Để biểu thị phần nào tính chất và cấu tạo của từng loại dầu, người ta quy định một số chỉ tiêu có tính chất đặc trưng cho dầu thực vật. Những chỉ số này có thể sơ bộ giúp ta đánh giá phẩm chất của dầu đồng thời cũng thuận lợi cho tính tốn trong sản xuất.
*Chỉ số axit:
Là số mg KOH cần thiết để trung hịa hết lượng axit béo tự do có trong 1g dầu. Chỉ số axit của dầu thực vật khơng cố định. Dầu càng biến chất thì có chỉ số axit càng cao và ngược lại.
*Chỉ số iot:
Là số gam iot tác dụng với 100gam dầu mỡ (Is) . Chỉ số iot biểu thị mức độ không no của dầu mỡ, chỉ số này càng cao thì mức độ khơng no càng lớn và ngược lại.
Điều chế xúc tác superaxit rắn và sản xuất biodiesel từ DTV Nguyễn Thị Nhị Hà – CNHH K79
*Chỉ số xà phịng hóa:
Là số mg KOH cần thiết để trung hịa và xà phịng hóa hồn tồn 1g dầu. Chỉ số này càng cao thì dầu chứa càng nhiều axit béo phân tử lượng thấp và ngược lại.
I.2.5.Một số loại cây thông dụng dùng dầu từ hạt và quả làm nguyên liệu sản xuất biodiesel [3,5,8,15,33,41,42]
*Cây cao su
Là cây được trồng chủ yếu để lấy mủ. Cây cao su thích hợp trồng ở nơi có khí hậu nóng ẩm. Cây cao su được trồng nhiều nơi trên thế giới như Ấn Độ, Châu Phi, Châu Mỹ… Ở Việt Nam cây cao su được đưa vào từ thời Pháp thuộc và được trồng nhiều ở các tỉnh miền Đông Nam Bộ. Cây cao su sống thích hợp nhất ở các vùng đất đỏ. Hạt cây cao su còn được tận dụng làm thức ăn cho gia súc. Dầu hạt cao su được ép từ nhân hạt cao su, chiếm khoảng 50% khối lượng hạt. Dầu hạt cao su thuộc loại dầu bán khô, là sản phẩm phụ của cây cao su thiên nhiên và có thành phần axit béo như sau: 7% palmitic, 9% stearic, 0,3% arachidic, 30% oleic, 30-50% linoleic. Sản lượng dầu hạt cao su chiếm khoảng 260 lít/ha. So với các loại dầu khác thì dầu hạt cao su ít được sử dụng trong thực tế vì hàm lượng axit béo rất lớn. Dầu hạt cao su có giá tương đối rẻ vì vậy rất phù hợp cho sản xuất dầu biodiesel.
*Cây đậu nành (đậu tương)
Nguồn gốc cây đậu nành ở vùng Đơng Á. Dầu đậu tương có màu vàng sáng, có thành phần axit béo chủ yếu là axit linoleic (51 -57%), oleic (23-29%), plinoleic (3-6%), palmitic (2,5-6%), stearic (4,7-57,5%).
Dầu đậu nành chủ yếu dùng vào mục đích thực phẩm. Từ dầu đậu nành có thể tách được lexitin dùng trong dược liệu, sản xuất bánh kẹo. Ngồi ra dầu đậu nành cịn được dùng sản xuất sơn, vecni, xà phòng. Nếu đem dầu đậu nành tác dụng với HNO3 sẽ thu được keo, sau khi xử lý keo này bằng kiềm và đun lên 150oC thì sẽ thu được chất giống cao su. Và đặc biệt từ dầu đậu nành có thể sản xuất biodiesel.
*Cây bơng
Cây bơng được trồng nhiều ở các vùng trung du nước ta. Giá trị chủ yếu của nó là lấy sợi. Trong dầu bơng có chứa sắc tố carotein và đặc biệt là gossipol và các dẫn xuất của nó làm cho dầu bơng có màu đặc biệt: màu đen hoặc màu
sẫm mà hiện nay chưa thể loại bỏ. Gossipol là độc tố mạnh hiện nay dùng phương pháp tinh chế bằng kiềm hoặc axit antranilic có thể tách được gossipol.
