Vào khoảng 1900, con người đã biết sử dụng dầu sinh học này làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong. Nhưng vào thời điểm đó, nguồn năng lượng dầu mỡ rẻ tiền chưa trở nên cần thiết. Đến ngày nay, giá nhiên liệu tăng lên và nỗi lo lắng về nguy cơ thiếu hụt nhiên liệu thì việc tìm kiếm nguồn năng lượng thay thế là việc rất cần thiết, đó là biodiesel (Trung tâm nghiên cứu và phát triển về tiết kiệm năng lượng, 2003).
Khái niệm biodiesel (biology diesel): hay còn gọi là dầu sinh học, nó là một loại nhiên liệu sinh học có tính chất tương đương với nhiên liệu dầu diesel nhưng không phải được sản xuất từ dầu mỏ mà được sản xuất từ dầu thực vật
hay mỡ động vật bằng phản ứng chuyển hóa este (transesterification) (Viện môi trường và Tài Nguyên TP.HCM, 2004).
Năm 2004, Phân viện khoa học vật liệu tại Tp. Hồ Chí Minh đã nghiên cứu thành công công nghệ sản xuất dầu biodiesel, được làm từ mỡ động vật (mỡ cá tra, cá basa). Có nhiều phương pháp để tổng hợp dầu biodiesel nhưng cách chuyển vị este dầu mỡ động vật bằng chất xúc tác zeolyt với tác nhân metanol (etanol) được xem là tốt nhất. theo phương pháp này, một tấn nguyên liệu có thể thu được 100kg glycerin và 800kg biodiesel. Các tiêu chuẩn chớp cháy và độ nhớt sản phẩm đều đạt tiêu chuẩn, giá thành của biodiesel giảm khoảng 20% so với giá dầu trên thị trường (Nguyễn Đình Thành, 2004).
• Nhiên liệu sinh học từ dầu thực vật
Từ các năm 1980 đã có cuộc “lội ngược dòng” nhằm đưa nhiên liệu sinh học trở về vai trò căn bản sau khi đã đánh mất vào thời phát triển dầu mỏ trong các năm 1920. Châu Âu có tốc độ phát triển biodiesel nhanh nhất với quy trình sản xuất từ hột cải dầu Brassica napus. Tận dụng ưu thế nhiệt đới, vùng Đông Nam Á nhận được nhiều nguồn đầu tư vào nhiên liệu sinh học; trong đó 3 nước Thái Lan, Malaysia và Inđônêxia sử dụng các loại dầu cọ, Philippin cũng như Trung Quốc và Ấn Độ chọn loại dầu của cây đậu cọc rào (còn gọi cây dầu mè) Jatropha curcas. Trái lại, các tập đoàn dầu khí không đầu tư sản xuất biodiesel từ cây trồng trên cạn mà nhắm vào các loài rong tảo, đặc biệt vào nhóm tảo phù du - phytoplankton - vốn có cấu trúc tế bào đơn giản, tốc độ
sinh sản cực kỳ nhanh và hàm lượng chất béo lại rất lớn. Người ta gọi phong trào đầu tư này bằng câu nói “từ algae đến oilgae”.
Thực tế khai thác cho thấy mỗi hecta đất trồng cải dầu chỉ sản xuất được 1.100 lít biodiesel, đậu cọc rào được 1.590 lít, dừa được 2.670 lít và cây cọ được 5.980 lít. Rõ ràng không thể dựa vào nhóm cây trồng trên cạn đểđạt đến các chỉ tiêu thay thế dầu mỏ, cho dù giá nhiên liệu sinh học hiện nay còn cao, nhu cầu tiêu thụ cũng đã tăng mạnh trong mấy năm gần đây - chủ yếu để pha trộn vào dầu mỏ nhằm làm giảm ô nhiễm môi trường. Nhiều bang của Mỹ đã có luật quy định pha trộn tối thiểu ở mức 2%, tại 25 nước châu Âu là 5,75% trong năm 2010 và ởẤn Độ dự kiến thay thế 50% nhiên liệu dầu mỏ vào năm 2030. Ba kỹ thuật chìa khóa cho công nghệ sản xuất dầu tảo nhằm tăng nhanh sản lượng biodiesel và hạ thấp giá thành sản phẩm đủ sức cạnh tranh với nhiên liệu dầu mỏ là nâng cao hàm lượng chất béo từ 15 - 30% trong điều kiện tự
nhiên lên 75 - 85% trọng lượng khô của tảo thông qua hoạt động của enzyme chuyển hóa acetyl - CoA carboxylase, thu hoạch hiệu quả tảo phù du trên các mặt nước bằng bơm hút ly tâm và trích ly hiệu suất cao dầu tảo bằng khí carbonic ở áp suất tới hạn. Hiện nay vùng dự án được chú ý nhất là vịnh Thái Lan và vùng Nam Biển Đông, nơi có nhiệt độ nóng ấm và giàu chất dinh dưỡng.
