Nghiên cứu sử dụng dầu thực vật làm nhiên liệu được Rudolf Diesel tiến hành cách đây trên 100 năm. Năm 1895, ông đã sử dụng dầu đậu phộng cho việc thử nghiệm động cơ đốt trong của mình. Năm 1916, động cơ diesel đầu tiên đã được xuất sang Argentina, Gutierrez đã dùng thầu dầu để thử nghiệm lại những ý tưởng của R. Diesel, nhưng những khó khăn về tỷ trọng, độ nhớt trong quá trình phun nhiên liệu làm cho những nghiên cứu này không phát triển được.
Dầu cọ cũng được sử dụng cho mục đích nhiên liệu thay dầu diesel từ năm 1920, một trong những công bố sớm nhất về việc ứng dụng ester của dầu cọ là vào năm 1940. Đến năm 1944, cũng một người Argentina khác, Martinez đã tiến hành lần đầu tiên việc pha trộn dầu diesel với dầu thực vật với khối lượng dầu từ 30-70%. Từ năm 1920-1947, người ta ghi nhận đến 99 công trình sử dụng dầu thực vật làm nhiên liệu diesel. Hơn nữa, vào thời điểm đó, dầu mỏ lại khá dồi dào, trong khi dầu thực vật chưa đủ cung cấp cho việc sản xuất dầu ăn, các nghiên cứu của Rudolf Diesel bị rơi vào quên lãng.
Các cuộc khủng hoảng nhiên liệu xảy ra trong những năm 1970-1980 đã thúc đẩy các nhà khoa học trở lại với ý tưởng ban đầu của Rudolf Diesel. Kết quả là một loạt các nghiên cứu về sử dụng dầu thực vật được tiến hành. Tháng 1/1991, chương trình nghiên cứu sử dụng biodiesel của Đức bắt đầu được thực hiện, 10 năm sau sản lượng biodiesel của Cộng Hòa Liên Bang Đức đã đạt
Luận văn tốt nghiệp
GVHD: Nguyễn Văn Đạt 10 SVTH: Trần Quang Thanh trên 1 triệu tấn/năm. Chỉ trong thời gian tương đối ngắn,hàng loạt các nhà máy
sản xuất nhiên liệu biodiesel với quy mô công nghiệp với công suất vài trăm ngàn tấn/năm đã ra đời, tập trung nhiều ở Đức, Ý, Áo, Pháp, Thụy Điển, Tây Ban Nha. Tổng công suất hiện nay của châu Âu là 2 triệu tấn/năm.
Trong khi đó, tại châu Á, việc nghiên cứu và ứng dụng biodiesel cũng phát triển mạnh, tiêu biểu như Ấn Độ, Trung Quốc, Hàn Quốc, Nhật Bản, Hồng Kông. Ngoài ra các nước châu Phi và châu Úc cũng đang bắt đầu triển khai nghiên cứu nhiều về biodiesel. Trong thực tế trên thế giới, nước sử dụng biodiesel nhiều nhất là Mỹ.
2.3.2 Nghiên cứu biodiesel ở Việt Nam
Nhận thấy tầm quan trọng của việc phát triển nguồn nhiên liệu sinh học, Bộ Công Thương đang triển khai xây dựng “Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn 2020”. Với mục tiêu sản xuất xăng E5, E10 (loại xăng pha cồn với hàm lượng cồn tối đa là 5%, 10%, đáp ứng hoàn toàn mọi hoạt động bình thường của động cơ ô tô, xe máy) và dầu diesel sinh học nhằm thay thế một phần nhiên liệu truyền thống hiện nay. Vào tháng 8/2010,loại xăng E5 đã được bày bán trên thị trường Việt Nam. Trong những năm gần đây nước ta bắt đầu đẩy mạnh việc đầu tư máy móc thiết bị, công nghệ để tiến hành sản xuất nhiên liệu sinh học:
- Nhóm Vũ An, Đào Văn Trường (Viện Hóa học) dùng phản ứng transester để điều chế biodiesel từ dầu cọ, xúc tác kiềm, tác chất là metanol, dùng phương pháp khuấy gia nhiệt.
- Nhóm nghiên cứu Lê Ngọc Thạch, bộ môn hóa Hữu cơ,trường Đại học Khoa học Tự Nhiên TP.HCM nghiên cứu tổng hợp biodiesel từ cá tra với tác chất carbonat dimetil (DMC), xúc tác KOH, KF/Al2O3, H2SO4, CH3ONa (metoxidnatri) sử dụng phương pháp nhiệt, hóa siêu âm và vi sóng.
- Nhóm Nguyễn Thị Phương Thoa, bộ môn hóa lý trường Đại học Khoa học Tự Nhiên TP.HCM nghiên cứu tổng hợp dầu biodiesel từ hạt Jatropha bằng phương pháp hóa siêu âm, kết quả thu được rất khả quan.
Luận văn tốt nghiệp
GVHD: Nguyễn Văn Đạt 11 SVTH: Trần Quang Thanh - Nhóm Phan Minh Tân, trường Đại học Bách Khoa TP.HCM nghiên cứu
sản xuất biodiesel từ dầu dừa, dầu thải, mỡ cá tra bằng xúc tác kiềm, enzyme, paratoluensulfonic. Sở Khoa học Công Nghệ TP.HCM đã đầu tư cho dự án sản xuất quy mô nhỏ.
