5. Cỏc nội dung chớnh của luận văn
1.3. Tỡnh hỡnh nghiờn cứu, sản xuất và sử dụng nhiờn liệu biodiesel cho
động cơ diesel trờn thế giới và ở Việt Nam
1.3.1. Tỡnh hỡnh nghiờn cứu, sản xuất và sử dụng nhiờn liệu biodiesel cho động cơ diesel trờn thế giới động cơ diesel trờn thế giới
14
Năm 1900, khi phỏt minh ra động cơ diesel, nhà bỏc học Rudolf Diesel đó dựng dầu lạc để thử nghiệm. Mặc dự lỳc đú dầu thực vật chưa thật sự được quan tõm, nhưng ụng đó cú một nhận xột như lời tiờn tri về nguồn nhiờn liệu sinh học này: “Ngày nay việc sử dụng dầu mỡ động thực vật làm nhiờn liệu cho động cơ cú thể chưa được quan tõm đỳng mức. Nhưng trong tương lai dầu mỡ động thực vật sẽ
trở nờn quan trọng như vai trũ của sản phẩm dầu mỏ và than đỏ hiện nay [18].” Và
thực tế sau gần 100 năm, khi mà cỏc nguồn nhiờn liệu húa thạch ngày càng cạn kiệt, giỏ dầu mỏ ngày càng đắt đỏ, và những yờu cầu ngày càng khắt khe hơn về mụi trường, thỡ người ta lại chỳ ý nhiều hơn đến nguồn nhiờn liệu từ dầu thực vật, mỡ động vật.
Việc sử dụng trực tiếp dầu mỡ động thực vật làm nhiờn liệu cú nhiều nhược
điểm như: độ nhớt lớn (gấp 11 – 17 lần so với diesel dầu mỏ), độ bay hơi rất thấp
dẫn đến quỏ trỡnh chỏy khụng hoàn toàn, tạo cặn trong vũi phun, ngăn cản quỏ trỡnh phun, làm tắc vũi phun, làm đặc dầu nhờn do lẫn dầu thực vật,... Cỏc vấn đề này là do phõn tử triglyxerit với kớch thước và phõn tử lượng lớn trong dầu mỡ gõy ra. Do vậy, người ta phải tỡm cỏch khắc phục cỏc nhược điểm đú, và tạo biodiesel là một trong những giải phỏp tốt.
Hỡnh 1.1. Trạm bỏn dầu biodiesel ở Mỹ
Vào những năm 1980, biodiesel bắt đầu được nghiờn cứu và sử dụng ở một số nước tiờn tiến. Đến nay, biodiesel đó được nghiờn cứu và sử dụng rộng rói ở nhiều nước trờn thế giới. Hiện nay cú hơn 28 quốc gia tham gia nghiờn cứu, sản xuất và sử dụng biodiesel. Cỏc nhà mỏy sản xuất chủ yếu nằm ở chõu Âu và chõu Mỹ. Tại Mỹ,
15
hầu hết lượng biodiesel được sản xuất từ dầu nành. Biodiesel được pha trộn với diesel dầu mỏ với tỷ lệ 20% biodiesel và 80% diesel, dựng làm nhiờn liệu cho cỏc
xe buýt đưa đún học sinh ở rất nhiều thành phố của Mỹ. Hàng năm, Mỹ bỏn ra gần
hai tỷ gallon biodiesel.
Tại Phỏp, hầu hết nhiờn liệu diesel được pha trộn với 5% biodiesel [18]. Trờn
50% người dõn Phỏp cú xe với động cơ diesel đó sử dụng nhiờn liệu pha biodiesel. Hơn 4000 phương tiện giao thụng đó sử dụng nhiờn liệu B30, chạy hơn 200 triệu km mà khụng hề cú một hỏng húc nào liờn quan đến sự vận hành của động cơ. Theo
thống kờ, lượng biodiesel tiờu thụ trờn thị trường Phỏp tăng mạnh trong những năm
gần đõy, năm 2004 tiờu thụ 387 ngàn tấn, nhưng đến năm 2008 đó lờn đến gần 1
triệu tấn. Năm 1991, Đức bắt đầu đưa ra chương trỡnh phỏt triển biodiesel, đến năm 1995 đó triển khai dự ỏn này. Năm 2000 tại Đức đó cú 13 nhà mỏy sản xuất biodiesel với tổng cụng suất là 1 triệu tấn/năm. Và thỏng 1 năm 2005, Nhà nước
Đức đó ban hành sắc lệnh buộc phải pha biodiesel vào diesel dầu mỏ theo tỷ lệ 5%
[27]. Sản lượng biodiesel của một số nước Chõu Âu thể hiện ở bảng 1.4.
