Sơ lược về Biodiesel
Tổng quan
1.1.1.1 Lịch sử phát triển Biodiesel
Lịch sử hình thành và phát triển của Biodiesel bắt đầu từ giữa thế kỷ 19, khi dầu thực vật được chuyển hóa để sản xuất glixerin, dùng trong ngành xà phòng Quá trình này cũng tạo ra các phụ phẩm như methyl và ethyl este, được gọi chung là Biodiesel.
Vào năm 1893, Rudolf Diesel lần đầu tiên sử dụng Biodiesel do chính ông phát minh để vận hành máy móc Ông đã dự đoán vào năm 1912 rằng dầu thực vật sẽ trở nên có giá trị ngang tầm với các sản phẩm nhiên liệu từ dầu mỏ và than đá trong tương lai Trong bối cảnh cạn kiệt tài nguyên dầu mỏ và tác động tiêu cực đến môi trường từ việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch, Biodiesel đang ngày càng khẳng định vị trí của mình như một nguồn năng lượng tái tạo sạch và khả thi Để tưởng nhớ công lao của ông, từ năm 2002, Ngày 10 tháng 8 hàng năm được công nhận là Ngày Diesel sinh học Quốc tế.
Vào năm 1900, tại hội chợ thế giới ở Paris, Diesel đã trình diễn động cơ sử dụng Biodiesel chế biến từ dầu Lạc Đến thập kỷ 90, Pháp đã bắt đầu sản xuất Biodiesel từ dầu hạt Cải, với ứng dụng dưới dạng B5.
(5 % Biodiesel với 95 % Diesel) và B30 (30 % Biodiesel trộn với 70 % Diesel).
1.1.1.2 Tình hình sử dụng Biodiesel trên thế giới:
Trên toàn cầu, sản lượng Biodiesel đang gia tăng nhanh chóng, với nhiều quốc gia tham gia sản xuất Xu hướng hiện nay là trộn Biodiesel vào diesel truyền thống với tỷ lệ từ 5% đến 30%.
Theo chỉ thị 2003/30/EC của EU, từ ngày 31 tháng 12 năm 2005, ít nhất 2% và đến 31 tháng 12 năm 2010, ít nhất 5,75% nhiên liệu dùng cho giao thông phải có nguồn gốc tái tạo ở châu Âu Tại Áo, quy định này đã được áp dụng sớm hơn, từ ngày 1 tháng 11 năm 2005, chỉ cho phép bán dầu Diesel có chứa 5% nguồn gốc sinh học (B5).
+ Tại Australia, đã sử dụng B20 và B50 vào tháng 2 năm 2005
+ Tại Mỹ năm 2005, đã sử dụng B20
Vào năm 2006, Thái Lan đã triển khai sử dụng B5 tại các thành phố Chiangmai và Bangkok Tại Việt Nam, Petro Việt Nam dự kiến sẽ đưa 10% Bio-Diesel (B10) vào thành phần Diesel để lưu thông trên thị trường.
Định nghĩa
Biodiesel là nhiên liệu tái tạo có tính chất tương đương với dầu Diesel tự nhiên, nhưng được sản xuất từ dầu thực vật hoặc mỡ động vật thay vì dầu mỏ Về mặt hóa học, Biodiesel là este của các axit béo trong dầu hoặc mỡ, được tạo ra qua quá trình este hóa với ancol.
Nhiều quốc gia sử dụng chữ B để chỉ Biodiesel, trong khi chữ BA hoặc E được dùng để biểu thị sự pha trộn với ethanol Chẳng hạn, nhiên liệu có chứa 20% Biodiesel được ký hiệu là B20, trong khi Biodiesel nguyên chất được ký hiệu là B100.
Bản chất của Biodiesel là sản phẩm este hóa giữa Methanol hoặc Ethanol và axit béo tự do trong dầu thực vật hoặc mỡ động vật.
