Tổng hợp dầu Diesel sinh học từ dầu ăn đã qua sử dụng

Lời cám ơn LỜI CÁM ƠN ---- Em xin chân thành cám ơn cô Bùi Thị Bửu Huê đã tận tình hướng dẫn, cung cấp tài liệu, truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm quý báu giúp em hoàn thành đề tài luận văn tốt nghiệp này. Em cũng xin gửi lời cám ơn thầy Phan Thế Duy, các quí thầy cô của Bộ Môn Hóa – Khoa Khoa Học và Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học – Khoa Công Nghệ của trường Đại Học Cần Thơ đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt tiến trình thí nghiệm. Cuối cùng, em kính gửi lời cám ơn đến gia đình là chỗ dựa tinh thần luôn giúp em vượt qua những lúc khó khăn nhất. Xin chân thành cám ơn! Tóm lược  TÓM LƯỢC ---- Với mục tiêu giảm dần sự phụ thuộc vào nguồn dầu mỏ thế giới, thời gian gần đây, một số đơn vị trong nước đã bắt tay vào nghiên cứu và cho ra đời một loại công nghệ mới - công nghệ sản xuất dầu biodiesel (dầu diesel sinh học) từ mỡ động vật và dầu thực vật. Đặc biệt, do biodiesel cũng được sản xuất từ dầu mỡ phế thải nên đây cũng được coi là một nguồn năng lượng tái tạo. Theo tính toán của Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM, hàng năm, lượng dầu ăn phế thải từ hệ thống nhà hàng, khách sạn, nhà máy chế biến thực phẩm ở TP.HCM và khu vực phụ cận có thể đến vài chục nghìn tấn. Nếu được tận dụng như một nguồn nguyên liệu rẻ tiền để sản xuất dầu diesel sinh học thì sẽ mang lại hiệu quả lớn. So sánh lượng khí thải giữa biodiesel và diesel cho thấy, lượng hydrocarbon trong khí thải động cơ sử dụng biodiesel giảm 65%, CO2 giảm 35%, các hạt khói bụi giảm gần 40%. Với giá thu mua dầu ăn phế thải từ các nhà hàng, khách sạn, nhà máy sản xuất mì ăn liền... khoảng 2.000 - 3.000 đồng/lít, dầu biodiesel có thể được sản xuất với giá 6.000 - 7.000 đồng/lít. Đây là mức giá có thể cạnh tranh với giá bán dầu diesel trên thị trường hiện nay (7.900 đồng/lít). Với đề tài “Tổng Hợp Dầu Diesel Sinh Học (Biodiesel) Từ Dầu Ăn Đã Qua Sử Dụng”, luận văn này sẽ trình bày phương pháp tổng hợp biodiesel bằng phản ứng transester hóa tương ứng với bốn hệ xúc tác:  Hệ xúc tác KOH/CH3OH  Hệ xúc tác NaOH/CH3OH  Hệ xúc tác KOH/C2H5OH&CH3OH  Hệ xúc tác NaOH/C2H5OH&CH3OH TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨAVIỆT NAM KHOA KHOA HỌC Độc lập - Tự do - Hạnh phúc BỘ MÔN HOÁ HỌC ----------- Cần Thơ, ngày tháng năm 2007 PHIẾU ĐỀ NGHỊ ĐỀ TÀI LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NĂM HỌC: 2006 – 2007 1. Họ và tên cán bộ hướng dẫn: TS. Bùi Thị Bửu Huê Thầy Phan Thế Duy 2. Tên đề tài : TỔNG HỢP DẦU DIESEL SINH HỌC (BIODIESEL) TỪ DẦU ĂN ĐÃ QUA SỬ DỤNG 3. Địa điểm thực hiện: Phòng thí nghiệm Công Nghệ Hoá - Bộ Môn Công Nghệ Hoá Học – Khoa Công Nghệ - Trường Đại Học Cần Thơ. 4. Sinh viên thực hiện : Nguyễn Hoàng Ly MSSV:2033447 5. Mục đích của đề tài : Biodiesel còn được gọi diesel sinh học là một loại nhiên liệu có tính chất giống với dầu diesel nhưng không phải được sản xuất từ dầu mỏ, mà từ dầu thực vật hay mỡ động vật. Biodiesel, hay nhiên liệu sinh học nói chung, là một loại năng lượng sạch, về phương diện hóa học thì diesel sinh học là methyl, ethyl ester của những acid béo. Mặt khác chúng không độc và dễ phân giải trong tự nhiên. Biodiesel được biết tới như nguồn năng lượng xanh, sạch chống lại ô nhiễm môi trường mà từ lâu các nhà khoa học đã nghiên cứu, và nhất là trong lúc giá dầu đang ở mức cao thì việc tận dụng nguồn dầu ăn đã qua sử dụng để sản xuất biodiesel cũng là một giải pháp hiệu quả. Bởi vì, hàng năm lượng dầu ăn phế thải từ hệ thống nhà hàng, khách sạn, nhà máy chế biến thực phẩm ở TP.HCM và khu vực phụ cận có thể đến vài chục nghìn tấn. Nếu được tận dụng như một nguồn nguyên liệu rẻ tiền để sản xuất dầu diesel sinh học thì sẽ mang lại hiệu quả kinh tế. 6. Nội dung chính Nghiên cứu quy trình tổng hợp tối ưu dầu diesel sinh học từ nguồn nguyên liệu dầu ăn đã qua sử dụng. CH2 CH CH2 OCOR OCOR OCOR  xt 3R'OH  RCOOR' CH2 OH CH OH CH2 OH R=Alkyl group, C6-C20 R’= CH3, C2H5 Used vegetable oil Biodiesel Glycerol Phản ứng được thực hiện với 4 hệ xúc tác khác nhau:  Hệ xúc tác KOH/CH3OH  Hệ xúc tác NaOH/CH3OH  Hệ xúc tác KOH/C2H5OH&CH3OH  Hệ xúc tác NaOH/C2H5OH&CH3OH Ứng với mỗi hệ sẽ khảo sát các điều kiện tối ưu:  Lượng xúc tác base  Lượng dung môi alcohol  Thời gian phản ứng 7. Các yêu cầu hỗ trợ: yêu cầu hỗ trợ về kinh phí, hoá chất và dụng cụ thí nghiệm. 8. Kinh phí dự trù cho việc thực hiện đề tài (dự trù chi tiết đính kèm): 500.000 đồng. DUYỆT CỦA BỘ MÔN ĐỀ NGHỊ DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG THI & XÉT TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA KHOA HỌC Độc lập - Tự do- Hạnh phúc BỘ MÔN HOÁ ------ NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1. Cán bộ hướng dẫn: TS. Bùi Thị Bửu Huê và Thầy Phan Thế Duy 2. Đề tài: TỔNG HỢP DẦU DIESEL SINH HỌC (BIODIESEL) TỪ DẦU ĂN ĐÃ QUA SỬ DỤNG 3. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoàng Ly - MSSV: 2033447 - Lớp: Cử nhân hóa học - Khóa 29 4. Nội dung nhận xét: a. Nhận xét về hình thức LVTN: ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... b. Nhận xét về nội dung của LVTN (đề nghị ghi chi tiết và đầy đủ):  Đánh giá nội dung thực hiện của đề tài: ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... .......................................................................................................................................  