chương 1 – tổng quan tài liệu - Trang chủ - Trường Đại học Khoa ...

Nguyễn Thành Tiến Luận văn thạc sỹ 

CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN TÀI LIỆU 

1.1. Nhiên liệu diesel 

1.1.1. Nguồn gốc 

Nhiên liệu diesel còn gọi là dầu diesel (DO) là hợp chất có nguồn gốc từ dầu mỏ 

được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp như dùng làm động cơ cho xe tải, máy xây 

dựng, nông nghiệp và công nghiệp nhẹ ngoài ra còn được dùng cho các nhà máy 

điện và tàu thủy… 

Nhiên liệu diesel có dạng lỏng, nặng hơn dầu lửa và xăng nhưng nhẹ hơn dầu 

nhớt, là hỗn hợp của các hidrocarbon từ C10 tới C24 được sản xuất từ quá trình 

chưng cất trực tiếp dầu mỏ trong phân đoạn nhiệt độ từ 150 – 400 0 C [53]. 

Ở Việt Nam chủ yếu sử dụng 2 loại là DO cao cấp (0,05%kl S) và DO thường 

(0,25% kl S). 

Bảng 1.1 – Thành phần của nhiên liệu diesel [21] [38] 

Thành phần 

Công 

thức HH 

Loại 

Hydrocarbon 

3 

Điểm sôi 

, 0 C/ 0 F 

Điểm đông 

đặc, 0 C/ 0 F 

Naptalen C10H8 Aromatic 218/424 80/176 

Tetralin C10H12 Aromatic 208/416 -35/-31 

Cis-Decalin C10H18 Napten* 196/385 -43/-45 

1,3-Dietilbenzen C10H14 Aromatic 181/358 -83/-119 

n-Butilciclohexan C10H20 Napten 181/358 -83/-117 

Decan C10H22 Parafin 174/345 -30/-22 

Antracen C14H10 Aromatic 341/646 215/419 

1-Pentilnaptalen C15H18 Aromatic 306/583 -24/-11 

n-nonilciclohexan C15H30 Napten 282/540 -10/14 

n-Decilciclopentan C15H30 Napten 279/534 -22/-8 

n-Pentadecan C15H32 n-Parafin 271/520 10/50 

2-Metiltetradecan C15H32 Isoparafin 265/509 -8/18


1-Decilnaptalen C20H28 Aromatic 379/714 15/59 

n-Tetradecilbenzen C20H34 Aromatic 354/669 16/61 

n-Tetradecilciclohexan C20H40 Napten 354/669 25/77 

n-Tetradecilciclopentan C20H40 Napten 353/667 17/63 

Eiconsan C20H42 n-Parafin 344/651 36/97 

2-Metilnonadecan C20H42 Isoparafin 339/642 18/64 

* Napten là thuật ngữ dùng trong lĩnh vực công nghiệp dầu mỏ để nói đến các 

hidrocarbon có vòng bão hòa. 

1.1.2. Tính chất nhiên liệu diesel 

a) Trị số cetan 

Hầu hết đặc tính của nhiên liệu thường thấy đối với người tiêu dùng, dịch vụ và 

sửa chữa chuyên nghiệp… đó chính là khả năng bốc cháy. Trị số cetan là đại lượng 

đặc trưng cho khả năng cháy của nhiên liệu, đây là chỉ tiêu quan trọng nhất của 

nhiên liệu diesel. Trị số cetan càng cao thì khả năng nhiên liệu kích nổ càng dễ dàng 

hơn. 

Trị số cetan của nguyên liệu (kí hiệu: CN – cetane number) là một đại lượng qui 

ước, có giá trị bằng tỉ số phần trăm theo thể tích (%V) của cetan (n-Hexadecan, 

C16H34) trong hỗn hợp với α-metilnaptalen (C10H7CH3) mà khả năng tự bốc cháy 

của hỗn hợp này tương đương với khả năng tự bốc cháy của nhiên liệu DO trong 

điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn. Cetan (n-Hexadecan) có công thức cấu tạo dạng 

mạch thẳng không phân nhánh, rất dễ tự bốc cháy nên được qui ước có trị số cetan 

là 100 (CN = 100), α-metilnaptalen có cấu tạo là hai vòng thơm gắn với nhóm metil 

rất bền và khó bị oxi hóa. Chất này có nhiệt độ tự bốc cháy cao nên được qui ước có 

trị số cetan là 0 (CN = 0) [65]. Trị số cetan (CN) biến đổi hệ thống tùy theo cấu trúc 

của hidrocacbon (xem Bảng 1.2). Các parafin thường có trị số cetan cao theo trọng 

lượng phân tử, isoparafin có khoảng trị số cetan rộng từ 10 – 80. Napten thường có 

trị số xetan từ 40 – 70, Các aromatic có trị số xetan từ 0 tới 60 Ngoài ra còn sử 

dụng thuật ngữ chỉ số cetan (kí hiệu là CI – cetane index), là một đại lượng kinh 

nghiệm nhằm ước tính trị số cetan (CN) dựa trên nhiệt độ chưng cất và tỉ trọng. Chỉ 

4


số cetan (CI) không thể tính toán được với chất phụ gia cải thiện trị số cetan do đó 

không thể xác định trị số cetan tổng đối với các nhiên liệu diesel có thêm chất phụ 

gia. Hoạt động của động cơ diesel liên quan đến trị số cetan (CN) và chỉ số cetan 

(CI) đơn giản là ước tính của trị số cetan cơ bản. Trị số cetan có thể bằng hoặc lớn 

hơn chỉ số cetan phụ thuộc vào lượng chất phụ gia sử dụng [41]. Chỉ số cetan (CI) 

chỉ áp dụng đối với các sản phẩm chưng cất dầu mỏ nhưng không áp dụng đối với 

biodiesel và các nguồn thay thế diesel khác. 

Bảng 1.2 – Trị số cetan của một số hidrocarbon [38] 

Hidrocacbon 

Loại 

hidrocacbon 

5 

Công thức 

Hóa Học 

n-Decan n-Parafin C10H22 76 

n-Pentadecan n-Parafin C15H32 95 

Trị số xetan 

(CN) 

n-Hexadecan n-Parafin C16H34 100 

n-Eicosan n-Parafin C20H42 110 

3-Etildecan Isoparafin C12H26 48 

4,5-Dietiloctan Isoparafin C12H26 20 

Heptametilnonan Isoparafin C16H34 15 

8-Propilpentadecan Isoparafin C18H38 48 

7,8-Dietiltetradecan Isoparafin C18H38 67 

9,10-Dimetiloctan Isoparafin C20H42 59 

Decalin Napten C10H18 48 

3-Ciclohexilhexan Napten C12H24 36 

2-Metil-3-ciclohexilnonan Napten C16H32 70 

2-Ciclohexiltetradecan Napten C20H40 57 

1-Metilnaptalen Aromatic C11H10 0 

n-Pentilbenzen Aromatic C11H16 8 

Biphenil Aromatic C12H10 21 

1-Butilnaptalen Aromatic C4H16 6


n-Nonilbenzen Aromatic C15H24 50 

2-Octilnaptalen Aromatic C18H24 18 

n-Tetradecilbenzen Aromatic C20H34 72 

Yêu cầu đối với trị số cetan cho động cơ thay đổi tùy thuộc vào kích cỡ máy, tốc 

độ, tải trọng, điều kiện khởi động và điều kiện làm việc. Trị số cetan không có ý 

nghĩa sống còn như trị số octan. Nó không hoàn toàn quyết định hiệu suất động cơ 

(liên quan đến độ nén), song nhiên liệu có trị số cetan thấp hơn yêu cầu có thể dẫn 

đến những khó khăn, trục trặc khi khởi động máy, gây nhiều tiếng ồn, đặc biệt sẽ 

giảm tốc độ trong trời lạnh, tạo nhiều khói lúc khởi động, tạo ra khí thải chứa nhiều 

chất độc. Ngoài CN là chỉ tiêu chính, người ta còn đánh giá chất lượng diesel bằng 

nhiều thông số khác như: độ nhớt, tỷ trọng, thành phần cất, nhiệt độ chớp cháy, hàm 

lượng lưu huỳnh, điểm đông đặc...nhưng mỗi nước có những tiêu chuẩn khác nhau 

phù hợp với khí hậu của từng nước. 

b) Độ nhớt 

Độ nhớt của dầu diesel là một đặc tính quan trọng tác động đến hoạt động của 

động cơ. Quá trình phun của động cơ phụ thuộc vào độ nhớt của nhiên liệu (kể cả 

những tính chất khác). Việc tối ưu hóa cài đặt kim phun của các nhà sản xuất ô tô 

thường trông cậy vào khoảng độ nhớt cụ thể. Các giá trị độ nhớt nằm ngoài khoảng 

này sẽ ảnh hưởng đến năng xuất nhiên liệu và các hoạt động khác dưới điều kiện 

vận hành. Độ nhớt thấp sẽ gây ra ăn mòn kim phun nhiên liệu và làm mất công suất 

do rò rỉ kim phun. Quá trình đốt cháy cũng bị giảm sút và giảm tiết kiệm nhiên liệu. 

Nhiên liệu có độ nhớt cao có thể gây hư hại bộ lọc hoặc ăn mòn đường truyền 

chuyển động do tăng lực cản lên kim phun. Ngoài ra có thể làm giảm sự phun và 

chậm cháy dẫn tới mất công suất, giảm tiết kiệm nhiên liệu và làm rửa sạch màng 

dầu nhờn trên thành xilanh điều này dẫn tới ăn mòn đáng kể và gây loãng dầu động 

cơ. Thêm vào đó còn có nguy cơ kẹt kim phun nhiên liệu lúc khởi động khi trời 

lạnh. 

c) Thành phần chưng cất 

6


Thành phần cất là một của nhiên liệu diesel được đánh giá bằng các nhiệt độ 

chưng cất. Đối với nhiên liệu diesel, người ta quan tâm đến nhiệt độ chưng cất 

10%V, 50%V, 90%V nhiên liệu. 

Nhiệt độ chưng cất 10%V nhiên liệu (T10) là nhiệt độ mà tại đó 10% thể tích 

nhiên liệu được bay hơi. Nhiệt độ chưng cất 10%V đặc trưng cho các hydrocacbon 

nhẹ, dễ bay hơi trong điều kiện xi lanh. Thực tế yêu cầu T10 không thấp hơn 200 o C. 

Nếu T10 thấp hơn 200 o C, chứng tỏ trong nhiên liệu diesel có hợp phần nhẹ cao, khi 

cháy sẽ làm tăng nhanh áp suất, dễ dẫn tới cháy kích nổ. Điều đó làm tăng áp lực 

của khí trong xi lanh. Động cơ làm việc với nhiên liệu như vậy thường có tiếng ồn 

lớn kèm theo dao động và cường độ ăn mòn chi tiết cao. Nếu T10 quá cao, nhiên 

liệu sẽ rơi vào tình trạng khởi động nguội kém. 

Nhiệt độ chưng cất 50%V nhiên liệu (T50) đặc trưng cho tính đồng đều của 

phân bố hydrocarbon và tính bay hơi hoàn toàn trong quá trình tạo hỗn hợp, T50 

ảnh hưởng tới tính khởi động của máy, nhiên liệu có T50 thích hợp (không vượt quá 

280 o C) sẽ khiến động cơ khởi động dễ dàng. T50 thấp quá sẽ làm cho kim phun làm 

nguội chậm ( do nhiên liệu bay hơi bịt lỗ thông gió). Nếu T50 cao quá, nhiên liệu 

tiết kiệm hành trình ngắn kém, tăng tốc không đều, khả năng nóng lên kém. 

Nhiệt độ chưng cất 90%V của nhiên liệu (T90) dùng để đánh giá hàm lượng các 

hydrocacbon khó bay hơi trong nhiên liệu. Các hydrocarbon loại này làm giảm tốc 

độ bay hơi của nhiên liệu trong quá trình phun, làm tăng khả năng bay hơi không 

hoàn toàn cũng như cháy không hết của nhiên liệu. Như vậy, tính kinh tế và công 

suất của động cơ sẽ giảm, khả năng tạo muội trong buồng cháy và độ độc khí xảy ra 

cũng tăng. Tóm lại T90 biểu thị cho khả năng cháy hoàn toàn của hơi nhiên liệu, 

T90 của nhiên liệu diesel không nên vượt quá 370 o C [63]. 

d) Một số tính chất khác 

Cặn cacbon, hàm lượng lưu huỳnh, hàm lượng tro, tính chất nhiệt độ thấp, ăn 

mòn tấm đồng, nước và tạp chất cơ học, độ bôi trơn, tỉ trọng, nhiệt trị, điểm chớp 

cháy cốc kín, điểm đông đặc, chỉ số acid... là những tính chất khá quan trọng cần 

được quan tâm. Tùy theo nhu cầu và điệu kiện sử dụng nhiên liệu mà mỗi nước đều 

7


có quy định tiêu chuẩn nhiên liệu. Bảng 1.3 và Bảng 1.4 là tiêu chuẩn nhiên liệu 

diesel của Mỹ và Việt Nam. 

