Về nguyên liệu: Khó khăn lớn nhất cho sự phát triển nhiên liệu sinh học là nguyên
liệu đầu vào. Ở Mỹ, nguyên liệu chủ yếu để sản xuất biodiesel là dầu đậu nành, ở châu Âu là dầu hạt cải, ở một số nƣớc Đông Nam Á, nhƣ Thái Lan, Indonesia và Malaysia, ngƣời ta dùng dầu cọ palm oil . Nhƣ ta thấy, tất cả đều thuộc loại dầu ăn đƣợc. Rõ ràng, việc phát triển nhiên liệu sinh học đang gặp phải mâu thuẫn với an ninh lƣơng thực. Vì vậy, tận dụng dầu hạt cao su, sản phẩm phụ của ngành công nghiệp cao su không những tạo giá trị gia tăng, cải thiện thu nhập cho ngƣời lao động vùng sâu, vùng xa, mà cịn góp phần xây dựng nguồn nguyên liệu bền vững cho sản xuất biodiesel, không ảnh hƣởng đến an ninh lƣơng thực.
Về công nghệ: Các nhà khoa học đã xây dựng đƣợc một số phƣơng pháp mới, tiên
tiến, nhƣ phƣơng pháp siêu âm, phƣơng pháp siêu tới hạn, phƣơng pháp sử dụng xúc tác enzym. Tuy nhiên, các phƣơng pháp này đang trên lộ trình nghiên cứu hồn thiện. Do đó hiện tại, sản xuất biodiesel chủ yếu vẫn là phƣơng pháp truyền thống. Sử dụng phƣơng pháp truyền thống để sản xuất biodiesel từ dầu hạt cao su với hàm lƣợng axít béo tự do cao (>30%) là rất phức tạp.
Ngồi khó khăn về ngun liệu và công nghệ, một thách thức mới đối với sản xuất biodiesel từ dầu hạt cao su là về giá cả. Trƣớc năm 2014, giá nguyên liệu đầu vào khoảng 15,000-16,000đ/lít, giá iodiesel sản xuất đƣợc khoảng 23,000đ/lít, tƣơng đƣơng diesel dầu mỏ. Từ năm 2014 đến nay, giá diesel dầu mỏ giảm đột biến, còn
12,000-13,000 đồng/lít. Trong khi đó giá nguyên liệu dầu mỡ đầu vào giảm không đáng kể, cịn khoảng 13,000-14,000đ/lít, nên giá biodiesel của thế giới vẫn khoảng 1 USD (~21,000-22,000 đ/lít , cao hơn diesel dầu mỏ rất nhiều, nên không tiêu thụ đƣợc. Trƣớc tình hình đó, việc nghiên cứu xây dựng cơng nghệ mới, từ dầu cao su, ngồi biodiesel cịn chế tạo ra các sản phẩm khác có giá trị cao hơn, nhƣ chất ổn nhiệt, làm cho biodiesel có giá cạnh tranh hơn với diesel dầu mỏ có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cấp thiết.
1.3. Chất ổn nhiệt
Khi sản xuất các sản phẩm tiêu dùng từ cao su và PVC, các chất phụ gia khác nhau (chất độn, chất tạo màu, chất biến tính, chất ơi trơn… đƣợc bổ sung để cải thiện tính bền nhiệt, tăng khả năng tƣơng hợp và dễ thay đổi chức năng.
Phạm vi lựa chọn các chất phụ gia rất rộng và đƣợc xác định bởi mục đích sử dụng sản phẩm, điều kiện chế biến, và chi phí sản xuất, vv…
Trong thực tế, khi lựa chọn chất ổn nhiệt, bên cạnh tính hiệu quả, những yếu tố khác cũng cần tính đến, nhƣ tính tƣơng hợp với polyme khơng tƣơng hợp tốt dẫn tới sự tách pha - chảy mồ hôi), sự ay hơi, khả năng ị rửa trôi, tạo màu sắc, mùi, độc tính...Chất ổn nhiệt đƣợc thêm vào với liều lƣợng rất ít, bởi vì khả năng ức chế của chất ổn nhiệt rất cao. Yêu cầu chính các nhà công nghệ đề ra đối với chất ổn nhiệt PVC là để hấp thụ hydroclorua tách ra trong quá trình chế biến PVC ở nhiệt độ cao [33], [34].
Trƣớc đây, chất ổn định nhiệt đƣợc dùng nhiều nhất là các hợp chất của chì, nhƣng do độc tính cao, nên hiện nay các chất ổn nhiệt đƣợc dùng phổ biến là các muối kim loại của các axít hữu cơ và dầu thực vật epoxy hóa.Thực tế cho thấy rằng việc sử dụng hỗn hợp chất ổn định nhiệt từ 2 muối kim loại (gọi là 2 cấu tử) mang lại hiệu quả lớn hơn nhiều lần so với mỗi cấu tử riêng lẻ.
1.3.1. Chất ổn nhiệt 2 cấu tử trên cơ sở Zn-Ca và Zn-Ba cacboxylat [35]
Chất ổn nhiệt từ muối cacboxylat kẽm-canxi và kẽm-bari có màu sắc an đầu của sản phẩm, thân thiện với môi trƣờng; sản phẩm bền thời tiết và độn đƣợc lƣợng titanium dioxit lớn. Do hiệu ứng cộng hƣởng hoạt tính, các hệ chất ổn nhiệt đặc biệt hiệu quả là sử dụng kết hợp, hai muối kim loại (2 cấu tử , và đơi khi cịn nhiều hơn.
Gần đây, các nhà công nghiệp (Malaysia và một số nƣớc khác đã sản xuất các chất ổn nhiệt từ dầu cọ, họ cho thấy khả năng ổn nhiệt tăng đáng kể khi ngồi các axít éo no, cịn đƣợc thêm một ít axít béo khơng no và xà phòng kim loại kiềm [36].
Đối với hầu hết các ứng dụng, đã phát triển một loạt các chất ổn nhiệt 2 cấu tử kẽm-canxi, kẽm – ari trên cơ sở các muối axít béo hữu cơ. Sự kết hợp của cacboxylat kẽm-canxi, kẽm–bari với các chất phụ gia khác làm tăng độ bền ánh sáng và tính mềm dẻo cho polyme. Ngƣời ta còn sử dụng hỗn hợp các muối cacboxylat Zn-Ca và Zn-Ba với chất phụ trợ là dầu đậu nành epoxy hóa để tăng sự cộng hƣởng hoạt tính của các hệ ổn nhiệt nhiều cấu tử.
Bên cạnh các muối cacboxylat kim loại kẽm-canxi và kẽm – bari, trong công nghiệp chế biến cao su và PVC còn sử dụng các hệ ổn nhiệt phổ biến sau đây:
- Hydrotalcit (Mg-AI-Zn-hydrotalcit); - Zeolit Na-AI-silicat;
- Polyol Dipentaerythrit và các chất hữu cơ; - Chất ổn định từ các hợp chất cơ thiếc.
1.3.2. Cơ chế quá trình phân hủy PVC [35]
Khi PVC đƣợc xử lý ở nhiệt độ cao, nó bị phân hủy bởi các phản ứng dehydroclo hóa; phản ứng phân hu mạch polyme và phản ứng khâu mạch của các đại phân tử. Cùng với sự phát thải HCl là sự đổi màu của nhựa và những biến đổi quan trọng về tính chất lý hố và cơ nhiệt của PVC. Sự tách loại của HCl khỏi mạch cacbon của polyme; sự thay đổi màu sắc do hình thành mạch polyen liên hợp từ 5 đến 30 liên kết đôi phản ứng sơ cấp , nhƣ trình ày trên hình 1.10.
Tiếp theo, tùy theo nhiệt độ và sự có mặt của oxy trong hỗn hợp, mạch polyen liên hợp có khả năng phản ứng cao hoặc bị cắt mạch cacbon, tạo thành benzen và hydrocacbon ngƣng tụ và/hoặc các dẫn xuất alkyl benzen (phản ứng thứ cấp , nhƣ trình bày trên hình 1.11.