4.4.1.3. Quy trình sản xuất dầu thực vật – Biodiesel.
• Các phương pháp xử lý dầu thực vật để làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong:
Để sử dụng DTV 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 DTV so với nhiên liệu Diesel chính là độ nhớt và chỉ số Cetan. Ảnh hưởng của độ nhớt và chỉ số Cetan của DTV làm cho hệ thống nhiên liệu và quá trình cháy hoạt động khơng
59 bình thường, làm chất lượng của quá trình phun và cháy kém hơn dẩn đến các chỉ tiêu kinh tế của động cơ sẽ giảm đi. Các giải pháp xử lý DTV làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong là các phương pháp làm giảm độ nhớt và tăng chỉ số Cetan của DTV. Ta có các phương pháp sau:
- Phương pháp sấy nóng DTV: Phương pháp này dựa trên đồ thị thay đổi của độ nhớt
theo nhiệt độ của DTV. Độ nhớt của dầu thực vật sẽ giảm khi nhiệt độ tăng lên. 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 DTV . . . do đó phương pháp này chỉ thích hợp để áp dụng đồng thời với các phương pháp khác.
- Phương pháp pha loãng DTV: Phương pháp pha loãng là một trong những phương
pháp đơn giản làm giảm độ nhớt và tăng chỉ số Cetan, có thể sử dụng nhiên liệu Diesel để làm mơi chất pha lỗng. Pha lỗng DTV bằng Diesel sẽ tạo ra một hỗn hợp nhiên liệu mới từ DTV. Đây là một hỗn hợp cơ học giữa nhiên liệu DTV và Diesel, hỗn hợp này đồng nhất và bền vững. Các chỉ số đặc tính của hỗn hợp DTV/Diesel tùy thuộc vào tỷ lệ thành phần giữa DTV và Diesel và các chỉ số này khơng đạt được tính chất như Diesel.
- Phương pháp Cracking: Quá trình Cracking DTV gần giống như Cracking dầu mỏ.
Nguyên tắc cơ bản là cắt ngắn mạch Hydrocacbon của DTV dưới tác dụng của nhiệt độ và chất xúc tác thích hợp. Sản phẩm thường gồm: Nhiên liệu khí, xăng, Diesel và một số sản phẩm phụ khác. Với các điều kiện khác nhau sẽ nhận được tỷ lệ nhiên liệu thành phẩm khác nhau. Cracking có thể thực hiện trong mơi trường khí Nitơ hoặc khơng khí. 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 khó thực hiện được ở quy mơ lớn.
- Phương pháp nhũ tương hóa dầu thực vật: Nhiên liệu ban đầu là DTV, rượu và chất
tạo sức căng bề mặt với thiết bị tạo nhũ có thể tạo ra nhũ tương DTV – rượu, trong đó các hạt rượu có kích thước hạt 150 nm được phân bố đều trong nhũ tương. Nhiên liệu nhũ tương có độ nhớt tương đương Diesel, tỷ lệ rượu càng lớn thì độ nhớt nhũ tương càng giảm. Tuy nhiên lúc đó dể tạo ra các hạt nhũ tương nhỏ, khả năng phân lớp nhũ
60 tương tăng lên làm nhũ tương kém đồng nhất do đó cần có biện pháp bảo quản nhũ tương. Nhiệt độ hóa hơi của rượu thấp nên một phần rượu bay hơi sẽ cản trở quá trình làm việc bình thường của hệ thống nhiên liệu.
- Phương pháp Este hóa DTV: là phương pháp được chú ý đến trong thời gian gần
đây, nguyên lý chuyển hóa cơ bản có thể miêu tả như là phản ứng của một phần tử Glyceride (axit béo khơng no, có độ nhớt cao) và ba nguyên tử rượu tạo thành Este của axit béo và một nguyên tử Glycerin. Nhiên liệu DTV và rượu ít nước (điều kiện phản ứng là xúc tác và nhiệt độ trung bình) lúc này lần lượt các liên kết R1CO_, R2CO_, R3CO_, bị tách ra khỏi phân tử Glyceride và đính vào các nguyên tử Hydro và rượu. Các sản phẩm đầu tiên là Diglyceride và cuối cùng là Glycerin.
Glycerin dễ dàng được tách ra khỏi Este và sử dụng trong các ngành cơng nghiệp khác. Sản phẩm cuối cùng có thể đạt 95 ÷ 98% về trọng lượng sản phẩm ban đầu tham gia phản ứng.
• Quy trình sản xuất Biodiesel:
Hiện nay Biodiesel được sản xuất từ q trình chuyển hóa Este. Dầu thực vật, mỡ động vật sau khi lọc được thủy phân trong môi trường kiềm để tách axit béo tự do. Sau đó đuợc trộn với cồn (thường là Metanol) và chất xúc tác Natri hay Kali Hydroxit để Triglyceride phản ứng tạo ra Este và Glycerin. Cuối cùng là giai đoạn tách và làm sạch.