Bảng 1.3 – Tiêu chuẩn nhiên liệu diesel của Mỹ (ASTM D975) [38] 

Chỉ tiêu 

Điểm chớp cháy cốc kín, 

0 0 

C ( F), min 

Nước và tạp chất cơ học, 

%V, max 

Nhiệt độ phần cất 90 

%V, 0 C ( 0 F): 

min 

max 

Độ nhớt 40 0 C (104 0 F), 

mm 2 /min 

Hàm lượng tro, %kl, 

max 

Hàm lượng lưu huỳnh, 

ppm (µg/g), max 

Ăn mòn tấm đồng ở 

50 o C (122 0 F), 3giờ, 

max 

Phương 

pháp thử 

8 

S15, S500, 

S5000 * , 

1-D 

S15, S500, 

S5000 * , 

2-D 

4-D 

D93 38 (100) 52 (125) 55 (130) 

D2709 

D1796 0,05 0,05 

D86 

D445 

288 (550) 

1,3 – 1,4 

282 (540) 

338 (640) 

- 

0,50 

1,9 – 4,1 5,5 – 24,0 

D482 0,01 0,01 0,10 

D5453 

D2622 

D129 

15 

0,05 

0,50 

15 

0,05 

0,50 

- 

- 

2,00 

D130 Loại 3 Loại 3 - 

Trị số cetan, min D613 40 40 30 

Cặn carbon của 10% cặn 

chưng cất, %kl, max 

D524 0,15 0,35 - 

Độ bôi trơn, 60 0 C, µm, 

max 

D6079 520 520 - 

1-D động cơ tốc độ cao, làm việc trong những điều kiện thay đổi nhanh về tải 

trọng và tốc độ, động cơ vận hành ở nhiệt độ thấp; 2-D động cơ xe tải hạng nặng, 

động cơ có tốc độ cố định và tải trọng rất lớn; 4-D sử dụng cho các hệ thống đứng 

yên. 

Bảng 1.4 – Tiêu chuẩn nhiên liệu diesel TCVN 5689:2005 của Việt Nam [17] 

Chỉ tiêu 

Phương pháp 

ASTM TCVN 

Mức quy 

định


Hàm lượng lưu huỳnh, mg/kg, max D2622 6701:2002 500 - 2500 

Trị số cetan, min D4737 46 

Nhiệt độ cất, 0 C, 90 %V, max D86 6808:2000 360 

Điểm chớp cháy cốc kín, 0 C, min D93 6806:2000 55 

Độ nhớt động học ở 40 0 C, mm 2 /s D445 3171:2003 2 – 4,5 

Cặn cacbon của 10% chưng cất, %kl, max D4530 6324:1997 0,3 

Điểm đông đặc, 0 C, max D97 3753:1995 + 6 

Hàm lượng tro, %kl, max D482 2690:1995 0,01 

Hàm lượng nước, mg/kg, max E203 200 

Tạp chất dạng hạt, mg/l, max D2276 10 

Ăn mòn mảnh đồng ở 50 0 C, 3 giờ, max D130-88 2694:2000 Loại 1 

Khối lượng riêng ở 15 0 C, kg/m 3 D1298 6594:2000 820 - 860 

Độ bôi trơn, µm, max D6079 460 

Ngoại quan D4176 Sạch, trong 

1.2. Nhiên liệu diesel sinh học (BDF) 

1.2.1. Khái niệm 

Sự khởi đầu của động cơ diesel bắt đầu từ năm 1893 khi nhà phát minh nổi tiếng 

người Đức - Rudolf Diesel đã công bố trên một tờ báo với dòng tít “ lí thuyết và chế 

tạo động cơ nhiệt hạng trung”. Những gì mà bài báo này mô tả là một động cơ 

mang tính cách mạng dùng piston nén khí tạo áp suất cao để sinh công. Rudolf 

Diesel thiết kế động cơ diesel nguyên thủy dùng dầu thực vật làm nhiên liệu. Tiến 

sỹ Diesel đã chạy thử nghiệm dầu lạc (đậu phụng) trên động cơ diesel tại hội chợ 

triển lãm Paris năm 1900. Khi nhiệt độ tăng cao, động cơ có thể chạy các loại dầu 

thực vật khác nhau bao gồm dầu cây gai dầu và dầu đậu phụng. Năm 1911 tại hội 

chợ triển lãm thế giới ở Paris, tiến sỹ R. Diesel đã dùng dầu đậu phụng để chạy 

động cơ và tuyên bố rằng “động cơ diesel có thể dùng dầu thực vật làm nhiên liệu 

và thúc đẩy đáng kể nền nông nghiệp các nước sử dụng chúng”. Trong lĩnh vực 

nhiên liệu sinh học Diesel không lẻ loi mà còn có Henry Ford – một nhà chế tạo ô 

9


tô với sản phẩm đầu tiên Model T đời 1908 sử dụng nhiên liệu etanol được chưng 

cất từ bắp ngô (corn). Ford còn xây dựng cả nhà máy sản xuất etanol ở phía bắc 

Hoa Kỳ và hình thành hiệp hội sử dụng dầu tiêu chuẩn để bán ở các trạm nhiên liệu 

trong công ty. Mặc dù nhận được hỗ trợ tài chính từ các nhà lãnh đạo ngành công 

nghiệp nhưng ngành công nghiệp nhiên liệu sinh học khi đó vẫn không tồn tại được 

lâu do giá các sản phẩm dầu mỏ trong những năm 1920 rất rẻ đã giúp cho nhiên liệu 

này thống trị trong công nghiệp vận tải [35]. Biodiesel (thường viết tắt là BDF – 

biodiesel fuel – nhiên liệu diesel sinh học) là nhiên liệu dùng cho động cơ diesel, 

được tổng hợp từ những nguyên liệu có nguồn gốc thực vật hay động vật. Biodiesel 

thường được điều chế bằng phản ứng transeste chuyển đổi hoặc este hóa của các 

glyceride, acid tự do với rượu bậc nhất no đơn chức mạch từ C1 - C4, vì vậy BDF 

còn được định nghĩa là các alkyl este, thông dụng nhất là metil este. Các acid béo 

trong dầu, mỡ có số nguyên tử carbon tương đương với các phân tử có trong DO, 

hơn nữa cấu trúc của những acid này là mạch thẳng nên chỉ số cetan cao [71]. Đó là 

lí do chính để chọn dầu thực vật, mỡ động vật làm nguyên liệu sản xuất biodiesel. 

Transeste hóa các triglycerid có trong các loại dầu mỡ không phải là phương pháp 

mới. Hai nhà khoa học E. Duffy và J. Patrick đã thực hiện phản ứng này từ năm 

1853. Một trong những nơi sử dụng đầu tiên dầu thực vật transeste làm nhiên liệu 

cho xe vận tải nặng là Nam Phi trước chiến tranh thế giới thứ II. Thuật ngữ 

“biodiesel” được dùng để gọi các dầu thực vật transeste hóa nhằm mô tả việc sử 

dụng chúng như là nhiên liệu cho động cơ diesel [40]. 

1.2.2. Tính chất của biodiesel 

Biodiesel là một chất lỏng màu vàng, không gây cháy nổ, độ nhớt tương đương 

với diesel, có điểm chớp cháy cao hơn của dầu diesel. Không giống như DO, 

biodiesel không độc và có thể bị phân hủy do vi khuẩn. BDF ít độc hại và ô nhiễm 

khi sử dụng làm nhiên liệu. 

Tỉ trọng cũng là một tính chất quan trọng của biodiesel. Tỉ trọng của biodiesel 

nằm trong khoảng 870 – 890 kg/m 3 (Bảng 1.5). Các thiết bị bơm nhiên liệu thường 

10


hoạt động trên hệ thống bơm định lượng nên độ nhớt càng cao thì lưu lượng bơm 

càng giảm. 

Bảng 1.5 – Độ nhớt, tỉ trọng và điểm chớp cháy của metil este từ một số dầu 

thực vật [13]. 

Metil este 

Độ nhớt ở 313 

0 K, mm 2 /s 

11 

Tỉ trọng ở 288 

0 K, kg/m 3 

Điểm chớp 

cháy, 0 K 

Dầu hạt bông vải 3,69 880 437 

Dầu hạt hạt dẻ 3,59 860 401 

Dầu mù tạc 4,10 881 441 

Dầu cọ 3,70 870 443 

Dầu hạt cải 4,63 885 428 

Dầu cây rum 4,03 880 453 

Dầu đậu tương 4,08 885 447 

Dầu cây hướng dương 4,22 880 443 

Trị số cetan của biodiesel thông thường cao hơn diesel do hàm lượng oxi trong 

biodiesel cao hơn dẫn đến động cơ chạy nhẹ và ít ồn hơn. Trị số cetan của biodiesel 

có nguồn gốc từ mỡ động vật thường cao hơn biodiesel có nguồn gốc từ dầu thực 

vật. 

Một số đặc tính nhiên liệu của dầu thực vật và este của chúng được trình bày 

trong bảng 1.6. 

Bảng 1.6 – So sánh đặc tính nhiên liệu của một số dầu thực vật và este của 

Loại nhiên liệu 

chúng với nhiên liệu diesel [40] 

Nhiệt trị, 

MJ/kg 

Tỉ trọng, 

kg/m 3 

Độ nhớt ở 

300K, mm 2 /s 

Trị số cetan 

Diesel loại 2 43,4 815 4,3 47,0 

Dầu cây hướng 

dương 

BDF từ dầu cây 

hướng dương 

39,5 918 58,5 37,1 

40,6 878 10,3 45,5


Dầu hạt bông vải 39,6 912 50,1 48,1 

BDF từ dầu hạt 

bông vải 

40,6 874 11,1 45,5 

Dầu đậu tương 39,6 914 65,4 38,0 

BDF từ dầu đậu 

tương 

39,8 872 11,1 37,0 

Dầu bắp 37,8 915 46,3 37,6 

Dầu cây anh túc 38,9 921 56,1 - 

Dầu hạt cải 37,6 914 39,2 37,6 

BDF được mô tả theo tiêu chuẩn ISO với một số đặc tính như tỉ trọng, độ nhớt, 

nhiệt trị, trị số cetan, điểm đục và điểm chảy, thành phần cất, điểm chớp 

cháy...Nhiệt trị của BDF thấp hơn DO loại 2 khoảng 9 – 13 %, điểm đông đặc của 

BDF cao hơn đáng kể so với DO. BDF tạo ra năng lượng thấp hơn và mô men lực 

cao hơn DO loại 2. Hai thông số quan trọng khác khi nhiên liệu hoạt động ở nhiệt 

độ thấp đó là điểm đục (CP) và điểm chảy (PP). Điểm đục (CP) là nhiệt độ mà tại 

đó nhiên liệu trở nên đục khi làm lạnh. Điểm chảy (PP) là nhiệt độ mà tại đó nhiên 

liệu tan chảy khi làm nóng. BDF có điểm đục và điểm chảy cao hơn DO thông 

thường. Một số tính chất của BDF được trình bày trong Bảng 1.7. 

Bảng 1.7 – Một số thông số của BDF điều chế từ dầu thực vật [28] 

Chỉ tiêu Đậu 

phộng 

Đậu 

nành 

12 

Biodiesel 

Cây cọ Hướng 

dương 

Độ nhớt ở 37,8 0 C 4,9 4,5 5,7 4,6 3,59 * 

Hạt lanh Tallow 

Trị số cetan 54 45 62 49 52 - 

Nhiệt trị, MJ/l 33,6 33,5 33,5 33,5 35,3 - 

Điểm đục, 0 C 5 1 13 1 - 12 

Điểm chảy, 0 C - -7 - - -15 9 

Điểm chớp cháy, 0 C 176 178 164 183 172 96 

Tỉ trọng, g/mL 0,883 0,885 0,88 0,86 0,874 - 

-


Cặn carbon,%kl - 1,74 - - 1,83 - 

* ở 40 0 C 

Bảng 1.8 - 1.10 đưa ra các tiêu chuẩn BDF của một số quốc gia. 

