Nhiên liệu dầu mỏ Nhiên liệu sinh học
44
Hàm lượng lưu huỳnh cao Hàm lượng lưu huỳnh cực thấp Chứa hàm lượng chất thơm Không chứa hàm lượng chất thơm Khó phân hủy sinh học Có khả năng phân hủy sinh học cao Không chứa hàm lượng oxy Có chứa oxy
Điểm chớp cháy thấp Điểm chớp cháy cao
2.2. Ưu, nhược điểm của biodiesel
Trong biodiesel hàm lượng lưu huỳnh rất thấp (hầu như không có), không chứa các hợp chất thơm và hàm lượng oxy khá cao [11]. Biodiesel không bền, rất dễ bị oxi hóa do có hàm lượng lớn các hợp chất không no.
2.2.1.Ưu điểm
- Trị số cetan cao:
Nhiên liệu diesel thông thường có trị số cetan từ 50 ÷ 52 và 53 ÷ 54 đối với động cơ cao tốc. Do biodiesel là các alkyl este mạch thẳng nên nhiên liệu này có trị số cetan cao hơn, biodiesel hoàn toàn có thể đáp ứng dễ dàng yêu cầu của những động cơ đòi hỏi nhiên liệu chất lượng cao với khả năng tự bắt cháy cao mà không cần phụ gia tăng trị số cetan. Trị số cetan của biodiesel biến đổi trong khoảng rộng, phụ thuộc vào thành phần cấu tử trong dầu ban đầu và độ bão hòa của các gốc axit béo chứa trong nguyên liệu. Biodiesel có thể cải thiện tính năng của dầu diesel truyền thống về tính bôi trơn và trị số cetan. Trong thực tế, ở mức hàm lượng thấp (<5) trong hỗn hợp với dầu diesel khoáng, biodiesel có vai trò như là những phụ gia cải thiện chất lượng nhiên liệu. [8]
- Quá trình cháy sạch:
Biodiesel hầu như không chứa lưu huỳnh, rất ít nước và chứa nhiều oxy hơn so với diesel. Với biodiesel B100 (nguyên chất) có chứa khoảng 11% oxy, thúc đẩy quá trình cháy hoàn toàn và sạch hơn. Sự giảm hàm lượng cacbon làm giảm sự phát thải cacbon monoxit (CO), cacbondioxit (CO2), muội than (nguyên tố C). Hàm lượng lưu huỳnh của biodiesel thấp, có hai ưu điểm quan trọng so với diesel khoáng: thứ nhất, với vai trò nhiên liệu, sự cháy biodiesel sẽ thải ra ít lưu huỳnh oxit (SOx) gây ăn mòn thiết bị, không
45
gây ô nhiễm môi trường, ít ảnh hưởng tới sức khỏe của con người thứ hai, xu thể trong tương lai của nhiên liệu, kế cả đối với diesel khoáng là sự tiêu chuẩn hóa, giảm hàm lượng lưu huỳnh. Hàm lượng oxi cao của biodiesel cũng cho phép nhiên liệu cháy hoàn toàn hơn sơ với nhiên liệu khoáng nên giảm sự phát thải hydrocacbon và CO ra môi trường, đồng thời sự tạo cặn, đóng muội trong động cơ sẽ giảm đi đáng kể. [15]
- Khả năng bôi trơn cao nên giảm mài mòn:
Biodiesel có khả năng bôi trơn bên trong tốt hơn diesel khoáng. Khả năng bôi trơn của nhiên liệu được đặc trưng bởi giá trị HFRR (high-frequency receiprocating rig). Giá trị HFRR càng thấp thì khả năng bôi trơn của nhiên liệu càng cao. Diesel khoáng đã xử lý lưu huỳnh có giá trị HFRR ≥ 500 khi không có phụ gia, nhưng giới hạn đặc trưng của diesel là 450. Vì vậy, diesel khoáng yêu cầu phải có phụ gia để tăng khả năng bôi trơn. Ngược lại, giá trị HFRR của biodiesel khoảng 200. Vì vậy, biodiesel còn như là một phụ gia rất tốt đối với nhiên liệu diesel thông thường.
- Có khả năng phân hủy sinh học:
Biodiesel có khả năng phân hủy rất nhanh (phân hủy đến hơn 98% chỉ trong 21 ngày) nên rất tốt cho môi trường. Tuy nhiên, sự thuận lợi này yêu cầu sự chú ý đặc biệt về quá trình bảo quản nhiên liệu.