61
4.4.1.4. Ưu điểm và nhược điểm của nhiên liệu dầu thực vật – Biodiesel. 4.4.1.4.1. Ưu điểm: 4.4.1.4.1. Ưu điểm:
- DTV – Biodiesel là nguồn nhiên liệu tái sinh giúp ta chủ động được về nhiên liệu khơng phụ thuộc vào tình hình biến động trên thế giới.
- DTV – Biodiesel làm giảm đáng kể thành phần khí thải gây ƠNMT và cải thiện mơi trường do O2 sinh ra từ các vụ mùa.
- DTV – Biodiesel tốt cho sức khỏe người và hoàn tồn khơng chứa lưu huỳnh, chất tạo ra SO2, H2SO4 và muối Amonium.
- Biodiesel có đặc tính gần giống Diesel, nó thỏa mãn được các yêu cầu của nhiên liệu sử dụng trong động cơ đốt trong.
- DTV – Biodiesel có thể pha trộn với Diesel thành hỗn hợp nhiên liệu đồng nhất. - Điểm chớp lửa của DTV – Biodiesel cao hơn Diesel do đó DTV – Biodiesel an toàn
trong bảo quản và vận chuyển.
- Sử dụng DTV – Biodiesel khơng mất chi phí vận chuyển và thuế nhập khẩu, giảm được ngoại tệ nhập khẩu nhiên liệu, khuyến khích đầu tư và phát triển nơng thôn trong nước. - Các cây lấy dầu được trồng cho việc chế biến DTV – Biodiesel ở quy mơ lớn, chun
canh giá thành có thể thấp hơn Diesel.
- Việc sản xuất DTV – Biodiesel trong nước sẽ tạo nhiều việc làm giải quyết các sản phẩm đầu ra cho bà con nông dân.
- Đồng bằng sơng Cửu Long có đất đai màu mỡ, khí hậu thuận lợi thích hợp cho các loại cây lấy dầu có chiếc suất lớn.
- Cơng nghệ chế biến DTV – Biodiesel đơn giản, chi phí đầu tư cho thiết bị thấp, có thể sản xuất mọi lúc mọi nơi.
4.4.1.4.2. Nhược điểm:
- DTV – Biodiesel còn là một khái niệm rất mới đối với người dân Việt Nam. Việc thực hiện dự án dùng DTV – Biodiesel cho động cơ đốt trong cần có thời gian để phổ cập kiến thức.
62 - Mất thời gian quy hoạch đất đai trồng các loại cây lấy dầu.
- Năng suất các cây lấy dầu ở nước ta vẫn còn thấp.
- Việc sử dụng phân bón hóa học, thuốc trừ sâu trên diện tích đất lớn sẽ gây ƠNMT và ảnh hưởng đến cân bằng sinh thái.
- Hiện nay giá thành DTV – Biodiesel vẫn còn khá cao so với Diesel. Tuy nhiên, khi dầu mỏ ngày càng trở nên hiếm và nơng nghiệp phát triển thì DTV – Biodiesel sẽ có tương lai.
4.4.2. Tình hình sản suất và sử dụng Biodiesel. 4.4.2.1. Trên thế giới. 4.4.2.1. Trên thế giới.
Vào những năm 1980, biodiesel bắt đầu được nghiên cứu và sử dụng ở một số nước tiên tiến. Đến nay biodiesel được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới. Hiện nay có hơn 28 quốc gia tham gia nghiên cứu, sản xuất và sử dụng biodiesel. Các nhà máy sản xuất chủ yếu nằm ở châu Âu và châu Mỹ.
Tại Mỹ, hầu hết lượng biodiesel được sản xuất từ dầu đậu nành. Biodiesel được pha trộn với diesel dầu mỏ với tỷ lệ 20% biodiesel và 80% diesel, dùng làm nhiên liệu cho các xe buýt đưa đón học sinh ở rất nhiều thành phố của Mỹ. Hàng năm Mỹ bán ra gần 2 tỷ gallon biodiesel.
Tại Pháp, hầu hết nhiên liệu diesel được pha trộn với 5% biodiesel. Trên 50% người dân Pháp có xe với động cơ diesel đã qua sử dụng nhiên liệu pha biodiesel. Theo thống kê, thì lượng biodiesel tiêu thụ trên thị trường Pháp tăng mạnh trong những năm gần đây: Năm 2004 tiêu thụ 387 ngàn tấn, nhưng đến năm 2008 đã lên đến gần 1 triệu tấn.
Năm 1991, Đức bắt đầu đưa ra chương trình phát triển biodiesel, đến năm 1995 bắt đầu triển khai dự án này. Năm 2000, tại Đức đã có 13 nhà máy sản xuất biodiesel với tổng công suất là 1 triệu tấn/năm. Và tháng 1 năm 2005, nhà nước Đức đã ban hành sắc lệnh là phải pha biodiesel vào diesel với tỷ lệ 5%.
Sản lượng Biodiesel của các nước châu Âu năm 2004 được thể hiện trong bảng dưới đây