Những vấn đề còn hạn chế: ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... c. Nhận xét đối với từng sinh viên tham gia thực hiện đề tài (ghi rõ từng nội dung chính do sinh viên nào chịu trách nhiệm thực hiện nếu có): ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... d. Kết luận, đề nghị và điểm: ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... Cần Thơ, ngày tháng năm 2006 Cán bộ hướng dẫn TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA KHOA HỌC Độc lập - Tự do - Hạnh phúc BỘ MÔN HOÁ ------ NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN 1. Cán bộ chấm phản biện: ...................................................................... 2. Đề tài: TỔNG HỢP DẦU DIESEL SINH HỌC (BIODIESEL) TỪ DẦU ĂN ĐÃ QUA SỬ DỤNG 3. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoàng Ly - MSSV: 2033447 - Lớp: Cử nhân hóa học - Khóa 29 4. Nội dung nhận xét: a. Nhận xét về hình thức LVTN: ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... b. Nhận xét về nội dung của LVTN (đề nghị ghi chi tiết và đầy đủ):  Đánh giá nội dung thực hiện của đề tài: ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... .......................................................................................................................................  Những vấn đề còn hạn chế: ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... c. Nhận xét đối với từng sinh viên tham gia thực hiện đề tài (ghi rõ từng nội dung chính do sinh viên nào chịu trách nhiệm thực hiện nếu có): ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... SV: Nguyễn Hoàng Ly vii ....................................................................................................................................... d. Kết luận, đề nghị và điểm: ....................................................................................................................................... Cần Thơ, ngày tháng năm 2007. Cán bộ phản biện MỤC LỤC ---- LỜI CÁM ƠN ..........................................................................................................i TÓM LƯỢC .......................................................................................................... ii PHIẾU ĐỀ NGHỊ ĐỀ TÀI LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ..................................... iii NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN..............................v NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN .............................. vii MỤC LỤC .............................................................................................................ix DANH SÁCH HÌNH VÀ SƠ ĐỒ ....................................................................... xii Chương 1. GIỚI THIỆU CHUNG.................................................................1 1.1. Đặt vấn đề ...........................................................................................1 1.2. Mục tiêu nghiên cứu ...........................................................................2 Chương 2. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ............................................................3 2.1. Dầu diesel sinh học (Biodiesel) ..........................................................3 2.1.1. Sơ lược về biodiesel.....................................................................3 2.1.2. Sản xuất biodiesel ........................................................................4 2.1.3. Ưu điểm đối với môi trường ........................................................5 2.1.4. Các vấn đề khi sử dụng biodiesel ................................................6 2.1.5. Tiêu chuẩn chất lượng dầu diesel sinh học..................................8 2.2. Tình hình nghiên cứu và sử dụng biodiesel ngoài và trong nước.....12 2.2.1. Ngoài nước ................................................................................12 2.2.2. Trong nước ................................................................................13 2.3. Lipid ..................................................................................................15 2.3.1. Phân loại lipid ............................................................................15 2.3.2. Tính chất chung của lipid ..........................................................17 2.3.2.1. Tính chất vật lý .....................................................................17 2.3.2.2. Tính chất hóa học ..................................................................17 2.3.2.2.1. Phản ứng thủy phân và xà phòng hóa ............................17 2.3.2.2.2. Phản ứng cộng hydro .....................................................18 2.3.2.2.3. Phản ứng oxy hóa...........................................................18 2.3.3. Các acid béo...............................................................................19 2.3.3.1. Gọi tên và phân loại ..............................................................19 2.3.3.2. Acid béo no ...........................................................................20 2.3.3.3. Acid béo không no ................................................................21 2.3.4. Gia nhiệt dầu mỡ........................................................................21 2.3.4.1. Quá trình tự oxy hóa khi gia nhiệt dầu mỡ ..........................23 2.3.4.2. Phản ứng isomer hóa .............................................................24 2.3.4.3. Quá trình polymer hóa ..........................................................25 2.4. Sản xuất biodiesel từ dầu thực vật, mỡ động vật ..............................26 2.4.1. Xúc tác cho phản ứng transester hóa .........................................28 2.4.2. Cơ chế phản ứng transester hóa dưới tác dụng của xúc tác kiềm 30 2.5. Kỹ thuật đánh giá chất lượng nguyên liệu ........................................33 2.5.1. Chỉ số acid (IA) .........................................................................33 2.5.2. Chỉ số xà phòng (IS) ..................................................................34 2.5.3. Chỉ số iod (CI)............................................................................35 2.6. Kỹ thuật đánh giá các chỉ tiêu hóa lý của sản phẩm dầu diesel sinh học 36 2.6.1. Chỉ tiêu hóa lý............................................................................36 2.6.1.1. Độ nhớt..................................................................................36 2.6.1.2. Mức độ bốc hơi .....................................................................36 2.6.1.3. Hàm lượng nước lẫn vào nhiên liệu ......................................37 2.6.1.4. Độ pH ....................................................................................37 2.6.2. Thành phần hóa học của dầu diesel sinh học ............................37 Chương 3. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..........38 3.1. Phương tiện nghiên cứu ....................................................................38 3.1.1. Dụng cụ - thiết bị .......................................................................38 3.1.2. Hóa chất .....................................................................................38 3.1.3. Nguyên liệu................................................................................39 3.2. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................39 3.2.1. Xử lí sơ bộ nguyên liệu..............................................................39 3.2.2. Đánh giá chất lượng nguyên liệu ...............................................40 3.2.3. Qui trình điều chế biodiesel từ dầu ăn đã qua sử dụng..............41 3.2.4. Bố trí thí nghiệm ........................................................................42 3.2.4.1. Khảo sát điều kiện tối ưu cho phản ứng transester hóa trong qui trình một bước ................................................................................42 3.2.4.2. Quá trình ester hóa và transester hóa trong qui trình hai bước 45 3.2.5. Đánh giá chất lượng sản phẩm biodiesel ...................................45 Chương 4. KẾT QUẢ -THẢO LUẬN ........................................................47 4.1. Phân tích thành phần hóa học của biodiesel .....................................47 4.2. Khảo sát điều kiện tối ưu cho phản ứng transester hoá trong qui trình một bước .......................................................................................................49 4.2.1. Hệ xúc tác KOH/CH3OH...........................................................49 4.2.1.1. Khảo sát lượng xúc tác KOH ................................................49 4.2.1.2. Khảo sát lượng CH3OH.........................................................50 4.2.1.3. Khảo sát thời gian phản ứng .................................................51 4.2.2. Hệ xúc tác NaOH/CH3OH .........................................................54 4.2.2.1. Khảo sát lượng xúc tác NaOH ..............................................54 4.2.2.2. Khảo sát lượng CH3OH.........................................................55 4.2.2.3. Khảo sát thời gian phản ứng .................................................56 4.2.3. Hệ xúc tác KOH/C2H5OH&CH3OH..........................................59 4.2.3.1. Khảo sát lượng xúc tác KOH ................................................59 4.2.3.2. Khảo sát lượng C2H5OH&CH3OH .......................................60 4.2.3.3. Khảo sát thời gian phản ứng .................................................62 4.2.4. Hệ xúc tác NaOH/C2H5OH&CH3OH ........................................64 4.2.4.1. Khảo sát lượng xúc tác NaOH ..............................................64 4.2.4.2. Khảo sát lượng C2H5OH&CH3OH .......................................65 4.2.4.3. Khảo sát thời gian phản ứng .................................................67 4.3. Quá trình ester hoá và transester hoá trong qui trình hai bước.........69 Chương 5. KẾT LUẬN - ĐỀ NGHỊ ............................................................71 5.1. Kết luận .............................................................................................71 5.2. Đề nghị..............................................................................................71 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................73 DANH SÁCH HÌNH VÀ SƠ ĐỒ ---- Danh mục  Trang   Hình 2.1. Một mẫu diesel sinh học  3   Bảng 2.1. Giới thiệu một số chỉ tiêu chất lượng đối với dầu biodiesel (tiêu chuẩn EN 590) và biodiesel (tiêu chuẩn EN 14214, ASTM D6751)  9   Bảng 2.2. Tiêu chuẩn chất lượng biodiesel của một số nước  11   Hình 2.2. Nhà máy xuất biodiesel tại Áo  13   Bảng 2.3. Tình hình sản xuất biodiesel ở một số nước vào năm 2000  13   Bảng 2.4. Phân loại lipid theo tính phân cực  15   Bảng 2.5. Phân loại lipid theo đặc điểm của các gốc acyl  16   Bảng 2.6. Các acid béo phổ biến trong tự nhiên  19   Bảng 2.7. Các acid béo no  20   Bảng 2.8. Các acid béo không no  21   Bảng 2.9. Tính chất của dầu nành (đã hydrogen hóa một phần) trước và sau khi gia nhiệt ở nhiệt độ cao(a)  22   Bảng 2.10. Các phản ứng xuất hiện trong quá trình gia nhiệt dầu, mỡ  23   Sơ đồ 2.1. Qui trình sản xuất biodiesel trong công nghiệp  26   Bảng 2.11. Hiệu suất phản ứng của một số rượu thường dùng  31   Bảng 2.12. Tính chất vật lý của một số rượu  32   Hình 3.1. Mẫu dầu ăn đã qua sử dụng  39   Bảng 3.1. Đánh giá chất lượng dầu ăn tinh khiết và dầu ăn đã qua sử dụng  40   Hình 3.2. Hỗn hợp phản ứng  46   Hình 3.3. Biodiesel (lớp trên) và glycerol (lớp dưới)  46   Bảng 4.1. Thành phần hóa học của methyl ester  47   Bảng 4.2. Thành phần hóa học của hỗn hợp ethyl ester và methyl ester  48   Bảng 4.3. Các yếu tố cố định  49   Bảng 4.4. Ảnh hưởng của lượng xúc tác KOH  49   Hình 4.1. Ảnh hưởng của lượng xúc tác KOH  50   Bảng 4.5. Các yếu tố cố định  50   Bảng 4.6. Ảnh hưởng của lượng methanol  51   Hình 4.2. Ảnh hưởng của lượng methanol  51   Bảng 4.7. Các yếu tố cố định  51   Danh mục  Trang   Bảng 4.8. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng  52   Hình 4.3. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng  52   Bảng 4.9. Đánh giá chất lượng của biodiesel  53   Bảng 4.10. Các yếu tố cố định  54   Bảng 4.11. Ảnh hưởng của lượng xúc tác NaOH  54   Hình 4.4. Ảnh hưởng của lượng xúc tác NaOH  55   Bảng 4.12. Các yếu tố cố định  55   Bảng 4.13. Ảnh hưởng của lượng methanol  56   Hình 4.5. Ảnh hưởng của lượng methanol  56   Bảng 4.14. Các yếu tố cố định  56   Bảng 4.15. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng  57   Hình 4.6. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng  57   Bảng 4.16. Đánh giá chất lượng của biodiesel  58   Bảng 4.17. Các yếu tố cố định  59   Bảng 4.18. Ảnh hưởng của lượng xúc tác KOH  59   Hình 4.7. Ảnh hưởng của lượng xúc tác KOH  60   Bảng 4.19. Các yếu tố cố định  60   Bảng 4.20. Ảnh hưởng của tỉ lệ methanol:ethanol  61   Hình 4.8. Ảnh hưởng của tỉ lệ methanol:ethanol  61   Bảng 4.21. Các yếu tố cố định  62   Bảng 4.22. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng  62   Hình 4.9. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng  62   Bảng 4.23. Đánh giá chất lượng của biodiesel  63   Bảng 4.24. Các yếu tố cố định  64   Bảng 4.25. Ảnh hưởng của lượng xúc tác NaOH  64   Hình 4.10. Ảnh hưởng của lượng xúc tác NaOH  65   Bảng 4.26. Các yếu tố cố định  65   Bảng 4.27. Ảnh hưởng của tỉ lệ methanol:ethanol  66   Hình 4.11. Ảnh hưởng của tỉ lệ methanol:ethanol  66   Bảng 4.28. Các yếu tố cố định  67   Bảng 4.29. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng  67   Hình 4.12. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng  67   Bảng 4.30. Đánh giá chất lượng của biodiesel  68   Bảng 4.31. Điều kiện tối ưu đối với qui trình hai bước  69   Bảng 4.32. Kết quả đối với qui trình hai bước  70   Hình 4.2. Dầu ăn đã qua sử dụng, hỗn hợp ethyl, methyl ester và methyl ester (từ trái sang phải)  70   Chương 1. GIỚI THIỆU CHUNG ---- 1.1. Đặt vấn đề Năng lượng là tiêu điểm chính trên thế giới trong thời gian gần đây. Thế giới đã bị lệ thuộc quá nhiều vào dầu mỏ, vì vậy nhiều nước trên thế giới đang tìm cách phát triển các nguồn nhiên liệu thay thế khác, trong đó phải kể đến nhiên liệu sinh học (Biofuel). Theo dự báo, trữ lượng dầu thô của thế giới sẽ cạn kiệt vào khoảng từ năm 2050-2060. Vấn đề an toàn nguồn năng lượng và đa dạng hoá nguồn cung cấp nhiên liệu; tình trạng hiệu ứng nhà kính do khí thải; sự bất ổn về chính trị và chủ nghĩa khủng bố thế giới; những tiến bộ của khoa học và công nghệ của nhân loại đang đặt ra cho các nước trên thế giới phải quan tâm đến việc sản xuất và sử dụng nhiên liệu sinh học. Với một nước phụ thuộc phần lớn vào nguồn xăng dầu nhập khẩu như Việt Nam hiện nay, việc nghiên cứu nhằm sử dụng và sản xuất nhiên liệu sinh học là việc làm rất đáng được lưu tâm. Theo dự báo, nhu cầu năng lượng của Việt Nam đến năm 2030 sẽ tăng khoảng 7 lần so với năm 2005. Ở Đồng Bằng Sông Cửu Long mỗi năm tiêu thụ khoảng 400.000 tấn cá tra, cá basa với lượng mỡ khoảng 60.000 tấn. Lượng mỡ này đã được công ty Agifish, Minh Tú, và một số cơ sở nhỏ lẻ khác nghiên cứu sản xuất dầu biodiesel khá thành công. Một điều thú vị nữa là ngoài nguyên liệu dầu thực vật, mỡ động vật ta có thể sản xuất biodiesel từ dầu ăn đã qua sử dụng. Dĩ nhiên trong tình hình cá tra, cá basa đang tăng giá, hay năng suất bất ổn thì việc tận dùng nguồn dầu ăn đã qua sử dụng để sản xuất biodiesel sẽ là một giải pháp hữu hiệu. Bởi vì, theo một số nghiên cứu thì thành phần chính của dầu ăn đã qua sử dụng vẫn còn hàm lượng triglyceride rất cao. Do đó, cũng dựa vào phản ứng transester hoá sẽ thu được biodiesel (methyl hay ethyl ester của acid béo). Nhưng hầu hết các công trình sản xuất biodiesel đều sử dụng methanol, một loại hoá chất khá độc khi tiếp xúc. Chúng ta cũng có thể thay thế methanol bằng ethanol, ít độc và thân thiện với môi trường. Vì vậy, đề tài nghiên cứu “Tổng Hợp Dầu Diesel Sinh Học (Biodiesel) Từ Dầu Ăn Đã Qua Sử Dụng” là phương pháp có triển vọng, đem lại nhiều lợi ích kinh tế, tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên và góp phần bảo vệ môi trường. 1.2. Mục tiêu nghiên cứu - Thiết lập quy trình tối ưu sản xuất biodiesel từ dầu ăn đã qua sử dụng. - Phân tích thành phần hoá học của biodiesel bằng phương pháp GC-MS. - Đánh giá chất lượng sản phẩm dựa trên một số chỉ tiêu hoá lý. Chương 2. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ---- 2.1. Dầu diesel sinh học (Biodiesel) 2.1.1. Sơ lược về biodiesel Năm 2001 Hội đồng Châu Âu đã chấp thuận việc sử dụng các nguồn nhiên liệu thay thế cho dầu mỏ như là: biofuel, khí tự nhiên và hydrogen. Dự kiến tới năm 2020 tỉ lệ sử dụng các nguồn nhiên liệu này sẽ là: - Biofuel: 15 % - Khí tự nhiên: 10 % - Hydrogen: 5 % Nhiên liệu sinh học (Biofuel) có hai loại chính là bioethanol và biodiesel: - Bioethanol - ethanol sinh học thu từ thực vật được trộn với xăng và dùng cho động cơ xăng. - Biodiesel - dầu diesel sinh học được sản xuất từ dầu thực vật hay mỡ động vật, được trộn với diesel dầu mỏ theo những tỉ lệ khác nhau và dùng cho động cơ diesel. Hiện tại tỉ lệ chủ yếu là: 1, 5, 10, 20% và