Bảng 1.8 – Tiêu chuẩn BDF nguyên chất (B100) của Hoa Kỳ - ASTM D6751 

[18] 

Tính chất Đơn vị Phương pháp thử Giới hạn 

Canxi và magie, max ppm EN 14538 5 

Điểm chớp cháy, min 

Hàm lượng cồn 

Phải đáp ứng: 

o 0 

C ( F) D 93 93 (199) 

1. hàm lượng MeOH, max % thể tích EN 14100 0,2 

2. điểm chớp cháy, min 

0 

C 

D 93 

130 

Nước và tạp chất, max % thể tích D 2709 0,050 

Độ nhớt động học, 40 o C mm 2 /s D 445 1,9 - 6,0 

Tro sunfat, max %kl D 874 0,020 

Lưu huỳnh, max %kl (ppm) D 5453 0,050 (500) 

Ăn mòn tấm đồng, max D 130 Số 3 

Trị số cetan, min D 613 47 

Điểm đông đặc 

o 

C D 2500 - 

Cặn carbon, 100% mẫu thử, 

max 

%kl D 4530 0,050 

Chỉ số acid, max mgKOH/g D 664 0,50 

Glycerin tự do, max %kl D 6584 0,020 

Glycerin tổng, max %kl D 6584 0,240 

Hàm lượng photpho, max %kl D 4951 0,001 

Nhiệt độ chưng cất, 90% V, 

max 

o 0 

C ( F) D 1160 360 (680) 

Natri và Kali, max ppm EN 14358 5 

Độ ổn định oxy hóa, min Giờ EN 14112 3 

Bảng 1.9 – Tiêu chuẩn Châu Âu cho động cơ diesel – EN 14214 (E) [18] 

Tính chất Đơn vị 

Phương pháp 

thử 

Giới hạn 

Hàm lượng este, min % EN 14103 96,5 

Tỷ trọng 15 0 C kg/m 3 EN ISO 3675 

EN ISO 12185 

860 - 900 

Độ nhớt, 40 o C mm 2 /s EN ISO 3104 3,5 – 5,0 

Điểm chớp cháy, min 

o 0 

C ( F) PrEN ISO 3679 120 (248) 

Lưu huỳnh, max mg/kg PrEN ISO 20846 10 

13


Cặn carbon của 10% chưng 

cất, max 

% 

PrEN ISO 20884 

EN ISO 10370 0,30 

Trị số xêtan, min EN ISO 5165 51,0 

Tro sunfat, max % ISO 3987 0,02 

Nước, max mg/kg EN ISO 12937 500 

Độ nhiễm bần, max mg/kg EN 12662 24 

Ăn mòn tấm đồng ở 50 o C, 

3giờ, max 

EN ISO 2106 Số 1 

Độ ổn định oxy hóa ở 110 

0 0 

C ( F), min 

giờ EN 14112 6,0 

Chỉ số acid, max mgKOH/g EN 14104 0,50 

Chỉ số iod, max gr iod/100g EN 14111 120 

Metil este của acid 

Linolenic, max 

% EN 14103 12,0 

Metil este của acid béo bất 

bão hòa (≥ 4 nối đôi), max 

% - 1 

Hàm lượng MeOH, max % EN 14110 0,20 

Monoglycerid, max % EN 14105 0,80 

Diglycerid, max % EN 14105 0,20 

Triglycerid, max % EN 14105 0,20 

Glycerin tự do, max % 

EN 14105 

EN 14106 

0,02 

Glycerin tổng, max %kl EN 14105 0,25 

Kim loại nhóm I (Na + K), 

max 

mg/kg 

EN 14108 

EN 14109 

5,0 

Kim loại nhóm I (Ca + Mg), 

max 

mg/kg PrEN 14538 5,0 

Hàm lượng photpho, max mg/kg EN 14107 10,0 

Natri và Kali, max ppm EN 5 

Độ ổn định oxy hóa, min Giờ EN 3 

Bảng 1.10 – Tiêu chuẩn BDF nguyên chất (B100) của Việt Nam [16] 

Tính chất Đơn vị Phương pháp thử Giới hạn 

Hàm lượng este, min % kl TCVN….(EN 14103) 1 96,5 

Nước và cặn, max % thể tích 

TCVN 7757 (ASTM D 

2709) 

0,050 

Nhiệt độ chưng cất, 90 % 

V, max 

o 

C ASTM D 1160 360 

Ăn mòn tấm đồng ở 

50 o C, 3giờ, max 


130) 

Số 1 

14


Khối lượng riêng 15 0 C kg/m 3 

Độ nhớt động học tại 40 

o C 

mm 2 /s 

Tro sulphát, max % kl 

Trị số cetan, min 

Chỉ số acid, max mg KOH/g 

Độ ổn định ôxy hoá, tại 

110 o C, min 

Glycerin tự do, max % kl 

Glycerin tổng, max % kl 

15 


1298) 


445) 


874) 


613) 


664) 

860 - 900 

1,9 - 6,0 

0,020 

47 

0,50 

giờ EN 14112 6 

TCVN …(ASTM D 

6584) 1 

TCVN …(ASTM D 

6584) 2 

0,020 

0,240 

Phospho, max % kl ASTM D 4951 0,001 

Hàm lượng lưu huỳnh, 

max 

Điểm chớp cháy cốc kín, 

min 

% kl 

o C 

1.2.3. Tính năng sử dụng của nhiên liệu biodiesel 

ASTM D 5453/ 


2622) 


93) 

0,05 

BDF có thể sử dụng trực tiếp hoặc phối trộn với DO với mọi tỉ lệ . Các phối trộn 

phổ biến nhất là các B5, B10, B20, B100 (Bảng 1.11). 

Tên 

B5 

Tỉ lệ phối 

trộn 

5% BDF 

95% DO 

Bảng 1.11 – Tính chất các phối trộn BDF [35] 

Tính chất 

130 

Gần giống với DO, nhìn chung đáp ứng yêu cầu của 

các nhà sản xuất động cơ. Giảm ô nhiễm không khí do 

các hydrocarbon cháy không hết, CO và vật chất dạng


B10 

B20 

10% BDF 

90% DO 

20% BDF 

80% DO 

B100 100% BDF 

hạt và thải ra CO2 thấp hơn DO. 

Giảm ô nhiễm không khí, giảm được các khi gây hiệu 

16 

ứng nhà kính. 

Có thể làm giảm nhẹ (1-2%) công suất máy và tiết 

kiệm nhiên liệu. Giảm 21% các hydrocarbon không 

cháy, 11% CO, 10% bụi lơ lửng (PM). Trước đây cho 

rằng tăng khoảng 2% NOx tuy nhiên những nghiên cứu 

gần đây cho thấy rằng nhìn chung tăng không đáng kể 

hàm lượng NOx. 

Có thể làm giảm từ 5 – 10% công suất máy và tiết 

kiệm nhiên liệu. 

Nhóm nghiên cứu Chen Hu, Wang Jianxin, Shuai Shijin, Trung Quốc hệ phối 

trộn B5 (5% BDF + 95% DO), B20 (20% BDF + 80% DO) chạy thử nghiệm ở động 

cơ nặng tốc độ 1200 vòng/phút thì bụi lơ lửng (PM) giảm 25%, trong khi đó khí 

NOx thay đổi không đáng kể [50]. 

Masjuki và các công sự đã nghiên cứu metil este được gia nhiệt của dầu cọ 

(POME) trên động cơ diesel. Họ nhận thấy rằng, do gia nhiệt POME nên hoạt động 

của động cơ, đặc biệt công suất lực hãm và chỉ tiêu khí thải được cải thiện đáng kể 

[28] 

Scholl và Sorenson đã nghiên cứu sự đốt cháy metil este từ dầu đậu nành (SEM) 

trên động cơ phun trực tiếp. Họ nhận thấy rằng hầu hết các thông số đốt cháy liên 

quan của SEM chẳng hạn kích nổ chậm, áp lực đỉnh và áp suất danh định tương 

đương với sự đột cháy diesel. Họ còn nghiên cứu sự đốt cháy và chỉ tiêu khí thải 

của SEM và DO đối với đường kính jiclơ khả vi. Qua đó cho thấy rằng sự kích nổ 

chậm của SEM nhạy với đường kính kim phun hơn DO. Khí thải CO sinh ra từ 

SEM không đáng kể, HC giảm mạnh, NOx phát sinh từ hai nhiên liệu có thể so sánh 

được và thông số khói của SEM thấp hơn DO [28].


CO2 sinh ra từ BDF có nguồn gốc từ thực vật nên là nguồn cung cấp cho cây 

thực hiện quá trình quang hợp trong khi đó lượng CO2 sinh ra từ DO không được 

tiêu thụ, là một trong những nguồn gây hiệu ứng nhà kính (Hình 1.1 và Hình 1.2). 

Hình 1.1 – Vòng đời của CO2 từ biodiesel [50] 

17


Hình 1.2 – Vòng đời của CO2 từ diesel [50] 

Trong biodiesel hầu như không chứa lưu huỳnh và hydrocarbon nên giảm được 

vấn đề mưa acid, ceton, benzen và bụi lơ lửng (PM) (Bảng 1.12), ảnh hưởng đến 

sức khỏe con người đặc biệt là hệ hô hấp [36],[50], xem thành phần của bụi lơ lửng 

Hình 1.3 

Hình 1.3 – Thành phần của bụi lơ lửng (PM) [50] 

Bảng 1.12 – Mức độ giảm khí thải khi sử dụng BDF [50] 

Loại khí thải B100 (%) B20 (%) 

Hydrocarbon - 93 -30 

Cacbon monixit (CO) - 50 - 20 

Bụi lơ lửng (PM) - 30 - 22 

NOx + 13 + 2 

Sunfat - 100 - 20 

PAH - 80 - 13 

Khí gây phá hủy tầng ô zôn - 50 - 10 

Một số lợi ích về mặt kinh tế - kỹ thuật khi sử dụng BDF: Sử dụng BDF làm 

nhiên liệu tạo sự chủ động cho những nước phải nhập nhiên liệu và tạo một hướng 

18


đi mới cho các sản phẩm nông, ngư nghiệp, cải thiện cán cân thương mại. Độ nhớt 

tốt, giảm được hiện tượng mài mòn và va đập trong động cơ [72]. Trị số cetan cao 

làm tăng khả năng kích nổ cho động cơ. Không chứa lưu huỳnh nên trong quá trình 

cháy không tạo SO2 gây ăn mòn và tạo cặn trong buồng đốt. Điểm chớp cháy của 

BDF cao hơn DO tạo sự an toàn trong quá trình vận chuyển và tồn trữ [23]. 

Một số khó khăn khi sử dụng BDF: BDF có giá trị nhiệt lượng thấp hơn DO dẫn 

đến tăng lượng tiêu hao nhiên liệu biodiesel. Điểm đông đặc và điểm chảy cao gây 

khó khăn cho việc sử dụng nhiên liệu này ở những vùng có khí hậu lạnh. Biodiesel 

thường bị oxy hóa nhanh hơn do đặc điểm thành phần hóa học, do đó khó có thể 

tích trữ loại nhiên liệu này lâu, cần có thêm chất phụ gia để giữ nhiên liệu được lâu 

hơn. Một số khảo sát gần đây cảnh báo về nguy cơ gây ăn mòn của dầu biodiesel 

cao hơn so với dầu diesel [23]. Giá thành của BDF hiện nay cao hơn so với DO 

truyền thống do giá thành cao của nguyên liệu và sự giới hạn của nguồn nguyên liệu 

dầu, mỡ. 

1.2.4. Tình hình phát triển biodiesel trên thế giới 

Hiện có khoảng 50 nước trên thế giới khai thác và sử dụng nhiên liệu sinh học ở 

các mức độ khác nhau. Đó là những nhiên liệu được sản xuất từ dầu thực vật sạch, 

ethanol (chiết xuất từ ngô, mía đường, sắn, phụ phẩm nông nghiệp), diesel sinh 

học... Năm 2006 toàn thế giới đã sản xuất khoảng 50 tỷ lít etanol (75% dùng làm 

nhiên liệu) so với năm 2003 là 38 tỷ lít, dự kiến năm 2012 là khoảng 80 tỷ lít. Năm 

2005 sản xuất 4 triệu tấn diesel sinh học và năm 2010 sẽ tăng lên khoảng 20 triệu 

tấn diesel sinh học (B100), đến 2010 tăng lên 20 triệu tấn [10]. 

Ủy ban Nhiên liệu Sinh học Quốc gia (Mỹ) đã ước tính trong năm 2006, Mỹ đã 

sản xuất được 250 triệu galông và 450 triệu galông biodiesel trong năm 2007. Texas 

là nhà sản xuất biodiesel lớn nhất ở Mỹ. Bang này đã sản xuất khoảng hơn 100 triệu 

galông biodiesel mỗi năm. Chính phủ liên bang thực hiện chính sách giảm thuế và 

các khích lệ khác cho ngành công nghiệp biodiesel. EPA (giấy phép chất lượng 

không khí và thử nghiệm khí thải) là một ví dụ, quản lí hiệp hội tiêu chuẩn nhiên 

liệu tái sinh (RSF), khuyến khích tăng lượng sử dụng nhiên liệu sinh học từ 4 tỉ 

19


galông trong năm 2006 lên 9 tỉ galông trước năm 2008 và 36 tỉ galông trước năm 

2022 [35]. 

Biodiesel là nhiên liệu sinh học quan trọng nhất ở Châu Âu (EU), chiếm khoảng 

80% tổng tiêu thụ nhiên liệu sinh học ở liên minh này (còn lại 20% là etanol). EU là 

thị trường tiêu thụ biodiesel lớn nhất thế giới bởi vì hơn một nửa lượng xe ô tô và 

xe tải ở Châu Âu dùng động cơ diesel. Châu Âu cũng là nơi sản xuất biodiesel sớm 

nhất, bắt đầu từ năm 2002. Chính sách nông nghiệp chung EU bao gồm chương 

trình dự trữ chi trả cho những nông dân không trồng cây lương thực dựa vào tỉ lệ 

đất nông nghiệp của họ. Họ được khuyến khích trồng các loại cây như cây cải dầu, 

hoa hướng dương, đậu tương cho mục đích công nghiệp. Chính điều này đã thúc 

đẩy ngành công nghiệp biodiesel ở Châu Âu phát triển. Năm 2003, EU đã đề ra mục 

tiêu sử dụng 2% nhiên liệu sinh học vào cuối năm 2005 bởi các nước thành viên cho 

mục đích vận chuyển và thực tế 1,4% nhiên liệu sinh học đã được sử dụng đến cuối 

năm 2005. Hội đồng Châu Âu tiếp tục đề ra mục tiêu mới đó là tăng lượng sử dụng 

lên 8% vào năm 2015 và 25% nhiên liệu sinh học vào năm 2030. Năm 2004 EU có 

14 nước thành viên sản xuất biodiesel, năm 2005 tăng lên thành 20 nước sản xuất. 

