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

Những yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng là nhiệt độ phản ứng, tỷ lệ mol alcol/dầu, xúc tác, hàm

lượng xúc tác, thời gian phản ứng, tốc độ khuấy Ngoài ra còn có hàm lượng acid béo tự do

trong dầu, hàm lượng nước trong thành phần dầu ban đầu. Các alcol thường dùng trong phản ứng

transester 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 hạt

bông vải, dầu mỡ đã qua sử dụng, hạt Jatropha. Cây Jatropha là loài thực vật có nguồn gốc

Trung Mỹ có tên khoa học là Jatropha curcas. L thuộc họ Euphorbiaceae. Ở Việt Nam, tên thông

thường 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, Đồng Nai . Theo đề án “Nghiên cứu, phát triển và sử dụng sản phẩm cây Cọc rào

(Jatropha curcas L.) ở Việt Nam giai đoạn 2008-2015 và tầm nhìn đến 2025” thì dầu hạt cây

Jatropha Curcas.L là nguồn nguyên liệu tiềm năng tổng hợp BDF. Tuy nhiên, tại Việt Nam việc

tổng hợp và đánh giá phát thải khí của BDF từ dầu hạt Jatropha vẫn chưa được quan tâm đúng

mức. Nghiên cứu này trình bày một số kết quả về tổng hợp và đánh giá phát thải của BDF từ dầu

hạt Jatropha và hỗn hợp của nó với nhiên liệu dầu DO trên động cơ diesel.

Nhiên liệu Biodiesel từ dầu hạt Jatropha: Tổng hợp và đánh giá phát thải trên động cơ Diesel trang 1

Trang 1

Nhiên liệu Biodiesel từ dầu hạt Jatropha: Tổng hợp và đánh giá phát thải trên động cơ Diesel trang 2

Trang 2

Nhiên liệu Biodiesel từ dầu hạt Jatropha: Tổng hợp và đánh giá phát thải trên động cơ Diesel trang 3

Trang 3

Nhiên liệu Biodiesel từ dầu hạt Jatropha: Tổng hợp và đánh giá phát thải trên động cơ Diesel trang 4

Trang 4

Nhiên liệu Biodiesel từ dầu hạt Jatropha: Tổng hợp và đánh giá phát thải trên động cơ Diesel trang 5

Trang 5

Nhiên liệu Biodiesel từ dầu hạt Jatropha: Tổng hợp và đánh giá phát thải trên động cơ Diesel trang 6

Trang 6

Nhiên liệu Biodiesel từ dầu hạt Jatropha: Tổng hợp và đánh giá phát thải trên động cơ Diesel trang 7

Trang 7

Nhiên liệu Biodiesel từ dầu hạt Jatropha: Tổng hợp và đánh giá phát thải trên động cơ Diesel trang 8

Trang 8

Nhiên liệu Biodiesel từ dầu hạt Jatropha: Tổng hợp và đánh giá phát thải trên động cơ Diesel trang 9

Trang 9

pdf 9 trang baonam 6740
Bạn đang xem tài liệu "Nhiên liệu Biodiesel từ dầu hạt Jatropha: Tổng hợp và đánh giá phát thải trên động cơ Diesel", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

Tóm tắt nội dung tài liệu: Nhiên liệu Biodiesel từ dầu hạt Jatropha: Tổng hợp và đánh giá phát thải trên động cơ Diesel