Hình 2.1. Một mẫu diesel sinh học được ký hiệu B1, B5, B10, B20. Thí dụ B20 tức là hỗn hợp 20% biodiesel và 80% diesel dầu mỏ. Rudolf Diesel đã thử nhiên liệu biodiesel trên động cơ lần đầu tiên ở Augsburg nước Đức vào ngày 10/8/1893. Để ghi nhớ sự kiện này, ngày 10/8 được chọn là ngày kỉ niệm dầu biodiesel (Internetional Biodiesel Day). Vậy biodiesel là gì? Biodiesel còn được gọi diesel sinh học, là một loại nhiên liệu có tính chất giống với dầu diesel nhưng không phải được sản xuất từ dầu mỏ mà từ dầu thực vật hay mỡ động vật. Biodiesel, hay nhiên liệu sinh học nói chung, là một loại năng lượng xanh sạch, dễ phân giải trong tự nhiên nên không gây ô nhiễm môi trường. Về phương diện hóa học thì diesel sinh học là methyl, ethyl ester hay hỗn hợp của methyl và ethyl ester của những acid béo. Chữ đầu tự dùng cho tất cả các methyl ester từ dầu thực vật theo DIN 51606 (chỉ tiêu chất lượng dầu biodiesel ở Đức) và EN 14214 (chỉ tiêu chất lượng dầu biodiesel của CEN (the European Standards organization)) là PME (có giá trị toàn Châu Âu từ 2004). Tùy theo loại của nguyên liệu cơ bản người ta còn chia ra thành: RME: Methyl ester của cây cải dầu (Brassica napus) theo DIN 51606 và EN 14214 (có giá trị toàn châu Âu từ 2004). SME: Methyl ester của dầu cây đậu tương hay dầu cây hướng dương. PME: Methyl ester của dầu dừa hay dầu hạt cau. Bên cạnh đó còn có methyl ester từ mỡ nhưng chỉ có những sản phẩm hoàn toàn từ dầu thực vật (PME và đặc biệt là RME) là được dùng trong các loại xe diesel hiện đại, khi được các nhà sản xuất cho phép. 2.1.2. Sản xuất biodiesel Trong dầu thực vật và mỡ động vật có khoảng 85-90 % triglyceride, phần còn lại chủ yếu là acid béo tự do RCOOH, một phần nhỏ là các chất màu, phospholipid và vitamin (trong dầu thực vật thường chứa vitamin E - chất chống oxi hóa). Gốc R trong triglyceride và acid béo tự do thường từ C10-C20, mạch thẳng, có thể chứa hoặc không chứa nối đôi. Tỉ lệ phân bố gốc R là rất khác nhau và đặc trưng cho từng loài dầu hoặc mỡ và quyết định tính chất của dầu và mỡ. Dầu chứa càng nhiều gốc R no thì nhiệt độ đông đặc càng cao và ngược lại. Thí dụ dầu dừa và dầu cọ chứa khoảng 50% acid lauric (12:0) và 15 % acid myristic (14:0) có nhiệt độ đông đặc khoảng +25OC, còn dầu cải có thể chứa tới 60% acid oleic (18:1) và 20% acid linoleic (18:2) có nhiệt độ đông đặc -15 OC, hoặc dầu đậu nành (soybean oil) chứa 50% acid linoleic (18:2) có nhiệt độ đông đặc -20 OC. Nhiệt độ đông đặc là một trong những tính chất quan trọng của bất kỳ loại nhiên liệu nào. Nó quyết định việc sử dụng nhiên liệu trong thời tiết lạnh. Thường thì một nhiên liệu diesel phải có nhiệt độ đông đặc thấp hơn -30 OC. (Ở Đông Nam Á thì không cần phải thấp đến như thế). Điều đó có thể giải thích tại sao ở Châu Âu sản xuất biodiesel từ cây cải dầu, ở Mỹ từ soybean, còn ở Châu Á từ cọ và dừa (thí dụ ở Malaysia từ cọ còn Philipine thì từ dừa). Dĩ nhiên nguyên nhân chính vẫn là điều kiện khí hậu cho sự phát triển của thực vật: cây cọ và cây dừa thích nghi với khí hậu nóng còn cây cải dầu thì thích nghi với khí hậu lạnh, còn soybean có thể thích nghi với cả hai. Để sản xuất diesel sinh học người ta pha khoảng 10% methanol vào dầu thực vật hay mỡ động vật, và dùng nhiều xúc tác khác nhau đặc biệt là KOH, NaOH và các alcolate. Ở áp suất thông thường và nhiệt độ vào khoảng 50-60OC liên kết ester của glycerol trong dầu thực vật bị phá hủy, và các acid béo sẽ được ester hóa với methanol. Chất glycerol hình thành phải được tách ra khỏi dầu diesel sinh học sau đấy. Thông qua việc chuyển đổi ester này, dầu diesel sinh học có độ nhớt ít hơn dầu thực vật rất nhiều và có thể được dùng làm nhiên liệu thay thế cho dầu diesel mà không cần phải cải biến động cơ để phù hợp. 2.1.3. Ưu điểm đối với môi trường Quy trình sản xuất dầu diesel sinh học không có chất thải. Vì tất cả các sản phẩm phụ đều có thể được tiếp tục sử dụng. Glycerol có thể được tiếp tục dùng trong công nghiệp hóa (thí dụ như trong mỹ phẩm). Diesel sinh học được tạo thành từ một phản ứng hóa học rất đơn giản. Diesel sinh học có nhiều ưu điểm đối với môi trường so với diesel thông thường: Diesel sinh học phát sinh khí thải ít hơn rất nhiều so với nhiên liệu hoá thạch. Bụi trong khí thải được giảm một nửa, các hợp chất hydrocacbon được giảm thiểu đến 40%. Diesel sinh học gần như không chứa đựng lưu huỳnh, không độc và có thể được dễ dàng phân hủy bằng sinh học. Diesel sinh học hiện nay được coi là một trong những nhiên liệu thân thiện với môi trường nhất trên thị trường. Mặc dầu hiện nay có thể mua diesel sinh học tại rất nhiều trạm xăng (riêng tại Đức là 1.900 trạm) nhưng diesel sinh học chưa được người tiêu dùng sử dụng nhiều do có nhiều nguyên nhân. Nhiều người tiêu dùng không tin tưởng vào loại nhiên liệu mới này vì không tưởng tượng được là có thể lái xe dùng một nhiên liệu hoàn toàn từ thực vật. Một vấn đề khác là rất nhiều người không biết chắc chắn là liệu ô tô của họ có thể sử dụng được diesel sinh học hay không. Thiếu thông tin cho người tiêu dùng và các câu hỏi về hư hỏng sau này do diesel sinh học gây ra có thể là những vấn đề lớn nhất cho việc chấp nhận rộng rãi việc dùng diesel sinh học. Tại châu Âu đã nhiều lần có ý kiến cho là nên pha thêm vào nhiên liệu diesel thông thường khoảng từ 3% đến 5% diesel sinh học vì phần diesel sinh học này được coi là không có hại ngay cả cho những xe cơ giới chưa được trang bị thích hợp. Ở Pháp việc này đã được thực hiện từ lâu: Diesel thông thường được pha trộn thêm lượng diesel sinh học mà nông nghiệp nước Pháp có khả năng sản xuất. Tại Pháp chất lượng diesel thông thường có thành phần diesel sinh học là 5%, tránh được các nhược điểm kỹ thuật. Từ đầu năm 2004 các trạm xăng ARAL và Shell ở Đức đã bắt đầu thực hiện chỉ thị 2003/30/EC của EU mà theo đó từ ngày 31 tháng 12 năm 2005 ít nhất là 2% và cho đến 31 tháng 12 năm 2010 ít nhất là 5,75% các nhiên liệu dùng để chuyên chở phải có nguồn gốc tái tạo. Tại Áo một phần của chỉ thị của EU đã được thực hiện sớm hơn và từ ngày 1 tháng 11 năm 2005 chỉ còn có dầu diesel với 5% có nguồn gốc sinh học là được phép bán. 2.1.4. Các vấn đề khi sử dụng biodiesel Hiện nay, từ những thông tin quảng bá về biodiesel làm nhiều người lầm tưởng rằng việc sử dụng biodiesel chỉ có lợi mà không có hại. Trên thực tế, bên cạnh những ưu điểm, biodiesel cũng có nhiều nhược điểm hạn chế việc ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và đời sống. Nhiều nhà sản xuất xe hơi và động cơ rất thận trọng với việc sử dụng biodiesel trong động cơ của họ.  