Tình hình sản xuất biodiesel tăng nhanh đạt 65% giữa năm 2004 và 2005 nâng tổng 

số sản lượng BDF từ 2,9 triệu tấn năm 2005 lên 6,1 triệu tấn trong năm 2007 [35]. 

Canada là nước xuất khẩu dầu canola lớn (chủ yếu sang Nhật). Công nghệ sản 

xuất BDF của Canada tập trung theo hướng làm sạch dầu thực vật bằng hidro để tạo 

cetan sinh học rồi pha vào diesel, sản phẩm gọi là diesel xanh . 

Braxin là nước đi đầu trên thế giới về sử dụng nhiên liệu tái sinh. Etanol đã được 

sử dụng từ năm 1970. Tất cả các loại xăng của nước này đều pha khoảng 25% 

etanol (E25), mỗi năm tiết kiệm được trên 2 tỷ USD do không phải nhập dầu mỏ. 

Hiện tại, ở nước này có khoảng 3 triệu ôtô sử dụng hoàn toàn ethanol và trên 17 

triệu ôtô sử dụng E25 [12]. Tuy nhiên ngành công nghiệp biodiesel ở nước này còn 

trẻ nhưng được kỳ vọng là sẽ phát triển nhanh chóng khi chính phủ đề ra mục tiêu 

sẽ sử dụng 2% biodiesel vào năm 2008 và 5% vào năm 2013 [35]. 

20


Ấn Độ là nước tiêu thụ DO lớn (40 triệu tấn hàng năm) đã có kế hoạch phát triển 

các đồn điền trồng cây jatropha ở những vùng đất khô cằn (13 triệu hecta trong kế 

hoạch 2002-2007) chỉ để cung cấp nguyên liệu sản xuất BDF để năm 2010 thay thế 

khoảng 10% diesel dầu mỏ. Nước này đang triển khai một dự án thí điểm chạy BDF 

từ dầu hạt bông vải và jatropha cho 5 đến 10 trạm di động thông tin vô tuyến [35]. 

Trung Quốc là nước nhập khẩu dầu lớn sau Mỹ, năm 2004 nhập gần 100 triệu 

tấn dầu thô. Hiện tại, quốc gia này có khoảng 24 triệu ô tô và dự đoán đến năm 

2020 vào khoảng 100 triệu ô tô nên lượng xăng dầu sử dụng rất lớn. Vì vậy, nhiều 

năm nay đã có chương trình phát triển sản xuất etanol từ ngũ cốc và pha 10% etanol 

khan vào xăng. Từ năm 2002 đã thí điểm sử dụng xăng pha etanol ở 5 Thành phố: 

Trịnh Châu, Lạc Dương, Nam Dương, Tỉnh Hà Nam, Cáp Nhĩ Tân, Triều Đông, 

tỉnh Hắc Long Giang. Hiện tại 80% thị phần nhiên liệu xăng pha ethanol được sử 

dụng tại tỉnh Hắc Long Giang, Tế Lâm, Liễu Ninh và Hà Nam. Đến cuối năm 2005 

có thêm 27 Thành phố tại tỉnh Sơn Đông, Hồ Bắc, Giang Tô và Hà Bắc bắt buộc sử 

dụng xăng pha etanol. Lượng xăng dầu sử dụng ở các khu vực thí điểm trên chiếm 

đến 25% tổng mức xăng dầu tiêu thụ quốc gia. Theo chương trình phát triển xăng 

pha etanol trong kế hoạch 5 năm 2005 - 2010 của Uỷ ban cải cách và phát triển, 

Trung Quốc sẽ sản xuất trên 1,1 triệu tấn etanol mỗi năm. Nhà máy sản xuất ethanol 

lớn nhất thế giới công suất trên 600.000 tấn/năm bắt đầu hoạt động tại tỉnh Sơn 

Đông. Mục tiêu của Trung Quốc là sản xuất 12 triệu tấn nhiên liệu sinh học (bao gồm 

bioetanol và biodiesel) hàng năm và tới năm 2020, đưa tỷ lệ nhiên liệu sinh học lên 

15% tổng mức sử dụng nhiên liệu trong giao thông vận tải của cả nước. Nguyên liệu 

tiềm năng đầu vào để sản xuất biodiesel gồm có hạt cải dầu, hạt hướng dương, lạc, 

vừng, quả hồ trăn,…Sản lượng biodiesel hiện tại của Trung Quốc khoảng 100 - 200 

ngàn tấn và đến năm 2010 theo kế hoạch sẽ đạt 2 triệu tấn [26]. 

Thái Lan đã thành lập Uỷ ban quốc gia về etanol nhiên liệu để chỉ đạo thực hiện, 

thúc đẩy chủ trương phát triển nhiên liệu sinh học. Dự án Hoàng gia để sản xuất 

xăng pha etanol được triển khai từ năm 1985 với sự tham gia của các Trường Đại 

học, Viện nghiên cứu và các doanh nghiệp. Ngày 26/12/2000, Chính phủ Thái Lan 

21


đã phê duyệt chính sách xúc tiến mạnh mẽ sản xuất và sử dụng etanol là nhiên liệu 

thay thế. Để phục vụ cho chương trình sản xuất sử dụng nhiên liệu sinh học, các 

chính sách nhằm tăng diện tích trồng mía và sắn cho sản xuất cồn đã được ban 

hành. Niên vụ 2002 - 2003, Thái Lan có khoảng 1 triệu ha trồng mía với khoảng 60 

triệu tấn mía, gấp 4 lần Việt Nam và 20 triệu tấn sắn tươi. Thái Lan đang phấn đấu 

đến năm 2015 sử dụng trên 2,5 triệu m 3 etanol chiếm 10% lượng xăng dầu sử dụng 

trong nước [26]. 

Malaysia và Phillipin là các quốc gia có thế mạnh về nghiên cứu và sản xuất 

diesel sinh học từ cây có dầu tại Đông Nam Á. Malaysia đã hợp tác thành công với 

công ty Mitshubishi nghiên cứu sản xuất diesel sinh học từ dầu cọ và đã có sản 

phẩm bán sang Châu Âu. Trong khi đó, Phillipin đã ban hành Luật về Nhiên liệu 

sinh học vào ngày 12/1/2007. Theo đó, xăng và dầu diesel của Philipin sẽ phải pha 

1% nhiên liệu sinh học. Tỷ lệ pha trộn này tăng lên 2-5% sau 2 năm và dự tính sẽ 

tăng lên 4% sau 4 năm) [26]. 

1.2.5. Nghiên cứu biodiesel ở Việt Nam 

Tiềm năng dầu khí của nước ta không phải là lớn, từ chỗ xuất khẩu năng lượng 

(dầu, than), trong vòng 15 năm tới sẽ phải nhập năng lượng (dự báo tỷ lệ nhập khẩu 

khoảng 11-20% vào năm 2020, tăng lên 50-58% vào năm 2050). Xăng dầu dùng 

cho giao thông vận tải thường chiếm đến 30% nhu cầu của cả nước (hiện tại phải 

nhập hoàn toàn). 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 đến 2020, với mục tiêu sản xuất xăng E10 (loại 

xăng pha cồn với hàm lượng cồn tối đa là 10% đáp ứng hoàn toàn mọi hoạt động 

bình thường của ôtô, xe máy) và dầu sinh học nhằm thay thế một phần nhiên liệu 

truyền thống hiện nay [10]. 

Trong những năm gần đây nước ta bắt đầu đẩy mạnh việc nghiên cứu, đầu tư 

máy móc thiết bị, công nghệ để tiến hành sản xuất nhiên liệu sinh học: 

22


- Phân viện Khoa học Vật liệu thuộc Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, 

nhóm Hồ Sơn Lâm dùng phản ứng transeste hóa điều chế biodiesel từ dầu hạt cao 

su, xúc tác acid, tác chất etanol [3]. 

- Nhóm Vũ An, Đào Văn Tường Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam dùng 

phản ứng transeste để điều chế biodiesel từ dầu cọ, xúc tác kiềm, tác chất là metanol 

dùng phương pháp khuấy gia nhiệt [1]. 

- Nhóm nghiên cứu của Lê Ngọc Thạch, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại 

học Quốc gia TP.Hồ Chí Minh, nghiên cứu tổng hợp biodiesel từ mỡ cá tra với tác 

chất carbonat dimetyl (DMC); xúc tác KOH, KF/Al2O3, H2SO4, CH3ONa (metoxit 

natri) sử dụng phương pháp nhiệt, hóa siêu âm và vi sóng [19]. 

- Nhóm Phan Minh Tân, trường Đại học Bách khoa, Đại học Quốc gia TP.Hồ 

Chí Minh: BDF từ dầu dừa, dầu thải, mỡ cá basa...; phương pháp hóa học, xúc tác 

kiềm, enzyme, p-toluen sunfonic. Sở Khoa học Công nghệ Thành Phố dã đầu tư 

cho dự án sản xuất thử ở quy mô nhỏ [4,5]. 

- Nhóm Đinh Thị Ngọ, Nguyễn Hữu Trịnh, trường Đại học Bách khoa Hà Nội, 

tập trung vào xúc tác dị thể, kiềm,…để điều chế biodiesel từ mỡ cá, dầu nành, dầu 

thực vật [2] [6] [9] [11] [18]. 

- Cho đến hết năm 2007, Trường Đại học Thành Tây đã thu thập được nhiều 

giống Jatropha tốt có xuất xứ từ Trung Quốc, Thái Lan, Indonexia, đến năm 2008, 

đủ giống trồng 3 - 5 nghìn ha, từ năm 2009 trở đi, đủ giống trồng hàng trăm nghìn 

ha/năm, có nghĩa là đủ giống tốt cung cấp thoả mãn cho dân trồng trong phạm vi cả 

nước. Quy trình kỹ thuật thâm canh Jatropha cũng đã được xây dựng, hướng tới 

mục tiêu đạt trên 10 tấn hạt/ha/năm. 

Đến tháng 8/2007, Trường Đại Học Thành Tây (Hà Đông – Hà Nội) đã phối hợp 

với Công ty cổ phần Minh Sơn (Hà Nội), Công ty TNHH Núi Đầu (Lạng Sơn) trồng 

được 150 ha Jatropha, trong đó có 120ha ở Lạng Sơn, 30 ha ở Sơn La, hiện nay cây 

đang sinh trưởng phát triển tốt. Trường đã cộng tác với các nhà đầu tư Hàn Quốc, 

Trung Quốc, Malayxia xây dựng các dự án sản xuất và chế biến dầu diesel sinh học 

quy mô lớn ở miền bắc và miền trung, trong đó, trường đã ký biên bản hợp tác với 

23


Công ty Han HWa của Hàn Quốc trồng 25 nghìn ha jatropha và xây dựng nhà máy 

diesel sinh học 100 nghìn tấn/năm ở Lạng Sơn và Sơn La trong 3 năm 2008 - 2010, 

sau đó sẽ tiếp tục mở rộng [19]. 

Công ty Cổ phần cồn sinh học Việt Nam đã đầu tư xây dựng nhà máy sản xuất 

cồn công nghiệp với công suất 66.000 m 3 cồn/ năm tại tỉnh Đăk Lắk. Để đảm bảo 

nguồn nguyên liệu ổn định, công ty đã có kế hoạch triển khai trồng cây tinh bột 

Tiboca trên 4.000 ha đất dự án [26]. 

Công ty đường Biên Hòa và Công ty Fair Energy Asia Ltd của Singapo đã ký 

kết bản ghi nhớ ngày 15/8/2007 hợp tác đầu tư xây dựng nhà máy sản xuất cồn sinh 

học, công suất 50.000 tấn cồn nguyên liệu/năm. Nhà máy sẽ được xây dựng tại Cụm 

công nghiệp phía Tây sông Vàm Cỏ Đông thuộc huyện Châu Thành, tỉnh Tây Ninh 

[26]. 

Công ty Petrosetco (Việt Nam) và Itochu (Nhật Bản) đang tiến hành dự án 

khoảng 80-100 triệu USD để xây dựng nhà máy có công suất 100 triệu lít ethanol 

mỗi năm từ nguồn nguyên liệu sắn lát. Nhà máy dự định sẽ được đặt tại Khu công 

nghiệp Hiệp Phước, TP HCM. Dự kiến, 99,8% sản phẩm sẽ được cung ứng cho thị 

trường để pha vào xăng sinh học [26]. 

Công ty trách nhiệm hữu hạn Minh Tú đã khởi công làm nhà máy sản xuất dầu 

biodiesel từ mỡ cá basa và dầu hạt jatropha, đầu tư một khoản tiền khá lớn 12 tỷ 

đồng [26]. 

Trước tình hình leo thang của giá dầu và sản lượng khai thác dầu thô của thể 

giới bắt đầu giảm các nghiên cứu về điều chế biodiesel được chú ý nhiều, chủ yếu 

theo phương pháp transeste hóa với nguồn nguyên liệu từ dầu đậu nành, dầu dừa, 

dầu ăn phế thải, mỡ cá basa. Tuy nhiên, kết quả đạt được của các nghiên cứu trên 

chỉ mang tính định hướng, thăm dò và việc thử nghiệm biodiesel chưa phát triển 

rộng khắp. Khó khăn lớn nhất khi mở rộng sản xuất biodiesel từ dầu thực vật, mỡ 

động vật là giá thành sản xuất cao hơn nhiều so với DO, do đó cần có ưu đãi về 

thuế. Nếu sử dụng dầu thực vật không thực phẩm như dầu từ cây jatropha, dầu mỡ 

phế thải để sản xuất BDF thì giá thành sẽ giảm đi rất nhiều và mang lại hiệu quả 

24


kinh tế. 

