A REVIEW OF BIODIESEL PRODUCTION FROM JATROPHA CURCAS L OIL May Ying Koh, Tinia Idaty Mohd Ghazi∗ Department of Chemical and Environmental Engineering, Faculty of Engineering, Universiti Putra Malaysia, 43400 Serdang, Selangor, Malaysia Như nói trên, cơng nghiệp hóa đại hóa giới kéo theo nhu cầu dầu mỏ tăng nhanh Nền kinh tế phát triển kéo theo nhu cầu khổng lồ lượng, phần lớn nguồn lượng có nguồn gốc từ dầu mỏ, than khí thiên nhiên Tuy nhiên trữ lượng nhiên liệu hóa thạch có hạn vẽ nên tranh u tối, yêu cầu cấp thiết nhiên cứu tìm nguồn lượng thay thế, nguồn nhiên liệu tái tạo Biodiesel trở nên hấp dẫn lợi ích mơi trường khả tái tạo Có bốn phương pháp nguyên thủy để tạo biodiesel: pha trộn, tạo hệ vi nhủ tương, nhiệt phân tran este hóa Trong phương pháp phổ biến tran este hóa triglyceride (dầu thực vật mở động vật) với ancol diên xúc tác Hiện Jatropha ý với ứng dụng dầu jatropha nguyên liệu cho sản phẩm biodiesel loại dầu khơng ăn nên khơng ẩn chứa nguy tìm tàn an ninh lương thực loại dầu thực vật ăn Các loại dầu không ăn không phù hợp để làm thức ăn cho người chúng có thành phần độc tố Hơn nữa, hạt jatropha curcas có chứa nhiều dầu sản phẩm biodiesel mạch dài có nhiều tính chất giống với diesel có nguồn gốc từ dầu mỏ Bài báo cố gắng xem xét phương pháp công nghệ sử dụng biodiesel tạo từ dầu Jatropha curcas Các nhân tố ảnh hưởng đến sản lượng biodiesel tỷ lệ mol ancol dầu, lượng xúc tác, nhiệt độ phản ứng thời gian phản ứng thảo luận cuối cân nhắc môi trường khía cạnh kinh tế dầu biodiesel trọng GIỚI THIỆU Phần lớn nhiên liệu sử dụng giới có nguồn gốc từ hóa thạch dầu mỏ, than, khí thiên nhiên Do đó, nguồn nhiên liệu khơng tái tạo dần cạn kiệt tương lai gần Vì vậy, việc tìm nguồn nhiên liệu tái tạo lượng thích hợp thu thành tựu quan trọng để giải nhiều vấn đề xã hội giá dầu thô tăng lo lắng môi trường nhiễm khí tượng nóng lên tồn cầu đốt cháy nhiên liệu hóa thạch Nhiên liệu sinh học tăng trưởng cách đầy thú vị thời gian gần dần trở thành một nguồn nhiên liệu thay cho diesel nguồn gốc từ dầu mỏ Biodiesel giới thiệu Mỹ ủy ban phát triển quốc gia diesel từ dầu đậu nành (the National Soy Diesel Development Board), tổ chức tiên phong việc nghiên cứu đưa biodiesel trở thành sản phẩm thương mại Mỹ Biodiesel trộn với diesel từ dầu mỏ thành phần có đặc tính tương tự có phát thải khí thải thấp Biodiesel q trình có nguồn gốc sinh học tái tạo loại dầu có nguồn gốc từ thực vật loại mở động vật Các loại dầu từ thực vật mở động vật chiết, tách ép … thu loại dầu thơ (chưa tinh luyện) Nó thường có thành phần axit béo tự do, phospholipid, sterol, nước, hợp chất thơm số hợp chất không tinh khiết khác Các thành phần axit béo tự nước có ảnh hưởng đáng kể đến phản ứng tran este hóa glyceride với ancol sử dụng alkali xúc tác axit cấu trúc xà phịng hóa chúng, làm phá hủy xúc tác làm giảm hoạt tính xúc tác kết hiệu xuất chuyển hóa thấp nhiều nghiên cứu cho thấy khả đầy hứu hẹn việc sản xuất nhiên liệu diesel có nguồn gốc từ dầu thực vật dầu cọ, dầu đậu nành, dầu hướng dương, dầu dừa, dầu cải v.v… nhiên, với hàm lượng axit béo bão hịa cao thơng thường tồn dạng rắn nhiệt độ phịng trở ngại lớn trình sản xuất, với nguyên nhân nên việc sản xuất diesel từ mở động vật có giá thành cao đáng kể so với dầu thực vật dầu thực vật thuận lợi ý nhiều so với mỏ động vật việc sản xuất nguồn nhiên liệu tái tạo nguồn nguyên liệu vô tạn cho sản xuất nhiên liệu Bài báo xem xét trình sản xuất biodiesel sử dụng dầu thực vật, chủ yếu loại dầu khơng ăn Jatropha curcas nguồn nguyên liệu đầy tiềm năng, q trình cơng nghệ, q trình biến đổi, cân nhắc khía cạnh kinh tế môi trường sản phẩm biodiesel 1.1 Dầu thực vật, nguồn diesel thay Dầu thực vật, biết đến triglyceride, trở thành nguồn nguyên liệu tái sinh đầy hứu hẹn cho việc sản xuất biodiesel ý nhiều thời gian gần lợi ích môi trường chúng Do khả tự tái tạo với thành phần lượng giống nhiên liệu diesel sau trải qua số trình biến đổi hóa học, dầu thực vật trở thành nguồn thay đầy hứu hẹn cho nhiên liệu diesel Lợi dầu thực vật khả tái tạo, phân hủy sinh học, chất lỏng tự nhiên, nhiệt trị cao (khoảng 88% so với nhiên liệu diesel) có tỷ phần sulphur aromotic thấp Dầu thực vật ăn canola, dầu đậu nành, dầu cải, dầu hướng dương dầu ngũ cốc sử dụng sản xuất biodiesel thể ưu điểm nguồn diesel thay Các dầu thực vật không ăn madhuca indica, jatropha curcas ponamia