Việc sử dụng nhiên liệu chứa nhiều hơn 5% biodiesel có thể gây nên những vấn đề sau: ăn mòn các chi tiết của động cơ và tạo cặn trong bình nhiên liệu do tính dễ bị oxi hóa của biodiesel; làm hư hại nhanh các vòng đệm cao su do sự không tương thích của biodiesel với chất liệu làm vòng đệm.  Nhiệt độ đông đặc của biodiesel phụ thuộc vào nguyên liệu sản xuất nhưng nói chung là cao hơn nhiều so với dầu diesel thành phẩm. Điều này ảnh hưởng rất lớn đến việc sử dụng biodiesel ở những vùng có thời tiết lạnh.  Ngoài ra, biodiesel rất háo nước nên cần những biện pháp bảo quản đặc biệt để tránh tiếp xúc với nước. Biodiesel không bền, rất dễ bị oxi hóa nên gây nhiều khó khăn trong việc bảo quản. Theo khuyến cáo của NBB (tổ chức National Biodiesel Board) thì không nên sử dụng B20 sau 6 tháng bảo quản trong khi hạn sử dụng của dầu diesel thông thường có thể đến 5 năm.  Bên cạnh đó, để sản xuất biodiesel ở quy mô lớn cần phải có một nguồn nguyên liệu dồi dào và ổn định. Việc thu gom dầu ăn phế thải không khả thi lắm do số lượng hạn chế, lại phân tán nhỏ lẻ. Những nguồn nguyên liệu có thể chế biến thành dầu ăn (hướng dương, cải dầu, cọ…) thì giá thành cao, sản xuất biodiesel không kinh tế. Vả lại, diện tích đất nông nghiệp cho việc trồng cây lấy dầu ăn là có hạn. Để giải quyết bài toán nguyên liệu này, trên thế giới đang có xu hướng phát triển những loại cây lấy dầu có tính công nghiệp như cây dầu mè (jatropha curcas), hoặc những loại cho năng suất cao như tảo. Khi muốn chuyển sang sử dụng diesel sinh học thì chính sách thông tin của nhà sản xuất xe có thể trở thành một vấn đề lớn. Thường thì chỉ sau khi tốn nhiều thời gian kiên trì đặt câu hỏi người ta mới nhận được thông tin về việc là liệu một kiểu xe nhất định đã được cho phép dùng diesel sinh học hay không. Mặc dù là diesel sinh học đã có trên thị trường từ 10 năm nay nhưng phần lớn các ô tô được sản xuất hàng loạt đều không thích nghi với diesel sinh học. Ngoài ra, do các quá trình đốt cháy bên trong động cơ khác nhau nên các động cơ mới không được chứng nhận là thích nghi với PME. Những hỏng hóc xảy ra ở các bộ phận điện tử của động cơ, vì những thiết bị này đã được điều chỉnh để dùng với diesel thông thường. Đặc biệt là những xe cơ giới được trang bị bộ lọc muội than trong khí thải thường hay có vấn đề, vì những hệ thống này đã được điều chỉnh trước để tăng lượng nhiên liệu phun sau mỗi 500 đến 1 000 km nhằm đốt các hạt muội than trong bộ lọc. Ưu điểm nếu dùng diesel thông thường này lại trở thành nhược điểm khi dùng diesel sinh học: nếu sử dụng diesel sinh học thì việc tăng lượng nhiên liệu phun sẽ làm loãng nhớt động cơ. Nếu sử dụng thuần túy diesel sinh học thì việc đốt các hạt muội than trong bộ lọc trở thành không cần thiết nữa. Vì thế trong tương lai sẽ có những thiết bị cảm biến nhiên liệu dùng để nhận biết chất lượng của nhiên liệu. Lượng và thời điểm phun nhiên liệu đều có thể được tối ưu hóa. Kinh nghiệm trong lãnh vực xe chuyên chở cho thấy việc sử dụng diesel sinh học nhiều năm có thể dẫn đến hư hỏng bơm nhiên liệu, đặc biệt là ở những động cơ có bộ phận bơm–phun nhiên liệu trực tiếp. Các loại xe này tuy đã được cho phép vận hành với diesel sinh học nhưng nhà sản xuất bộ phận bơm phun (Bosch AG) thì lại không cho phép công khai dùng với RME. Người ta cho rằng do phân tử RME có độ lớn khác với diesel thông thường và các phân tử RME trong các kênh dẫn tinh vi không có khả năng bôi trơn đầy đủ ở áp suất cao và vì thế là nguyên nhân dẫn đến hao mòn nhanh hơn. 2.1.5. Tiêu chuẩn chất lượng dầu diesel sinh học Việc sản xuất và sử dụng rộng rãi biodiesel đòi hỏi việc đưa ra những tiêu chuẩn chất lượng dành riêng cho biodiesel: EN 14214 ở Châu Âu, ASTM D6751 ở Mỹ,…Khi đảm bảo được những tiêu chuẩn chất lượng này, biodiesel có thể được trộn với dầu diesel để sử dụng trong động cơ diesel. Hiện tại, hỗn hợp biodiesel với dầu diesel trước khi sử dụng cho động cơ diesel phải đảm bảo được tiêu chuẩn chất lượng dành cho dầu diesel, thí dụ EN 590 ở Châu Âu. Dự kiến đến cuối năm 2007, Tổ chức National Biodiesel Board (NBB) của Mỹ sẽ đưa ra tiêu chuẩn chất lượng cho B20. NBB đã đưa ra chương trình BQ-9000, chuyên cấp chứng nhận cho các nhà sản xuất, marketing, phân phối biodiesel tại Mỹ và Canada. Chương trình là sự kết hợp của ASTM D6751 và các chương trình đảm bảo chất lượng trong các quá trình bảo quản, lấy mẫu, kiểm tra chất lượng, vận chuyển, phân phối… Bảng 2.1. Giới thiệu một số chỉ tiêu chất lượng đối với dầu biodiesel (tiêu chuẩn EN 590) và biodiesel (tiêu chuẩn EN 14214, ASTM D6751) STT  Chỉ tiêu  EN590a  EN14214b  ASTM D6751c   1  Tỉ trọng ở 15°C, kg/cm3  824-845  860-900  -   2  Độ nhớt ở 40°C, mm2/s  2.0-4.5  3.5-5.0  1.9-6.0   3  Điểm bốc cháy, °C  >55  >120  >130   4  Lưu huỳnh, mg/kg  <50  <10  <15   5  Chỉ số cetan  >51  >45  >45   6  Nước, mg/kg  <200  <500  <500   7  Ester, %khối