Các loại axit béo có trong cây bơng là: axit palmitic (20-22%), axit oleic (30-35%), lioleic (40-48%), hàm lượng các axit khác là 1%. Do dầu bơng có nhiều axit béo no palmitic nên ở nhiệt độ phịng nó có thể rắn. Bằng cách làm lạnh dầu người ta tách được axit palmitic dùng để sản xuất magarin và xà phịng. Khơ dầu bơng có chứa nhiều protein (30%), có hoạt động sinh học mạnh như acghinin (7,4%), hitechin (2,65%), loxin (3,3%) … nên khô dầu bông là nguồn thực phẩm có triển vọng. Đây cũng là nguồn nguyên liệu tốt cho sản xuất biodiesel. Diện tích trồng bơng vải đang được mở rộng do chính sách của nhà nước về tự túc bông vải. Diện tích năm 2003 là 33.000ha, năm 2005 là 60.000ha, dụ tính đến 2010 diện tích sẽ là 120.000ha.
*Cây cọ
Là loại cây nhiệt đới sinh trưởng chủ yếu ở vùng khí hậu nóng. Lồi cọ được trồng nhiều ở Tây Châu Phi và một số nước Châu Á. Cọ là loài cây lưỡng tính, nghĩa là nó có đồng thời cả hoa đực và hoa cái trên cùng một cây. Từ cây cọ có thể thu được hai loại dầu là dầu nhân cọ và dầu cùi cọ với thành phần axit béo của chúng rất khác nhau. Dầu nhân cọ có màu trắng thu được bằng cách chiết từ phần nhân bên trong quả cọ. Dầu này thường dùng làm dầu ăn, kem và các sản phẩm bánh kẹo. Dầu cùi cọ có màu vàng, thu được bằng cách chiết từ phần cùi của quả cọ. Dầu này dùng làm nến, xà phòng và dầu ăn. Cả hai loại dầu này đều có thể sử dụng để sản xuất biodiesel. Thực tế cây cọ dầu có một số điểm yếu: muốn có hiệu quả thì phải trồng trên qui mơ lớn vì phải đầu tư dây chuyền xử lý ngay sau thu hoạch, trong hạt chứa men lipaza gây phân hủy dầu trong vòng 24h thành este và glyxerin nên cần diệt men (bằng nồi hơi). Cọ dầu khơng khó trồng nhưng cần phải có mưa quanh năm, điều kiện này gần như khơng có nhiều vùng ở Việt Nam đáp ứng được nên hiện nay ở nước ta gần như không phát triển được.
*Cây dừa
Cây dừa là một trong những loại cây có nhiều ứng dụng nhất trên thế giới. Dừa có nguồn gốc Nam Mỹ và hiện có mặt ở hầu hết các vùng có khí hậu nhiệt đới trên thế giới. Hiện nay ở nước ta có khoảng trên 180.000ha, nhưng năng suất dầu thấp, tối đa đạt 1 tấn dầu/ha. Trong dầu dừa có các axit béo: lauric (44- 52%), milistic (13-19%), palmitic (7,5-10,5%). Hàm lượng các axit béo khơng no rất ít. Sản lượng ép dầu khơng cao là do cây dừa còn cho các sản phẩm khác: cơm dừa, xơ dừa, than gáo dừa, đồ thủ cơng mỹ nghệ từ dừa rất có giá trị nên
Điều chế xúc tác superaxit rắn và sản xuất biodiesel từ DTV Nguyễn Thị Nhị Hà – CNHH K79
giá trị dừa trái cao. Vì vậy mà giá dầu dừa cao, khoảng 15.000đ/lit, chưa thích hợp làm nguyên liệu sản xuất biodiesel.
*Cây hướng dương
Cây hướng dương bắt nguồn từ châu Mỹ hiện nay được trồng nhiều ở châu Âu, châu Mỹ và châu Á. Đây là loại có hàm lượng dầu và sản lượng khá cao. Dầu hướng dương có mùi vị đặc trưng và có màu vàng sáng tới đỏ. Axit béo chủ yếu trong dầu hướng dương là: palmitic (3,5- 6,4%), stearic (1,6 -4,6%), oleic (24-40%). Dầu hướng dương chứa nhiều protein thành phần giống protein trong trứng gà, có giá trị dinh dưỡng cao nên là dầu thực phẩm rất tốt.