pinnata cho thấy phù hợp Các dầu ăn được sử dụng rộng rãi phổ biến để sản xuất biodiesel Bảng biểu diễn thành phần axit béo loại dầu thực vật khác Hơn 95% sản phẩm nguyên liệu biodiesel có nguồn gốc từ dầu ăn nước phát triển loại dầu có tính chất giống diesel có nguồn gốc từ dầu mỏ Dựa nhiều lợi thấy dầu thực vật có tiềm thay nhiên liệu dầu mỏ thời gian dài 1.2 Biến đổi dầu thực vật Dầu thực vật biết đến nguồn nhiên liệu thay cho lượng diesel với thành phần nhiệt trị cao Tuy nhiên, hướng đến việc sử dụng dầu thực vật dẫn đến nhiều vấn đề khác Độ nhớt dầu thực vật cao 10 lần so với mức diesel 2D (Grade No 2D) dẫn đến khả khó phun dầu, đốt cháy khơng đầy đủ, than hóa injector v.v…Các bất lợi với khả sử dụng dầu thực vật bất bão hịa dẫn đến hư hại thiết bị giải biến đổi biodiesel, để chúng có đặc tính giống với diesel 1.3 Tiền xử lý axit béo tự Thành phần axit béo tự (FFAs) ẩm gây ảnh hưởng không tốt cho phản ứng tran este hóa glyceride với ancol xúc tác alkali sử dụng Thành phần FFA cao không thuận lợi cho phản ứng tran este hóa sử dụng xúc tác alkali FFA phản ứng với xúc tác tạo cấu trúc xà phòng chia cắt sản phẩm trở nên khó khăn, kết sản lượng biodiesel thấp Đặc điểm dầu jatropha không phù hợp cho việc đóng gói lưu trữ Sự khơng đóng gói tác hại thời tiết dầu tác động khơng khí với tác động ánh sáng mặt trời làm tăng nồng độ FFA tăng lên Dầu jatropha thô chứa khoảng 14% FFA, tỷ lệ vượt xa giới hạn 1% để phản ứng tran este hóa thúc đẩy có mặt xúc tác alkaline Nó gián tiếp làm cho phản ứng tran este hóa khơng xảy thành phần FFA dầu 3% Có nhiều phương pháp tiền xử lý đề nghị thiết lập, bao gồm chưng cất, chiết ancol este hóa xúc tác axit Tuy nhiên, este hóa FFA với metanol xúc tác axit phương pháp phổ biến trình đơn giản xúc tác axit tận dụng axit béo tự chuyển hóa thành biodiesel Nhiều nghiên cứu thành công việc xử lý FFA cao dầu jatropha báo cáo Patil and Deng thu sản lượng biodiesel cao từ dầu jatropha với tỷ lệ metanol : dầu 6:1, 0,5% (v/v) H2SO4 40 oC 120 phút Thành phần FFA dầu jatropha giảm xuống 1% với 60% khối lượng metanol dầu với có mặt 1% H2SO4 (trên khối lượng dầu) xúc tác axit phản ứng 50 oC Azhari đồng sử dụng central composite rotatable design (CCRD) xếp hệ phản ứng bề mặt response surface methodology (RSM) để dự đoán lượng thay đổi phản ứng tối ưu cho trình xử lý Sự pha trộn nhằm giảm FFA dầu jatropha curcas từ 14% xuống 1% cho thấy thể tích xúc tác axit H2SO4 1,43%, tỷ lệ metanol dầu 28% thời gian phản ứng 88 phút 60 o C Phương pháp xủ lý tương tự để xử lý nguyên liệu FFA cao sử dụng xúc tác axit rắn Xúc tác axit rắn thuận lợi cho việc phân tách, độc tính ăn mịn vấn đề môi trường, nhiên tốc độ phản ứng q trình este hóa chậm so với xúc tác axit lỏng thông thường Lu đồng hồn thành q trình xử lý FFA dầu jatropha curcas thô, xúc tác axit H2SO4 lỏng xúc tác axit rắn SO2-/TiO2 chuẩn bị cách nung metatitanic axit Dưới điều kiện tỷ lệ metanol dầu 12% khối lượng, 1% khối lượng H2SO4 (căn khối lượng dầu) 70%, trị số axit dầu giảm từ 14mgKOH/g dầu xuống 1mgKOH/g dầu sau phản ứng Sự chuyển hóa FFA đạt 95,6% Với xúc tác rắn, điều kiện tối ưu cho xử lý dầu jatropha curcas tỷ lệ mol metanol FFA 20:1, 4% khối lượng axit rắn, phản ứng xảy 90 oC Độ chuyển hóa FFA đạt 97% Cả hai xúc tác thể hiệu việc giảm thành phần FFA dầu jatropha curcas Tuy nhiên, hoạt tính thấp xúc tác axit rắn, tỷ phần mol cao, xếp xúc tác nhiệt độ phản ứng cần thiết cho xúc tác rắn để hoàn thành việc so sánh hiệu qủa chúng 1.4 Jatropha curcas với tư cách nguồn nguyên liệu tiềm Hiện nay, hầu hết nguyên liệu thông thường để sản xuất biodiesel dầu ăn dầu đậu nành, dầu hạt cải, dầu hướng dương, dầu cọ, dầu dừa dầu ngũ cốc nhiên phản đối tăng lên từ tổ chức khác nhau, đòi hỏi biodiesel không cạnh tranh với nguồn cung cấp cho công nghiệp thực phẩm Tại số quốc gia, Ấn Độ Trung Quốc, dầu ăn không dư thừa, đó, họ khơng thể sử dụng chúng làm biodiesel Ấn Độ chiếm 9,3% tổng sản lượng hạt có dầu toàn giới coi nước sản xuất dầu ăn đầy hứu hẹn Ngay vậy, khoảng 46% dầu ăn nhập để làm lương thực thiết yếu, tương tự vậy, Trung Quốc hàng năm phải nhập 400 triệu dầu ăn để phục vụ cho nhu cầu nước Trong loại hạt có dầu khác nhau, Jatropha curcas cho thấy tiềm phù hợp để sản xuất biodiesel, phát triển khoa học kỹ thuật làm cho suất sản lượng tốt Loại dầu không ăn nhiên cứu nguồn để sản xuất