- Khả năng thích hợp cho mùa đông:
Biodiesel rất phù hợp cho điều kiện sử dụng vào mùa đông, nó có thể làm việc được ở nhiệt độ -20oC.
- An toàn về cháy nổ hơn so với diesel khoáng:
Biodiesel có nhiệt độ chớp cháy cao nên an toàn hơn trong tồn chứa và bảo quản. - Nguồn nguyên liệu tương đối dồi dào và tiềm năng, có thể trồng được, có khả năng tận dụng được phụ phẩm và phế thải của nông lâm ngư nghiệp:
46
được. Nó tạo ra nguồn năng lượng độc lập với dầu mỏ, không làm suy yếu các nguồn năng lượng tự nhiên, không gây ảnh hưởng tới sức khỏe con người và môi trường… Mặt khác, có thể tận dụng dầu mỡ thải từ ngành công nghiệp chế biến thức ăn, mỡ cá, mỡ bò… để làm nguyên liệu cho tổng hợp biodiesel. Phát triển nuôi trồng những loại cây lấy dầu như cọ, jatropha, trẩu, cao su… và đặc biệt là vi tảo để lấy dầu làm nguyên liệu cho quá trình tổng hợp biodiesel như vậy không những không làm ảnh hưởng tới nền an ninh lương thực thế giới mà còn góp phần đẩy mạnh sự phát triển của ngành công nghiệp năng lượng xanh (Green Energy).
- Ngoài sản phẩm chính của quá trình trao đổi este là biodiesel, thì sản phẩm phụ của quá trình còn là nguồn nguyên liệu cho tổng hợp hóa học:
Ngoài việc được sử dụng làm nhiên liệu, các alkyl este axit béo còn là nguồn nguyên liệu quan trọng cho ngành công nghệ hóa học, sản xuất các rượu béo, ứng dụng trong dược phẩm và mỹ phẩm, các alkanolamin isopropylic este, các polyeste được ứng dụng như chất nhựa, chất hoạt động bề mặt…Sản phẩm phụ của quá trình trao đổi este là glyxerin, đây là một chế phẩm rất có giá trị trong sản xuất mỹ phẩm, dược phẩm.
2.2.2.Nhược điểm
- Giá thành khá cao:
Biodiesel thu được từ dầu thực vật đắt hơn so với nhiên liệu diesel thông thường. Tuy nhiên, trong quá trình sản xuất biodiesel có thể tạo ra sản phẩm phụ là glyxerin, là một chất có tiềm năng thương mại lớn vì có nhiều ứng dụng trong công nghiệp sản xuất mỹ phẩm, dược phẩm, kem đánh răng, mực viết..., nên có thể bù lại phần nào giá cả cao của biodiesel. Trong tương lai không xa, vấn đề giá thành của biodiesel sẽ được cải thiện đáng kể do sự phát triển của ngành nuôi trồng những loại cây lấy dầu phi thực phẩm, cung cấp nguyên liệu cho ngành công nghệp mới này, đặc biệt là một nguồn nguyên liệu mới, vi tảo. Vi tảo hứa hẹn sẽ là một loại nguyên liệu mới đầy triển vọng với tính kinh tế cao và năng suất cho dầu lớn nhất trong các loại cây nguyên liệu.
47
Biodiesel dễ phân hủy gấp 4 lần diesel khoáng . Tuy nhiên do trong phân tử vẫn còn chứa các gốc axit không no dễ bị oxy hóa và trùng hợp, vì vậy vấn đề bảo quản tồn chứa phải được quan tâm.[18]
- Có thể gây ô nhiễm:
Trên thế giới, tính cho tới thời điểm hiện tại, biodiesel vẫn được sản xuất chủ yếu bằng phương pháp xúc tác bazơ đồng thể, do đó nếu quá trình sản xuất biodiesel không đảm bảo, chẳng hạn rửa biodiesel không sạch thì khi sử dụng vẫn gây ra các vấn đề về ô nhiễm do vẫn còn xà phòng, kiềm dư, metanol, glyxerin tự do…cũng là những chất gây ô nhiễm.
2.3. Tiêu chuẩn chất lượng đối với biodiesel
Bảng 2.2 và 2.3 lần lượt đưa ra các chỉ tiêu chất lượng đối với biodiesel (B100) theo tiêu chất lượng của châu Âu và Mỹ. [16]