1.3. Quá trình sản xuất biodiesel 

1.3.1. Nguyên liệu cho sản xuất biodiesel 

Nguyên liệu đầu sử dụng trong sản xuất BDF bao gồm dầu thực vật (dầu đậu 

tương, dầu hạt hướng dương, dầu cọ, dầu hạt nho, dầu dừa, dầu mè, dầu ăn thải…), 

mỡ động vật (mỡ cá, mỡ gia cầm và gia súc) và các loại dầu mỡ đã qua sử dụng. 

Thành phần cơ bản của những nguyên liệu này là lipid và các acid béo (C8 - C22) tự 

do. Trong đó, lipid là este của glycerin với các acid béo, hay còn gọi là triglyceride 

có công thức chung như sau: 

CH 2OCOR 1 

CHOCOR 2 

CH 2OCOR 3 

R1, R2, R3 là các gốc hydrocarbon 

Ngoài thành phần chính là các glyceride và các acid béo tự do, trong dầu, mỡ 

chưa xử lý còn chứa các hợp chất của phosphore, lưu huỳnh và nước... 

Các acid béo thường thấy trong dầu, mỡ, tồn tại dưới dạng glycerid và acid tự do 

được trình bày theo Bảng 1.13; thành phần của các acid này trong một số loại 

nguyên liệu được trình bày trong Bảng 1.14. 

Bảng 1.13 - Tên và công thức hóa học của các acid béo có trong dầu và mỡ [44] 

Tên một số loại Số lượng carbon Công thức Phân tử Điểm nóng 

acid 

và nối đôi hóa học lượng chảy, 0 C 

Acid captilic C8:0 C7H15COOH 142,2 16,0 

Acid capric C10:0 C9H19COOH 172,3 31,3 

Acid lauric C12:0 C11H23COOH 200,3 43,5 

Acid myristic C14:0 C13H27COOH 228,4 54,4 

Acid panmitic C16:0 C15H31COOH 256,4 62,9 

Acid stearic C18:0 C17H35COOH 284,5 69,6 

Acid arasidic C20:0 C19H39COOH 312,5 75,4 

Acid linolic C18:2 C17H31COOH 280,4 -9,5 

Acid oleic C18 :1 C17H33COOH 282,4 14 

Acid elaidic C18 :1 C17H33COOH 282,4 51 

Acid linoleic C18:3 C17H29COOH 278,4 - 

25


Acid elaeostearic C18:3 C17H29COOH 278,4 - 

Acid eruxic C22:1 C21H41C00H 338,4 34 

Acid rixinolenic C18:2 C18H34O3 298 - 

Bảng 1.14 - Thành phần các acid béo có trong một loại dầu, mỡ (% kl) [13] [60] 

Acid béo 

Mỡ cá 

ba sa 

Dầu đậu 

nành 

Dầu dừa 

26 

Dầu 

hướng 

dương 

Dầu lạc 

Dầu hạt 

cao su 

Myristic 1,21 0 13-19 - - - 

Palmitic 28,66 11,7 8-11 3 10,9 5 

Stearic 6,49 3,2 1-3,7 4 3,2 2 

Arachidic 0,34 0 - 0,8 1,4 - 

Oleic 33,60 23,3 5-8 37 39,2 20 

Linoleic 12,63 55,5 2,2 55 39,4 18 

Linolenic 1,48 6,3 2 - - 55 

Lauric - 0,1 44-52 - - - 

Capric - - 6-10 - - - 

Với thành phần chính là glyceride của acid trong Bảng 1.14 và các acid béo tự 

do, dầu thực vật, mỡ động vật có các tính chất khá gần với diesel về trị số cetan và 

nhiệt trị, đây là cơ sở để sử dụng dầu, mỡ làm BDF. 

Tiềm năng nguồn nguyên liệu cho sản xuất diesel sinh học nước ta: 

Đậu tương: Diện tích đậu tương cả nước tăng từ 110.000 ha năm 1990 lên 

124.000 ha năm 2000 với tốc độ tăng bình quân 22,5%, đến năm 2005 cả nước hiện 

có khoảng 203.600 ha gieo trồng đậu tương, năng suất bình quân đạt 1,4 tấn/ha, 

tăng 6,3%, sản lượng đậu tương cả nước đạt 291,5 nghìn tấn, cao gấp 2,6 lần so với 

năm 1990. Gần 50% sản lượng đậu tương hàng năm được sản xuất ở đồng bằng 

sông Hồng và vùng Đông Bắc [26]. 

Lạc: Diện tích lạc của cả nước tăng từ 200 nghìn ha năm 1990 lên 269 nghìn ha 

năm 2005 với tốc độ tăng bình quân 1,5%/năm. Vùng Bắc Trung bộ có diện tích 

gieo trồng cao nhất, chiếm 30% tổng diện tích lạc hàng năm của cả nước. Năng suất 

lạc thời kỳ 1990-2000 đạt tốc độ tăng 4,1%/năm. Năm 2005, năng suất bình quân 

của cả nước đạt 1,8 tấn/ha, tăng 0,74 tấn/ha so với năm 1990. Mức tăng năng suất 

cao nhất đạt được ở đồng bằng sông Cửu Long với 2,3 tấn/ha. Tốc độ tăng sản


lượng lạc trong giai đoạn 1990-2000 đạt 5,3%/năm, sản lượng tăng 90% trong thời 

kỳ trên do năng suất tăng 57% và diện tích tăng 20%. Hơn 50% sản lượng lạc của 

cả nước được sản xuất ở vùng Bắc Trung bộ và Đông Nam Bộ [26]. 

Dừa: Về mặt kỹ thuật, các nghiên cứu đã chứng minh rằng dầu dừa là một trong 

các nguồn nguyên liệu phù hợp cho sản xuất diesel sinh học. Cây dừa là cây có khả 

năng phát triển tốt tại nước ta. Đây là loại cây dễ trồng, chi phí sản xuất thấp, mang 

lại cho người nông dân nhiều giá trị kinh tế. Tổng diện tích trồng dừa tại Việt Nam 

năm 2005 là khoảng 132.100 ha và sản lượng là 972.200 tấn, năng suất trung bình 

7,35 tấn quả/ ha. Hai khu vực trồng dừa lớn nhất là Đồng bằng sông Cửu long và 

miền Duyên hải Nam Trung bộ với diện tích tương ứng là 105.000 và 20.000 ha. 

Sản lượng năm 2003 xấp xỉ 714.000 và 136.000 tấn (tính theo trọng lượng quả). 

Diện tích trồng dừa của các vùng còn lại khá nhỏ, không đáng kể xét về mặt sản 

xuất công nghiệp. Diện tích trồng dừa tiềm năng ở nước ta vào khoảng 220.000 - 

250.000 ha, sản lượng trái theo tính toán là khoảng 1.300.000 000 - 1.440.000.000 

trái/năm [26]. 

Mỡ cá ba sa : Việt Nam là một trong những quốc gia xuất khẩu cá basa mạnh 

nhất trên thế giới. Tổng lượng cá tra, basa xuất khẩu của Việt Nam năm 2007 đạt 

383,2 nghìn tấn với kim ngạch đạt 974,12 triệu USD, tăng 31% về lượng và 26,07% 

so với năm 2006. Trong 6 tháng đầu năm 2008, các doanh nghiệp thu mua chế biến 

cá tra, basa nguyên liệu để chế biến xuất khẩu khoảng 500.000 tấn, trung bình mỗi 

ngày thu mua chế biến 3.000 tấn cá nguyên liệu, tăng 1.000 tấn/ngày so với cùng kỳ 

năm 2007, ước tính doanh nghiệp xuất khẩu trên 50.000 tấn sản phẩm cá tra, basa 

chế biến, tăng hơn 65% so với tháng 6/2007. Năm 2007 sản lượng cá tra, ba sa 

nguyên liệu đạt trên 800.000 tấn/năm tương ứng với lượng mỡ cá trên 200.000 

tấn/năm và dự kiến năm 2008 sẽ đạt hơn 1 triệu tấn/năm tương ứng với lượng mỡ cá 

khoảng 300.000 tấn/năm [8]. Đây cũng là một trong những nguồn nguyên liệu quan 

trọng có thể đáp ứng cho việc sản xuất biodiesel ở Việt Nam tuy nhiên việc sản xuất 

mỡ cá cũng cần được quản lí và kiểm soát chặt chẽ để tránh tình trạng gây ô nhiễm 

môi trường. 

27


Mức tiêu thụ dầu và mỡ tính theo đầu người ở Việt Nam là rất thấp so với thế 

giới, theo số liệu mới nhất (TAB Technical Bullectin N 0 12, 2004) năm 2004 là 7 

kg/năm. 

Theo tổ chức sức khỏe thế giới WHO, một người mỗi ngày cần 2005 calories, 

trong đó hơn 30% được lấy từ dầu mỡ. Một gam dầu hoặc mỡ cung cấp khoảng 9 

calories từ đó tính được nhu cầu dầu và mỡ trên đầu người/năm là khoảng 30 kg. 

Tuy nhiên, WHO khuyến cáo nên sử dụng tối đa 22 kg/năm cho mỗi người. Nếu chỉ 

tính riêng dầu thực vật thì Tổ chức Nông nghiệp và lương thực thế giới FAO đưa ra 

con số 13,5 kg/người/năm (trong đó 9 kg cho thực phẩm và 4,5 kg cho các nhu cầu 

khác như xà phòng, mỹ phẩm, dược phẩm...). Như thế, lấy theo mốc khuyến cáo 

của FAO, với dân số của Việt Nam hiện nay là 84 triệu người, thì Việt Nam thiếu 

hụt hơn 533.000 tấn dầu thực vật [10,11]. Như vậy, ở điều kiện nước ta hiện nay 

việc sử dụng các loại dầu thực vật có tính thực phẩm như dầu dừa, dầu cọ, dầu đậu 

phộng, dầu hạt hướng dương… để sản xuất nhiên liệu sinh học là chưa thực tế và 

không đáp ứng về mặt kinh tế, cần phải được xem xét kỹ lưỡng. 

Do đó, để có thể phát triển biodiesel ở Việt Nam cần thiết tìm những loại dầu 

thực vật và mỡ động vật có giá thành rẻ, sản lượng cao không ảnh hưởng đến an 

ninh lương thực và chưa có nhiều ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm, một 

trong số đó là dầu hạt jatropha. 

Jatropha và triển vọng sản xuất biodiesel: Cây jatropha (Jatropha curcas L.) 

thuộc chi jatropha, họ Thầu dầu. Chi jatopha có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp, ghép từ 

hai chữ Iatrós (bác sĩ) và trophé (thức ăn), ám chỉ công dụng làm thuốc của cây này. 

Curcas là tên gọi thông thường của cây Physic nut ở Malabar, Ấn Độ. Tên thông 

thường ở các nước hiện nay là jatropha, ở Việt Nam gọi là cây Cọc giậu, Cọc rào, 

Cây li, Ba đậu nam, Dầu mè... Jatropha là một loài cây có lịch sử 70 triệu năm, 

nguồn gốc từ Mexico (nơi duy nhất có hóa thạch của cây này) và Trung Mỹ, được 

người Bồ Đào Nha đưa qua Cape Verde, rồi lan truyền sang châu Phi, châu Á, sau 

đó được trồng ở nhiều nước, trở thành cây bản địa ở khắp các nước nhiệt đới, cận 

nhiệt đới trên toàn thế giới [15]. 

28


Jatropha vốn dĩ là một cây dại, bán hoang dại mà người dân các nước trồng chỉ 

để làm bờ rào và làm thuốc, nhưng với những phát hiện mới của khoa học, đã cho 

thấy Jatropha có tiềm lực giá trị to lớn, được đánh giá rất cao trong việc dùng làm 

nguyên liệu sản xuất dầu diesel sinh học. Cây có chiều cao trung bình từ 3 – 5 m và 

có thể đạt độ cao đến 8 hoặc 10 m trong điều kiện thuận lợi [66]. Vỏ cây màu xám, 

trơn, khi cắt thì cho mủ hơi trắng. Jatropha là cây lâu năm, phủ đất cực kỳ tốt, tuổi 

thọ 50 năm, sinh trưởng phát triển được ở hầu hết các loại đất xấu, nghèo kiệt, đất 

dốc, đất trơ sỏi đá, không cháy, gia súc không ăn. Bởi vậy cây Jatropha trồng trên 

các vùng đất dốc sẽ được coi là cây "lấp đầy" lỗ hổng sinh thái ở các vùng sinh thái 

xung yếu miền núi, sớm tạo ra thảm thực bì dày đặc chống xói mòn, chống cháy, 

nâng cao độ phì của đất. Không những vậy, jatropha còn có thể trồng ở các vùng đất 

sa mạc hóa, bãi thải khai thác khoáng sản, góp phần phục hồi hệ sinh thái các vùng 

này. Vì vậy cây jatropha được đánh giá là "vệ sĩ sinh thái", tạo ra hiệu ứng to lớn về 

bảo vệ môi trường. Hiện nay jatropha được trồng ở nhiều khu vực như Trung Mỹ, 

Bắc Mỹ, Châu Phi và một số nước Châu Á, … [27] [68]. Ở Việt Nam, jatropha mọc 

hoang và được trồng phổ biến ở các vùng miền núi phía bắc, miền trung, các vùng 

đất cát ven biển từ Hà Tĩnh đến Bình Thuận [19]... 