*Cây sở
Đây là loại cây được trồng nhiều ở các vùng nhiệt đới châu Á. Ở nước ta, cây sở được trồng nhiều ở các tỉnh trung du miền núi phía Bắc. Trong dầu sở, thành phần axit béo chủ yếu là axit oleic (>60%), axit linoleic (15-24%), axit palmitic (15- 26%). Dầu sở được dùng rộng rãi trong cơng nghiệp xà phịng, mỹ phẩm, thuốc trừ sâu hoặc dùng để sản xuất chất tẩy rửa và cũng có thể để sản xuất biodiesel.
*Cây jatropha
Cây Jatropha curcas L., thuộc chi Jatropha, họ Thầu dầu. Chi Jatropha có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp, ghép từ hai chữ Iatrós (bác sĩ) và trophé (thức ăn), ám chỉ công dụng làm thuốc của cây này. Curcas là tên gọi thông thường của cây Physic nut ở Malabar, Ấn Độ. Tên thông dụng ở các nước hiện nay là Jatropha, ở Việt Nam gọi là cây Cọc giậu, Cọc rào, Cây li, Ba đậu nam, Dầu mè...
Jatropha là một lồi cây có lịch sử 70 triệu năm, nguồn gốc từ Mexico (nơi duy nhất có hóa thạch của cây này) và Trung Mỹ, được người Bồ Đào Nha đưa qua Cape Verde, rồi lan truyền sang châu Phi, châu Á, sau đó được trồng ở nhiều nước, trở thành cây bản địa ở khắp các nước nhiệt đới, cận nhiệt đới trên toàn thế giới.
Từ năm 1991, Giáo sư người Đức là Klause Becker của Trường Đại học Stuttgart đã nhận đơn đặt hàng của Tập đoàn Daimler Chrysler hợp tác với hãng tư vấn của Áo tiến hành nghiên cứu cây Jatropha ở Nicaragua để làm nguyên liệu sản xuất diesel sinh học, từ đó dấy lên cơn sốt Jatropha trên phạm vi toàn cầu. Hiện nay nhiều nước trên thế giới đang chạy đua phát triển cây này, nhất là các nước Ấn Độ, Trung Quốc, Thái Lan, Malaixia, Indonexia, Philippin,
Mianma và nhiều nước Châu Phi, nhằm phục vụ nhu cầu năng lượng tại chỗ và xuất khẩu.
Jatropha vốn dĩ là một cây dại, bán hoang dại mà người dân các nước trồng chỉ để làm bờ rào và làm thuốc, nhưng với những phát hiện mới của khoa học, đã cho thấy Jatropha có tiềm lực giá trị cực kỳ to lớn, được đánh giá rất cao, thậm chí đã có những lời ca ngợi có phần quá đáng, nhưng dù sao, Jatropha vẫn là một loại cây hết sức quý giá mà loài người phải quan tâm khai thác tốt những giá trị sinh học của cây này.
Phát hiện quan trọng nhất từ Jatropha là lấy hạt làm nguyên liệu sản xuất dầu diesel sinh học.
Hạt Jatropha có hàm lượng dầu trên 30%, từ hạt ép ra dầu thô, từ dầu thô tinh luyện được diesel sinh học và glyxerin. Mặc dầu diesel sinh học được sản xuất từ nhiều loại nguyên liệu: cải dầu, hướng dương, đậu tương, dầu cọ, mỡ động vật…, nhưng sản xuất từ Jatropha vẫn có giá thành rẻ nhất, chất lượng tốt, tương đương với dầu diesel hóa thạch truyền thống.
Nếu 1 ha Jatropha đạt năng suất 8-10 tấn hạt/ha/năm có thể sản xuất được 3 tấn diesel sinh học.
Hạt Jatropha sau khi ép dầu, 30% là sản phẩm dầu, 70% là khơ dầu, có hàm lượng protein khoảng 30%, dùng làm phân hữu cơ quý, nếu khử hết độc tố có thể làm thức ăn gia súc cao đạm, góp phần giải quyết nhu cầu thức ăn công nghiệp sẽ thiếu hụt trầm trọng đối với ngành chăn nuôi nước nhà trong tương lai gần.
1 ha Jatropha, giả thiết đạt 10 tấn hạt/ha/năm sẽ thu được các loại sản phẩm chủ yếu có giá trị cao như sau:
- Dầu diesel sinh học: 3 tấn x 700 USD/tấn = 2.100 USD
- Bã khô dầu: 7 tấn x 300 USD/tấn = 2.100 USD
Như vậy 1 ha Jatropha tạo ra giá trị khoảng 4.200 USD/năm (hơn 60 triệu đồng/ha/năm.