Tùy thuộc vào loại dầu và loại rượu sử dụng mà alkyl este có tên khác nhau:
Dầu cây đậu nành (soybean) kết hợp với Methanol tạo ra SME (soy methyl esters), loại este phổ biến nhất tại Mỹ Trong khi đó, dầu cây cải dầu (rapeseed) cũng kết hợp với Methanol để sản xuất RME (rapeseed methyl esters).
(Rapeseed Methyl Estes) Đây là loại Estes thông dụng nhất được sử dụng ở châu Âu.
Biodiesel, theo tiêu chuẩn ASTM, được định nghĩa là các Mono Alkyl Este của axit mạch dài, có nguồn gốc từ các lipit tái tạo như dầu thực vật và mỡ động vật, và được sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ Diesel.
Tính chất và ưu nhược điểm của Biodiesel
Biodiesel là một chất lỏng, có màu giữa vàng hay nâu tối phụ thuộc vào nguyên liệu để chế biến Methyl este điển hình có điểm bốc cháy khoảng
~150 0 C (300 0 F), tỷ trọng thấp hơn nước (d= ~0.88g/cm 3 ), có độ nhớt tương tự Diesel từ dầu mỏ.
Chỉ số xetan và tỉ trọng chủ yếu phụ thuộc vào đặc tính của nguyên liệu đầu vào, trong khi hầu hết các tính chất khác lại bị ảnh hưởng bởi các yếu tố kỹ thuật trong quá trình sản xuất.
Độ chuyển hóa của phản ứng chuyển vị este là yếu tố quan trọng nhất trong sản xuất Biodiesel Dù đạt hiệu suất phản ứng cao, vẫn có một lượng nhỏ triacylglycerol và monoglycerit trong Biodiesel Những hợp chất này làm tăng độ nhớt và giảm độ bền oxi hóa, vì vậy hàm lượng của chúng cần được giữ ở mức tối thiểu.
Tổng lượng glycerin bao gồm glycerin trong các glycerit và glycerin tự do Glycerin không hòa tan trong biodiesel và có độ nhớt cao Nhiên liệu chứa nhiều glycerin có thể gây lắng đọng glycerin, dẫn đến tắc nghẽn bộ lọc nhiên liệu và làm giảm hiệu suất cháy trong động cơ.
Trong tiêu chuẩn EN 14214, hàm lượng methanol được giới hạn dưới 0.2%, nhưng tiêu chuẩn ASTM không đề cập đến điều này Mặc dù vậy, mức độ methanol có thể được kiểm soát thông qua chỉ tiêu độ chớp cháy, vì hàm lượng methanol cao sẽ dẫn đến độ chớp cháy thấp hơn.
Yêu cầu độ chớp cháy không nhỏ hơn 130 0 C trong ASTM tương ứng với hàm lượng methanol nhỏ hơn 0.1%.
Trong bảng dưới đây giới thiệu một số chỉ tiêu chất lượng đối với dầu Diesel (tiêu chuẩn EN 590) và Biodiesel (tiêu chuẩn EN 14214, ASTM D6751).
Bảng 1.1: Chỉ tiêu chất lượng dầu Diesel và Biodiesel
Chỉ Tiêu EN590 EN14214 ASTM
Tỉ trọng ở 15 0 C, kg/m 3 Độ nhớt ở 40 0 C, mm 2 /s Điểm chớp cháy, 0 C, không thấp hơn
Lưu huỳnh, mg/kg, không lớn hơn
Chỉ số xetan, không thấp hơn
Nước, mg/kg, không lớn hơn
Este, % khối lượng, không nhỏ hơn
Methanol, % khối lượng, không lớn hơn
Monogixerit, % khối lượng, không lớn hơn Điglixerit, % khối lượng, không lớn hơn
Triglixerit, % khối lượng, không lớn hơn
Glixerin tự do, % khối lượng, không lớn
Tổng lượng glixerin, % khối lượng, không lớn hơn…
+ Giảm lượng phát thải khí CO2, do đó giảm được lượng khí thải gây ra hiệu ứng nhà kính.
+ Không có hoặc chứa rất ít các hợp chất của lưu huỳnh (