Nhiên liệu Biodiesel từ dầu hạt 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 93 
Tô Thị Hiền, Tôn nữ Thanh Phương, Lê Viết Hải. – ĐH KHTN Tp. HCM  
 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 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. Kết quả thí nghiệm cho thấy BDF 
được tổng hợp với các điều kiện tối ưu như sau: hàm lượng xúc tác KOH là 2.25% khối lượng 
dầu, tỉ lệ mol dầu và methanol là 1:6 tại 550C trong 45 phút. Đo phát thải của hỗn hợp BDF từ 
dầu 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 khí 
NO 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 axit 
béo 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, BDF 
có 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 triglycerid 
có công thức chung như sau: 
CH2OCOR1
CHOCOR2
CH2OCOR3 
 R1, R2, R3 là các gốc hydrocarbon của các acid béo 
Ngoài thành phần chính là các triglycerid và các acid béo tự do, trong dầu mỡ chưa xử lý còn 
chứa 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 có 
các 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 nhau 
như 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 sản 
phẩm 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 tử 
rượu khác tạo ra sản phẩm là ba ester của acid béo và một glycerol. Đây là phản ứng thuận 
nghịch. 
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 94 
Tô Thị Hiền, Tôn nữ Thanh Phương, Lê Viết Hải. – ĐH KHTN Tp. HCM  
H2C OCOR1
 HC OCOR2
 H2C OCOR3
+ ROH3
H2C OH
HC OH
H2C OH
+
ROCOR1
ROCOR2
ROCOR3
(1.1)
Triglycerid Alcol Glycerol Các alkyl ester 
Phản 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, hàm 
lượng xúc tác, thời gian phản ứng, tốc độ khuấy Ngoài ra còn có hàm lượng acid béo tự do 
trong dầu, hàm lượng nước trong thành phần dầu ban đầu. Các alcol thường dùng trong phản ứng 
transester là methanol, ethanoltrong 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 hạt 
bông vải, dầu mỡ đã qua sử dụng, hạt Jatropha... Cây Jatropha là loài thực vật có nguồn gốc 
Trung Mỹ có tên khoa học là Jatropha curcas. L thuộc họ Euphorbiaceae. Ở Việt Nam, tên thông 
thường của cây Jatropha là cây dầu mè, đậu cọc rào, dầu lai, vong đầu ngôĐây 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, Đồng Nai. Theo đề án “Nghiên cứu, phát triển và sử dụng sản phẩm cây Cọc rào 
(Jatropha curcas L.) ở Việt Nam giai đoạn 2008-2015 và tầm nhìn đến 2025” thì dầu hạt cây 
Jatropha Curcas.L là nguồn nguyên liệu tiềm năng tổng hợp BDF. Tuy nhiên, tại Việt Nam việc 
tổng hợp và đánh giá phát thải khí của BDF từ dầu hạt Jatropha vẫn chưa được quan tâm đúng 
mức. Nghiên cứu này trình bày một số kết quả về tổng hợp và đánh giá phát thải của BDF từ dầu 
hạt Jatropha và hỗn hợp của nó với nhiên liệu dầu DO trên động cơ d ... . Nguyên liệu 
Cây Jatropha trồng ở tỉnh Bình Thuận, được thu hái hạt bởi công ty TNHH Thành Bưởi. Hạt 
Jatropha được ép bằng máy ép dầu. Sau đó để lắng, lọc loại bỏ các tạp chất, cặn bã thu được dầu 
thô Jatropha và khô dầu. Khô dầu được xử lý làm phân bón. Dầu Jatropha được phân tích các 
thành phần hóa học và tiến hành tổng hợp BDF. 