Do trồng ở các vùng miền núi nghèo, cây Jatropha sẽ tạo nhiều việc làm và thu nhập khả quan cho đồng bào các dân tộc.
Jatropha là cây lâu năm, phủ đất cực kỳ tốt, tuổi thọ 50 năm, sinh trưởng phát triển được ở hầu hết các loại đất xấu, đất dốc, sỏi đá, các vùng đất sa mạc
Điều chế xúc tác superaxit rắn và sản xuất biodiesel từ DTV Nguyễn Thị Nhị Hà – CNHH K79
hóa, bãi thải khai thác khống sản, góp phần chống xói mịn, chống cháy, nâng cao độ phì của đất, phục hồi hệ sinh thái. Vì vậy cây Jatropha được đánh giá là "vệ sĩ sinh thái", tạo ra hiệu ứng to lớn về bảo vệ môi trường.
Trong thành phần cây Jatropha, đã chiết xuất được những hợp chất chủ yếu như tecpen, flavon, coumarin, lipit, sterol và alkaloit. Nhiều bộ phận của cây này có thể chữa bệnh như lá, vỏ cây, hạt và rễ. Rễ trị tiêu viêm, cầm máu, trị ngứa; dầu của hạt có thể nhuận tràng; dịch nhựa trắng tiết ra từ vết thương của cành có thể trị viêm lợi, làm lành vết thương, chữa trị bệnh trĩ và mụn cơm; nước sắc từ lá dùng để chữa trị bệnh phong thấp, đau răng…
Trong cây Jatropha có nhiều thành phần độc tố, nhất là phytotoxin (curcin) trong hạt, nếu được nghiên cứu sâu hơn rất có thể tạo ra hợp chất mới về nguồn dược, từ đó độc tố thực vật có thể trở thành một loại tài nguyên về nguồn dược liệu mới.
Cây, lá, quả, hạt Jatropha Curcas
Hiện nay nhiều nước trên thế giới đang chạy đua phát triển cây jatropha như: Ấn Độ, Trung Quốc, Thái Lan, Malaixia, Indonexia, Philippin, Mianma và nhiều nước Châu Phi, nhằm phục vụ nhu cầu năng lượng tại chỗ và xuất khẩu. Trong đó có Việt Nam. Ở Việt Nam, jatropha đã được trồng rải rác ở nhiều tỉnh: Đức Trọng, Bắc Bình, Lạng Sơn, Hàm Thuận Bắc, Hàm Thuận Nam, Ninh Sơn, Thanh Hố, Lào Cai, Đồng Nai, Thành phố Hồ Chí Minh… Việc đẩy mạnh trồng cây Jatropha là hướng đi phù hợp với tình hình phát triển của Việt Nam bởi đây là loại cây trồng “dễ tính”, có thể trồng được ở mọi nơi của vùng đồi núi, vùng đất cằn cỗi, trừ vùng đất ngập nước của Việt Nam.
Ngồi ra cịn dầu từ các cây như: lục ngọc, cải dầu, sơn đồng tử, hoàng liên mộc, giáp trúc đào…
Có thể tham khảo thành phần % của các axit béo cuả một số loại dầu thực vật khác nhau ở bảng I.2:
% Loại dầu Dầu Jatropha Dầu bông
Dầu hướng dương Dầu cọ
Dầu thầu dầu Dầu đậu nành Dầu lạc Dầu dừa Dầu sở
Cơ quan phân tích: Viện Cơng nghiệp Thực phẩm (Hà Nội), 2008.
Điều chế xúc tác superaxit rắn và sản xuất biodiesel từ DTV Tên cây Jatropha Lục ngọc Cây vỏ trơn Cải dầu Đậu tương Sơn đồng tử Lạc Hoàng liên mộc Giáp trúc đào Cọ dầu
Bảng I.3. Đánh giá về các cây nguyên liệu sản xuất dầu BioDiesel
Kết quả phân tích hạt Jatropha của giống TTJ Việt Nam và giống Ưu tuyển số 2 của Trung Quốc
STT 1 2 3 4 5 6 7
Cơ quan phân
Bảng I.4. Kết quả phân tích 2 giống hạt Jatropha:
Điều chế xúc tác superaxit rắn và sản xuất biodiesel từ DTV Nguyễn Thị Nhị Hà – CNHH K79