượng không tái sinh 2.2.2 Biodiesel 2.2.3 Khả thay biodiesel cho nhiên liệu hóa thạch CHƢƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM NGUỒN NGUYÊN LIỆU TRONG SẢN XUẤT BIODIESEL 12 3.1 Dầu thực vật 12 3.1.1 Nguồn cung ứng 12 3.1.2 Thành phần hóa học 15 3.1.3 Ưu điểm 17 3.1.4 Nhược điểm 18 3.2 Mỡ động vật 19 3.2.1 Nguồn cung ứng 19 3.2.2 Thành phần hóa học 20 3.2.3 Ưu điểm 21 ii 3.2.4 Nhược điểm 22 3.3 Dầu thải chiên rán 22 3.3.1 Nguồn cung ứng 22 3.3.2 Thành phần hóa học 24 3.3.3 Ưu điểm 28 3.3.4 Nhược điểm 29 CHƢƠNG 4: CÁC PHƢƠNG PHÁP VÀ QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT BIODIESEL 30 4.1 Các phương pháp chuyển dầu mỡ thành nhiên liệu sử dụng 30 4.1.1 Phương pháp pha loãng 30 4.1.2 Phương pháp nhiệt phân 30 4.1.3 Phương pháp tạo vi nhũ tương 34 4.1.4 Phương pháp transester hóa sản xuất biodiesel 35 4.2 Giới thiệu số quy trình cơng nghệ sản xuất biodiesel 48 4.2.1 Transester hóa với xúc tác kiềm 48 4.2.2 Transester hóa với xúc tác acid 50 4.2.3 Transester hóa với enzyme lipase 52 4.2.4 Transester hóa với methanol siêu tới hạn 55 CHƢƠNG 5: TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ SỬ DỤNG BIODIESEL 58 5.1 Hiện trạng sản xuất biodiesel 58 5.2 Tính kinh tế nhiên liệu biodiesel 60 CHƢƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 63 6.1 Kết luận 63 6.2 Kiến nghị 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 iii CÁC TỪ VIẾT TẮT CCR EU Conradson carbon residue – Cặn lắng carbon conradson European Union – Liên minh châu Âu FAO Food and Agriculture Organization – Tổ chức Lương Nông Liên Hiệp Quốc High performance size exclusion chromatography – Sắc ký hiệu HPSEC cao phân tách hợp chất theo kích thước INE Spanish National Institute of Statistics – Viện Khoa Học Thống PBR Kê Tây Ban Nha Packed bed reactor – Thiết bị phản ứng dạng ống phức hợp iv DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1-Tính chất vật lý hợp chất hydrocarbon nhiên liệu diesel Bảng 2.2-So sánh tính chất biodiesel với diesel giảm thiểu lưu huỳnh Bảng 2.3-Mười quốc gia dẫn đầu tiềm sản xuất biodiesel năm 2006 11 Bảng 3.1-Sản lượng hạt lấy dầu lượng dầu thực vật tiêu thụ năm 2009 14 Bảng 3.2- Cơng thức hóa học acid béo thơng dụng dầu mỡ 16 Bảng 3.3-Thành phần acid béo số loại dầu thực vật 17 Bảng 3.4- Thành phần acid béo số loại mỡ động vật 20 Bảng 3.5- So sánh số tính chất thành phần acid béo dầu ăn qua sử dụng với số loại dầu thực vật điển hình 24 Bảng 4.1-Thành phần loại dầu sau nhiệt phân 32 Bảng 4.2-Tính chất nhiên liệu dầu nành dầu nành nhiệt phân 33 Bảng 4.3-Đặc tính xúc tác SO42-/TiO2-SiO2 40 Bảng 4.4-Tính chất methanol điều kiện khác 46 Bảng 4.5-Thành phần dòng chảy hệ thống 54 Bảng 4.6-Thành phần dòng chảy hệ thống 57 Bảng 5.1-Ước tính giá biodiesel dựa nguồn nguyên liệu 61 v DANH MỤC HÌNH Hình 3.1-Đồ thị sản lượng dầu thực vật sản xuất tiêu thụ qua năm 13 Hình 3.2- Phần trăm khối lượng loại hạt lấy dầu sản xuất năm 2009 14 Hình 3.3- Phần trăm khối lượng tiêu thụ loại dầu năm 2009 14 Hình 3.4- Cơng thức cấu tạo triglyceride 15 Hình 3.5- Phản ứng nhóm acyl nội phân tử 25 Hình 3.6- Phản ứng tạo vịng từ nối đơi nội phân tử 26 Hình 3.7- Sơ đồ phản ứng oxy hóa theo chế gốc tự 26 Hình 3.8- Hai đường biến đổi gốc alkoxy 27 Hình 4.1-Cơ chế nhiệt phân triglyceride 32 Hình 4.2- Phản ứng transester hóa triglyceride với rượu 36 Hình 4.3-Cơ chế phản ứng xúc tác kiềm tính 37 Hình 4.4- Phản ứng ester acid béo tự với chất xúc tác 38 Hình 4.5-Cơ chế phản ứng transester hóa với xúc tác acid 39 Hình 4.6-Các giai đoạn phản ứng transester hóa dầu hạt hướng dương với butanol enzyme lipase 42 Hình 4.7-Cơ chế xúc tác enzyme phản ứng trasester hóa 44 Hình 4.8-Giản đồ pha vật chất theo nhiệt độ áp suất 46 Hình 4.9-Phản ứng transester hóa triglycride với methanol điều kiện siêu tới hạn 47 Hình 4.10-Cơ chế phản ứng transester với methanol điều kiện siêu tới hạn 47 Hình 4.11-Các bước quan trọng sản xuất biodiesel với xúc tác kiềm 49 Hình 4.12-Thiết bị phản ứng liên tục sản xuất biodiesel với xúc tác kiềm 50 Hình 4.13-Quy trình công nghệ sản xuất biodiesel liên tục với xúc tác rắn 51 Hình 4.14-Quy trình cơng nghệ sản xuất biodiesel liên tục với xúc tác lipase 52 Hình 4.15-Quy trình cơng nghệ sản xuất biodiesel với methanol siêu tới hạn 55 Hình 5.1-Đồ thị sản lượng trữ lượng biodiesel EU 58 Hình 5.2-Đồ thị sản lượng trữ lượng biodiesel Hoa Kỳ 59 vi Hình 5.3-Đồ thị sản lượng trữ lượng biodiesel toàn giới 59 Hình 5.4-Tiềm sản xuất biodiesel nước tồn giới 60 Hình 5-Giá thành biodiesel dựa nguồn lipid có nước giới 61 vii Chương 1: Mở đầu CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Trong năm gần đây, với việc phát triển mức ngành công nghiệp bùng nổ dân số, nhu cầu nhiên liệu sử dụng ngày gia tăng Các nguồn lượng hóa thạch dầu mỏ, than đá, khí đốt ngày cạn kiệt Việc sử dụng nguồn lượng hóa thạch có số nhược điểm nhiễm khơng khí, gây hiệu ứng nhà kính Đồng thời, khủng hoảng lượng có chiều hướng ngày gia tăng Nên việc tìm nguồn lượng để thay cho nguồn lượng hóa thạch cần thiết Nguồn sinh khối động vật thực vật xem nguồn có khả tái sinh được, đặc biệt dầu mỡ động thực vật nguồn nguyên liệu dùng để sản xuất biodiesel Nhiên liệu biodiesel loại nhiên liệu sinh học, có số ưu điểm như: khơng độc hại, phân hủy tự nhiên, sản xuất từ nguồn nguyên liệu phục hồi, đạt tiêu môi trường, nhiều ưu điểm khác ứng dụng cho động Hiện nay, nhiên liệu biodiesel trọng phát triển Một số quốc gia tiến hành sử dụng biodiesel làm nhiên liệu thay cho nhiên liệu xăng dầu cho phương tiện thiết bị có động Điển hình châu Âu, quốc gia thuộc khối liên minh EU đặt mục tiêu vào năm 2020, tỷ lệ sử dụng nhiên liệu sinh học chiếm 20% tổng số nhiên liệu tiêu thụ cho động [108] Còn Hoa Kỳ, biodiesel phối trộn với diesel tỷ lệ 20% thể tích biodiesel đưa vào sử dụng [108] Trên giới, nguồn sinh khối từ sinh vật dồi Ứng dụng việc trồng trọt loại thực vật cho tinh dầu để cung cấp nguyên liệu thô cho q trình sản xuất biodiesel có nhiều tiềm lớn trọng phát triển Hơn nữa, sản phẩm dầu mỡ động thực vật, đặc biệt dầu thải chiên rán từ nấu nướng-thải ngồi khơng qua xử lý dẫn đến nhiễm môi trường nghiêm trọng Với trạng này, việc ứng dụng phương pháp để chuyển hóa dầu mỡ động thực vật thành nhiên liệu sử dụng vấn đề cấp bách công tìm nguồn nhiên liệu cho phát triển bền vững nhân loại 1.2 Mục tiêu đề tài Chương 4: Các phương pháp quy trình cơng nghệ sản xuất biodiesel Bảng 4.6-Thành phần dòng chảy hệ thống Dòng 1MIXF-2 2RXOT-H1 GLYCEROL BDF RESIDUES Nhiệt độ (0C) 300.0 299.7 40.0 231.9 468.3 Áp suất (bar) 350.0 350.0 1.0 1.0 1.0 Lưu lượng (kg/h) 2564.4 2564.4 106.6 1000.0 56.6 MeOH 0.592 0.548 0.026 0.002 0.000 Glycerol 0.000 0.040 0.973 0.000 0.000 Biodiesel 0.000 0.389 0.000 0.988 0.186 Triglyceride 0.408 0.000 0.000 0.000 0.000 Diglyceride 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 Monoglyceride 0.000 0.007 0.002 0.008 0.170 Acid béo tự 0.000 0.001 0.000 0.002 0.000 Sản phẩm khác 0.000 0.014 0.000 0.000 0.644 Thành phần (% khối lượng) 57 Chương 5: Tình hình sản xuất sử dụng biodiesel CHƢƠNG 5: TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ SỬ DỤNG BIODIESEL 5.1 Hiện trạng sản xuất biodiesel Nhằm giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch để ổn định nguồn cung ứng, quốc gia thuộc khối EU đặt mục tiêu nhiên liệu sinh học chiếm 5.75% lĩnh vực giao thông vào năm 2010, đạt số 10% vào năm 2020 [17] Trong loại nhiên liệu sinh học EU biodiesel nhiên liệu sản xuất nhiều nhất, chiếm 82% tổng số nhiên liệu sinh học [16] Hiện nay, thị trường dẫn đầu biodiesel EU Hoa Kỳ đạt suất cực lớn năm qua Trong đó, EU đứng đầu với tổng sản lượng biodiesel năm 2008 7.8 triệu (trong Đức sản xuất nhiều nhất, chiếm 2.8 triệu tấn), tăng 35.7% so với năm 2007 5.7 triệu (Hình 5.1) Hình 5.1-Đồ thị sản lượng trữ lượng biodiesel EU [119] Chú ý: giá trị trữ lượng tính 330 ngày làm việc năm nhà máy Hoa Kỳ đứng thứ hai, sản lượng tăng từ 946 triệu lít năm 2006 lên 1.7 tỷ lít năm 2007, khoảng 2.46 tỷ lít năm 2008 Số liệu thể hình 5.2, với gallon tương đương với 3.78 lít 58 Chương 5: Tình hình sản xuất sử dụng biodiesel 1: trữ lƣợng 2: sản lƣợng Hình 5.2-Đồ thị sản lượng trữ lượng biodiesel Hoa Kỳ [15] Hình 5.3 trình bày sản lượng trữ lượng biodiesel toàn giới năm 2002 đến 2008 Qua cho thấy sản lượng tăng đặn năm gần đây, tăng từ 7.1 triệu năm 2006 lên 9.0 triệu năm 2007 11.1 triệu năm 2008 Còn tiềm sản xuất biodiesel tăng vọt, trữ lượng biodiesel tăng từ 12.2 triệu năm 2006 lên 23.1 triệu năm 2007, đạt 32.6 triệu năm 2008 Hình 5.3-Đồ thị sản lượng trữ lượng biodiesel toàn giới [15] Và nữa, thị trường biodiesel giới ước tính đạt số 37 tỷ gallon-tương đương 