biodiesel không cạnh tranh với công nghiệp thực phẩm Hơn nữa, tỷ lệ dầu sản lượng hecta thông số quan trọng việc lựu chọn nguồn nhiên liệu tái tạo tiềm Sản phẩm từ hạt có dầu khơng ăn thành phần dầu biểu diễn bảng Dầu không ăn làm thực phẩm cho người thành phần độc tố có mặt dầu Do đó, Jatropha curcas xem loại dầu khơng ăn có chứa chất độc este phorbol Jatropha curcas loại có khả chịu đựng khơ hạn thuộc họ Euphorbiaceae, trồng Trung Nam Mỹ, Đơng Nam Á, Ấn Độ, Châu Phi Nó dễ dàng thích nghi phát triển nơi chí đất sỏi, đất cát đất mặn Hạt có thành phần dầu khoảng 37% Dầu từ loại có tính chất tính axit thấp, độ ổn định tốt so với dầu đậu nành, độ nhớt thấp so với dầu thầu dầu có nhiều tính chất tốt so với dầu cọ Ngồi ra, dầu jatropha có số cetan cao so với diesel, nguồn nhiên liệu thay tốt động bình thường Tuy nhiên, hầu hết dầu khơng ăn có số axit tự (FFA) cao nên gây bất lợi làm sản lượng biodiesel thấp Chỉ số FFA cao (>1%) thúc đẩy tạo thành xà phòng phân tách sản phẩm gây khó khăn cho tran este hóa xúc tác alkali Phương trình cho thấy bất lợi phản ứng xà phịng hóa với tạo thành xà phịng nước NaOH sử dụng chất xúc tác Dầu jatropha có số FFA 14%, vượt xa ngưỡng cho phép 1% FFA Như vậy, bước tiền xử lý để giảm FFAs nguyên liệu cần thiết để nâng cao sản lượng biodesel Martin đồng nhận thấy jatropha curcas nguồn dầu từ hạt hứu hên để sản xuất biodiesel Cuba sau so sánh với nhiều loại dầu từ hạt khơng ăn khác nhau, thành phần dầu cao khoảng 50% Dầu jatropha chứa chủ yếu oleic axit linoleic axit axit béo chưa bão hịa, sản phẩm biodiesel thích hợp với tính chất nhiệt thấp Mặc dù, jatropha có thành phần axit tự cao, phương pháp khắc phục số FFA phát triển Do đó, dầu jatropha curcas trở nên bật loại nguyên liệu tiềm loại dầu không ăn Bảng lập bảng thành phần đặc điểm dầu jatropha 1.5 Các ứng dụng khác dầu jatropha Một phần trở thành nguồn nguyên liệu tiềm sản xuất biodiesel diesel thay thế, dầu jatropha cịn có ứng dụng khác sản phẩm xà phòng chất diệt khuẩn (thuốc diệt sâu, thuốc diệt nhuyễn thể, thuốc diệt nấm thuốc diệt giun tròn) Hơn nữa, tính chất ổn định dầu định nhu cầu lưu trữ phù hợp, thông thường biodiesel yêu cầu phải thêm tác nhân chống oxi hóa Các hỗn hợp thích hợp biodiesel jatropha dầu cọ làm giảm lượng tác nhân chống oxi hóa cần thiết xuống, biodiesel jatropha có tính chất nhiệt độ thấp tốt ổn định oxi hóa kém, biodiesel dầu cọ có tính chất nhiệt độ thấp ổn định oxi hóa tốt Hỗn hợp hóa hợp jatropha dầu cọ làm tăng hiệu ứng định tính chất dầu Hơn nữa, để dầu jatropha khơng cần phải biến tính sử dụng cho động thông thường motor với công nghệ phổ biến chạy máy bơm máy phát điện tốc độ không đổi BIODIESEL VÀ CÁC TÍNH CHẤT CỦA NĨ Biodiesel viết tắt nhiều este dựa q trình oxi hóa nhiên liệu có nguồn goa61 từ nguồn lượng tái tạo sinh học Nói cách khác, biodiesel nói đến nhiên liệu diesel từ loại dầu thực vật mở động vật có mạch dài ankyl (metyl, etyl propyl) este ankyl este axit béo Nó loại nhiên liệu không độc, phân hủy sinh học tái tạo, sử dụng động đốt khí nén với thay đổi hóa học khơng có ít, với phát thải thấp đáng kể so với diesel có nguồn gốc dầu mỏ bị đốt cháy Hơn nữa, khơng góp phần làm tăng cacbon dioxit khí nên giảm đến mức tối thiểu hiệu ứng nhà kính Hơn nữa, biodiesel tốt diesel tính chất thành phần sunfua, điểm chớp cháy, thành phần aromatic khả phân hủy sinh học Bảng cho thấy tính chất nhiên liệu metyl este (biodiesel) từ loại dầu khác Mặc dù biodiesel khơng thể hồn tồn thay cho diesel có nguồn gốc từ dầu mỏ, nguồn nguyên liệu có bước tăng trưởng quan trọng nguồn dự trữ dầu mỏ giảm mạnh dẫn đến giá dầu thô tăng ô nhiễm mơi trường khí thải từ động đốt nhiên liệu có nguồn gốc từ dầu mỏ 2.1 Phương pháp sản xuất biodiesel Một số phương pháp thực nhằm sản xuất nhiên liệu biodiesel Các dầu thơ biến tính nhằm giảm độ nhớt để sản phẩm có tính chất sử dụng nhiên liệu động Có nhiều sản phẩm biến tính để thu biodiesel có chất lượng tốt Nó hồn thành bốn đường bản: trộn loại dầu thô với nhau, vi nhũ tương, cracking nhiệt traneste hóa 2.1.1 Trộn loại dầu thơ với nhau, pha lỗng Các dầu thực vật thơ trộn trực tiếp pha loãng với nhiên liệu diesel nhằm cải thiện độ nhớt giải vấn đề liên quan đến việc sử dụng dầu thực vật với độ nhớt cao động đốt Caterpillar Brazil, năm 1980, sử dụng hỗn hợp 10% dầu thực vật công suất tổng mà không cần phải thay đổi hay