Bảng 1.4. Sản lượng biodiesel ởcỏc nước Chõu Âu năm 2004
Nước Sản lượng (tấn)
Đức 1.088.000
Phỏp 502.000
Italia 419.000
Áo 100.000
Tõy Ban Nha 70.000
Đan Mạch 44.000
Anh 15.000
Thụy Điển 8.000
Tổng lượng 2.246.000
Khụng chỉ cú chõu Âu, Mỹ mà ở chõu Á, chớnh phủ nhiều nước cũng đó quan tõm rất nhiều đến việc phỏt triển nguồn nhiờn liệu sinh học núi chung và biodiesel
16
núi riờng. Malaysia và Indonesia là hai nước xuất khẩu dầu cọ lớn nhất thế giới, đó xõy dựng chiến lược mở rộng thị trường sản xuất để đỏp ứng thị trường dầu ăn và cung cấp nguyờn liệu cho sản xuất biodiesel. Mặc dự hiện nay trữ lượng dầu cọ ở Malaysia đó đạt mức kỷ lục nhưng giỏ dầu cọ thụ của nước này vẫn tăng cao, do nhu cầu sản xuất biodiesel trờn thế giới vẫn tăng cao. Ủy ban dầu cọ Malaysia (MPOB) cho biết, từ nay đến năm 2015 sẽ cú 5 nhà mỏy sản xuất biodiesel từ dầu cọ với tổng cụng suất gần 1 triệu tấn để đỏp ứng nhu cầu tiờu dựng trong nước, và
xuất khẩu sang chõu Âu. Indonesia, ngoài dầu cọ cũn đầu tư trồng 19 triệu ha cõy
J.Curcas lấy dầu làm nhiờn liệu sinh học, và phấn đấu đến năm 2015 sẽ dựng nhiờn liệu B5 cho cả nước. Trung Quốc, nước nhập khẩu nhiờn liệu lớn nhất thế giới đó
khuyến khớch sử dụng nhiờn liệu sinh học. Tại Thỏi Lan, Bộ năng lượng đó sẵn sàng
hỗ trợ sử dụng dầu cọ trờn phạm vi toàn quốc. Hiện nay Bộ này đang hoàn tất cỏc thủ tục hỗ trợ phỏt triển biodiesel nhằm xõy dựng nguồn năng lượng cho đất nước.
Thỏi Lan sử dụng diesel pha 5% biodiesel trờn toàn quốc vào năm 2011 và pha 10%
biodiesel vào năm 2012. Ngay tại Lào cũng đang xõy dựng nhà mỏy sản xuất
biodiesel ở ngoại ụ thủ đụ Viờn Chăn. Một số nước ở Chõu Phi cũng đang tiếp cận
đến nhiờn liệu sinh học. [26]
17
Ở cỏc nướctiờn tiến việc đó sử dụng nhiờn lieu biodiesel B5, B20 vỡ đõy là sản
phẩm đó đạt tiờu chuẩn ASTM D6751 của Mỹ hoặc EN 14214 của chõu Âu. Động
cơ sử dụng nhiờn liệu cú pha biodiesel chạy rất ờm, mạnh hơn vỡ tỉ lệ cetan cao và
dĩ nhiờn sạch hơn. Trong giai đoạn thử nghiệm cỏc nhà sản xuất phải cụng bụ tớnh
năng sử dụng để trỏnh cho mỏy múc khỏi bị hư hỏng. Những hạn chế chủ yếu của
biodiesel là bắt lửa chậm hơn, độ đụngsớm hơn nờn khụng thớch hợp với vựng lạnh,
tớnh ăn mũn húa học cao hơn nờn dễ làm hư cỏc đệm lút cao su và tắc nghẽnbộ lọc,
đặc biệt là động cơ sản xuất trước năm 94 khi cỏc van và đệm lút chưa thay thế
bằng vật liệu chống ăn mũn.
1.3.2. Tỡnh hỡnh nghiờn cứu sử dụng nhiờn liệu biodiesel cho động cơ diesel trong nước
Trước sự phỏt triển mạnh mẽ nguồn nhiờn liệu sinh học núi chung và biodiesel núi riờng trờn thế giới, cỏc nhà khoa học Việt Nam cũng đó bắt tay vào nghiờn cứu và sản xuất biodiesel ở phũng thớ nghiệm và quy mụ sản xuất nhỏ. Việc sản xuất biodiesel ở nước ta cú nhiều thuận lợi, vỡ nước ta là một nước nụng nghiệp, thời tiết lại thuận lợi để phỏt triển cỏc loại cõy cho nhiều dầu như vừng, lạc, cải, đậu nành,...Ngoài ra, một số viện nghiờn cứu và trường đại học ở nước ta, cũng đó cú những thành cụng trong việc nghiờn cứu sản xuất biodiesel từ nhiều nguồn nguyờn liệu khỏc nhau như dầu cọ, dầu dừa, dầu bụng, dầu hạt cải, dầu nành, dầu hạt cao su, dầu ăn thải, mỡ cỏ,...sử dụng xỳc tỏc bazơ đồng thể và bước đầu nghiờn cứu với xỳc tỏc bazơ dị thể, xỳc tỏc zeolit.