140 tỷ lít vào năm 2016, tốc độ tăng trưởng hàng năm đạt 42% EU tiếp tục thị trường biodiesel lớn thập kỷ này, theo sau thị trường Hoa Kỳ [120] 59 Chương 5: Tình hình sản xuất sử dụng biodiesel Trong năm 2007, có khoảng 20 quốc gia sản xuất biodiesel Đến năm 2010, có 200 nước tham gia nghiên cứu sản xuất biodiesel, thúc đẩy giới bước vào thời đại mới, mà quốc gia tích cực tạo nguồn lượng xanh phục vụ chủ yếu cho ngành giao thông vận tải [112] Hình 5.4 cho thấy tiềm lực quốc gia có khả sản xuất biodiesel, số liệu thống kê giá trị trung bình năm 2001 đến 2006 Tuy nhiên tất quốc gia sản xuất biodiesel với quy mô lớn, nên sản lượng thực tế chưa đạt đến mức tối đa Hình 5.4-Tiềm sản xuất biodiesel nước tồn giới [59] 5.2 Tính kinh tế nhiên liệu biodiesel Giá nhiên liệu biodiesel phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu, vị trí địa lý, mùa vụ, giá dầu mỏ nhiều nhân tố khác Biodiesel có giá cao so với diesel giá cao nguồn nguyên liệu mà điển hình loại dầu dùng thực phẩm Trong năm vừa qua, tính kinh tế nhiên liệu biodiesel ngày thấp dần Những năm thập niên 90, giá nguyên liệu chiếm 60-75% tổng giá biodiesel [63], ngày chiếm đến 85% [53, 116] Để trở thành nhiên liệu thay có hiệu kinh tế cao, biodiesel phải cải thiện phát triển để cạnh tranh với loại nhiên liệu diesel thị trường Tuy nhiên, giá biodiesel thường cao 1.5-3.0 lần so với giá diesel [32] Hình 5.5 biểu thị giá trung bình biodiesel quốc gia giới năm 2001-2006 60 Chương 5: Tình hình sản xuất sử dụng biodiesel Hình 5-Giá thành biodiesel dựa nguồn lipid có nước giới [59] Để làm cải thiện hiệu kinh tế tăng cao tính cạnh tranh cho biodiesel, giá cao phải giảm xuống đến mức thích hợp Người ta bắt đầu quan tâm đến việc sản xuất biodiesel từ nguồn nguyên liệu rẻ tiền dầu thực vật dầu thải nấu ăn, mỡ động vật, cặn dầu tinh luyện dầu ăn Giá thành biodiesel từ nguồn nguyên liệu khác qua năm thể bảng 5.1 Bảng 5.1-Ước tính giá biodiesel dựa nguồn nguyên liệu [21] Nguyên liệu Giá thành biodiesel (USD/l) Năm Dầu nành, canola, dầu hạt hướng dương, dầu hạt cải 0.54-0.62 1999 Dầu nành 0.428 2001 Yellow grease 0.324 2001 Brown grease 0.246 2001 Canola 0.72 2003 Dầu thải nấu ăn 0.54-0.74 2003 Dầu nành 0.53 2005 Mỡ bò 0.22-0.63 2006 61 Chương 5: Tình hình sản xuất sử dụng biodiesel Một số quốc gia phát triển có xu đầu tư vào sản xuất biodiesel phục vụ cho xuất Một số quốc gia có tiềm lợi nhuận lớn cho việc đầu tư xuất Malaysia, Indonesia, Philippines, Papua New Guinea, Thái Lan, … Các quốc gia có giá thành biodiesel từ mức 0.56 USD, kết hợp tốt việc ứng dụng kỹ thuật sản xuất với tiềm sản xuất lớn [59] Lợi ích kinh tế ngành công nghiệp biodiesel bao gồm giải nghề nghiệp cho cư dân nơi sản xuất, tăng thu nhập thuế cho ngân sách quốc gia, thu hút đầu tư vào nhà máy trang thiết bị 62 Chương 6: Kết luận kiến nghị CHƢƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 Kết luận Các loại dầu mỡ có nguồn gốc từ động thực vật nguồn nhiên liệu tái sinh Tuy nhiên, sử dụng loại dầu mỡ làm nhiên liệu cho động đốt gặp phải số vấn đề độ nhớt q cao, độ bay thấp, cháy khơng hồn tồn hình thành nên cặn lắng muội than Cho nên dầu mỡ cần phải biến đổi để đạt tính chất phù hợp sử dụng cho động Có bốn phương pháp dùng để chuyển hóa dầu mỡ thành nhiên liệu pha lỗng, tạo vi nhũ tương, nhiệt phân, transester hóa Trong đó, phương pháp transester hóa sử dụng thơng dụng có nhiều ưu điểm vượt trội Hiện nay, dầu thực vật mà điển hình dầu nành dầu cải sử dụng nhiều để chuyển hóa thành nhiên liệu Tuy nhiên, nguồn nguyên liệu cạnh tranh với ngành thực phẩm nên giá thành nguyên liệu sản phẩm tương đối cao Các nguồn nguyên liệu phế phẩm khác mỡ động vật, dầu thải từ trình nấu ăn trọng sử dụng để giảm giá thành cho nhiên liệu Mặt khác, sử dụng phụ phẩm làm nguyên liệu giúp giảm gánh nặng cho khâu xử lý ô nhiễm môi trường Biodiesel định nghĩa alkyl ester acid béo mạch dài, sản phẩm phản ứng transester hóa dầu mỡ với rượu mạch ngắn Rượu mạch ngắn thường sử dụng methanol ethanol Phản ứng transester hóa tiến hành điều kiện có xúc tác (kiềm, acid, enzyme), điều kiện khơng có xúc tác (transester hóa với methanol siêu tới hạn) Mỗi phương pháp có ưu nhược điểm riêng mà tùy theo nguồn nguyên liệu người ta chọn phương pháp xúc tác cho thích hợp Ngồi ra, cịn kết hợp phương pháp xúc tác để đạt hiệu phản