điều chỉnh động Một hỗn hợp 20% dầu thực vật 80% nhiên liệu diesel báo cáo thành công Pha loãng với 25 phần dầu hướng dương 75 phần nhiên liệu diesel với độ nhớt 4,88 cSt 40 o C nghiên cứu Ziejewski đồng Hơn nữa, báo cáo độ nhớt hỗn hợp dầu hướng dương có tỷ phần oleic cao/ nhiên liệu diesel tỷ lệ 25/75 có độ nhớt 4,92 cSt 40oC qua kiểm tra EMA (Engine Manufacturers’ Association- hội nhà sản xuất động cơ) 200 2.1.2 Vi nhũ tương Một phương pháp khác nhằm giảm độ nhớt dầu thực vật dùng hệ vi nhũ tương Vi nhũ tương sạch, lỏng đẳng hướng với ba thành phần: pha dầu, pha nước chất hoạt động bề mặt pha nước bao gồm muối số thành phần khác, pha nước hỗn hợp phức tạp hydrocacbon olefin Hệ ba pha cải thiện tính chất phun làm bốc đột ngột thành phần có nhiệt độ sôi thấp hệ micell Tất hệ nhũ tương với butanol, hexanol octanol phù hợp với giới hạn độ nhớt cho động diesel Một hệ vi nhũ tương tạo cách trộn dầu đậu nành , metanol, 2-octaol cải thiện số cetan tỷ lệ 52,7:13,3: 33,3:1 vượt qua kiểm tra EMA 200 2.1.3 Sự nhiệt phân Sự nhiệt phân trình chuyển hóa chất thành chất khác cách gia nhiệt tác động xúc tác với có mặt khơng khí oxi Ngun liệu dùng để nhiệt phân dầu thực vật, mở động vật, axit béo tự nhiên metyl este axit béo Dầu đậu nành phân hủy nhiệt khơng khí sử dụng phương pháp tiêu chuẩn ASTM để chưng cất Độ nhớt dầu đậu nành phân hủy nhiệt chưng cất 10,2 cSt 37,8 oC, cao so với phạm vi lý thuyết ASTM nhiên diesel No.2 chấp nhận với độ nhớt tương đối tốt dầu đậu nành 2.1.4 Tran este hóa Tran este hóa (phản ứng tách rượu - alcoholysis) phản ứng hóa học bao gồm triglyceride ancol có mặt xúc tác tạo thành este glycerol Phản ứng tran este hóa bao gồm ba phản ứng thuận nghịch liên tục, chúng chuyển hóa triglyceride thành diglyceride, chuyển hóa diglyceride thành monoglyceride Các glyceride sau chuyển hóa thành glycerol, cho este bước Một xúc tác sử dụng nhằm cải thiện làm tăng tốc độ phản ứng để phản ứng hồn thành thời gian phản ứng ngắn Nhiều xúc tác khảo sát cho mục đích tran este hóa nhiều nghiên cứu khác Ví dụ Magie, Canxi oxit canxi cacbonat nhựa hữu cơ, alkane alumina, xúc tác chuyển pha, axit sunfuric, ptoluen sunphonic tác nhân dehydrat đồng xúc tác (co-catalyst) Tuy nhiên, xúc tác bazơ thường ưa chuộng xúc tác axit hoạt tính cao điều kiện thực phản ứng dễ dàng nhiệt độ thực phản ứng thấp Do phản ứng tran este hóa trình thuận nghịch, lượng ancol thừa làm thay đổi cân phản ứng Phản ứng tran este hóa hồn tồn sản phẩm este glycerol Mặc dầu, este sản phẩm mong muốn phản ứng tran este hóa , glycerin thu quan trọng nhiều ứng dụng rộng rãi sản phẩm thướng ngày Phản ứng tran este hóa xúc tác alkali, axit enzym Phản ứng tổng tran este hóa gồm ba phản ứng cân thuận nghịch liên tiếp biểu diễn sau: Các ancol thành phần hữu có nhóm hydroxyl nối với nguyên tử cacbon hydro Ví dụ, metanol, etanol, propanol, butanol amyl anol Metanol etanol thường sử dụng Tuy nhiên, metanol thích hợp giá rẻ, thuận lợi mặt vật lý hóa học độ phân cực mạch ngắn Metanol phản ứng với triglyceride nhanh dễ dàng hòa tan xúc tác alkali Tuy nhiên có rủi ro liên quan tới metanol nhiệt độ sơi thấp cần phải xử lý cẩn thận trình sản xuất biodiesel 2.1.4.1 Cơ chế phản ứng tran este hóa Este axit monocacboxylic bão hòa bất bão hòa với trihydric ancol glyceride có tên triglyceride Nó thành phần dầu thực vật mở động vật Trong phản ứng tran este hóa, triglyceride chuyển hóa bước thành diglyceride, monoglyceride, cuối glycerol có mặt xúc tác ancol Thơng thường ancol đề nghị sản xuất biodiesel metanol giá rẻ Để hồn thành tỷ lệ phản ứng tran este hóa (transesterification stoichiometrically), mol triglyceride phản ứng với mol ancol thu mol este axit béo mol glycerol, xem phương trình (5) Thơng thường, tỷ lệ mol ancol:triglyceride cao để trạng thái cân thu sản lượng este cao phản ứng xúc tác alkali, axit enzym Sự xuất axit béo tự nước ảnh hưởng khơng tốt tran este hóa dầu thực vật chất béo cho trình sản xuất biodiesel, xúc alkali phản ứng với FFA sinh sản phẩm xà phòng làm giảm tác dụng xúc tác, kết độ chuyển hóa thấp Nước có nguồn gốc từ dầu chất béo phản ứng xà phịng hóa làm chậm phản ứng tran este hóa thơng qua phản ứng phân hủy phân hủy triglyceride thành diglyceride sinh thêm cấu trúc FFA Phản ứng phân hủy biểu diễn phương trình (6) 2.1.4.2 Xúc tác al kali cho phản ứng tran este hóa Q trình phản ứng tran