Hình 1: Phản ứng ester hóa dầu thực vật, mỡ động vật nói chung 
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 95 
Tô Thị Hiền, Tôn nữ Thanh Phương, Lê Viết Hải. – ĐH KHTN Tp. HCM  
2.2. Quy trình điều chế BDF 
 Dầu Jatropha được trộn với hỗn hợp methanol và xúc tác KOH (đã được khuấy từ khoảng 5-
10 phút). Thực hiện phản ứng transester hóa theo các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng như hàm 
lượng xúc tác KOH, tỉ lệ mol dầu/methanol, nhiệt độ và thời gian phản ứng. Sau phản ứng hỗn 
hợp được lắng qua đêm và tách thành 2 pha. Pha nhẹ hơn là BDF, pha nặng hơn là glyxerin. Tách 
pha BDF chạy sắc ký bản mỏng để xác định độ chuyển hóa của phản ứng. sau đó, rửa BDF bằng 
nước ấm để loại bỏ tập chất và làm khan bằng muối Na2SO4 được BDF tinh khiết. Cân sản phẩm 
BDF tinh khiết và tính hiệu suất phản ứng. Độ tinh khiết của sản phẩm BDF được phân tích bằng 
phương pháp GC-MS. 
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 96 
Tô Thị Hiền, Tôn nữ Thanh Phương, Lê Viết Hải. – ĐH KHTN Tp. HCM  
 2.3. Mô hình đo phát thải của hỗn hợp BDF từ dầu Jatropha và dầu DO trên 
động cơ diesel 
Phối trộn BDF và dầu DO ở các tỷ lệ: 0%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 50% và 100% được 
nhiên liệu B0, B5, B10, B15, B20, B50, B100. Máy phát điện động cơ diesel (TYD2200BE) 
chạy bằng các loại nhiên liệu này ở điều kiện không tải. Phát thải của các nhiên liệu này (khí CO, 
CO2, SO2, NO, NO2, CxHy) được đo bằng máy Testo 360- model D9849 Lenzkirch, Đức trên 
phần mềm tự động Testo 360 với thời gian đo khí là 5 giây/ lần. Thời gian thử nghiệm là 10 phút. 
Độ lập lại của thử nghiệm 3 lần. 
Hình 2: Quy trình tổng hợp BDF từ dầu hạt Jatropha. 
BDF sạch 
Động cơ diesel 
Biodiesel thô Tinh chế 
Glycerol tinh khiết 
Bể rửa (nước ấm, NaCl) 
Dầu Jatropha 
Phản ứng 
transester hóa
Máy ép dầu Khô dầu Phân bón 
Khử độc 
Thức ăn 
gia súc
Glycerol thô ROH + KOH 
Khuấy từ 5-10phút 
Hạt Jatropha 
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 97 
Tô Thị Hiền, Tôn nữ Thanh Phương, Lê Viết Hải. – ĐH KHTN Tp. HCM  
Máy Testo 360- model D9849 Lenzkirch, Đức hoạt động dựa trên đầu dò của các điện cực. 
Khí CO, NO, NO2, SO2 trong khí thải được đo theo nguyên lý của đầu dò 3 điện cực. Khí CO2 
được đo bằng đầu dò hồng ngoại. Hợp chất CxHy được đo bằng đầu dò tín hiệu nhiệt. 
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 
3.1 ảnh hưởng của các yếu tố đến hiệu suất phản ứng tổng hợp BDF 
3.1.1. Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác KOH 
Tiến hành chuỗi thí nghiệm với hàm lượng xúc KOH thay đổi 0.5-2.75% khối lượng dầu với 
các điều kiện thí nghiệm khác được cố định (khối lượng dầu 30g, tỷ lệ mol noil/MeOH =1:6 tại 550C 
trong 60 phút). 
Kết quả chạy sắc ký bản mỏng cho thấy, tại hàm lượng KOH từ 0.5-1.25% khối lượng dầu 
vệt este mờ, vệt dầu đậm chứng tỏ độ chuyển hóa của phản ứng thấp. Mặc khác, hỗn hợp sản 
phẩm tách pha lâu (2 ngày) do đó không thu hồi được pha BDF. Tại hàm lượng KOH từ 1.5-
2.75% khối lượng dầu, hỗn hợp sản phẩm tách pha nhanh (10 phút), chạy sắc ký bản mỏng pha 
BDF cho thấy vệt dầu mờ dần, vệt este đậm chứng tỏ độ chuyển hóa của phản ứng tăng theo hàm 