ứng cao Ứng với phương pháp xúc tác có quy trình sản xuất thiết kế cụ thể Và đa số quy trình tận dụng tốt việc thu hồi sản phẩm phụ có giá trị glycerol 6.2 Kiến nghị Về nguồn nguyên liệu: 63 Chương 6: Kết luận kiến nghị - - Tùy theo vị trí địa lý khí hậu vùng mà quy hoạch sử dụng đất canh tác để trồng cho dầu thích hợp Đặc biệt vùng đất đai khơng thích hợp để canh tác loại lương thực Quy hoạch vùng trồng lấy dầu để tránh tình trạng sản xuất khơng hiệu quả, phá rừng, xói mịn, nhiễm mơi trường Ngồi cịn có sách bảo trợ cho vùng canh tác để việc sản xuất ổn định - Ứng dụng kỹ thuật gen để tạo loại cho dầu suất cao Tuy nhiên cần quản lý chặt chẽ để loại không ảnh hưởng đến hệ sinh thái khu vực - Thành lập quan chuyên trách để thu gom phụ phẩm từ lò giết mổ quy trình chế biến thực phẩm để làm nguyên liệu cho sản xuất biodiesel - Khuyến khích nhà hàng thu gom lại toàn lượng dầu thải để làm nguyên liệu cho sản xuất nhiên liệu, giảm ô nhiểm môi trường Nghiên cứu phương pháp xử lý mỡ động vật dầu chiên rán để giảm tối đa hàm lượng acid béo tự Tập trung vào nghiên cứu quy trình xúc tác loại phụ phẩm để đạt hiệu suất chuyển hóa cao - Về kỹ thuật xúc tác: - Tập trung vào sử dụng chất xúc tác có hoạt tính cao, dễ dàng tách tái sử dụng sau phản ứng Về xúc tác enzyme, cần tập trung nghiên cứu phát triển việc ứng dụng chế phẩm enzyme lipase cố định rút ngắn thời gian phản ứng, giảm giá thành sản phẩm enzyme để sản xuất biodiesel quy mô công nghiệp Về mặt ứng dụng thực tế: tùy theo chất lượng giá nhiên liệu mà biodiesel pha trộn với diesel tỷ lệ khác Ở nước phát triển, đa số phương tiện, máy móc khơng quản lý chặt chẽ nên chất lượng động không đảm bảo Vì thế, khơng phát huy hết tác dụng nhiên liệu biodiesel động cũ thường cho khí thải nhiều cho dù có sử dụng nhiên liệu Cho nên cần phải tập trung tìm giải pháp cho việc quản lý chất lượng động cơ, máy móc để phát huy hết tiềm nhiên liệu biodiesel 64 Chương 6: Kết luận kiến nghị TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu nước: [1] Nguyễn Hồng Thanh, Nguyễn Trần Tú Nguyên, Nguyễn Thị Phương Thoa, 2009 Điều chế biodiesel từ mỡ cá basa phương pháp hóa siêu âm Tạp chí phát triển KH&CN, 12:51-61 Tài liệu nước ngoài: [2] Abelson PH., 1995 Renewable liquid fuels Science, 268:955 [3] Ahouissoussi NBC., Wetzstein ME., 1998 A comparative cost analysis of biodiesel, compressed natural gas, methanol and diesel for transit bus systems Resource and Energy Economics, 20:1–15 [4] Alencar JW., Alves PB., Craveiro AA., 1983 Pyrolysis of tropical vegetable oils J Agric Food Chem., 31:1268-1270 [5] Ali Y., Hanna MA., Cuppett SL., 1995 Fuel properties of tallow and soybean oil esters J Am Oil Chem Soc., 72:1557–64 [6] Al-Widyan MI., Al-Shyoukh AO., 2002 Experimental evaluation of the transesterification of waste palm oil into biodiesel Bioresour Technol, 85:253–6 [7] Al-Zuhair S., Ling FW., Jun LS., 2007 Proposed kinetic mechanism of the production of biodiesel from palm oil using lipase Process Biochemistry, 42:951-960 [8] Al-Zuhair S., Almenhali A., Hamad I., Alshehhi M., Alsuwaidi N., Mohamed S., 2010 Enzymatic production of biodiesel from used/waste vegetable oils: Design of a pilot plant Renewable Energy, doi:10.1016/j.renene.2010.05.010 [9] Anonymous, 2006 Biodiesel Handling and Use Guidelines U.S Department of Energy [10] Arruda LF., Borghesi R., Oetterer M., 2007 Use fish waste as silage – a review Braz Arch Biol Technol, 50(5):879–86 [11] Azam MM., Waris A., Nahar NM., 2005 Prospects and potential of fatty acid methyl esters of some non-traditional seed oils for use as biodiesel in India Biomass and Bioenergy, 2:293–302 [12] Bagby MO., 1987 Vegetable oils for diesel fuel: opportunities for development International Winter Meeting of the ASAE, Hyatt Regency Chicago [13] Bala BK., 2005 Studies on biodiesels from transformation of vegetable oils for diesel engines Energy Edu Sci Technol, 15:1–43 [14] Bastida S., Sanchez-Muniz FJ., 2001 Thermal oxidation of olive oil, sunflower oil and a mix of both oils during forty discontinuous domestic fryings of different foods Food Sci Technol Int., 7:15-21 [15] Biodiesel 2020: Global market survey, feedstock trends and market forecasts – Multi-Client Study, 2nd Edition, 2008 Emerging Markets Online, 685 pages [16] Blendz K., 2005 Report: Production estimates and crop assessment division foreign agricultural service EU-25 Oilseeds and Products Biofuels situation in 65 Chương 6: Kết luận kiến nghị the European Union United States Department of Agriculture (USDA), Global Agriculture Information Network (GAIN) [17] Bozbas K., 2008 Biodiesel as an alternative motor fuel: production and policies in the European Union Renew Sustain Energy Rev, 12:542–552 [18] Canakci M., 2007 The potential of restaurant waste lipids as biodiesel feedstocks Bioresource Technology, 98:183–90 [19] Canakci M., Gerpen JV., 1999 Biodiesel production via acid catalysis Trans ASAE, 42:1203-1210 [20] Canakci M., Gerpen JV., 2001 Biodiesel production from oils and fats with high free fatty acids Trans ASAE, 44:1429-1436 [21] Canakci M., Sanli H., 2008 Biodiesel production from various feedstocks and their effects on the fuel properties J Ind Microbiol Biotechnol, 35:431-441 [22] Canoira L., Rodrígues-Gamero M., Querol E., Alcántara R., Lapuerta M., Oliva F., 2008 Biodiesel from low-grade animal fat: production process assessment and biodiesel properties characterization Ind Eng Chem Res, 47:7997–8004 [23] Cao W., Han H., Zhang., 2005 Preparation of biodiesel from soybean oil using supercritical methanol and co-solvent Fuel, 84:347-351 [24] Chavan SP., Zubaidha PK., Dantale SW., Keshavaraja A., Ramaswamy AV., Ravindranathan T., 1996 Use of solid superacid (sulphated SnO2) as efficient catalyst in facile transesterification of ketoesters Tetrahedron Lett, 37:233–236 [25] Chevron Product Company, 2007 Diesel Fuels Technical Review Chevron Corporation, U.S.A [26] Chhetri A., Tango M., Budge S., Watts K., Islam M., 2008 Non-edible plant oils as new sources for biodiesel production International Journal of Molecular Sciences, 9:169-180 [27] Cvengros J., Cvengrosova Z., 2004 Used Frying Oils and Fats and their Utilization in the Production of Methyl Esters of Higher Fatty Acids Biomass Bioenergy, 27:173-181 [28] Dantas TNC., Silva AC., Neto AAD., 2001 New microemulsion systems using diesel and vegetable oils Fuel, 80:75-81 [29] Demirbas A., 2003 Biodiesel fuels from vegetable oils via catalytic and noncatalytic supercritical alcohol transesterifications and other methods: a survey Energy Convers Manage, 44:2093–109 [30] Demirbas A., 2005 Biodiesel production from vegetable oils via catalytic and non-catalytic supercritical methanol transesterification methods Progress in Energy and Combustion Science, 31:466-487 [31] Demirbas A., 2007 Biodiesel from sunflower oil in supercritical methanol with calcium oxide Energy Conversion and Management, 48:937-941 [32] Demirbas A., 2007 Importance of biodiesel as transportation fuel Energy Policy, 35:4661–4670 [33] Di Serio M., Tesser R., Dimiccoli M., Cammarota F., Nasatasi M., Santacesaria E., 2005 Synthesis of biodiesel via homogeneous Lewis acid catalyst J Mol Catal., 239:111-115 66 Chương 6: Kết luận kiến nghị [34] Dias JM., Alvim-Ferraz MCM., Almeida MF., 2008 Comparison of the performance of different homogeneous alkali catalysts during transesterification of waste and virgin oils and evaluation of biodiesel quality Fuel 87:3572–3578 [35] Dias JM., Alvim-Ferraz MCM., Almeida MF., 2008 Mixtures of vegetable oils and animal fat for biodiesel production: influence on product composition and quality Energy Fuel, 22:3889–3893 [36] Dias JM., Alvim-Ferraz MCM., Almeida MF., 2009 Production of biodiesel from acid waste lard Bioresource technology, 100:6355-6361 [37] Dorado MP., Ballesteros E., de Almeida JA., Schellert C., Lohrelein HP., Krause R., 2002 An Alkali-Catalyzed Transesterification Process for High Free Fatty Acid Waste Oils Trans ASAE, 45:525-529 [38] Dorado MP., Ballesteros E., Arnal JM., Gómez J., López FJ., 2003 Exhaust emissions from a diesel engine fueled with transesterified waste olive oil Fuel, 82:1311-1315 [39] Dossat V., Combes D., Marty A., 2002 Lipase-catalysed transesterification of high oleic sunflower oil Enzyme and Microbial Technology, 30:90-94 [40] Eckey EW., 1956 Esterification and interesterification J Am Oil Chem Soc., 33:575–9 [41] FAO – Food and Agriculture Organization, 2006 The state of world fisheries and aquaculture Rome [42] Fjerbaek L., Christensen KV., Norddahl B., 2009 A review of the current state of