este hóa tác dụng xúc tác alkali dầu thực vật xảy nhanh phản ứng xúc tác axit chế phản ứng tran este hóa tác dụng xúc tác alkali biểu diễn hình Phản ứng thực theo chế phản ứng ba bước Bước phản ứng nhóm cacbonyl, nguyên tử cacbon với anion ancol, tạo thành cấu trúc trung gian tứ diện (tetrahedral intermediate), từ trạng thái trung gian ankyl este anion tương ứng diglyceride hình thành Một vịng xúc tác khác bắt đầu phản ứng xúc tác với phân tử ancol thứ hai Từ đây, diglyceride, monoglyceride chuyển hóa thành ankyl este glycerol Tapanes đồng nghiên cứu chế phản ứng xúc tác bazơ, xúc tác cho phản ứng tran este hóa dầu jatropha curcas chứng minh chế phản ứng ba bước cho phản ứng Chúng giàn tiếp làm cho phản ứng tran este hóa jatropha với etanol giảm nhẹ so với metanol, hiệu ứng cảm mạnh nhóm etyl cấu trúc gấp khúc phân tử etanol nên việc sinh cấu trúc anion etoxit (ethoxide anion) trở nên khó so với metoxit anion (methoxide anion) Nhiều nghiên cứu sử dụng xúc tác alkali đồng NaOH KOH để tăng trình sản xuất biodiesel từ dầu thực vật Do giá rẻ, hai xúc tác thường sử dụng công nghiệp Tuy nhiên, hoạt độ hầu hết xúc tác xúc tác kim loại kiềm alkoxide (CH3 ONa) cho sản lượng cao (>98%) với nồng độ mol thấp (0,5 mol %) thời gian diễn phản ứng ngắn (30 phút) Ngoài ra, K2CO3 cho sản lượng este ankyl axit béo cao nồng độ 3% mol với lượng xà phịng hóa thấp Điều hình thành bicarbonate thay nước, este hình thành thủy phân Mối quan tâm việc áp dụng chất xúc tác kiềm sản xuất biodiesel hàm lượng FFA cao nguyên liệu Một hàm lượng FFA cao 1% làm tăng hình thành xà phịng chia cắt sản phẩm cuối khó, từ làm sản lượng biodiesel thấp Cho nên, trình tiền xử lý ngun liệu có số FFA cao cần thiết phản ứng tran este hóa có mặt xúc tác bazơ có hiệu Phản ứng tran este hóa bắt đầu dầu, ancol xúc tác trộn khuấy bình phản ứng phịng thí nghiệm qui mơ nhỏ hay qui mơ lớn thu sản lượng biodiesel cao miễn dầu, ancol xúc tác trộn tỷ lệ tối ưu Nhiều nhà nghiên cứu khảo sát nghiên cứu tham số hoạt động ảnh hưởng đến phản ứng tran este hóa Các biến số tối ưu hóa để phản ứng tran este hóa có hiệu dầu jatropha 20% metanol (theo trọng lượng dầu), tỷ lệ mol metanol với dầu 5:1, 1% NaOH với vai trò xúc tác (theo trọng lượng dầu) Một sản lượng metyl este thu 98% sau thời gian phản ứng 90 phút, nhiệt độ 60 oC cho thấy nồng độ metanol NaOH nồng độ tối ưu khơng có tăng đáng kể sản lượng biodiesel [27], số FFA cao dầu jatropha curcas, cao 14% báo cáo, trình hai giai đoạn chọn để cải thiện sản lượng metyl este Sau trình tiền xử lý axit hay este hóa xúc tác axit nhằm giảm thành phần FFA dầu jatropha, sau q trình tran este hóa cho sản lượng metyl este 90% sau Tỷ lệ tối ưu metanol dầu 24% khối lượng % NaOH theo dầu 1,4% với vai trò xúc tác bazơ nhiệt độ phản ứng 65oC [20] Các điều kiện tối ưu cho phản ứng tran este hóa thu tương tự Lu đồng sự, công việc trước họ, loại trừ cách sử dụng loại xúc tác bazơ khác Dầu jatropha thơ có chứa nhiều chất nhựa dính photpholipit chúng khử hoạt tính xúc tác bazơ, làm giảm sản lượng metyl este giảm chất lượng biodiesel Thành phần photpholipit giảm đáng kể sau trình tiền xử lý Sản lượng biodiesel cao 98% sau phản ứng 20 phút, sử dụng 1,3% KOH (theo trọng lượng dầu) chất xúc tác tỷ lệ mol metanol theo dầu 6:1 64 oC Họ xác định động học phản ứng tran este hóa dầu jatropha curcas L metanol theo chế giả bậc Có nhiều nghiên cứu động học dầu thực vật phản ứng tách rượu chế động học tốt phản ứng tran este hóa dầu thực vật xuất bậc hai Tuy nhiên, tính đắn thành phần cấu tạo cuối báo cáo công việc trước bị nghi ngờ khơng xem xét khía cạnh phản ứng xảy phản ứng xà phịng hóa diện FFA phản ứng chất xúc tác Thiếu sót giải Berchmans đồng khảo sát động học phản ứng tách rượu metanol (methanolysis) hỗn hợp dầu jatropha curcas – dầu ăn thải theo đường thực nghiệm vá mô Phản ứng tách rượu metanol xúc tác hydroxit (hydroxide-catalysed methanolysis) báo cáo nhằm thỏa mãn động học phản ứng bậc hai với tỷ lệ mol metanol dầu 6:1 tỷ lệ KOH trọng lượng dầu 1% trọng lượng với nhiệt độ phản ứng 50 o C Với phản ứng, phản ứng tách rượu metanol ( methanolysis) dầu jatropha curcas – dầu ăn thải thu sản phẩm biodiesel có độ tinh khiết 97,1% Một ước lượng tốt thu đề xuất động học ước lượng ảnh hưởng phản ứng xà phịng hóa ảnh hưởng khơng tốt thành phần FFA phản ứng tách rượu metanol xúc tác hydroxit (hydroxide-catalysed methanolysis) Patil and Deng [6] nghiên cứu trình sản xuất biodiesel từ dầu ăn dầu không ăn Những phản ứng kiểm soát cách sử dụng tỷ lệ mol cao nhằm cố gắng hoàn thành phản ứng tran este hóa với tốc độ nhanh Sau trải qua trình tiền xử lý axit nhằm giảm hàm lượng FFA cao dầu không ăn jatropha curcas, metanol với dầu theo tỷ lệ mol 9:1 2% KOH (theo trọng lượng dầu) 60 oC Khoảng 95% biodiesel jatropha thu sau 120 phút phản ứng Syam đồng [29]cũng phát triển trình hai bước để tạo biodiesel từ dầu jatropha curcas có số axit béo tự cao Sau q trình tiền sử lý gọi este hóa để giảm thành phần FFA xuống thấp 1%, phản ứng tran este hóa sử dụng KOH thực Sản lượng tối đa este metyl jatropha thu 99% nhiệt độ 65oC, tỷ lệ metanol dầu 6:1, lượng xúc tác thêm vào 1% (theo khối lượng) phản ứng thực 60 phút Sahoo and Das [30] phát triển phương pháp tạo biodiesel từ loại dầu không ăn jatropha, karanja, polanga Họ thấy hiệu chuyển hóa mạnh lượng ancol lượng thừa ancol cần thiết phản ứng gần hoàn toàn Đối với dầu jatropha, tỷ lệ thể tích dầu metanol 11:1, với 1,1% KOH thể tích, q trình xúc tác bazơ cho phản ứng tran este hóa hồn thành sau 120 phút phản ứng, 66 oC độ chuyển hóa thành metyl este jatropha 93% Quá trình tran este hóa cải thiện tính chất dầu khía cạnh tỷ trọng, nhiệt trị (calorific value), độ nhớt, flash pint, cloud point and pour point Không cần phải cải tiến động cho việc sử dụng loại biodiesel đạt đạt tính chất diesel Tiwari đồng [15] báo cáo sản phẩm biodiesel từ dầu jatropha có hàm lượng axit béo tự cao (khoảng 14%) Sau trình tiền xử lý để giảm FFA xuống 1% cách sử dụng H2SO4 xúc tác, phản ứng tran este hóa thực với tỷ lệ mol metanol dầu 5:1, sử dụng 0,55% KOH theo khối lượng với vai trị xúc tác bazơ Độ chuyển hóa thành biodiesel 99% với tính chất thỏa mãn tiêu chuẩn biodiesel sau 24 phút phản ứng nhiệt độ phản ứng 60 oC nghiên cứu tối ưu hóa thực cách sử dụng thiết kế xoay tổng hợp trung tâm (central composite rotatable design (CCRD)) Chuyển đổi hồn tồn dầu biodiesel Jatropha curcas đạt với chất xúc tác yếu thời gian phản ứng ngắn giả định phản ứng lý tưởng mô hình đa thức bậc hai cho ester phương pháp bề mặt đáp ứng dựa CCRD Ngoài ra, xúc tác rắn sử dụng trình tran este hóa để sản xuất biodiesel Oxit nhơm thêm vào kali nitat sử dụng axit bazơ rắn cho phản ứng tran este hóa dầu jatropha với matanol Với axit bazơ rắn với lượng 6% (so với khối lượng dầu), tỷ lệ mol metanol: dầu jatropha 12:1 thời gian phản ứng giờ, thu độ chuyển hóa 84% nhiệt độ phản ứng 70 o C Hơn nữa, oxit nhơm xúc tác bazơ tái sử dụng đến ba lần [31] Bằng so sánh cho thấy xúc tác trạng thái rắn yêu cầu tỷ lệ mol metanol dầu cao để cân phản ứng tran este hóa thuận nghịch có xu hướng chuyển sản phẩm este Lượng xúc tác thêm vào thời gian phản ứng báo cáo cao nhiều so với độ chuyển hóa (sản lượng metyl este) phản ứng tran este hóa xúc tác bazơ xúc tác trạng thái lỏng Do đó, xúc tác baxơ rắn hấp dẫn thích hợp cơng nghiệp sản xuất biodiesel hoạt tính hiệu thấp Mặt khác, lợi ích việc sử dụng xúc tác bazơ rắn dễ tách hỗn hợp phản ứng xúc tác rắn dễ tạo rẻ [25] Bảng tóm tắt điều kiện tối ưu cho xúc tác kiềm cho phản ứng tran este hóa dầu jatropha curcas 2.1.4.3 Xúc tác axit cho phản ứng tran este hóa Q trình xúc tác axit cho phản ứng tran este hóa sử dụng so với trình xúc tác bazơ tốc độ phản ứng xảy chậm yêu cầu tỷ lệ mol dầu cao Hơn nữa, xúc tác axit hoạt tín thấp nhiệt độ q trình phản ứng tran este hóa xảy cao nhiều so với phản ứng xúc tác bazơ [25] Sử dụng xúc tác axit rắn yêu cầu nhiệt độ áp suất cao để tăng hiệu xúc tác Hơn nữa, thời gian phản ứng dài làm cho q trình phản ứng khó thực hiệu kinh tế Mặc khác, lợi việc sử dụng xúc tác axit chuyển hóa nguyên liệu có số FFAs Trong thực tế, xúc tác axit sản xuất trực tiếp biodiesel từ nguyên liệu lipit giá rẻ với số FFA lớn 6% [32] Xúc tác axit lỏng sulfuric axit xúc tác trực tiếp bị ảnh hưởng FFA xảy đồng thời phản ứng tran este hóa este hóa cho sản lượng este cao Các loại xúc tác axit khác sulphonic axit, photphoric axit, axit clohydric, axit Lewis (AlCl ZnCl2 ), v.v… Cơ chế phản ứng tran este hóa xúc tác axit dầu thực vật biểu diễn hình Proton nhóm cacbonyl este đẩy mạnh trình hình thành cacbocation, sau nuclophilic cơng vào ancol sinh hợp chất trung gian tứ diện Hợp chất trung gian lấy glycerol sinh este chất xúc tác tái