Khụng chỉ cú cỏc nhà khoa học quan tõm, mà cỏc nhà quản lý ở Việt Nam
cũng rất quan tõm đến nguồn nhiờn liệu sinh học này. Đề ỏn “Phỏt triển nhiờn liệu
sinh học đến năm 2015, tầm nhỡn 2020” do Bộ Khoa học và Cụng nghệchủ trỡ [2]
đó được chớnh phủ phờ duyệt để đi vào hoạt động. Ngoài việc phỏt triển nhiờn liệu
xăng pha cồn, đề ỏn cũn đề cập đến việc phỏt triển nhiờn liệu diesel pha với metyl-
este dầu mỡ động thực vật (biodiesel), với mục tiờu đến năm 2020 nước ta sẽ làm
chủ được cụng nghệ sản xuất biodiesel từ cỏc nguồn nguyờn liệu sẵn cú trong nước,
18
nghệ, Tổng cục Tiờu chuẩn Đo lường chất lượng cũng rất quan tõm đến vấn đề
“nhiờn liệu sinh học”, và đó tổ chức hội nghị khoa học về etanol và biodiesel. Qua
hội nghị, lónh đạo Tổng cục đó cú kiến nghị về việc sớm xõy dựng và triển khai một đề ỏn nghiờn cứu cú định hướng tiờu chuẩn về nhiờn liệu sinh học ở Việt Nam, trong đú cú tiờu chuẩn cho nhiờn liệu biodiesel. Vào đầu năm 2009, Trường Đại học Bỏch Khoa Hà Nội cũng đó tổ chức Hội nghị quốc tế về “nhiờn liệu sinh học”. Hội nghị đó thu hỳt được sự tham gia của nhiều nước như Phỏp, Thỏi Lan, Ấn Độ,... và cỏc trường đại học lớn ở nước ta. Hội nghị đó cú nhiều bỏo cỏo khoa học về etanol sinh học và biodiesel, với sự chỳ ý theo dừi và thảo luận sụi nổi của nhiều nhà khoa học đầu ngành. Điều này cũng cho thấy sự quan tõm đặc biệt của cỏc nhà khoa học trong nước và quốc tế về nhiờn liệu sinh học.
Tại Việt Nam, tuy đó cú nhiều nhúm quan tõm nghiờn cứu điều chế biodiesel
trong phũng thớ nghiệm cỏch đõy 10 – 15 năm nhưng việc đưa biodiesel vào sản
xuất và thương mại chỉ phỏt triển vài năm gần đõy.Tại An Giang, cụng ty Agifish
xõy dựng nhà mỏy chế biến biodiesel cụng suất 30.000 lớt/ngày, 1 kg mỡ cỏ cú thể
sản xuất ra 1,13 lớt biodiesel. Cụng ty cũng chuẩn bị xõy dựng nhà mỏy sản xuất Basa-biodiesel với cụng suất 10 nghỡn tấn/năm và dự kiến đưa vào sản xuất năm 2009. Đú là cụng trỡnh nghiờn cứu của Phõn viện khoa học vật liệu tại Thành phố
Hồ Chớ Minh (Tp.HCM) thuộc viện khoa học và cụng nghệ Việt Nam.[1]
Hỡnh 1.3. Sản phẩm dầu biodiesel chếbiến từ mỡ cỏ basa hiện đang
19
Tại Phũng Thớ nghiệm trọng điểm quốc gia về cụng nghệ lọc - húa dầu (Viện
Húa học Cụng nghiệp Việt Nam), cỏc nhà khoa học thử nghiệm loại biodiesel pha
5% và diesel thụng thường trờn một số loại xe 7 chỗ và xe tảitrọng 1,25 tấn, mỗi xe
chạy 10.000km. Kết quả thử nghiệm cho thấy, nờu biodiesel đạt tiờu chuẩn Việt
Nam khi pha với tỷ lệ 5% sẽ khụng ảnh hưởng đến chất lượng vận hành động cơ. Ở Việt Nam cỏc kết quả nghiờn cứu cho thấy, bước đầu chỳng ta đó thử nghiệm thành cụng sử dụng biodiesel trờn một số động cơ, chủ yếu là động cơ cỡ
nhỏ, chạy mỏy phỏt điện. Việc nghiờn cứu biodiesel sử dụng trờn xe ụ tụ cũn ớt và
chưa cú cỏc khuyến cỏo khi sử dụng nguồn nhiờn liệu biodiesel. Tỷ lệ pha nhiờn
liệu biodiesel và trong nhiờn liệu diesel từ 5% - 20% (B5 – B20). Tuy nhiờn để
biodiesel được sử dụng rộng rói và trở thành nhiờn liệu thương phẩm chỳng ta cần phải nghiờn cứu đỏnh giỏ sử dụng biodisel trờn nhiều loại động cơ khỏc nhau với tỷ
lệ pha lớn nhất cú thể, để giảmthiểu ụ nhiễm mụi trường và sự phụ thuộc vào nhiờn
liệu húa thạchngày đang cạn kiệt.
Vỡ vậy việc nghiờn sử dụng biodiesel B5 làm từ mỡ cỏ trờn phương tiện sử
dụng động cơ diesel là cần thiết.