1.3. ETHANOL VÀ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG ETHANOL TRONG LĨNH VỰC NHIÊN LIỆU TRÊN THẾ GIỚI VÀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Ở VIỆT NAM [29], [30]
1.3.1. Tổng quan về ethanol
DUT.LRCC
Ethanol là hợp chất hữu cơ có công thức phân tử C2H5OH, ở điều kiện thường sôi ở 78,5 oC, tan vô hạn trong nước, đây là tính chất cần quan tâm khi phối trộn làm xăng nhiên liệu.
Trước đây ethanol được dùng với mục đích làm dung môi, sử dụng trong thực phẩm, y tế, mỹ phẩm nhưng ngày nay chúng còn được biết đến như một nguồn nhiên liệu dùng cho động cơ đốt trong.
Ngay từ những năm 20 của thế kỷ trước, ethanol đã được nghiên cứu để làm nhiên liệu cho động cơ ô tô, xe máy. Điển hình cho hướng đi tiên phong này là Braxin và Mỹ. Tuy nhiên, khi công nghệ hóa dầu ra đời, những sản phẩm xăng dầu có chất lượng cao đã nhanh chóng đẩy lùi ý tưởng sử dụng ethanol làm nhiên liệu cho động cơ ô tô, xe máy. Song, đến những năm 70 của thế kỷ 20, khi thế giới bắt đầu có sự khủng hoảng dầu mỏ thì ethanol và nhiên liệu sinh học mới thực sự được khởi động trở lại và đến những năm đầu của thế kỷ 21 đã trở thành một trong những ưu tiên hàng đầu trong những định hướng chiến lược nghiên cứu về năng lượng của nhiều quốc gia phát triển trên thế giới mà điển hình là Mỹ, các nước Tây Âu (Đức, Pháp, Nauy, Thụy Điển…), Nhật, Thái Lan, Trung Quốc,…[31], [32].
Ethanol là cấu tử tốt để phối trộn vào xăng vì có trị số octane cao và đảm bảo các tiêu chuẩn về môi trường nhờ khả năng cháy hoàn toàn của chúng.
1.3.1.2. Sản xuất ethanol
Có nhiều phương pháp sản xuất khác nhau:
Phương pháp tổng hợp: hydrat hoá etylen và cacbonyl hoá methanol.
+ Hydrat hoá: CH2=CH2 + H2O C2H5OH
+ Cacbonyl: CH3OH + CO + 2 H2 C2H5OH + H2O Phương pháp lên men: đi từ nguyên liệu là sắn, ngô, khoai, lúa,…
(C6H10O5)n + nH2O nC6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + Q Quá trình này có thể phân thành 2 công đoạn là công đoạn lên men nhằm sản xuất ethanol có nồng độ thấp và công đoạn làm khan để sản xuất ethanol có nồng độ cao để phối trộn vào xăng.
Hiện nay sản xuất ethanol bằng phương pháp lên men là chủ yếu, chiếm đến 95% tổng sản lượng ethanol sản xuất.
DUT.LRCC
Hình 1.4 cho ta thấy phân bố lượng ethanol sản xuất từ phương pháp tổng hợp và phương pháp lên men
Hình 1.6. Phân bố lượng ethanol sản xuất từ phương pháp tổng hợp và phương pháp lên men
1.3.1.3. Tính kinh tế của việc sử dụng ethanol
Ethanol làm nhiên liệu chủ yếu được sản xuất từ các sản phẩm của ngành nông nghiệp như: sắn, ngô, khoai, lúa,… do vậy sẽ góp phần thúc đẩy nền nông nghiệp phát triển, tạo ra nhiều công ăn việc làm cho nhiều lao động ở nông thôn, giải quyết được lượng lương thực bị tồn đọng và đặc biệt khuyến khích được tinh thần lao động sản xuất của người dân.
Ngoài ra việc sử dụng nhiên liệu sinh học nói chung cũng như gasohol nói riêng giúp cho các quốc gia chủ động trong chính sách năng lượng của mình. Nước nào càng có nhiều xăng sinh học thì càng ít phụ thuộc vào nước khác và từ đó có thể phát triển nền kinh tế của mình một cách bền vững.
1.3.1.4. Những vấn đề về môi trường khi dùng ethanol làm nhiên liệu
Việc dùng ethanol làm nhiên liệu, có tác dụng ngăn chặn hiệu ứng nhà kính. Vì vậy nó được mệnh danh là “xăng xanh”. Theo các tính toán cho thấy: nếu thay thế việc đốt một lít xăng bằng một lít ethanol thì sẽ giảm 40% lượng phát sinh khí CO2 vào khí quyển giúp môi trường được xanh, sạch hơn. Khi đốt ethanol sự cháy xảy ra hoàn toàn hơn so với khi đốt xăng, do vậy pha ethanol vào xăng làm cho xăng cháy hoàn toàn hơn, giảm phát thải các khí gây ô nhiễm môi trường. Hơn nữa, ethanol được điều chế từ sản phẩm nông nghiệp sẽ làm tăng diện tích đất trồng cây [33].
1.3.1.5. Những khó khăn khi sử dụng ethanol làm nhiên liệu
Hạn chế cơ bản của ethanol nhiên liệu là tính hút nước của nó. Ethanol có khả năng hút ẩm và hoà tan vô hạn trong nước. Do đó gasohol phải được tồn trữ và bảo quản trong hệ thống bồn chứa đặt biệt.
DUT.LRCC
Tuy giảm các hàm luợng các chất gây ô nhiễm như hydrocacbon, CO nhưng lại gây ra một số hợp phần khác như các andehyt, NOx cũng là những chất gây ô nhiễm.
Do nhiệt trị của ethanol nói riêng (PCIetanol = 26,8 MJ/kg) và các loại ancol khác nói chung đều thấp hơn so với xăng (PCIxăng = 42,5 MJ/kg) nên khi dùng ethanol để pha trộn vào xăng sẽ làm giảm công suất động cơ so với khi dùng xăng, sự giảm công suất này là không đáng kể nếu ta phối trộn với số lượng ít.