tạo Phản ứng tran este hóa xúc tác axit nên thực mơi trường khơng có nước [1](cần xem kỹ) Phản ứng tran este hóa dầu thực vật xúc tác axit thực báo cáo nhiều nhà nghiên cứu Các xúc tác superacid rắn (Solid superacid catalysts) thiếc sulphat zirconi oxit tungstated zirconi sử dụng phản ứng tran este hóa dầu đậu nành với metanol 475-575 K, báo cáo Schuchardt đồng [35] Hơn nữa, chuyển hóa dầu canola metyl este hồn thành với hiệu suất 98% tỷ lệ metanol dầu 24:1, sử dụng 5% AlCl3 (tính theo khối lượng dầu) xúc tác Phản ứng hoàn thành 110oC 18 phản ứng với tetrahydrofuran làm đồng dung môi Kết cho thấy, ZnCl2 cho hiệu xúc tác phản ứng tran este hóa thấp AlCl3 xúc tác cho phản ứng tran este hóa dầu canola thành metyl este [36] Hơn nữa, chuyển hóa bước dầu đậu nành xúc tác axit trifloroacetic 2M có khả cho độ chuyển hóa cao 98,4% với tỷ lệ metanol dầu 20:1 nhiệt độ 120 oC khoảng phản ứng [33] Khi tập trung vào dầu jatropha nguyên liệu tổng hợp biodiesel jatropha, xúc tác axit cho phản ứng tran este hóa trở nên khó thực theo đề nghị số nhà nghiên cứu xúc tác bazơ xem xét phương án thuận lợi Shuit đồng [11] báo cáo phản ứng sử dụng xúc tác axit để sản xuất biodiesel từ hạt J curcas L Dung dịch H2 SO4 sử dụng chất xúc tác dầu jatropha curcas thơ có thành phần FFA cao khoảng 15% Thu khoảng 99,8% jatropha metyl este sử dụng hạt jatropha có kích thước nhỏ 0,355 mm sử dụng dung môi nhexan đồng dung môi, phản ứng thực nhiệt độ 60 oC, thời gian phản ứng 24 giờ, tỷ lệ metanol dầu 7,5 ml/g (tỷ lệ khoảng 5,9:1) 15% khối lượng H2SO4 (theo khối lượng hạt jatropha) Họ chứng tỏ q trình phản ứng bước thu sản lượng biodiesel có sánh so với hai bước giảm giá thành sản phẩm so với phương pháp chuyển hóa hai bước báo cáo tài liệu Do phản ứng xúc tác axit nhằm sản xuất biodiesel bước chuyển hóa bước đột phá cơng nghệ cần có quan tâm nhà nghiên cứu nhiều cho nghiên cứu sử dụng cơng nghệ Bảng trình bày điều kiện tối ưu cho phản ứng tran este hóa sử dụng xúc tác axit dầu jatropha curcas 2.1.4.4 Phản ứng tran este hóa sử dụng xúc tác enzym Enzym xúc tran este hóa sử dụng xúc tác lipase thu hút nhiều ý, dễ phân tách sản phẩm, lượng nước thải cần xử lý tối thiểu, dễ thu hồi glycerol phản ứng phụ [37] Lipase biết có khuynh hướng hoạt động mạch ancol béo dài (long chain fatty alcohol) tốt so với loại mạch ngắn Trong q trình cơng nghệ sinh học, điều kiện phản ứng nhẹ nhàng ln kiểm sốt Tuy nhiên, xúc tác sinh học có giá thành cao, phục hồi tái sử dụng có giới hạn,do việc phục hồi tái sử dụng với thời gian sử dụng dài cần thiết [33] Sản lượng phản ứng tran este hóa sử dụng xúc tác enzym chưa có lợi so sánh với xúc tác bazơ làm cho trình khơng thuận lợi khơng có hiệu kinh tế [1, 33] Nhiều nghiên cứu trình xúc tác lipase để sản xuất biodiesel đề nghị Thu hồi lipase sử dụng nhằm tạo thuận lợi cho tái sử dụng sau phản ứng liên tục sử dụng Novozym 435 (Candila Antarctica thu hồi nhựa acrylic) báo cáo trở nên có hiệu cho q trình sản xuất nhiên liệu biodiesel sử dụng xúc tác lipase [38] Tuy nhiên, phức tạp trình làm lipase cản trở ứng dụng công nghiệp Để khắc phục điều này, Tamalampudi đồng đề nghị sản xuất biodiesel từ dầu jatropha sử dụng toàn tế bào sản phẩm lipase Rhizopus oryzae (ROL) thu hồi hạt hỗ trợ sinh khối (biomass support particles BSPs) Họ kết luận toàn tấ bào R.oryzae cố định BSP xúc tác cho phản ứng methanolysis dầu jatropha hiệu so với Novozym 435 sản xuất biodiesel Sản lượng metyl este thu 80% sau 60 sử dụng 4% ROL (theo khối lượng dầu) có xuất 5% nước thêm vào (theo thể tích), tỷ lệ metanol dầu 1:1 phản ứng nhiệt độ 30 oC Hơn nữa, thể kinh tế thiết thực so với lipase hoạt tính sau năm lần sử dụng cịn 90% so với hoạt tính ban đầu Ngồi ra, hoạt tính loại lipase khác khảo sát việc tạo biodiesel từ dầu jatropha, 10% Pseudomonas cepacialipase (theo khối lượng dầu) cố định celite cho sản lượng cao 98% biodiesel có mặt nước 45% nhiệt độ 50 oC Tỷ lệ mol etanol dầu 4:1 Nó cho thấy sử dụng loại cồn cơng nghiệp thay loại cồn đắt tiền, điều quan trong nổ lực đưa sản phẩm biodiesel trở thành sản phẩm thương mại Loại xúc tác sinh học cho thấy có khả sử dụng tối đa bốn lần mà khơng hoạt tính [12] Bảng trình bày điều kiện tối ưu cho phản ứng tran este hóa dầu jatropha curcas sử dụng xúc tác enzym 2.1.4.5Ngoài phương pháp nêu cịn có hai phương pháp để tạo biodiesle là: + Phản ứng tran este