I.2. Tổng quan về biodiesel
I.2.5. Ưu và nhược điểm của biodiesel
I.2.5.1. Ưu điểm của biodiesel
Biodiesel một đề tài thu hút nhiều chú ý của giới khoa học, có khả năng tái
sinh, chế biến từ dầu thực vật và được dùng trong các đầu máy sử dụng dầu diesel trước kia. Biodiesel là nhiên liệu không độc, không nổ, có thể tự phân hủy và không thải độc khí làm ô nhiễm như dầu diesel bình thường. Rõ ràng, việc sử dụng
biodiesel sẽ giải quyết được hai vấn đề lớn hiện nay đó là: nguồn năng lượng từ dầu
mỏ sắp cạn kiệt và các vấn đề về môi trường khi sử dụng động cơ diesel. Vì thế trong tương lai, nguồn năng lượng do diesel sinh học cung cấp là không hề nhỏ và nó sẽ đóng góp một phần đáng kể trong tổng lượng nhiên liệu toàn cầu khi được sử dụng cùng với nhiên liệu hóa thạch [15].
Hình I.3. Chu trình tuần hoàn carbon trong sản xuất và sử dụng biodiesel.
Biodiesel được nói đến như là “chất carbon trung hòa”, vì biodiesel được sản xuất từ cây trồng hấp thu carbon dioxide nhiều hơn là thải thêm vào bầu khí quyển khi sử dụng nhiên liệu hóa thạch nên vấn đề hiệu ứng nhà kính khi sử dụng nhiên liệu được giải quyết. Sơ đồ chu trình chuyển hóa của cacbon trong toàn bộ quá trình sản xuất và sử dụng biodiesel được trình bày trong hình I.3.
Sự phát thải ra các khí hydrocarbon, carbon monoxide, muội than và sulfur dioxide cũng giảm đi đáng kể (giảm đến 40%), chỉ sự thải ra các oxit nitơ là tăng:
tình trạng này là do hàm lượng oxy trong biodiesel [16]. Hình I.4 cho thấy lượng phát thải của các khí sinh ra trong quá trình chạy động cơ diesel từ nguồn nhiên liệu diesel, biodiesel và hỗn hợp pha.
Biodiesel chứa ít hydrocarbon thơm hơn so với diesel thông thường. Sử dụng biodiesel có thể làm giảm 20% các khí thải trực tiếp dạng hạt nhỏ, các sản phẩm cháy của các chất rắn trên thiết bị có bộ lọc, so với dầu diesel có hàm lượng sulfur
thấp (< 50 ppm). Khí thải dạng hạt được tạo ra khi đốt biodiesel giảm khoảng 50%
so với khi sử dụng diesel có nguồn gốc hóa thạch. Các nghiên cứu của Cục bảo vệ môi trường Mỹ đã chỉ ra rằng việc dùng biodiesel thay cho diesel từ dầu mỏ sẽ giảm nguy cơ bị ung thư do các loại khí thải ra từ động cơ [19].
Hình I.4. So sánh lượng khí thải từ các loại nhiên liệu chạy động cơ diesel [16].
Biodiesel giúp cải thiện động cơ. Thậm chí với nồng độ rất thấp biodiesel vẫn có thể cải thiện được độ nhớt của nhiên liệu, làm tăng chỉ số cetane mà không cần
thêm phụ gia độc hại như đối với diesel khoáng, nhờ vậy mà bắt cháy nhanh hơn khi được phun vào trong buồng đốt động cơ.
Hơn nữa, biodiesel có thể bị phân hủy bởi vi khuẩn trong nước tốt như là trong đất. Nó hoàn toàn không độc hại và là nguồn nhiên liệu có thể tái tạo được.
Biodiesel có điểm chớp cháy cao hơn diesel. Vì vậy trong việc lưu trữ và vận chuyển biodiesel an toàn hơn diesel.
Ở biodiesel, quy trình sản xuất hầu như không có chất thải vì tất cả các sản phẩm phụ đều có thể được tiếp tục sử dụng. Nếu như dầu được ép từ cây cải dầu thì bã cây cải dầu được dùng làm thức ăn gia súc, nếu từ dầu mỡ thải thì vấn đề xử lý dầu đã qua sử dụng đã có hướng ra phù hợp; và glycerol như là một sản phẩm phụ của phản ứng, có thể được dùng trong công nghiệp như trong mỹ phẩm, thực phẩm và dược.
I.2.5.2. Nhược điểm của biodiesel
Thứ nhất, việc sử dụng nhiên liệu chứa nhiều hơn 5% biodiesel có thể gây nên những vấn đề như ăn mòn các chi tiết của động cơ do tính dễ bị oxi hóa và tạo cặn
trong bình nhiên liệu do độ nhớt, điểm kéo mây và đóng rắn cao của biodiesel, làm hư hại nhanh các vòng đệm cao su do sự không tương thích của biodiesel với chất liệu làm vòng đệm.
Thứ hai, biodiesel chứa ít hơn 8% năng lượng trên 1 gallon so với dầu diesel loại 2 tại Mỹ. Sự khác biệt này có thể được nhận thấy rõ giữa diesel và biodiesel B100. Đối với B20 thì sự khác biệt về công suất và mômen xoắn của động cơ là từ 1 đến 2% [13].
Thứ ba là giá thành cho nguyên liệu sản xuất biodiesel còn khá cao. B100 là biodiesel nguyên chất, không pha chế, giá khoảng 3 đô la một gallon so với 2,6 đô la một gallon dầu khoáng hiện nay.
Cuối cùng là nhiệt độ đông đặc của biodiesel phụ thuộc vào nguyên liệu sản
xuất nhưng nói chung là cao hơn nhiều so với dầu diesel thành phẩm. Điều này ảnh hưởng rất lớn đến việc sử dụng biodiesel ở những vùng có thời tiết lạnh. Ngoài ra, biodiesel rất háo nước nên cần những biện pháp bảo quản đặc biệt để tránh tiếp xúc với nước. Biodiesel không bền, rất dễ bị oxi hóa nên gây nhiều khó khăn trong việc bảo quản. Theo khuyến cáo của NBB thì không nên sử dụng B20 sau 6 tháng bảo quản trong khi hạn sử dụng của dầu diesel thông thường có thể đến 5 năm.
Bên cạnh đó, để sản xuất biodiesel ở quy mô lớn cần phải có một nguồn nguyên liệu dồi dào và ổn định. Việc thu gom dầu phế thải không khả thi lắm do số lượng hạn chế, lại phân tán nhỏ lẻ. Những nguồn nguyên liệu có thể chế biến thành dầu ăn (hướng dương, cải dầu, cọ…) thì giá thành cao, sản xuất biodiesel không kinh tế. Để giải quyết bài toán nguyên liệu này, trên thế giới đang có xu hướng phát triển những loại cây lấy dầu có tính công nghiệp như cây dầu mè (Jatropha curcas), hoặc những loại cho năng suất cao như tảo và từ nguồn dầu không ăn được như RSO, dầu neem, dầu hạt cọ vàng.