lượng xúc tác KOH. Tuy nhiên, ở hàm lượng KOH 1.5% khối lượng dầu hiệu suất phản ứng là 
cao nhất nhưng quan sát bản sắc ký thì vệt dầu còn rõ chứng tỏ độ chuyển hóa của phản ứng chưa 
hoàn toàn. Ở hàm lượng KOH từ 1.75- 2.25%, hiệu suất phản ứng tăng và đạt cực đại ở 2.25% 
khối lượng dầu. Ở hàm lượng KOH từ 2.5%-2.75% khối lượng dầu, hiệu suất phản ứng giảm 
(Hình 3, 4). Do đó, hàm lượng KOH tối ưu của phản ứng là 2.25% khối lượng dầu. 
3.1.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ mol dầu/methanol 
 1 2 3 4 5 6 
Vệt dầu 
Vệt BDF 
Hình 3: Bản sắc ký đánh giá độ chuyển 
hóa của phản ứng tổng hợp BDF theo 
hàm lượng KOH. 
(1) dầu Jatropha; (2): 1.5% KOH; (3): 
1.75% KOH; (4): 2% KOH; (5): 2.25% 
KOH; (6): 2.5% KOH 
Hình 4: Sự thay đổi hiệu suất phản ứng tổng 
hợp BDF theo hàm lượng xúc tác KOH. 
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 98 
Tô Thị Hiền, Tôn nữ Thanh Phương, Lê Viết Hải. – ĐH KHTN Tp. HCM  
Tiến hành thí nghiệm với tỷ lệ mol thay đổi từ 1:3 đến 1:9, các điều kiện thí nghiệm khác 
được cố định (khối lượng dầu 30g, hàm lượng KOH 2.25% khối lượng dầu tại 550C trong 60 
phút). 
Ở tỷ lệ mol dầu/methanol 1:3 và 1:4 hỗn hợp sản phẩm không tách pha. Từ tỷ lệ mol 1:5 đến 
1:9 sau phản ứng hiện tượng tách pha glyxerin và pha BDF nhanh (khoảng 10 phút), khi chạy sắc 
ký bản mỏng nhận thấy vệt dầu mờ dần, vệt BDF đậm dần. Điều này chứng tỏ độ chuyển hóa của 
phản ứng tăng. Tại tỷ lệ mol 1:5 và 1:6 hiệu suất phản ứng tăng, cao nhất là ở tỷ lệ 1:6 (đạt 
73.6%) (Hình 4, 5). Từ tỷ lệ mol dầu/ methanol 1:7 đến 1:9 hiệu suất phản ứng giảm (đạt khoảng 
65%- 71%). Hiện tượng này được giải thích như sau nếu lượng methanol tăng, độ nhớt của hệ 
phản ứng giảm, điều này giúp tăng số lần va chạm của các phân tử trong hệ tăng. Tuy nhiên, nếu 
tỷ lệ này quá cao thì sẽ ảnh hưởng đến đến quá trình phân tách glyxerin ra khỏi hỗn hợp phản ứng 
bằng lực trọng trường do đó làm khối lượng pha BDF cũng như hiệu suất phản ứng giảm. Như 
vậy, tỷ lệ mol tối ưu của dầu/methanol là 1:6. 
3.1.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng 
Tiến hành chuỗi thí nghiệm với nhiệt độ phản ứng tăng từ nhiệt độ 350C đến 650C, các điều 
kiện phản ứng khác được cố định (khối lượng dầu 30g, hàm lượng xúc tác KOH 2.25% khối 
lượng dầu, tỷ lệ mol dầu/methanol 1:6, thời gian phản ứng 60 phút). 
Vệt BDF
Vệt dầu
Hình 4: Bản sắc ký đánh giá độ chuyển 
hóa của phản ứng theo tỷ lệ mol dầu/ 
methanol. ((0): dầu Jatropha; (1): 1:3; 
(2):1:4; (3): 1:5; (4): 1:6; (5): 1:7; (6): 
1:8; (7): 1:9 
Hình 5: Sự thay đổi hiệu suất phản ứng theo tỷ lệ 
mol dầu/methanol. 
0 1 2 3 4 5 6 7
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 99 
Tô Thị Hiền, Tôn nữ Thanh Phương, Lê Viết Hải. – ĐH KHTN Tp. HCM  
Khi tăng nhiệt độ từ 350C đến 600C hiệu suất phản ứng thay đổi đáng kể. Hiệu suất phản ứng 
ổn định trong khoảng 35 0C đến 450C (khoảng 74%). Tiếp tục tăng nhiệt độ (45 0C đến 550C) 
hiệu suất phản ứng tăng và đạt cực đại ở 550C. Ở nhiệt độ cao hơn 550C hiệu suất phản ứng giảm 
(Hình 5,6). 
3.1.4. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng 