lượng  -  >96.5  -   8  Methanol, %khối lượng  -  <0.2  -   9  Monoglyceride, %khối lượng  -  <0.8  -   10  Điglyceride, %khối lượng  -  <0.2  -   11  Triglyceride, %khối lượng  -  <0.2  -   12  Glycerol tự do, %khối lượng  -  <0.02  <0.02   13  Tổng glycerol, %khối lượng  -  <0.25  <0.24   a. Chỉ tiêu chất lượng B5 được áp dụng cho một số nước ở Châu Âu. b. Chỉ tiêu chất lượng biodiesel của CEN (the European Standards Organization). c. Tiêu chuẩn chung về chất lượng biodiesel của ASTM (the American Society of Testing and Material). Một số tính chất như chỉ số cetan, tỉ trọng chỉ phụ thuộc vào tính chất của nguyên liệu ban đầu. Hầu hết các tính chất còn lại phụ thuộc vào các yếu tố kỹ thuật của quá trình sản xuất. Yếu tố quan trọng nhất của chất lượng dầu biodiesel chính là độ chuyển hóa của phản ứng transester hóa. Thậm chí khi thu được hiệu suất phản ứng cao nhất, trong biodiesel vẫn chứa một lượng nhỏ tri-, đi- và monoglyceride. Những chất này làm tăng độ nhớt, giảm độ bền oxy hóa, do đó hàm lượng của chúng phải là nhỏ nhất. Tổng lượng glycerol chính là tổng phần glycerol chứa trong các glyceride và glycerol tự do. Glycerol không tan trong biodiesel, có độ nhớt cao. Nhiên liệu chứa nhiều glycerol dẫn đến hiện tượng lắng glycerol, làm nghẽn bộ lọc nhiên liệu và làm xấu đi quá trình cháy trong động cơ. Methanol bị hạn chế duới 0.2% trong tiêu chuẩn EN 14214, nhưng không đề cập đến trong ASTM. Tuy nhiên, hàm lượng methanol có thể hạn chế thông qua chỉ tiêu điểm bốc cháy (càng nhiều methanol, điểm bốc cháy càng thấp). Yêu cầu điểm bốc cháy không nhỏ hơn 130OC trong ASTM tương ứng với hàm lượng metanol nhỏ hơn 0.1%. Ngoài ra ta cũng có thể dựa theo tiêu chuẩn của một số nước như trong bảng 2.2. Bảng 2.2. Tiêu chuẩn chất lượng biodiesel của một số nước
2.2. Tình hình nghiên cứu và sử dụng biodiesel ngoài và trong nước 2.2.1. Ngoài nước Hiện nay trên thế giới có 50 nước có chương trình nghiên cứu và sử dụng nhiên liệu sinh học. Các nước APEC đã chọn nhiên liệu sinh học thay thế cho nhiên liệu khoáng sản. Theo dự báo của các chuyên gia, đến năm 2025, thế giới sẽ sử dụng 12% nhiên liệu sinh học trong toàn bộ nhu cầu năng lượng; đến năm 2020, EU sẽ sử dụng 20% nhiên liệu sinh học. Trong chương trình nghị sự của diễn đàn hợp tác Đông Á - Mỹ Latinh (FEALAC) cũng đã bàn đến các nội dung liên quan đến sản xuất và sử dụng nhiên liệu sinh học. Những nội dung báo cáo chính bao gồm: nguyên liệu cho sản xuất biodiesel; công nghiệp sản xuất biodiesel; sản xuất ôtô sử dụng nhiên liệu thay thế (ôtô chạy khí thiên nhiên, ôtô sử dụng nhiên liệu linh hoạt flex-fuel, ôtô lai-hybrid); cơ chế chính hỗ trợ. Biodiesel được sử dụng hầu hết ở các quốc gia có nền khoa học kỹ thuật tiên tiến như: Mỹ, Pháp, Đức, Canada,... Trữ lượng tiêu thụ gia tăng theo hàng năm và nguyên liệu chủ yếu là từ dầu thực vật. Với điều kiện ở châu Âu thì cây cải dầu (Brassica napus) với lượng dầu từ 40% đến 50% là cây thích hợp để dùng làm nguyên liệu sản xuất diesel sinh học (biodiesel). Dầu được ép ra từ cây cải dầu, phần còn lại được dùng trong công nghiệp sản xuất thức ăn cho gia súc. Bằng một phản ứng hóa học transester hoá đơn giản giữa dầu cải (thành phần chính triacylglycerol hay còn gọi triglyceride) và methanol có sự hiện diện của một chất xúc tác (KOH hay NaOH), glycerol và methanol trao đổi vị trí cho nhau, tạo thành methyl ester của acid béo và glycerol. Năm 1979, Nam Phi tổng hợp dầu biodiesel từ dầu hướng dương. Năm 1988, Đức sản xuất từ hạt cải dầu. Năm 1978, Mỹ sản xuất từ tảo thực vật.
Hình 2.2. Nhà máy xuất biodiesel tại Áo Bảng 2.3. Tình hình sản xuất biodiesel ở một số nước vào năm 2 000 STT  Các nước  Sản lượng biodiesel (triệu lít)   1  USA  22   2  Canada  <1   3  Austria  22   4  Belgium  90   5  France  275   6  Germany  230   7  Italy  90   8  Sweden  11   2.2.2. Trong nước Ông Hồ Xuân Thiên, Giám đốc Xí nghiệp Chế biến Thực phẩm, Công ty Cổ phần Xuất nhập khẩu Thủy sản An Giang (Agifish) cùng các cộng sự nghiên cứu chế tạo thành công dầu diesel sinh học (biodiesel) từ mỡ cá ba sa, cá tra. Biodiesel có màu vàng như dầu ăn, không có mùi hôi khi sử dụng, ít khí thải, không độc hại… đó là những tính năng vượt trội khi so với dầu diesel được sản xuất từ dầu mỏ. Thành công của nghiên cứu này không chỉ tạo ra một loại nhiên liệu mới cho các động cơ diesel mà còn góp phần giải quyết vấn đề tiêu thụ mỡ cá ba sa, cá tra dư thừa tại các nhà máy chế biến thủy sản ở ĐBSCL. Ngoài ra công ty trách nhiệm hữu hạn Minh Tú ở phường Phước Thới, quận Ô Môn thành phố Cần Thơ cũng thành công trong việc chế tạo ra được dầu biodiesel từ mỡ cá tra, cá basa theo một quy trình công nghệ tự động hoá khép kín an toàn. Ở nước ta, một số dự án sản xuất dầu diesel sinh học cũng đã được triển khai gần đây như dự án điều chế biodiesel từ dầu ăn phế thải. Hệ thống thiết bị sản xuất với công suất 2 tấn/ngày sẽ được triển khai tại công ty Phú Xương, quận Thủ Đức, thành phố Hồ Chí Minh. Theo tính toán của Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM, hàng năm, lượng dầu ăn phế thải từ hệ thống nhà hàng, khách sạn, nhà máy chế biến thực phẩm ở TP.HCM và khu vực phụ cận có thể đến vài chục nghìn tấn. Nếu được tận dụng như một nguồn nhiên liệu rẻ tiền để sản xuất dầu diesel sinh học thì sẽ mang lại hiệu quả lớn. Theo tính toán ban đầu, với giá thu gom dầu ăn phế thải từ 1500 đến 4000 đồng/lít, biodiesel sẽ được sản xuất với giá thành 7500 đồng/lít, thấp hơn giá diesel đang bán trên thị trường. Dự án sẽ được triển khai với lượng nguyên liệu đầu vào là dầu ăn phế thải khoảng 4 đến 5 tấn/ngày và liên tục mở rộng cùng với quá trình thiết kế hệ thống thu