Hạt jatropha chứa hàm lượng dầu từ 20 – 40% tùy thuộc vào giống, vùng đất 

trồng và kỹ thuật chăm sóc, từ hạt ép ra dầu thô, từ dầu thô tinh luyện được diesel 

sinh học và glycerin. Mặc dầu diesel sinh học được sản xuất từ nhiều loại nguyên 

liệu: cải dầu, hướng dương, đậu tương, dầu cọ, mỡ động vật…[66], nhưng sản xuất 

từ jatropha vẫn có giá thành rẻ nhất, chất lượng tốt, tương đương với dầu diesel hóa 

thạch truyền thống. 

29


Hình 1.9 – Một số hình ảnh về jatropha 

Nếu 1 ha Jatropha đạt năng suất 8-10 tấn hạt/ha/năm có thể sản xuất được 3 tấn 

diesel sinh học. Loại dầu này sẽ thay thế được 1 phần dầu diesel truyền thống đang 

cạn kiệt, giảm thiểu được lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính, là loại dầu cháy hết 

và không có lưu huỳnh, là dầu sạch, thân thiện với môi trường. Hạt Jatropha sau khi 

ép dầu, 30% là sản phẩm dầu, 70% là khô dầu, có hàm lượng protein khoảng 30%, 

dùng làm phân hữu cơ quý, nếu khử hết độc tố có thể làm thức ăn gia súc cao đạm. 

1 ha Jatropha, giả thiết đạt 10 tấn hạt/ha/năm sẽ thu được các loại sản phẩm chủ yếu 

có giá trị cao như sau: 

- dầu diesel sinh học: 3 tấn x 700 USD/tấn = 2.100 USD 

- bã khô dầu: 7 tấn x 300 USD/tấn = 2.100 USD 

Như vậy 1 ha Jatropha tạo ra giá trị khoảng 4.200 USD/năm (hơn 60 triệu 

đồng/ha/năm), lợi nhuận thu được sẽ phân phối cho nông dân sản xuất nguyên liệu 

và nhà đầu tư công nghiệp chế biến dầu. Jatropha còn tạo ra hiệu ứng xã hội cực kỳ 

to lớn. Do trồng ở các vùng miền núi nghèo túng, cây Jatropha sẽ tạo nhiều việc làm 

và thu nhập khả quan cho đồng bào các dân tộc, trong khi cho đến nay, trên đất dốc 

30


còn lại của các vùng này vẫn chưa tìm kiếm được bất cứ cây gì khả dĩ trồng được 

trên diện tích lớn, có thu nhập cao, lại có thị trường ổn định [25]. 

Thực tế, trước tình hình khủng hoảng năng lượng chất đốt trên thế giới và các 

vấn đề ô nhiễm môi trường toàn cầu đang ngày một gia tăng, các nước đều có xu 

hướng đi tìm những nguồn năng lượng sạch hơn, an toàn hơn và bền vững hơn, đó 

là loại năng lượng sinh học, có thể tái tạo để dần thay thế các nguồn năng lượng hoá 

thạch ngày càng bị cạn kiệt. Bộ NN&PTNT đã tuyển chọn và giao cho Viện KHLN 

Việt Nam thực hiện đề tài “Nghiên cứu gây trồng phát triển cây Cọc rào (Jatropha 

curcas)”. Qua khảo sát tại các tỉnh Đồng Nai, Đắc Lắc, Ninh Thuận, Bình Thuận và 

Phú Thọ, đề tài đã thu thập được 8 xuất xứ hạt hiện có tại Việt Nam và tuyển chọn 

được 29 cây trội, đã xây dựng thiết lập vườn tập hợp các giống, cây trội và tiến 

hành khảo nghiệm các xuất sứ tại Đại Lải, Ninh Thuận và Phú Thọ [15]. 

1.3.2. Các quá trình chuyển hóa dầu, mỡ thành biodiesel 

a) Phương pháp sấy nóng [22] 

Phương pháp sấy nóng nhằm giảm độ nhớt nhiên liệu vì độ nhớt sẽ giảm khi 

nhiệt độ tăng. Tuy nhiên phương pháp này không hiệu quả vì để dầu thực vật và mỡ 

đạt được độ nhớt cần thiết cho nhiên liệu diesel thì đòi hỏi nhiệt độ khá cao (ví dụ 

như đối với dầu canola ở nhiệt độ môi trường thì độ nhớt của nó gấp 12 lần so với 

nhiên liệu diesel, ở nhiệt độ 80 o C thì độ nhớt vẫn còn gấp 6 lần so với nhiên liệu 

diesel). Hơn nữa hệ thống gia nhiệt cho dầu, mỡ không thể duy trì mãi khi động cơ 

không hoạt động, làm cho dầu, mỡ sẽ bị đông lại, đặc biệt là vào mùa đông; trước 

khi khởi động dầu, mỡ cần phải được đốt nóng, gây bất tiện cho người lái xe. Hiện 

nay ít sử dụng phương pháp này vì không thích hợp, cần có nhiệt độ trên 80 o C. 

b) Phương pháp pha loãng [22] 

Pha loãng là giải pháp đơn giản, dễ dàng thực hiện ở mọi qui mô. Pha trộn được 

tiến hành bằng phương pháp cơ học, không đòi hỏi thiết bị phức tạp, hỗn hợp nhận 

được bền vững và ổn định trong thời gian dài. Nhược điểm lớn nhất của giải pháp 

này là khi tỷ lệ dầu thực vật, mỡ động vật lớn hơn 50% thì không thích hợp, bởi vì 

lúc này độ nhớt của hỗn hợp lớn hơn độ nhớt nhiên liệu diesel nhiều và đây là khó 

31


khăn khi sử dụng với tỷ lệ dầu thực vật, mỡ động vật cao làm nhiên liệu. Pha loãng 

diesel bằng dầu thực vật, mỡ động vật; hỗn hợp 10% dầu thực vật, mỡ động vật có 

độ nhớt gần bằng diesel và thể hiện tính năng kỹ thuật tốt đối với động cơ diesel. 

c) Phương pháp cracking [22] [28] [57] 

Quá trình cracking dầu, mỡ động thực vật gần giống với quá trình cracking dầu 

mỏ. Nguyên tắc cơ bản của quá trình là cắt ngắn mạch hydrocarbon của dầu thực 

vật, mỡ động vật bằng tác dụng của nhiệt và chất xúc tác thích hợp. Sản phẩm của 

quá trình cracking dầu thực vật, mỡ động vật thông thường bao gồm: khí (90% 

hydrocarbon), xăng (octan 86, d = 0,75 g/cm 3 ), nhiên liệu DO (d = 0,82) và một số 

sản phẩm phụ khác. Phương pháp này có nhược điểm là tốn năng lượng, khó thực 

hiện ở qui mô nhỏ và sản phẩm gồm nhiều dạng nhiên liệu. 

d) Phương pháp nhũ tương hóa [22] [28] 

Nguyên liệu ban đầu là dầu thực vật hay mỡ động vật, rượu, và chất tạo sức 

căng bề mặt. Với thiết bị tạo nhũ có thể tạo ra nhũ tương dầu thực vật, mỡ động vật 

- rượu trong đó các hạt rượu có kích thước hạt từ 1-150 μm được phân bố đều trong 

nhũ tương. Nhược điểm là khó khăn trong việc tạo và duy trì nhũ, lọc nhiên liệu và 

do rượu bay hơi (nhiệt độ hóa hơi của rượu thấp) làm cản trở hoạt động bình thường 

của hệ thống cấp nhiên liệu cho động cơ. 

e) Hydroprocessing dầu thực vật [22] 

Thực chất bao gồm 3 quá trình: hydrocracking (bẻ gãy các phân tử lớn), 

hydrotreating (tách oxy), hydrogen hóa (bão hòa nối đôi). Phương pháp này đòi hỏi 

cần có xúc tác nên cũng gặp phải những vấn đề của xúc tác. Sản phẩm là siêu cetan 

(hydrocarbon no mạch thẳng cùng khoảng nhiệt độ sôi như diesel, chỉ số cetan 55 - 

90), hiệu suất khoảng 80%. Pha với DO → diesel xanh. Sản phẩm phụ: C1 - C5; 

H2O, CO2. Nhược điểm là diesel xanh không thích hợp cho nhiệt độ thấp, nhiên liệu 

khó phân hủy (giống DO). 

f) Phương pháp transeste hóa [22] [40] 

Transeste hóa (quá trình rượu phân) là phản ứng hóa học giữa một triglycerid 

với rượu tạo ra este và glycerin. So với các phương pháp trên, phản ứng transeste 

32


hóa là lựa chọn tối ưu do quá trình phản ứng tương đối đơn giản và tạo ra sản phẩm 

este có tính chất hóa lý gần giống nhiên liệu diesel. Hơn nữa, các este có thể được 

đốt cháy trực tiếp trong buồng đốt của động cơ và khả năng hình thành cặn thấp 

[12]. Phương pháp này không phức tạp, có thể thực hiện ở qui mô nhỏ với điều kiện 

cần có các hiểu biết cơ bản về phản ứng este hóa. 

1.3.3. Phương pháp transeste hóa và các kỹ thuật thực hiện 

Transeste hóa (quá trình rượu phân) là phản ứng hóa học giữa một triglycerid 

với rượu tạo ra este và glycerin. 

Transeste hóa dầu thực vật, mỡ động vật là phương pháp được chú ý nhiều trong 

thời gian qua. Nguyên lý chuyển hóa cơ bản có thể mô tả như là phản ứng của một 

phân tử triglyceride (đây là acid béo không no, có độ nhớt cao) và ba phân tử rượu 

tạo ra ba phân tử este với một phân tử glycerin (Hình 1.4). 

H 2C OCOR 1 

HC OCOR 2 

H 2C OCOR 3 

+ 3ROH 

33 

H2C OH 

HC OH 

H 2C OH 

+ 

ROCOR 1 

ROCOR 2 

ROCOR3 

Hình 1.4 - Phản ứng transeste hóa dầu thực vật, mỡ động vật nói chung 

Phản ứng transeste hóa xảy ra theo ba giai đoạn như sau [64]: 

H 2C 

Triglycerid Alcol Glycerin Este 

Giai đoạn 1: 

OCOR 1 

HC OCOR 2 

C OCOR 3 

H 2 

KOH 

H2C OH 

+ R'OH HC OCOR2 

H 2C OCOR 3 

+ R 1COOR' 

Triglycerid Alcol Diglycerid Este 

( 1. 1)


H 2C 


OCOR 1 

HC OCOR 2 

C OCOR 3 

H 2 

H 2C 


OCOR 1 

HC OCOR 2 

C OCOR 3 

H 2 

KOH 

H2C OH 

+ R'OH HC OH 

34 

H 2C OCOR 3 

KOH 

H2C OH 

+ R'OH HC OH 

H 2C OH 

+ R 2COOR' 

Triglycerid Alcol Diglycerid Este 

+ R 3COOR' 

Triglycerid Alcol Glycerin Este 

Metanol, etanol, propanol, butanol…là các alcol có thể sử dụng trong phản ứng 

transeste hóa. Metanol và etanol thường được sủ dụng phổ biến nhất đặc biệt là 

MeOH do giá thành thấp và những thuận lợi về tính chất hóa lý (tính phân cực và 

mạch ngắn) có thể phản ứng dễ dàng với triglycerid và có thể hòa tan NaOH dễ 

dàng [71]. 

Phản ứng transeste hóa là quá trình thuận nghịch, tuy nhiên sự hiện diện của xúc 

tác (các acid, baz mạnh hoặc enzim…) sẽ thúc đẩy quá trình phản ứng. Để đạt được 

sản lượng cao nhất, alcol ban đầu phải được dùng với lượng dư. 

Ứng dụng của phản ứng transeste hóa không chỉ giới hạn trong phòng thí 

nghiệm. Rất nhiều quy trình công nghiệp sử dụng phản ứng này sản xuất ra nhiều 

loại hợp chất khác nhau, thí dụ: sản xuất PET (polyetilene terphtalat), hay các dẫn 

xuất của acid acrylic. 

1.3.3.1. Các kỹ thuật thực hiện hiện phản ứng transeste hóa dầu, mỡ 

Có nhiều kỹ thuật mới được đưa ra để thực hiện phản ứng transeste hóa dầu mỡ 

động thực vật như:


Kỹ thuật cổ điển: Khuấy trộn hỗn hợp tạo diện tích tiếp xúc tốt giữa hai pha 

đồng thời cung cấp nhiệt cho quá trình phản ứng. Phương pháp này dễ thực hiện, có 

thể đạt phản ứng hoàn toàn nhưng đòi hỏi thời gian khá dài [1] [19]. 

Kỹ thuật siêu âm: trong những nghiên cứu gần đây, phương pháp siêu âm 

thường được áp dụng cho phản ứng transeste hóa vì có ưu điểm là rút ngắn thời gian 

phản ứng đồng thời độ chuyển hóa của phản ứng tương đối cao. 