Tiến hành chuỗi thí nghiệm với thời gian phản ứng tăng từ 30 phút đến 90 phút, các điều kiện 
phản ứng khác được cố định (khối lượng dầu 30g, hàm lượng xúc tác KOH 2.25% khối lượng 
dầu, tỷ lệ mol dầu/methanol 1:6, nhiệt độ phản ứng 550C). 
Hình 7 : Sự thay đổi hiệu suất phản ứng theo nhiệt độ 
phản ứng. 
Vệt BDF
Vệt dầu
 Dầu 1 2 3 4 5 6 
Hình 6: Bản sắc ký đánh giá độ 
chuyển hóa của phản ứng theo nhiệt 
độ. (1): 350C; (2): 450C; (3): 500C; 
(4): 550C; (5): 600C; (6): 650C. 
Hình 8: Bản sắc ký đánh giá độ 
chuyển hóa của phản ứng tổng hợp 
BDF theo thời gian (5phút/điểm). 
V
ệt
 B
D
F 
Vệt dầu
Hình 9: Sự thay đổi hiệu suất phản ứng theo thời 
gian phản ứng. 
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 100 
Tô Thị Hiền, Tôn nữ Thanh Phương, Lê Viết Hải. – ĐH KHTN Tp. HCM  
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng lên hiệu suất phản ứng cho thấy phản ứng 
đạt độ chuyển hóa 75% sau khoảng 30 phút. Tiếp tục tăng thời gian phản ứng, hiệu suất phản ứng 
tăng và phản ứng đạt độ chuyển hóa cao nhất ở thời gian 45 phút. Sau đó kéo dài thời gian phản 
ứng (lớn hơn 45phút) sự chuyển hóa các chất tăng làm giảm hiệu suất phản ứng (Hình 8,9). 
3.1.5. Đánh giá phát thải của nhiên liệu B0, B5, B10, B15, B20, B25, B50, B100 
Khi tỷ lệ BDF tăng trong hỗn hợp nhiên liệu với dầu DO thì phát thải khí CO, SO2 và hợp chất 
CxHy giảm, ngược lại nồng độ các khí NO, NO2 và CO2 tăng (Hình 10, 11). 
Tỷ lệ giảm phát thải khí CO, SO2, hợp chất CxHy tỷ lệ thuận với tỷ lệ BDF trong hỗn hợp 
nhiên liệu, điều này được giải thích dựa vào thành phần cấu tạo của BDF với cấu trúc phân tử 
chứa nhiều oxy (oxy chiếm 10-11% khối lượng phân tử BDF), không chứa các hydrocacbon 
thơm và lưu huỳnh. So với dầu DO, nhiên liệu B20 giảm 34% phát thải khí CO, nhiên liệu B100 
giảm 41% phát thải khí CO; nhiên liệu B20 có phát thải khí SO2 giảm khoảng 53%, nhiên liệu 
B100 có phát thải khí SO2 giảm khoảng 69%; phát thải CxHy giảm 37% ở nhiên liệu B20 có, 
giảm 47% ở nhiên liệu B100. 
Nhiên liệu biodiesel với cấu trúc phân tử chứa nhiều oxy do đó quá trình cháy của BDF 
diễn ra hoàn toàn và “sạch” hơn dầu DO. Vì vậy, các hỗn hợp BDF với dầu DO có phát thải khí 
CO2 nhiều hơn dầu DO (Hình 10). So với dầu DO, nhiên liệu B20 có phát thải khí CO2 tăng 5%, 
nhiên liệu B100 tăng 8%. Tuy nhiên, phát thải khí CO2 khi đi vào khí quyển có thể giảm 78% 
thông vào chu trình carbon BDF [3]. 
Phát thải khí NOx (gồm khí NO và NO2) tăng khi thể tích BDF tăng trong hỗn hợp nhiên liệu, 
cao nhất là ở B100. Do BDF có nguồn gốc hữu cơ (từ dầu thực vật) trong phân tử chứa nguyên tử 
nitơ nên khi đốt cháy tạo nhiều khí NOx hơn dầu DO. So với dầu DO, nhiên liệu B20 có phát thải 
khí NO2 tăng khoảng 37%, khí NO tăng khoảng 50%; nhiên liệu B100 có phát thải khí NO2 tăng 
52%, khí NO tăng 57%.Tuy nhiên, nồng độ khí NOx có thể giảm xuống khi áp dụng hệ thống 
HOT EGR khi vận hành động cơ [4]. 
1 Hình 10: Tỷ lệ giảm (%) phát thải khí 
CxHy, CO, SO2 của nhiên liệu B5, B10, 
B15, B20, B25, B50, B100 so với nhiên 
liệ B0 (dầ DO)
3 Hình 11: Tỷ lệ tăng (%) nồng độ khí NO, 
NO2, CO2 của nhiên liệu B5, B10, B15, 