gom dầu ăn phế thải trên toàn địa bàn thành phố Hồ Chí Minh. Đề cương dự án nhiên liệu sinh học của Việt Nam (do Vụ Khoa học và Công nghệ - Bộ Công nghiệp, Hội kỹ sư Ôtô và Trung tâm APP phối hợp soạn thảo đã được Thủ tướng Chính phủ xem xét và lấy ý kiến các bộ, ngành) có mục tiêu chung: dùng nhiên liệu sinh học thay thế một phần nhiên liệu thông thường từ dầu mỏ, bảo đảm an ninh năng lượng và bảo vệ môi trường, góp phần cải tạo quy hoạch cây trồng. Dự án được chia làm hai giai đoạn và tầm nhìn đến năm 2020. Giai đoạn 1 (2006 - 2010) với mục tiêu: nâng cao nhận thức về lợi ích của nhiên liệu sinh học, tiếp cận cả công nghệ thích hợp sản xuất nhiên liệu sinh học từ nguyên liệu sinh học, công nghệ pha trộn; xây dựng kết cấu hạ tầng phân phối nhiên liệu sinh học ở một số tỉnh, thành phố; đào tạo nhân lực cho sản xuất, vận hành thí điểm modul pilot sản xuất 30 triệu lít E10 và 20 triệu lít B5; quy hoạch vùng nguyên liệu sản xuất giống cây cao sản. Giai đoạn 2 (2011-2015) với mục tiêu: phát triển các cơ sở sản xuất và kết cấu hạ tầng phân phối nhiên liệu sinh học; ứng dụng công nghệ gen sản xuất cây cao sản mới; ứng dụng công nghệ lên men mới cho phép đa dạng hoá nguồn nguyên liệu; làm chủ công nghệ sản xuất phụ gia và và molecular. Tầm nhìn đến năm 2020 được dự án xác định: Việt Nam sẽ có công nghệ sản xuất nhiên liệu sinh học hiện đại, đạt sản lượng 5 tỷ lít ethanol/năm và 500 triệu lít biodiesel/năm. Dự án cũng đề xuất một số chính sách hỗ trợ: Chính phủ hỗ trợ kinh phí và đào tạo nhân lực, hỗ trợ 40% kinh phí cho các dự án pilot, hỗ trợ kinh phí chuyển giao công nghệ; có chính sách khuyến khích, thu hút các chuyên gia cho dự án; thực thi quyền sở hữu trí tuệ; có các ưu đãi về thuế, đầu tư cho dự án. 2.3. Lipid 2.3.1. Phân loại lipid Nói đến lipid là nói đến tính kị nước. Lipid là chất hữu cơ không tan trong nước mà chỉ tan trong các dung môi hữu cơ. Lipid có thể được phân loại thành lipid đơn giản và phức tạp tùy theo đặc điểm của các gốc acyl. Ngoài ra lipid còn được phân loại theo đặc điểm phân cực để chia thành lipid có cực và trung tính. Vai trò của lipid là cung cấp năng lượng (37 kJ/kg triglyceride), các acid béo thiết yếu và các vitamine cần thiết cho cơ thể. Bảng 2.4. Phân loại lipid theo tính phân cực Lipid trung tính  Lipid phân cực   Acid béo  Glycero-phospholipid   Mono-, di-, triacyl glycerol  Glycero-glycolipid   Sterol và sterol ester  Sphingo-phospholipid   Carotenoid, tocopherol  Sphingo-glycolipid   Sáp    Phần lớn các lipid là những dẫn xuất của các acid béo, được gọi là các acyl lipid (triacylglyceride hay còn gọi là triglyceride) có mặt trong các mô động vật và một số cơ quan thực vật. Hàm lượng lipid trong các mô dự trữ có thể lên đến 15-20% hay cao hơn và là nguồn nguyên liệu quan trọng để thu glyceride trong công nghiệp. Bảng 2.5. Phân loại lipid theo đặc điểm của các gốc acyl Lipid đơn giản (phần không xà phòng hóa)  Lipid phức tạp hay acyl lipid (có khả năng xà phòng hóa).     Thành phần   Steroid  Mono-, di-, triacyl glycerol  Acid béo, glycerol   Carotenoid  Phospholipid  Acid béo, glycerol hay sphingosine, acid phosphoric, organic base   Monoterpene  Glycolipid  Acid béo, glycerol hay sphingosine, mono-, di- hay oligosaccharide.   Tocopherol  Diol lipid  Acid béo, ethane, propane, butane diol    Sáp (wax)  Acid béo, rượu béo    Sterol ester  Acid béo, sterol   2.3.2. Tính chất chung của lipid 2.3.2.1. Tính chất vật lý Dầu, mỡ nhẹ hơn nước, tỉ trọng 0.91-0.97, mức độ không no càng lớn thì tỉ trọng càng cao. Có tính nhớt khá cao. Các loại dầu có nhiều nối đôi để lâu sẽ có độ nhớt tăng dần. Tan nhiều trong các dung môi hữu cơ: ether, benzene, hexane,…nhưng không tan trong nước. Điểm nóng chảy của dầu mỡ không rõ ràng, tùy thuộc vào tính chất của nguyên liệu tạo ra dầu mỡ. Mạch acid béo càng dài, càng no thì độ nóng chảy của triglyceride càng cao, áp suất hơi càng kém, do đó ít có mùi. 2.3.2.2. Tính chất hóa học 2.3.2.2.1. Phản ứng thủy phân và xà phòng hóa Với sự hiện diện của nước hoặc hơi nước và có xúc tác của ezyme lipase, dầu mỡ bị thủy phân để giải phóng acid béo tự do và glycerol. C H 2 O C O R C H 2 O H R C O O H C H O C O R ' H 2 O e n z y m e lip a s e C H 2 O C O R '' C H O H C H 2 O H R 'C O O H R ''C O O H T r ig ly c e r id e G ly c e r o l A c id Nếu có mặt của một lượng kiềm (KOH, NaOH) thì sau phản ứng thủy phân, acid béo tác dụng với kiềm tạo thành muối kiềm (xà phòng). Phương trình phản ứng: RCOOH NaOH RCOONa + H2O Phương trình tổng quát: CH2OCOR CHOCOR' CH2OCOR''  CH2OH + 3NaOH CHOH + CH2OH  RCOONa R'COONa R''COONa Triglyceride Glycerol 2.3.2.2.2. Phản ứng cộng hydro Phản ứng này có tác dụng cộng hydro vào các nối đôi trên dây carbon của acid béo với sự hiện diện của chất xúc tác thích hợp nhằm làm giảm số nối đôi trên dây carbon làm cho dầu mỡ ổn định hơn, hạn chế được khả năng oxy hóa, trùng hợp của dầu mỡ, giúp giữ cho dầu không bị trở mùi khi bảo quản lâu. Phương trình phản ứng: C C + H 2 x t  C H C H 2.3.2.2.3. Phản ứng oxy hóa Các loại dầu mỡ chứa nhiều acid béo không no sẽ dễ bị oxy hóa. Phản ứng này xảy ra dễ dàng với dây triglyderide có nhiều nối đôi, nó bắt nguồn từ phản ứng cộng oxi vào nối đôi, hay xen kẽ vào carbon alpha đối với các nối đôi để tạo ra các hydroperoxide. Các hydroperoxide tiếp tục phân hủy để cho ra các sản phẩm sau cùng như các hợp chất aldehyde, acetone, alcohol, carbonyl, …Để tránh hiện tượng này, trong công nghệ thực phẩm người ta thường bao kín để tránh dầu mỡ tiếp xúc với oxi ngoài không khí hay có thể thêm các chất chống oxi hóa thường là phenol,quinon,…Như vậy dầu mỡ chứa nhiều acid béo no dễ bảo quản, ít biến đổi hơn.