Kỹ thuật vi sóng : cũng là một trong những phương pháp mới được dùng để thực 

hiện các phản ứng hóa học. Phương pháp vi sóng áp dụng cho phản ứng transeste 

hóa cho độ chuyển hóa cao và thời gian phản ứng ngắn [30,31]. 

Sử dụng môi trường alcohol siêu tới hạn: một trong những hướng nghiên cứu 

mới về BDF trong thời gian gần đây tập trung vào phương pháp điều chế không xúc 

tác trong môi trường alcol siêu tới hạn. Đối với phản ứng transeste hóa thông 

thường, người ta phải giải quyết hai vấn đề: thời gian phản ứng và thời gian tách 

BDF (loại xúc tác và xà phòng ra khỏi sản phẩm). Trong phương pháp dùng alcol 

siêu tới hạn không có xúc tác, những vấn đề trên không xảy ra. Phản ứng transeste 

hóa dầu hạt cải trong metanol siêu tới hạn cho độ chuyển hóa hơn 95% trong vòng 4 

phút [55]. Điều kiện tối ưu là nhiệt độ 350 o C, áp suất 30 Mpa, tỷ lệ mol 

metanol:dầu là 42:1. Năm 2002, Thổ Nhĩ Kỳ cũng dùng phương pháp này để tổng 

hợp biodiesel từ dầu thực vật với metanol (850K, 100 Mpa) [63]. Năm 2003, nhóm 

tác giả Y.Warabi thuộc đại học Kyoto nghiên cứu phản ứng transeste hóa 

triglyceride và acid béo với metanol siêu tới hạn (300 o C), kết quả nhận được phản 

ứng hoàn toàn sau 14 phút [73]. Năm 2004 [58] nghiên cứu phản ứng transeste hóa 

dầu hạt hướng dương trong metanol siêu tới hạn cho độ chuyển hóa 78 - 96% trong 

vòng 10 - 40 phút ở điều kiện 200 - 400 0 C, áp suất 200 bar, tỷ lệ mol metanol:dầu là 

40:1. Năm 2007, nhóm Nguyễn Đình Lâm, Lê Đăng Khoa Trường Đại học Đà 

Nẵng dùng phản ứng transeste hóa dầu thực vật để điều chế biodiesel bằng phương 

pháp siêu tới hạn metanol và thu hồi glycerin có độ tinh khiết cao [7]. Năm 2008, 

nhóm tác giả Hiroaki Imahara, Shiro Saka, Jiayu Xin Nhật Bản điều chế biodiesel 

với metanol siêu tới hạn nhiệt độ trên 300 o C và thời gian phản ứng 30 phút [51]. 

35


Tuy vậy, phương pháp này không phù hợp với điều kiện Việt Nam hiện nay do các 

thiết bị cao áp rất đắt tiền. 

1.3.3.2. Xúc tác 

Phản ứng transeste hóa thường sử dụng các loại xúc tác acid, baz, enzim, xúc tác 

rắn và cả một số baz hữu cơ. 

Xúc tác acid: Thường sử dụng các acid Bronsted như H2SO4, HCl [42] và 

sulfonic (acid p-toluensulfonic) [5]. Cơ chế phản ứng được biểu diễn như sau [61]: 

R' 

R' 

o 

OH 

OR'' 

+ + O 

OR" 

R"= OCOR' 

OCOR' 

Hình 1.5 – Cơ chế phản ứng transeste hóa xúc tác acid 

Sự kết hợp proton với nhóm carbonil của este dẫn tới sự hình thành carbocation, 

sau đó tác nhân thân hạch là alcol tấn công vào carbocation này sinh ra hợp chất 

trung gian tứ diện, loại glycerin để hình thành este mới và tái sinh xúc tác H + . 

Theo cơ chế này, những acid carboxylic có thể được tạo thành bởi phản ứng của 

carbocation với sự hiện diện của nước trong hỗn hợp phản ứng. Vì vậy nên thực 

hiện phản ứng transeste hóa xúc tác acid mà không có nước để tránh sự tạo thành 

acid carboxylic, làm giảm hiệu suất phản ứng. 

H 

R 

R' 

:Glycerid 

+ OH 

R' 

Phản ứng transeste hóa xúc tác acid cho độ chuyển hóa các alkyl este cao. Tuy 

nhiên, phản ứng diễn ra chậm, thời gian phản ứng là hơn 3 giờ để đạt tới độ chuyển 

hóa hoàn toàn. Phản ứng chọn lọc, đòi hỏi nhiệt độ cao trên 100 o C [7]. Ngoài ra, 

36 

OR" 

OH 

+ O 

H 

R' 

OH 

R 

OR" 

R: nhóm alkil của alcol 

R’: nhóm hidrocacbon 

của acid béo 

+ 

- H + /R"OH 

OR" 

O 

R' OR


xúc tác acid có giá thành khá cao và còn gây ăn mòn thiết bị phản ứng, đây cũng là 

nguyên nhân làm cho loại xúc tác này không được sử dụng trong công nghiệp. 

Thường chỉ dùng xúc tác acid khi dầu thực vật có hàm lượng acid tự do cao [74] 

[52]. 

Xúc tác kiềm: Phản ứng transeste hóa dầu thực vật, mỡ động vật xúc tác baz diễn 

ra nhanh hơn xúc tác acid. Vì lý do này, cùng với việc xúc tác baz ít ăn mòn thiết bị 

hơn acid nên loại xúc tác baz rất được ưa chuộng trong công nghiệp, như là alkoxit 

kim loại kiềm, các hydroxit cũng như các muối carbonat của kali và natri. 

Bước đầu tiên là phản ứng của baz với alcol, sinh ra một alkoxit và một xúc tác 

proton hóa. Tác nhân thân hạch alkoxit tấn công vào nhóm carbonil của triglyceride 

tạo ra hợp chất trung gian tứ diện, từ alkyl este và anion tương ứng của diglyceride 

được tạo thành…, do đó tái tạo hoạt tính, lúc bấy giờ có thể phản ứng với phân tử 

alcol tiếp theo, bắt đầu một chu trình xúc tác mới. Các diglyceride và 

monoglyceride được chuyển hóa với cùng cơ chế tạo ra một hỗn hợp alkyl este và 

glycerin [7] [40]. Cơ chế phản ứng [29] [32] [40] [64]: 

R'COO CH2 

R''COO CH 

H 2C OCR''' 

R'COO CH 2 

R"COO CH 

O 

OR 

H 2C O C R''' 

R'COO CH 2 

R''COO CH 

H2C O - 

O - 

+ 

ROH B RO - BH + 

- OR 

+ BH + 

37 

R'COO CH 2 

R''COO CH 

R'COO CH 2 

H 2C O C R''' 

R''COO CH ROOCR''' 

H2C O - 

R'COO CH2 

R''COO CH 

H2C OH 

OR 

O - 

+ B 

( 1 ) 

( 2 ) 

( 3 ) 

( 4 )


Hình 1.6 – Cơ chế phản ứng transete hóa xúc tác baz 

Các alkoxid kim loại kiềm (CH3ONa trong phản ứng metanol giải) [56] là những 

xúc tác hoạt động nhất, cho hiệu suất chuyển đổi hoặc phản ứng rất cao (> 98%) 

trong thời gian ngắn (30 phút) ngay cả ở nồng độ thấp (0,5% mol); tuy nhiên yêu 

cầu khan nước, điều này không phù hợp với một số quy trình công nghiệp. Hydroxit 

kim loại kiềm (KOH và NaOH) rẻ hơn alkoxit kim loại, nhưng cũng kém hoạt động 

hơn. Tuy vậy chúng vẫn là những xúc tác tốt vì cho độ chuyển hóa cao khi tăng 

nồng độ xúc tác lên 1 - 2% mol [23]. Ngay cả khi sử dụng hỗn hợp alcol/dầu khan 

nước, một lượng nhỏ nước vẫn được sinh ra trong hệ thống bởi phản ứng giữa 

hydroxit với alcol. Sự hiện diện của nước làm tăng sự thủy giải những este tạo 

thành, kết quả là tạo ra xà phòng. Phản ứng xà phòng hóa không mong đợi này làm 

giảm hiệu suất tạo este và gây khó khăn cho việc thu hồi glycerin đồng thời tạo nhũ 

trong sản phẩm [37] [69]. 

Kali carbonat ở nồng độ 2 - 3% mol cho hiệu suất alkyl este cao và giảm lượng 

xà phòng. Điều này có thể giải thích do sự hình thành bicarbonat thay vì tạo ra nước 

nên không thủy phân este sinh ra [40]. 

Xúc tác rắn: Phản ứng transeste hóa xúc tác rắn cho độ chuyển hóa các alkyl 

este cao. Tuy nhiên, phản ứng diễn ra chậm, thời gian phản ứng là hơn 1 giờ để đạt 

tới độ chuyển hóa hoàn toàn [48,49]. Các xúc tác rắn như ZrO2, WOx/ ZrO2 được 

sử dụng cho phản ứng transete hóa dầu đậu nành với metanol ở nhiệt độ 475 – 575K 

và phản ứng este hóa axit n-otanoic với metanol ở nhiệt độ 450 – 475K. 

ZrO2/Al2(WO4)3 là một xúc tác đầy triển vọng cho quá trình điều chế biodiesel do 

hoạt tính xúc tác transete hóa tương tự như phản ứng etse hóa [40]. 

Xúc tác enzim: Do tính sẵn có và sự thân thiện môi trường, các enzyme thủy giải 

ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong tổng hợp hữu cơ. Chúng có tính chọn lọc 

cao, tương đối ổn định và chịu được môi trường dung môi hữu cơ. 

Mặc dù phản ứng transeste hóa xúc tác lipaze chưa được đưa vào sản xuất công 

nghiệp, những nghiên cứu về xúc tác enzim vẫn được phát triển mạnh mẽ. Điểm 

chủ yếu của những công trình này là tối ưu hóa các điều kiện phản ứng (dung môi, 

38


nhiệt độ, pH, cơ chế sinh ra enzim…) để thiết lập những đặc tính phù hợp để áp 

dụng vào sản xuất. Tuy nhiên, hiệu suất phản ứng vẫn chưa hiệu quả bằng phản ứng 

transeste hóa xúc tác kiềm và thời gian phản ứng kéo dài (hàng chục giờ) [40]. 

Nhóm Huang Ping-De, Huang Feng-Hong, Huang Qin-Jie, Wang Jian-Xun, 

Wang Jiang-Wei Trung Quốc điều chế biodiesel từ dầu ăn thải có giá trị acid cao sử 

dụng xúc tác enzyme, dùng phương pháp hóa siêu âm tác chất 1-propanol, tần số 28 

kHz, nhiệt độ 40 - 50 0 C, cho hiệu suất 94,86%, trong khi phương pháp hóa học cho 

hiệu suất 84,43% [39]. 

Xúc tác baz không ion: Một số baz hữu cơ đã được phát triển và sử dụng làm 

xúc tác cho phản ứng transeste hóa dầu thực vật, mỡ động vật. Hình 1.7 thể hiện 

một số baz hữu cơ thường được sử dụng trong phản ứng transeste hóa xúc tác baz 

không ion. 

N 

N 

N 

N N 

H 

TBD 

P 

Me7P 

N 

N 

N 

N 

DBU 

N N 

CH3 

MTBD 

N 

H17C8 

Hình 1.7 - Công thức cấu tạo của một số baz hữu cơ 

Trong Bảng 1.15 hoạt tính xúc tác của một số alkylguanidin đã được so sánh với 

các baz khác như amidin DBU và DBN, triaminophosphoran BEMP và Me7P. 

Bảng 1.15 - Hoạt tính xúc tác của một số baz hữu cơ trong phản ứng transeste 

hóa dầu cải với metanol [51] 

Xúc tác pKa Hiệu suất (%) 

39 

H 

N 

N 

N 

N 

DBN 

DCOG 

N H 

N 

- N 

N 

N - P + 

BEMP 

H 

N 

N 

TCG 

N H


40 

sau 1 giờ 

TBD 25,9 91 

BEMP - 66 

Me7P 27,52 63 

MTBD 25,43 47 

DBU 24,32 32 

TMG 23,30 18 

DBN 23,79 4,5 

Bảng 1.15 cho thấy, dùng xúc tác TBD (1, 5, 7-triazabicyclo[4.4.0]dec-5-ene) 

dù chỉ với nồng độ 1% vẫn thu được hơn 90% metil este sau một giờ phản ứng. Khi 

sử dụng những baz khác trong cùng điều kiện thì hiệu suất không vượt quá 66%. 

Điều này không liên quan đến độ baz của các hợp chất mà được giải thích bằng 

động học của phản ứng. 

Do đôi điện tử tự do trên nguyên tử nitơ của TBD không bị cản trở nên cho phép 

metanol tiếp cận dễ dàng, trong khi với các baz khác đều có chướng ngại lập thể. 

H 

H 

H 

N 

N N 

TBD 

H 

N 

N P 

H 

H H 

H 

BEMP 

Hình 1.8 - Công thức lập thể của TBD, BEMP, Me7P 

Kết quả so sánh hoạt tính xúc tác của TBD với các loại xúc tác thông thường 

trong công nghiệp (NaOH và K2CO3) được trình bày trong bảng 1.16. 

N N 

H H 

Bảng 1.16 - So sánh hoạt tính các loại xúc tác. 