biodiesel production using enzymatic trasesterification Biotechnology and Bioengineering, 102:1298-1315 [43] Fogler HS., 2006 Elements of chemical reaction engineering 4th ed USA: Pearson Education International [44] Franck EU., Deul R., 1978 Dielectric behavior of methanol and related polar fluids at high pressures and temperatures Faraday Discuss Chem Soc., 66:191198 [45] Freedman B, Butterfield RO, Pryde EH., 1986 Transesterification kinetics of soybean oil J Am Oil Chem Soc, 63:1375–80 [46] Fukuda H., Kondo A., Noda H., 2001 Biodiesel fuel production by transesterification of oils J Biosci Bioeng, 92:405-416 [47] Furuta S., Matsuhashi H., Arata K., 2004 Biodiesel fuel production with solid superacid catalysis in fixed bed reactor under atmospheric pressure Catal Commun, 5:721–723 [48] Girard P., Fallot A., 2006 Review of existing and emerging technologies for the production of biofuels in developing countries Energy for sustainabe development, 2:92-108 [49] Goering CE., Schwab AW., Daugherty MJ., Pryde EH., Heakin AJ., 1982 Fuel properties of eleven vegetable oils Trans ASAE, 25:1472-83 [50] Guesta FJ., Sanchez-Muniz C., Polonio-Garrido S., Varela L., Arroyo R., 1993 Thermoxidative and hydrolytic changes in sunflower oil used in frying with a fast turnover of fresh oil J Am Oil Chem Soc.,70:1069-1073 67 Chương 6: Kết luận kiến nghị [51] Gürü M., Artukoğlu B., Keskin A., Koca A., 2009 Biodiesel production from waste animal fat and improvement of its characteristics by synthesized nickel and magnesium additive Energy conversion and management, 50:498-502 [52] Haas, MJ., 2004 The interplay between feedstock quality and esterification technology in biodiesel production Lipid Technol, 16:7-11 [53] Haas MJ., McAloon AJ., Yee WC., Foglia TA., 2006 A process model to estimate biodisel production costs Bioresour Technol, 97:671–678 [54] Han H., Cao W., Zhang J., 2005 Preparation of biodiesel from soybean oil using supercritical methanol and CO2 as co-solvent Process Biochemistry, 40:31483151 [55] Haumann BF., 1990 Renderers give new life to waste restaurant fats Inform 1:722–725 [56] Helwani Z., Othman MR., Aziz N., Fernado WJN., Kim J., 2009 Technologies for production of biodiesel focusing on green catalytic techniques: A review Fuel processing technology, 90:1502-1514 [57] Hsu A., Jones KC., Foglia TA., Marmer WN., 2004 Continuous production of ethyl esters of grease using an immobilized lipase J Am Oil Chem Soc., 81:749-752 [58] İnan İH, Kubaş A., Gaytancıoğlu O., Azabağaoğlu M.Ö., Unakıtan G., 2006 The structure and fundamental problems of vegetable oil industrial in Turkey Journal of Tekirdag Agricultural Faculty, 3:8-15 [59] Johnston M., Holloway T., 2007 A global comparison of national biodiesel production potentials Environmental Science and Technology, 41:7967–7973 [60] Kaieda M., Samukawa T., Matsumoto T., Ban K., Kondo A., Shimada Y., Noda H., Nomoto F., Ohtsuka K., Izumoto E., Fukuda H., 1999 Biodiesel fuel production from plant oil catalyzed by Rhizopus oryzae lipase in a watercontaining system without an organic solvent J Biosci Bioeng, 88:627–631 [61] Kiss AA., Dimian AC., Rothenberg G., 2006 Solid acid catalysts for biodiesel production—towards sustainable energy Adv Synth Catal, 348:75–81 [62] Krammer P., Vogel H., 2000 Hydrolysis of esters in subcritical and supercritical water Journal of Supercritical Fluids, 16:189-206 [63] Krawczyk T., 1996 Biodiesel-Alternative fuel make inroads but hurdles remain Inform, 7:801–829 [64] Kulkarni MG., Dalai AK., 2006 Waste cooking oil-An economical source for biodiesel: a review Ind Eng Chem Res, 45:2901-2913 [65] Kusdiana D., Saka S., 2004 Effects of water on biodiesel fuel production by supercritical methanol treatment Bioresour Technol, 91:289–295 [66] Lebedevas S., Vaicekauskas A., Lebedeva G., Makareviciene V., Janulis P., Kazancev K., 2006 Use of waste fats of animal and vegetable origin for the production of biodiesel fuel: quality, motor properties, and emissions of harmful components Energy Fuel, 20:2274–2280 [67] Lim Y., Lee HK., Lee YW., Han C., 2009 Design and economic analysis of the process for biodiesel fuel production from transesterificated rapeseed oil using supercritical methanol Ind Eng Chem Res., 48:5370-5378 68 Chương 6: Kết luận kiến