- Nhóm Đinh Thị Ngọ, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tập trung vào xúc tác dị thể, kiềm…để điều chế biodiesel từ mỡ cá, dầu đậu nành, dầu thực vật.
- Nhóm Trương Vĩnh, trường Đại học Nông Lâm TP.HCM: nuôi tảo, chiết tách, xác định đặc tính dầu, bước đầu định hướng nâng cao hàm lượng dầu trong tảo.
2.3.3 Các nguồn biomass tại một số quốc gia trên thế giới
Nguồn nguyên liệu chính để sản xuất ra biodiesel là dầu thực vật và mỡ động vật. Nguồn nguyên liệu này rất đa dạng và phong phú, mỗi quốc gia trên thế giới sẽ lựa chọn những nguyên liệu phù hợp với điều kiện sản xuất của quốc gia mình.
- Mỹ: vận dụng công nghệ sinh học hiện đại như nghiên cứu gen đã được thực hiện tại phòng thí nghiệm năng lượng tái sinh quốc gia tạo được một giống tảo mới có hàm lượng dầu trên 60%, một mẫu có thể sản xuất được trên 2 tấn dầu diesel sinh học.
- Châu Âu: cây cải dầu thích hợp để dùng làm nguyên liệu với lượng dầu từ 40% đến 50%.
- Trung Quốc: sử dụng cây cao lương và mía để sản xuất biodiesel. Cứ 16 tấn cây cao lương có thể sản xuất được 1 tấn cồn, phần bã còn lại có thể chiết xuất được 500 kg biodiesel. Ngoài ra, Trung Quốc còn nghiên cứu phát triển nhiên liệu mới từ tảo. Khi nghiên cứu thành công và đưa vào sản xuất có thể đạt tới hàng chục triệu tấn.
- Các nước Tiểu Vương quốc Ả Rập Thống Nhất: sử dụng dầu Jojoba để sản xuất biodiesel, một loại dầu được sử dụng phổ biến trong mỹ phẩm.
- Thái Lan: hiện đang sử dụng dầu cọ và đang thử nghiệm hạt cây Jatropha, cứ 4 kg hạt Jatropha ép được 1 lít diesel sinh học tinh khiết 100%, đặt biệt loại hạt này không thể dùng để ép dầu ăn và có thể mọc trên những
Luận văn tốt nghiệp
GVHD: Nguyễn Văn Đạt 12 SVTH: Trần Quang Thanh vùng đất khô cằn, cho nên giá thành sản xuất sẽ rẻ hơn so với các loại hạt có
dầu truyền thống khác.
- Indonseia: ngoài cây cọ dầu thì còn chú ý đến cây có dầu khác là Jatropha. Mục tiêu đến năm 2010, nhiên liệu sinh học sẽ đáp ứng 10% nhu cầu năng lượng trong ngành điện và giao thông vận tải trong nước (Ha V. T. T., 2009).
2.3.4 Tiềm năng nguyên liệu sản xuất biodiesel tại Việt Nam
Việc nghiên cứu và sử dụng dầu thực vật làm nguyên liệu sản xuất diesel sinh học ở nước ta bắt đầu từ năm 1980. Việt Nam có tiềm năng lớn về một số cây có dầu có thể sản xuất nhiên liệu sinh học trong tương lai.
Cọ dầu: từ hơn 10 năm trước đã trồng tại Long An, đạt 4 tấn dầu/ha.
Tuy nhiên có một số khó khăn cho việc phát triển cây cọ dầu, cọ dầu không khó trồng nhưng cần mưa quanh năm.
Dừa: Diện tích trên 180.000 ha, nhưng năng suất dầu thấp, tối đa đạt 1 tấn dầu/ha, bằng 1/4 so với cọ dầu. Sản lượng dầu ép không cao vì cây dừa có hiệu quả đối với nông dân do các sản phẩm khác như cơm dừa sấy, xơ dừa, than gáo dừa,...nên giá dừa trái tăng.
Hướng dương: Trồng thử nghiệm ở Củ Chi (đạt khoảng 2,5 tấn/ha), Lâm Đồng (đạt khoảng 3,5-5 tấn/ha). Khi trồng thử nghiệm các thế hệ lai, năng suất đã tăng đáng kể. Do đó, hướng dương trở thành nguồn nguyên liệu có triển vọng.
Jatropha: Cây jatropha được đánh giá là cây nguyên liệu tiềm năng cho sản xuất biodiesel. Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn đang có chương trình trồng cây jatropha rất tham vọng, đưa diện tích trồng jatropha lên 300-500 ngàn ha vào năm 2020-2025.
Cá tra, basa: Mở cá tra, cá basa là phụ phẩm của quá trình chế biến cá xuất khẩu, nguồn nguyên liệu quang trọng cho chế biến biodisel.
Việt Nam là nhà sản xuất và suất khẩu cá da trơn lớn nhất thế giới.
theo đó lượng phụ phẩm tạo ra hàng năm rất lớn, chiếm tỉ lệ 15-20%
tổng lượng cá.