Trong quá trình tìm hiểu những cây có công dụng làm thuốc trị bệnh, Phân viện Hóa học và các hợp chất thiên nhiên TP.Hồ Chí Minh, đã tình cờ phát hiện cây diesel - loài cây rất thích hợp cho việc cải tạo và phủ xanh những vùng đất hoang hóa. "Cây này có đặc tính chịu hạn rất cao khi trồng trên các vùng đất khô cằn, cây giúp tăng độ ẩm cho môi trường, độ mùn và khả năng dự trữ nước cho đất".
Cây diesel thuộc họ thầu dầu, có nguồn gốc từ các nước Trung Mỹ, tên khoa học là Jatropha carcus L. Ở Việt Nam, cây diesel có mặt từ rất sớm, mọc nhiều ở những vùng núi, chủ yếu được người dân trồng để làm hàng rào nên còn có tên dân gian là cây cọc rào, (Nguyễn Phú Cường, 2008).
Trồng cây diesel trên các vùng đất này sẽ có tác dụng chống xói mòn, cát bay, tăng độ ẩm cho môi trường, tăng dự trữ nước, cải tạo cho đất rất tốt, lá cây khô rụng nuôi giun, tăng độ mùn cho đất. Hiện tại, loài cây này đã được sản xuất thử nghiệm trên diện tích hơn 30 ha cây giống ở Nha Trang, Bình Thuận và đã cho thu hoạch với năng suất đạt 10 tấn giống/ha với tổng lượng giống ở đây sẽ đáp ứng đủ để trồng cho khoảng trên 100.000ha. Theo tính toán, với năng suất trung bình khoảng 12 tấn/ha, cây dầu diesel có thể cho thu nhập từ 30 - 40 triệu đồng/năm. (Thái Xuân Du, 2008).
Theo nghiên cứu của các chuyên gia cây "Diesel" có thể phát triển trên đất
Đồng Nai. Tại hội thảo công nghệ sinh học tỉnh Đồng Nai, các chuyên gia thuộc Phân viện Hóa học các Hợp chất thiên nhiên TP. Hồ Chí Minh đã đề cập về một loại cây rất có triển vọng phát triển ở Đồng Nai, đó là cây dầu mè (Jatropha curcas L.) hay còn gọi là cây diesel- một loại cây có nguồn gốc từ
Trung Mỹ và đã được trồng và xâm nhập đến miền nhiệt đới và cận nhiệt đới Á – Phi, (Lê Võ Định Tường, 2006).
Hình 2.4. Cây dầu mè Jatropha curcas L.(Ảnh: comcast.net)
Hiện tại, cây Jatropha đã được trồng ở Kon Tum, phát triển rất tốt và cũng
được trồng phổ biến ở các tỉnh miền Trung và Tây Nguyên với diện tích khoảng 2000 ha. Trung bình một ha cây Jatropha có thể sản xuất được 3000 lít dầu sinh học trong một năm.
Theo nghiên cứu ban đầu, tại Bình Định sẽ xây dựng 1 nhà máy sản xuất dầu diesel sinh học có công suất 100 tấn/ngày đòi hỏi vùng nguyên liệu lên tới 50.000 ha dừa. Dự kiến tổng vốn đầu tư cho dự án khoảng 80 - 100 triệu USD. Trong đó, vốn xây dựng nhà máy trên 20 triệu do các doanh nghiệp của Nhật Bản và Bình Định liên doanh thực hiện, còn lại sẽđầu tư bằng vốn ODA cho người trồng dừa và các cơ sở chế biến dầu dừa thô.