H 

N 

N 

P 

H 

Me 7P 

N 

N 

H 

H


NaOH K2CO3 TBD 

Nồng độ xúc tác, % 1 1 2 3 1 2 3 

Hiệu suất sau 1 giờ 98,7 84,0 90,3 92,4 89,0 91,4 93,0 

Hiệu suất phản ứng transeste hóa với xúc tác TBD gần bằng xúc tác NaOH và 

không có sản phẩm phụ là xà phòng. Khi so với K2CO3, TBD luôn hoạt động hơn 

ngay cả ở nồng độ thấp. Mặc dù TBD kém hoạt động hơn natri metoxit nhưng nó 

không yêu cầu bất cứ điều kiện đặc biệt nào. 

1.4. Kỹ thuật siêu âm trong điều chế biodiesel 

1.4.1. Khả năng ứng dụng siêu âm trong phản ứng hóa học 

Siêu âm là âm thanh có tần số nằm ngoài ngưỡng nghe của con người (tai người 

nghe được các âm có tần số nằm trong khoảng 20Hz – 20kHz). Về mặt thực hành, 

siêu âm được chia làm hai vùng: 

- Vùng có tần số cao (5 – 10MHz), ứng dụng trong y học để chuẩn đoán bệnh. 

- Vùng có tần số thấp hơn (20 – 100kHz), ứng dụng trong các ngành khác (kích 

hoạt phản ứng hóa học, hàn chất dẻo, tẩy rửa, cắt gọt,...) dựa trên khả năng cung cấp 

năng lượng của siêu âm. 

Hình 1.10 – Biên độ tần số sóng âm [61] 

Siêu âm cung cấp năng lượng thông qua hiện tượng tạo và vỡ “bọt” (khoảng 

cách liên phân tử). Trong môi trường chất lỏng, bọt có thể hình thành trong nửa chu 

41


kỳ đầu và sẽ vỡ trong nửa chu kỳ sau, giải phóng một năng lượng rất lớn. Năng 

lượng này có thể sử dụng tẩy rửa các chất bẩn ngay trong những vị trí không thể tẩy 

rửa bằng phương pháp thông thường, khoan cắt những chi tiết tinh vi, hoạt hóa 

nhiều loại phản ứng, làm chảy và hòa tan lẫn vào nhau trong việc chế tạo những sản 

phẩm bằng nhựa nhiệt dẻo,... 

Các thiết bị siêu âm hiện nay chủ yếu bao gồm hai dạng: Bồn siêu âm (Hình 

1.11), thanh siêu âm (Hình 1.12) 

Hình 1.11 - Bồn siêu âm thực hiện phản ứng 

42


Hình 1.12 – Thanh siêu âm 

Kết quả nghiên cứu tác động của siêu âm lên vật chất cho rằng phản ứng hóa 

học thực hiện trong siêu âm gồm 3 loại: 

Phản ứng đồng thể trong pha lỏng: chịu tác động của siêu âm thông qua cơ chế 

gốc tự do hay cơ chế ion hóa. 

Phản ứng dị thể pha rắn và pha lỏng: chịu tác động của siêu âm trên loại phản 

ứng này thông qua tác động cơ học của lỗ hổng giúp làm sạch bề mặt, tăng hoạt tính 

kim loại hoặc làm giảm kích cỡ hạt làm tăng diện tích tiếp xúc giữa pha rắn và pha 

lỏng. 

Phản ứng dị thể pha lỏng - lỏng: trong trường hợp hai pha lỏng không tan vào 

nhau và phân thành hai lớp tách biệt thì siêu âm tác động lên phản ứng tại bề mặt 

tiếp giáp của hai pha. Sự tạo và vỡ những bọt ở ranh giới giữa hai pha tạo thành 

dạng nhũ tương, gia tăng diện tích tiếp xúc giữa hai pha và cung cấp động năng 

43


cũng như nhiệt năng cho phản ứng. Siêu âm thay thế rất tốt cho các phương pháp cổ 

điển trong loại phản ứng này như khuấy từ, đun cổ điển. 

Ưu, nhược điểm của việc sử dụng siêu âm trong hóa học: Các ưu điểm của siêu 

âm không ngừng được phát hiện và chứng minh. Do đó việc ứng dụng rộng rãi siêu 

âm trong hóa học thực nghiệm, vật liệu nano là một hướng phát triển mới của công 

nghệ hóa học [43]. Trong lĩnh vực hợp chất thiên nhiên, siêu âm chủ yếu sử dụng để 

hỗ trợ cho phương pháp tẩm trích giúp thu ngắn thời gian ly trích. Trong một số 

trường hợp phương pháp siêu âm cho hiệu suất cao hơn phương pháp khuấy từ. 

Trong trường hợp tinh dầu vì sự ly trích bằng siêu âm được thực hiện ở nhiệt độ 

phòng nên sản phẩm luôn có mùi thơm tự nhiên [20]. Trong tổng hợp hữu cơ, siêu 

âm giúp tăng tiếp xúc giữa các pha, tăng năng suất và nhiệt độ cho phản ứng, làm 

tăng tốc độ phản ứng, thay thế được một số xúc tác chuyển pha. 

Các kỹ thuật siêu âm phân hủy ô nhiễm hữu cơ nở rộ trong vài năm gần đây. 

Sóng siêu âm với tần số từ 15kHz - 10kHz tác động mạnh lên các phản ứng hóa 

học. Dưới tác dụng của sóng siêu âm các hợp chất hữu cơ phân hủy theo hai cơ chế: 

các hợp chất bay hơi không phân cực như cloroform và clorobenzene chủ yếu bị 

nhiệt phân trong các bọt bong bóng, trong khi các chất phân cực bị ôxy hóa bởi các 

tác chất hoạt động hình thành trong dung dịch do sự phân hủy của nước. Các hợp 

chất hữu cơ có chứa clo gây ô nhiễm nước là chủ yếu. Hàng loạt các nghiên cứu về 

sự phân hủy nhờ tác động của sóng siêu âm đã được tiến hành với các dẫn xuất 

halogen như các clorophenol, o-clorotoluen, trichloroetilen, diclorobenzen [43]. 

Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy siêu âm với tần số 200kHz dể dàng khử ion 

kim loại. Như vậy mở ra xu hướng mới trong công nghệ xử lý môi trường, đó là 

việc xử lý nước chứa các ion kim loại độc hại đưa các ion kim loại độc hại về dạng 

ít độc hại hơn, và điều chế các hạt xúc tác oxit kim loại dùng cho phản ứng oxy hóa 

quang hóa các chất độc hại có trong nước. 

Tóm lại siêu âm có thể tăng hiệu suất phản ứng, làm giảm thời gian phản ứng và 

đóng góp quan trọng trong hóa học xanh, cải thiện môi trường. 

44


Mặc dù có những ưu điểm nổi bật kể trên nhưng siêu âm còn có khuyết điểm là 

không thể áp dụng cho pha rắn. Việc sử dụng siêu âm trong công nghiệp cũng gặp 

nhiều khó khăn do thiết bị siêu âm tương đối đắt tiền [43]. 

1.4.2. Ứng dụng siêu âm trong điều chế biodiesel 

Ngoài việc tạo môi trường phản ứng có nhiệt độ cao, sóng siêu âm còn tạo sự 

pha trộn các pha khó hòa tan vào nhau. Chính vì vậy nhiều nhà khoa học, đi tiên 

phong là Nhật Bản, đã nghiên cứu sử dụng siêu âm cho phản ứng transester hóa dầu 

thực vật và đã thu được nhiều kết quả khả quan. Ngoài ra, Viện Công nghệ Môi 

trường - Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, nhóm Nguyen The Dong, Hoang 

Duc Hanh dùng phản ứng transeste hóa điều chế biodiesel từ triolein với nhiều 

alcohol khác nhau dùng xúc tác kiềm sử dụng phương pháp siêu âm [46,47]; Khoa 

Hóa, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh, BDF 

từ dầu thải (dầu nành thải trong quá trình tinh luyện, dầu hạt bông vải, dầu cọ thải 

trong quá trình sản xuất mỳ ăn liền, dầu ăn thải sau chiên rán, dầu thải từ các nhà 

hàng kentucky - chứa hàm lượng cao mỡ gà,...) dùng phương pháp hóa siêu âm 

[23]; nhóm nghiên cứu Lê Ngọc Thạch, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại 

học Quốc gia TP.Hồ Chí Minh, nghiên cứu tổng hợp biodiesel từ mỡ cá tra dùng 

phương pháp hóa siêu âm tác chất carbonat dimetil (DMC); xúc tác KOH, 

KF/Al2O3, H2SO4, CH3ONa (metoxit natrium), [14]; nhóm Huang Ping-De, Huang 

Feng-Hong Trung Quốc thì điều chế biodiesel từ dầu ăn thải có giá trị acid cao sử 

dụng xúc tác enzim, dùng phương pháp hóa siêu âm [37]; nhóm H. Bandow, Y. 

Maeda, Carmen Stavarache, M. Vinatoru ở Đại học Rumani và Nhật Bản áp dụng 

phương pháp hóa siêu âm dùng phản ứng transeste hóa điều chế biodiesel từ dầu 

thực vật sử dụng xúc tác kiềm [33]… 

Ưu điểm của phương pháp hóa âm điều chế BDF [33] [45,46,47] [54] [59] 

[70,71]. 

- Giảm thời gian phản ứng. 

- Giảm thời gian tách sản phẩm. 

- Giảm đáng kể lượng xúc tác. 

45


- Sản phẩm thu được có độ tinh khiết cao, đặc biệt là glycerin thu được khá 

tinh khiết, mở rộng phạm vi ứng dụng. 

Tất cả những điều này dẫn tới tiết kiệm chi phí và năng lượng cho quá trình điều 

chế, do đó sẽ hạ giá thành sản phẩm. 

Trên cơ sở phân tích ưu nhược điểm của các phương pháp điều chế BDF kể trên, 

trong điều kiện trang thiết bị nghiên cứu và kinh nghiệm hiện có, chúng tôi chọn 

phương pháp hóa siêu âm để điều chế BDF dầu hạt jatropha. 

1.5. Điều chế biodiesel từ dầu hạt jatropha 

Những phát hiện của khoa học về tiềm năng sản xuất BDF từ cây jatropha, đến 

nay trên thế giới và nước ta đã có rất nhiều công trình nghiên cứu điều chế biodiesel 

với các phương pháp khác nhau từ loại cây này. Cụ thể: 

Nhóm nghiên cứu E. L. M. Rabé, L. M. T. Somers và L. P. H. de Goey đã điều 

chế biodiesel từ dầu hạt jatropha trồng ở Tanzania sử dụng xúc tác NaOH, dùng 

phương pháp hóa học một giai đoạn với tác chất metanol, nhiệt độ 60 – 70 0 C, cho 

hiệu suất khoảng 90% [72]. 

Nhóm A. K. Tiwari, A. Kumar, H. Reheman, nghiên cứu tổng hợp metil ester từ 

dầu hạt jatropha trồng ở West Bengal, Ấn Độ. Nhóm này dùng phương pháp hóa 

học hai giai đoạn với tác chất metanol, sử dụng xúc tác acid H2SO4 trong giai đoạn 

một và xúc tác KOH trong giai đoạn hai ở nhiệt độ 60 0 C, cho hiệu suất hơn 99% 

[59]. 

Nhóm M. G. Devanesan và các cộng sự đã sử dụng dòng vi khuẩn Pseudomonas 

Fluorescens thu hồi MTC 103 để xúc tác cho phản ứng transeste hóa dầu hạt 

jatropha, sử dụng tác chất metanol trong hexan với tỉ lệ mol dầu/metanol là 1:4, pH 

~ 7, nhiệt độ 40 0 C trong 48 giờ, cho hiệu suất 72% [43]. 

Nhóm H. J. Berchmans, S. Hirata, đã điều chế BDF từ dầu hạt jatropha bằng 

phương pháp hóa học hai giai đoạn. Sử dụng xúc tác acid H2SO4 trong giai đoạn 1 

và xúc tác baz NaOH trong giai đoạn 2, cho hiệu suất 90% trong 2 giờ [36]. 

Nhóm nghiên cứu H. Lu và các cộng sự điều chế BDF từ dầu hạt jatropha bằng 

phương pháp hóa học hai giai đoạn. Trong nghiên cứu này họ sử dụng tác chất 

46


metanol và hai loại xúc tác trong giai đoạn 1 là H2SO4 và xúc tác rắn SO4 2- /TiO2, 

cho hiệu suất chuyển hóa các acid tự do thành metil este tương đương nhưng với 

xúc tác rắn phải sử dùng lượng tác chất metanol nhiều hơn và nhiệt độ phản ứng cao 

hơn xúc tác H2SO4. Trong giai đoạn 2, họ sử dụng 1,3% KOH, tỉ lệ mol 

dầu/metanol 1:6, cho hiệu suất chuyển hóa BDF hơn 98% ở 64 0 C trong 20 phút 

[61]. 

Nhóm Lê Viết Hải và cộng sự, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học 

Quốc gia TP.Hồ Chí Minh, đang thực hiện đề tài sản xuất biodiesel quy mô công 

nghiệp từ dầu hạt jatropha dùng xúc tác kiềm, tác chất metanol và etanol, sử dụng 

phương pháp hóa học và hóa siêu âm. Bước đầu thu được kết quả khả quan. 

47

chương 1 – tổng quan tài liệu - Trang chủ - Trường Đại học Khoa ...

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?