nghị [68] Liu K., 1994 Preparation of fatty acid methyl esters for gas chromatography analysis of lipids in biological materials J Am Oil Chem Soc., 71:1179-1187 [69] Lotero E., Liu Y., Lopez DE., Suwannakarn K., Bruce DA., Goodwin JG., 2005 Synthesis of biodiesel via acid catalysis Ind Eng Chem Res., 44:5353-5363 [70] Ma F., Clements LD., Hanna MA., 1998 Biodiesel fuel from animal fat Ancillary studies on transesterification of beef tallow Ind Eng Chem Res., 37:3768-3771 [71] Ma F., Hanna MA., 1999 Biodiesel production: a review Bioresour Technol, 70:1-15 [72] Marckley KS., 1960 Fatty Acids, 2nd ed New York: Interscience [73] Meng X., Chen G., Wang Y., 2008 Biodiesel production from waste cooking oil via alkali catalyst and its engine test Fuel processing technology, 89:851-857 [74] Mittelbach M., Enzelsberger H., 1999 Transesterification of heated rapeseed oil for extending diesel fuel J Am Oil Chem Soc., 76:545-550 [75] Nawar WW., 1984 Chemical changes in lipids produced by thermal processing J Chem Ed., 61:299-302 [76] Ngo HL., Zafiropoulos NA., Foglia TA., 2008 Efficient two-step synthesis of biodiesel from greases Energy Fuel, 22:626–634 [77] Niehaus RA., Goering CE., Savage LD., Jr., Sorenson SC., 1986 Cracked soybean oil as a fuel for a diesel engine Trans ASAE, 29:683-689 [78] Nitschke WR., Wilson CM., 1965 Rudolph diesel, pionier of the age of power Norman, OK: The University of Oklahoma Press [79] Paiva AL., Balcao VM., Malcata FX., 2000 Kinetics and mechanisms of reactions catalyzed by immobilized lipases Enzyme Microb Technol, 27:187–204 [80] Pak SC., Kay WB., 1972 The critical properties of binary hydrocarbon systems Ind Eng Chem Fundamen., 11:255-267 [81] Panalotov I., Verger R., 2000 Physical chemistry of biological interfaces New York: Marcel Dekker Inc [82] Patil PD., Deng S., Rhodes JI., Lammers PJ., 2010 Conversion of waste cooking oil to biodiesel using ferric sulfate and supercritical methanol processes Fuel, 89:360-364 [83] Patil PD., Gude VG., Deng S., 2010 Transesterification of Camelia Sativa oil using supercritical and subcritical methanol with cosolvents Energy Fuels, 24:746-751 [84] Peng BX., Shu Q., Wang JF., Wang GR., Wang DZ., Han MH., 2008 Biodiesel production from waste oil feedstocks by solid acid catalysis Process Safety and Environment Protection, 86:441-447 [85] Pioch D., Lozano P., Rasoanantoandro MC., Graille J., Geneste P., Guida A., 1993 Biofuels from catalytic cracking of tropical vegetable oils Oleagineux, 48:289-291 [86] Pryde, E.H., 1984 Vegetable oils as fuel alternatives – symposium overview JAOCS, 61:1609-1610 [87] Ramadhas AS., Jayaraj S., Muraleedharan C., 2004 Use of vegetable oils as IC engine fuels—a review Renew Energy, 29:727–742 69 Chương 6: Kết luận kiến nghị [88] Saka S., Kusdiana D., Minami E., 2006 Non-catalytic biodiesel fuel production with supercritical methanol technologies Journal of Scientific & Industrial Research, 65:420-425 [89] Sasidharan M., Kumar R., 2004 Transesterification over various zeolites under liquid-phase conditions J Mol Catal A: Chem, 210:93–98 [90] Schuchardt U., Sercheli R., Vargas RM., 1998 Transesterification of vegetable oil: a review J Braz Chem Soc., 9:199-210 [91] Schwab AW., Bagby MO., Freedman B., 1987 Preparation and properties of diesel fuels from vegetable oils Fuel, 66:1372-1378 [92] Schwab AW., Dykstra GJ., Selke E., Sorenson SC., Pryde EH., 1988 Diesel fuel from thermal decomposition of soybean oil J Am Oil Chem Soc, 65:1781-1786 [93] Sendzikiene E., Makareviciene V., Janulis P., 2005 Oxidation stability of biodiesel fuel produced from fatty wastes Pol J Environ Stud, 14:335–339 [94] Sharma YC., Singh B., 2008 Development of biodiesel from karanja, a tree found in rural India Fuel, 87:1740–2 [95] Sharma YC., Singh B., 2009 Development of biodiesel: Current scenario Renewable and Sustainable Energy Reviews, 13:1646-1651 [96] Sharma YC., Singh B., 2010 An ideal feedstock, kusum (Schleichera triguga) for preparation of biodiesel: Optimization of parameters Fuel, 89:1470-1474 [97] Sharma YC., Singh B., Upadhyay SN., 2008 Advancements in development and characterization of biodiesel Fuel, 87:2355-73 [98] Sheehan J., Cambreco, Duffield J., Graboski M., Shapouri H., 1998 An overview of biodiesel and petroleum diesel life cycles US Department of agriculture and Energy Report, 1–35 [99] Sonntag NOV., 1979 Reactions of fats and fatty acids Bailey’s industrial oil and fat products, vol 1, 4th edition, ed Swen D., John Wiley & Sons, New York, p 99 [100] Soumanou MM., Bornscheuer UT., 2003 Improvement in lipase-catalysed synthesis of fatty acid methyl esters from sunflower oil Enzyme Microbiol Technol, 33:97–103 [101] Srivastava A., Prasad R., 2000 Triglycerides-based diesel fuels Renew Sustain Energy Rev, 4:111–133 [102] Srivastava PK., Verma M., 2008 Methyl ester of karanja oil as an alternative renewable source energy Fuel, 87:1673–7 [103] Supple B., Howard-Hildige R., Gonzalez-Gomez E., Leahy JJ., 2002 The effect of steam treating waste cooking oil on the yield of methyl esters J Am Oil Chem Soc, 79:175–8 [104] Tewari DN., 2007 Jatropha and bio-diesel New Delhi: Oceans Books Pvt Ltd Pp 1-228 [105] Trent WR., 1945 Process of treating fatty glycerides US Patent 2, page 383632 [106] Tyagi VK., Vasishtha AK., 1996 Changes in the characteristics and composition of oils during deep-fat frying JAOCS, 73:499–506 70 Chương 6: Kết luận kiến nghị [107] Wang Y., Ou S., Liu P., Xue F., Tang S., 2006 Comparison of two different processes to synthesize biodiesel by waste cooking oil Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 252:107-112 [108] Wang Y., Ou S., Liu P., Zhang Z., 2007 Preparation of biodiesel from waste cooking oil via two-step catalyzed process Energy Conversion and Management, 48:184-188 [109] Weisz PB., Haag WO., Rodeweld PG., 1979 Catalytic production of highgrade fuel (gasoline) from biomass compounds by shape delective catalysis Science, 206:57-58 [110] Wiltsee G., 1998 Waste Grease Resource in 30 US Metropolitan Areas The Proceedings of Bioenergy ‘98 Conference, pp 956-963 [111] Wu WH., Foglia TA., Marmer WN., Phillips JG., 1999 Optimizing production of ethyl esters of grease using 95% ethanol by response surface methodology J Am Oil Chem Soc, 76:517-521 [112] Xu Y., Liu H., Du W., Sun Y., Ou X., Liu D., 2009 Intergrated production for biodiesel and 1,3-propanediol with lipase-catalyzed transesterification and fermentation Biotechnol Lett, 31:1335-1341 [113] Yamaguchi T., Benmore CJ., Soper AK., 2000 The structure of subcritical and supercritical methanol by neutron diffraction, empirical, potential structure refinement, and spherical harmonic analysis J Chem Phys., 112:8976-8987 [114] Yin JZ., Xiao M., Song JB., 2008 Biodiesel form soybean oil in supercritical methanol with co-solvent Energy Conversion and Management, 49:908-912 [115] Zhang Y., Dube MA., McLean DD., Kates M., 2003 Biodiesel production from waste cooking oil: Process design and technological assessment Bioresour Technol 2003, 89:1-16 [116] Zhang Y., Dube MA., McLean DD., Kates M., 2003 Biodiesel production from waste cooking oil: Economic assessment and sensitivity analysis Bioresour Technol, 90:229–240 [117] Ziejewski M., Kaufman KR., Pratt GL., 1983 Vegetable oil as diesel fuel Seminar II, Northern Regional Research Center, Peoria, Illinois, 19-20 October, 1983 [118] Ziejewski M., Kaufman KR., Schwab AW., Pryde EH., 1984 Diesel engine evaluation of a nonionic sunflower oil-aqueous ethanol microemulsion JAOCS, 61:1620-1626 Tài liệu mạng internet: [119] EBB (European Biodiesel Board), 2008 EBB official press release: 2006, 2007, 2008 production and capacity statistics Available from: http://www.ebbeu.org/EBBpress.php [120] Sims B., 2007 Biodiesel: a global perspective Biodiesel magazine http://www.biodieselmagazine.com/article.jsp?article_id=1961 [121] World statistics, 1998-2009 United Soybean Board Available from: http://www.soystats.com/ 71 ... nguồn nguyên liệu sản xuất biodiesel 3.2 Mỡ động vật 3.2.1 Nguồn cung ứng Biodiesel ngày chủ yếu sản xuất từ dầu thực vật Tuy nhiên, nguồn mỡ động vật từ ngành công nghiệp thực phẩm nguồn thừa thải... XUẤT BIODIESEL 3.1 Dầu thực vật 3.1.1 Nguồn cung ứng Dầu thực vật loại dầu chiết suất từ hạt, Nói chung, hạt chứa dầu, từ dầu thực vật dùng để dầu có dầu với hàm lượng lớn Dầu lấy từ hạt có dầu. .. phần, tính chất, nguồn cung ứng ba loại nguyên liệu sử dụng sản xuất biodiesel: dầu thực vật, mỡ động vật, dầu thải từ trình chiên rán - Tìm hiểu phương pháp sản xuất biodiesel từ nguồn nguyên liệu