ODA (Official Development Assistance) có nghĩa là hỗ trợ phát triển chính thức, là một kiểu đầu tư nước ngoài dành cho các dự án xây dựng, phát triển cơ sở hạ tầng tại các nước đang phát triển, (Nguyễn Văn Thiện, 2006).
Các báo cáo nghiên cứu cho thấy chỉ có Tây Ban Nha là nước duy nhất trên thế giới sử dụng biodiesel từ nguyên liệu dầu hướng dương, còn lại điều sử dụng từ dầu ăn phế thải. Sản lượng tiêu thụ chưa lớn, cao nhất là ở Bỉ
241.000 tấn/năm.
• Thu hồi biodisel từ mỡ cá
Để nâng cao giá trị phụ phẩm sau khi chế biến phi-lê cá tra ,cá basa xuất khẩu và tạo thêm sản phẩm mới cho xã hội tiêu dùng trước những biến động giá xăng dầu hiện nay liên tục tăng cũng vừa góp phần giảm thiểu tối đa vấn
đề ô nhiễm môi trường, nhiều cán bộ khoa học – kỹ thuật tập trung nghiên cứu công nghệ sản xuất dầu chạy máy Bio-Diesel từ mỡ cá tra, cá ba sa.
Biodiesel là loại nhiên liệu được chế biến từ dầu thực vật hoặc mỡ động vật, được biến đổi bằng hóa sinh và là chất đốt không độc hại, ít khí thải hơn dầu Diesel và có thể thay thế một phần nhiên liệu hóa thạch. Năm 1900 tại Hội chợ thế giới tổ chức tại Pari, diesel đã được thay bởi biodiesel chế biến từ dầu hạt Phụng (lạc) chạy thử động cơ kết quả rất tốt. Trong những năm của thập kỷ 90, Pháp đã triển khai sản xuất biodiesel từ dầu hạt cải và được dùng ở
dạng B5 (5% biodiesel với 95% diesel) và B30 (30% biodiesel vói 70% diesel).
Theo xu hướng của thế giới hiện nay, người ta sẽ trộn biodiesel vào thành phần diesel từ 5% – 30%. Tại Thái Lan, sử dụng B5 (5% dầu biodiesel với 95% diesel) tại Chiangmai và Bangkok vào năm 2006. Tại Australia, đã sử
dụng B20 và B50 vào tháng 2 năm 2005 và tại Mỹ là B20. Tại Việt Nam, Petro Việt Nam đã có kế hoạch dưa 10% biodiesel (B10) vào thành phần diesel để lưu thông trên thị trường, (H□ Xuân Thiên, 09/05/06).
Hiện nay đồng bằng sông Cửu Long tiêu thụ khoảng 645.000 tấn cá tra, basa nguyên liệu. Trong đó, mỡ cá chiếm khoảng 96.750 tấn (chiếm 15%), số
lượng này càng tăng cao vào các năm sau vì công suất sản xuất của các doanh nghiệp ngày một tăng. Ngoài ra, nước ta còn có các nguồn dầu phong phú như
dầu dừa, dầu cám,… và dầu đã qua sử dụng là rất lớn, đây là nguồn nguyên liệu chính để sán xuất biodiesel.
Lợi ích từ biodiesel đến kinh tế xã hội và môi trường
Giải quyết vấn đề tiêu thụ mỡ cá tra, basa dư thừa. Tạo thêm kênh phân phối mới cho mặt hàng mỡ cá. Có sản phẩm mới là Glycerol chiết xuất từ mỡ cá tra, cá basa, muối kali làm phân bón và mỡ bôi trơn.
Giải quyết lượng phụ phẩm rát lớn là mỡ cá tra, cá basa cho các nhà máy chế biến thủy sản
Nâng cao giá mỡ cá, góp phần phát triển nghề nuôi cá, giúp ngư dân
ổn định sản suất
Tạo việc làm cho lao động địa phương, giảm thiểu vấn đề ô nhiễm môi trường.