B20, B25, B50, B100 so với dầu DO. 
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 101 
Tô Thị Hiền, Tôn nữ Thanh Phương, Lê Viết Hải. – ĐH KHTN Tp. HCM  
4. KẾT LUẬN 
Đã tổng hợp được BDF từ dầu hạt Jatropha ở quy mô phòng thí nghiệm với các tham số tối 
ưu như sau: hàm lượng xúc tác KOH là 2,25% khối lượng dầu, tỉ lệ mol dầu/methanol là 1:6, thời 
gian phản ứng là 45 phút, nhiệt độ phản ứng là 550C. Thời gian tách pha 10- 15 phút. Hiệu suất 
phản ứng đạt khoảng 76%. Sản phẩm có màu vàng sáng, trong. 
Đo phát thải của nhiên liệu B0, B5, B10, B15, B20, B25, B250, B100 trên máy phát điện 
động cơ diesel cho thấy: khi tỷ lệ BDF tăng trong hỗn hợp nhiên liệu với dầu DO thì phát thải của 
khí CO, SO2 và hợp chất CxHy giảm, ngược lại nồng độ các khí NO, NO2 và CO2 tăng. Điều này 
được giải thích do sự hiện diện của oxy và nitơ trong cấu trúc phân tử của BDF khiến quá trình 
cháy của BDF diễn ra hoàn toàn và “sạch” hơn. 
Các hỗn hợp nhiên liệu BDF đều chạy tốt trên động cơ diesel. 
BIODIESEL FROM JATROPHA SEED OIL: 
PRODUCE AND EVALUATE EMISSION FROM BIODIESEL FUEL IN DIESEL 
ENGINE 
Ton Nu Thanh Phuong, Le Viet Hai, To Thi Hien 
University of Science, VNU-HCM 
Astract: This research focused on BDF production from Jatropha seed oil and evaluation of 
its exhaust gas on the diesel engine in order to produce and confirm the environmental 
benefit of BDF. This report showed the results of research on BDF production from 
Jatropha seed oil and engine emissions from blend of diesel fuel and BDF from Jatropha oil. 
A maximum of 78% biodiesel yield was found at 2.25%w/w catalyst KOH, the optimum 
molar ratio of Jatropha oil to methanol of 1:6, at a reaction temperature of 550C in 45 
minutes. 
The use of BDF blends in conventional diesel engine results in substantial reduction in 
emission of hydrocarbon CxHy, carbon monoxide CO and sulfates SO2. whereas NOx emission 
increases a little. The reason for reducing of CxHy, CO and SO2 emission and increasing NOx 
emission with biodiesel mixtures was mainly due to the presence of oxygen in their molecular 
structure. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
Lê Võ Định Tường (2006), Kết quả bước đầu nghiên cứu cây dầu mè (Jatropha Curcas. L) làm 
nguyên liệu sản xuất diesel sinh học và các sản phẩm đi kèm phủ xanh đất trống đồi trọc, chống sa 
mạc hóa ở Việt Nam, hội thảo khoa học lần thứ nhất về nhiên liệu có nguồn gốc sinh học (Biofuel & 
Biodiesel) ở Việt Nam, viện khoa học vật liệu ứng dụng, tr 106-116. 
1. A.K. Agarwal, Biodiesels (alcohols and biodiesel) application as fuels for internal 
combustion engines. Prog in Energy and Combustion Sci (2007); 33: 233-271. 
2. Joshua Tickell (2000), From the fryer to the fuel tank, the completer guide to using vegetable oil 
as an alternative fuel, Tickell Energy Consulting (TEC), Tallahassee, USA, 35-53. 
3. V. Pradeep, R.P. Sharma, Use of HOT EGR for NOx control in a compression ignition engine 
fuelled with biodiesel from Jatropha oil, Renewable Energy (2007); 32: 1136-1154. 

File đính kèm:

  • pdfnhien_lieu_biodiesel_tu_dau_hat_jatropha_tong_hop_va_danh_gi.pdf