Nhiên liệu Biodiesel từ hạt dầu Jatropha: Tổng hợp và đánh giá phát thải trên động cơ Diesel

Bài viết này trình bày quy trình tổng hợp nhiên liệu sinh học (Biodiesel fuel- BDF) từ dầu hạt Jatropha được thực hiện bằng phương pháp nhiệt tác chất methanol, xúc tác KOH ở quy mô phòng thí nghiệm. Hạt Jatropha được ép dầu bằng phương pháp cơ học. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nhiên liệu Biodiesel từ hạt dầu Jatropha: Tổng hợp và đánh giá phát thải trên động cơ Diesel Hội thảo Môi trường và Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn Đảo, 18/06/2010 – 20/06/2010 Workshop on Environment and Sustainable Development, Con Dao National Park, 18th – 20th June 2010 NHIÊN LIỆU BIODIESEL TỪ DẦU HẠT JATROPHA: TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ PHÁT THẢI TRÊN ĐỘNG CƠ DIESEL Tô Thị Hiền, Tôn Nữ Thanh Phương, Lê Viết Hải Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM TÓM TẮT: Quy trình tổng hợp nhiên liệu sinh học (Biodiesel fuel- BDF) từ dầu hạt Jatrophađược thực hiện bằng phương pháp nhiệt tác chất methanol, xúc tác KOH ở quy mô phòng thínghiệm. Hạt Jatropha được ép dầu bằng phương pháp cơ học. Kết quả thí nghiệm cho thấy BDFđược tổng hợp với các điều kiện tối ưu như sau: hàm lượng xúc tác KOH là 2.25% khối lượngdầu, tỉ lệ mol dầu và methanol là 1:6 tại 550C trong 45 phút. Đo phát thải của hỗn hợp BDF từdầu Jatropha và dầu DO trên động cơ diesel ở điều kiện không tải nhận thấy: phát thải khí CO,CO2, SO2, CxHy giảm khi thể tích BDF tăng trong hỗn hợp nhiên liệu. Ngược lại, hàm lượng khíNO và NO2 tăng. Từ khóa: biodiesel, Jatropha curcas.L, phát thải của biodiesel 1.GIỚI THIỆU Biodiesel hay còn gọi là “diesel sinh học” (viết tắt là BDF) là những monoalkil của các axitbéo thu được từ dầu thực vật hoặc mỡ động vật. “Bio” chỉ nguồn gốc sinh học của nhiên liệu này,còn “diesel” nói lên công dụng của nó là sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ diesel. Do đó, BDFcó thể dùng ở dạng nguyên chất hay phối trộn với dầu DO ở các tỷ lệ thể tích khác nhau [1]. Thành phần cơ bản của BDF là các triglycerid của glycerol và các acid béo. Các triglyceridcó công thức chung như sau: CH2OCOR1 CHOCOR2 CH2OCOR3 R1, R2, R3 là các gốc hydrocarbon của các acid béoNgoài thành phần chính là các triglycerid và các acid béo tự do, trong dầu mỡ chưa xử lý cònchứa các hợp chất của phospho, lưu huỳnh và nước... Với thành phần chính là triglycerid và các acid béo tự do, dầu thực vật, mỡ động vật cócác tính chất khá gần với dầu DO về trị số cetan và nhiệt trị. Đây là cơ sở sử dụng dầu thực vật,mỡ động vật điều chế BDF. Nhiên liệu BDF có thể được điều chế theo nhiều quá trình khác nhaunhư phương pháp sấy nóng, phương pháp pha loãng, phương pháp transester hóa.... Trong đó,phản ứng transester hóa là lựa chọn tối ưu do quá trình phản ứng tương đối đơn giản và tạo ra sảnphẩm ester có tính chất vật lý gần giống dầu DO. Phản ứng transester hóa là quá trình thay thế một phân tử rượu từ ester bởi một phân tửrượu khác tạo ra sản phẩm là ba ester của acid béo và một glycerol. Đây là phản ứng thuậnnghịch.__________________________________________________________________________________________Nhiên liệu BioDiesel từ dầu hạt Jatropha: Tổng hợp và đánh giá phát thải trên động cơ Diesel 93Tô Thị Hiền, Tôn nữ Thanh Phương, Lê Viết Hải. – ĐH KHTN Tp. HCM Hội thảo Môi trường và Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn Đảo, 18/06/2010 – 20/06/2010 Workshop on Environment and Sustainable Development, Con Dao National Park, 18th – 20th June 2010 H2C OH ROCOR1 H2C OCOR1 HC OCOR2 HC OH + ROCOR2 (1.1) + 3ROH H2C OCOR3 H2C OH ROCOR3 Triglycerid Alcol Glycerol Các alkyl ester Hình 1: Phản ứng ester hóa dầu thực vật, mỡ động vật nói chungPhản ứng transeter xảy ra theo 3 giai đoạn như sau: Triglycerid + R’OH diglycerid + R1COOR’ Diglycerid + R’OH monoglycerid + R2COOR’ Monoglycerid + R’OH glycerol + R3COOR’ Những yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng là nhiệt độ phản ứng, tỷ lệ mol alcol/dầu, xúc tác, hàmlượng xúc tác, thời gian phản ứng, tốc độ khuấy… Ngoài ra còn có hàm lượng acid béo tự dotrong dầu, hàm lượng nước trong thành phần dầu ban đầu. Các alcol thường dùng trong phản ứngtransester là methanol, ethanol…trong đó methanol thích hợp cho phản ứng transeter hóa hơn. Ở Việt Nam, BDF được điều chế từ nhiều nguyên liệu khác nhau như mỡ cá basa, dầu hạtbông vải, dầu mỡ đã qua sử dụng, hạt Jatropha... Cây Jatropha là loài thực vật có nguồn gốcTrung Mỹ có tên khoa học là Jatropha curcas. L thuộc họ Euphorbiaceae. Ở Việt Nam, tên thôngthường của cây Jatropha là cây dầu mè, đậu cọc rào, dầu lai, vong đầu ngô…Đây là cây thân cỏ,thấp, cao khoảng 2- 6 m, cây Jatropha phân bố ở Hòa Bình, Sơn La, Quảng Trị, Ninh Thuận,Bình Thuận, Đồn ...