Về môi trường, biodiesel giảm sự thải khí CO 50% va2 CO2 78,45%. Không chứa Sulfur nên không ô nhiễm SO2, giảm 65% các hạt khói. Có chỉ số
Cetan cao hơn diesel nên đốt cháy nhanh hơn khi đưa vào động cơ, biodiesel tinh khiết có thể sử dụng trong bất kì động cơ nào và ít chứa hydrocacbon thơm.
Tại hội chợ triển lãm quốc tế thủy sản Việt Nam (Vietfish) tháng 6 năm 2006, đã được giới thiệu một sản phẩm mới đó là basabiodiesel do ông Hồ
Xuân Thiên (ở An Giang) sản xuất và lập tức được trao danh hiệu “sản phẩm
độc đáo” và từ đó một nhà máy sản xuất basabiodiesel đầu tiên trên thế giới
đang ra đời ởđông bằng sông Cửu Long.
Hiện nay với sản lượng khoảng 645.000 tấn cá tra basa nguyên liệu ở tại
đồng bằng sông Cửu Long thì lượng phụ phẩm thải ra hàng năm chiếm khoảng 50% khối lượng nguyên liệu. Trong đó, lượng mỡ cá chiếm 15% trọng lượng con cá cũng bị loại bỏ thành phụ phẩm. Loại mỡ này được bán cho các nhà máy chế biến thức ăn với giá rẻ, làm cho giá trị con cá tra basa bị giảm xuống.
Hiện ở An Giang, công ty Agifish đã có một nhà máy sản xuất dầu basabiodiesel từ mỡ cá tra, basa. Năm 2007 đã sản xuất được 10 triệu lít dầu, năm 2008 khoảng 20 triệu lít và 50 triệu lít trong năm 2010. Hiện đã có công ty đặt vấn đề bao tiêu toàn bộ sản phẩm dầu basabiodiesel, bởi loại dầu này ở
nước ngoài giá cao hơn ở Việt Nam. Theo tiêu chuẩn châu Âu, năm 2010 bắt buộc các động cơ chạy dầu diesel phải có tối thiểu 5% lượng dầu sinh học.
Đây là loại nhiên liệu sạch vì qua kiểm nghiệm, so với dầu diesel , tỷ lệ khí thải CO2, CO, hạt khói… đều thấp hơn từ 45 – 78,5%, đặc biệt là biodiesel không chứa lưu huỳnh và có mùi vị giống dầu ăn. 1kg mỡ cá có thể sản xuất
được 1,13 lít biodiesel, giá bán là 7.000 đồng/lít, (Hồ Xuân Thiên, 07/12/2006).
Không chỉ riêng ở An Giang mà công ty Minh Tú cũn đã sản xuất thành công dầu biodiesel từ mỡ động vật. Kết quả mẫu thử tại Công ty Liên doanh Dầu khí Mê Kông cho thấy, dầu biodiesel đạt gần 100% so với tiêu chuẩn dầu diesel Việt Nam và tiêu chuẩn các nước trên thế giới, nhưng giá thành giảm khoảng 15% so với dầu diesel trên thị trường. Đăc biệt, dầu biodiesel có nhiều
ưu điểm đối với môi trường so với diesel. Chính vì tính năng vượt trội và hiệu quả kinh tế cao, nên một công ty ở Campuchia đã tiến hành ký hợp đồng nhập khẩu 2 triệu lít dầu biodiesel/năm với công ty Minh Tú vào năm 2007, với giá 0,45 USD/lít. Cứ một kg mỡ cá tra, cá basa khoảng 4.300 đồng, sau khi qua dây chuyền sản xuất cho ra một lít dầu biodiesel có giá khoảng 6.800 đồng, (Trịnh Minh Tú, 2006).
Như vậy, với việc xây dựng nhà máy sản xuất dầu từ mỡ cá tra, cá basa Việt Nam sẽ là nước đầu tiên trên thế giới nói chung, đồng bằng sông Cửu Long nói riêng đã sản xuất dầu biodiesel từđộng vật.
Chương 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU