8. NHỮNG HẠN CHẾ CỦA LUẬN ÁN
1.1. Tổng quan về nhiên liệu sinh học và biodiesel
Nhiên liệu sinh học cĩ nguồn gốc từ dầu thực vật và mỡ động vật, cĩ tiềm năng rất lớn khi làm nhiên liệu thay thế nhiên liệu truyền thống. Ngồi chức năng như một phụ gia tăng cường ơ xy cho quá trình cháy, giảm phát thải độc hại trong khí xả động cơ như SOx, HC, CO, bồ hĩng (Soot), NLSH cịn là một nguồn nhiên liệu cĩ thể tái sinh. Bên cạnh đĩ, một đặc tính thuận lợi của NLSH là dễ pha trộn với nhiên liệu truyền thống mà khơng yêu cầu cao về thiết bị cũng như năng lực sử dụng.
Nhiên liệu sinh học cĩ nhiều loại như xăng sinh học (biogasoline), diesel sinh học (biodiesel), và khí sinh học (biogas) - loại khí được tạo thành do sự phân hủy yếm khí các chất thải nơng nghiệp, chăn nuơi và lâm nghiệp. Trong các dạng trên thì chỉ cĩ biogasoline và biodiesel được quan tâm nghiên cứu, sản xuất và ứng dụng trong quy mơ cơng nghiệp.
Biodiesel là một loại nhiên liệu cĩ tính chất tương đương với nhiên liệu DO nhưng được sản xuất từ dầu thực vật, mỡ động vật hoặc dầu ăn phế thải, trong đĩ các nguồn nguyên liệu chính để sản xuất được tập trung chủ yếu vào dầu thực vật của những cây cĩ hàm lượng dầu khá lớn như dầu đậu nành (Soybean Oil), dầu cải (Rapeseed Oil) ở Châu Âu; dầu hướng dương (Sunflower Oil) ở Mỹ; dầu dừa (Coconut Oil), dầu cọ (Palm Oil), dầu Jatropha ở Châu Á [1], [2]. Cịn đối với mỡ động vật và dầu ăn phế thải cĩ phần hạn chế bởi các sản phẩm này cĩ sản lượng ít hơn và q trình tổng hợp nguyên liệu phức tạp hơn so với dầu thực vật. Tuy nhiên, cĩ nhiều yếu tố ảnh hưởng đến việc sản xuất và ứng dụng NLSH, trong đĩ cĩ biodiesel dùng làm nhiên liệu cho động cơ dieseel như: Địa lý của từng quốc gia - khu vực; khí hậu; nguyên liệu phục vụ nhu cầu thực phẩm cho con người mà Biodiesel được phát triển với những nguyên liệu khác nhau.
Trước những thách thức về vấn đề bảo vệ mơi trường và nguồn nhiên liệu dầu mỏ ngày càng cạn kiệt thì việc sản xuất và ứng dụng biodiesel là cấp bách. Theo dự kiến của cơ quan năng lượng quốc tế IEA (International Energy Agency - IEA), xu hướng phát triển năng lượng trên thế giới đến năm 2050 sẽ sử dụng 23% lượng dầu DO, 27% lượng NLSH, cịn lại là các loại nhiên liệu khác trong tổng lượng nhiên liệu cung cấp cho động cơ đốt trong (ĐCĐT) [23].
Tại Việt Nam, với lợi thế hơn 3.260 km bờ biển và vùng đồng bằng sơng nước Cửu Long (ĐBSMK) là ưu thế vượt trội về sản phẩm dư thừa từ mỡ cá ba sa, mỡ cá tra… gọi chung là mỡ cá da trơn so với một số quốc gia trên thế giới. Đây là nguồn nguyên liệu sản xuất Biodiesel trong nước phong phú và tái tạo, tạo được nhiều lĩnh vực hữu ích khác kèm theo ngay khi đi vào sản xuất, gĩp phần tích cực vào sự phát triển kinh tế xã hội [48].
Biodiesel là loại năng lượng tái tạo, về phương diện hố học thì biodiesel là Methyl ester (hay Ethyl ester) của những axit béo trong dầu hay mỡ động thực vật khi được ester hố bởi các Ancol methanol hoặc Ethanol, trong đĩ Methanol được sử dụng phổ biến nhất.
Phản ứng tổng hợp Methyl ester là dùng các chất Methanol và xúc tác bazơ, quá trình trao đổi ester cịn gọi là quá trình rượu hĩa, cĩ nghĩa là từ một phân tử triglyxerit trao đổi ester với 3 phân tử rượu mạch thẳng, tách ra Glycerin và tạo ra các Ankyl ester theo phản ứng [15], [42]: 1 2 2 1 2 R COOCH CH - OH R COOR R COOCH 2 2 2 + 3ROH CH- OH + R COOR R COOCH Xú c tác 2 3 CH - OH R COOR (1.1)
Dầu, mỡ động thực vật Rượu mạch thẳng Glyxerin Biodiesel
Thực chất quá trình chuyển hĩa này gồm một loạt các phản ứng thuận nghịch nối tiếp nhau. Tức là triglyxerit chuyển hĩa từng bước thành diglyxerit, rồi từ diglyxerit chuyển hĩa tiếp thành Monoglixerit và cuối cùng là Glycerin:
1
2
3 Triglyxerit ROH Diglyxerit R COOR Diglyxerit ROH Monoglyxerit R COOR Monoglyxerit ROH Glyxerin R COOR