hóa khơng sử dụng xúc tác + Sử dụng sóng siêu âm để kích thích phản ứng tran este hóa CÁC NHÂN TỐ CHÍNH ẢNH HƯỞNG ĐẾN SẢN LƯỢNG BIODIESEL Có số thay đổi quan trọng ảnh hưởng đến phản ứng tran este hóa Để thu sản lượng biodiesel cao nhất, thay đổi phải đạt giá trị tối ưu 3.1 Nhiệt độ phản ứng Nhiệt độ phản ứng có ảnh hưởng lớn đến tốc độ phản ứng Nhiệt độ phản ứng cao làm giảm độ nhớt dầu làm tăng tốc độ phản ứng cung cấp lượng phản ứng xảy Do sản lượng sản phẩm biodiesel nhiều hơn Tuy nhiên, nhiệt độ phản ứng phải nhỏ nhiệt độ sôi ancol (nhiệt độ sôi metanol khoảng 60—70 oC áp suất khí quyển) để đảm bảo ancol khơng bị q trình hóa Ngồi sản lượng biodiesel giảm nhiệt độ phản ứng vượt giới hạn tối ưu nhiệt độ phản ứng cao làm tăng tốc độ phản ứng xà phịng hóa kết làm giảm sản lượng biodiesel Tùy thuộc vào loại dầu, sản lượng tối đa thu vùng nhiệt độ phản ứng thường từ 60 – 80 oC [5, 9] 3.2 Tỷ lệ ancol dầu Tỷ lệ cân hóa học phản ứng tran este hóa 3mol ancol mol triglyceride cho mol este axit béo mol glycerol Lượng ancol thường sử dụng nhiều giới hạn phản ứng tran este hóa để bảo đảm lượng dầu chuyển hóa hồn tồn thành este phản ứng trở nên thuận lợi Hơn nữa, tỷ lệ ancol triglyceride cao cho độ chuyển hóa thành este tốt thời gian ngắn Tỷ lệ mol liên quan mật thiết với loại xúc tác sử dụng Đối với phản ứng tran sete hóa sử dụng xúc tác bazơ, với hàm lượng axit béo tự thấp 1% sau trình tiền xử lý, tỷ lệ mol 5:1 6:1 đủ để chuyển hóa dầu jatropha thành biodiesel [14, 15, 27] Tuy nhiên, loại dầu có tỷ lệ axit béo tự cao, tỷ lệ mol cao 20:1 24:1 cần thiết sử dụng xúc tác axit cho q trình tran este hóa [33, 36] 3.3 Nồng độ chất xúc tác Nồng độ xúc tác ảnh hưởng đến sản lượng sản phẩm biodiesel Như đề cập từ trước, xúc tác bazơ thích hợp xúc tác axit ví hoạt tính cao nhiệt độ phản ứng thấp [25] Freedman đồng [46] nhận thấy natri methoxide hiệu so với natri hydroxide giảm lượng sản phẩm phụ nước so với trộn natri hydroxide với metanol Khi tăng nồng độ xúc tác, độ chuyển hóa triglyceride sản lượng biodiesel tăng Một nồng độ NaOH từ 1, đến 1,4% (trên khối lượng dầu) thu độ chuyển hóa từ dầu jatropha thành metyl este 90-98% [20, 27] Khi nồng độ KOH khoảng 0,55 – 2,0% (trên khối lượng dầu) thu 95 – 99% biodiesel jatropha [6, 14, 15, 28] Tuy nhiên, sản lượng biodiesel giảm lượng xúc tác bazơ vượt nồng độ tối ưu tạo nhiều sản phẩm xà phịng hóa [5] 3.4 Thời gian phản ứng Tỷ lệ chuyển hóa tăng theo thời gian phản ứng Phản ứng ban đầu chậm hòa tan phân tán ancol vào dầu báo cáo Freedman đồng Sau thời gian, trình phản ứng nhanh đạt sản lượng cao [46] Đối với phản ứng tran este hóa xúc tác bazơ, sản lượng biodiesel thu tối đa thời gian phản ứng khoảng 120 phút [20, 28, 30] Phản ứng tran este hóa sử dụng xúc tác axit cần thời gian phản ứng lâu so với xúc tác bazơ xúc tác bazơ thường có hoạt tính cao so với xúc tác axit [25] Thời gian cần thiết cho trình phản ứng chuyển hóa triglyceride thành biodiesel nằm khoảng 18 đến 24 số nghiên cứu khảo sát trước [11, 36] Tuy nhiên, thời gian phản ứng vượt giới hạn tối ưu dẫn đến giảm lượng sản phẩm phản ứng nighch phản ứng tran este hóa nhiều axit béo chuyển thành cấu trúc xà phịng KHÍA CẠNH KINH TẾ CỦA BIODIESEL Biodiesel quan tâm nhiều thời gian gần ích lợi mặt mơi trường tính bền vững nó, nguồn nguyên liệu tái tạo Nó có nhiều lợi bật nguồn nhiên liệu thay có hiệu gây nhiễm mơi trường Tuy nhiên, giá biodiesel thách thức lớn thay đổi dựa vào nguồn nguyên liệu, chế biến, vận chuyển, giá dầu mỏ nhiều yếu tố khác [1, 21] Dầu thực vật nguồn nguyên liệu tiềm có khả tự tái tạo nguồn lượng có thành phần gần giống với nhiên liệu diesel từ dầu mỏ Tuy nhiên, giá dầu thực vật tương đối cao (tại Ấn Độ cao khoảng gấp lần so với dầu diesel) làm cho việc sản xuất biodiesel khơng có tính khả thi, sản phẩm metyl este từ dầu thực vật ăn đắt nhiều cạnh tranh với nhiên liệu diesel Chi phí nhiên liệu thơ dự tính chiếm khoảng 60-75% tổng chi phí sản xuất nhiên liệu biodiesel [1, 21] Leduc đồng [47] báo cáo giá biodiesel tăng lên khoảng 40% liên quan đến việc tăng giá nguyên liệu Lim Teong [48] khẳng định riêng giá nguyên liệu chiếm 75% so với tổng giá trình sản xuất biodiesel (được trình bày hình 3) Với tăng giá dầu mỏ thời gian gần khả cạn kiệt nguồn nguyên liệu dầu mỏ biodiesel có nhiều quan tâm Do cần phải nghiên cứu tìm nguồn ngun liệu thay nhằm giảm giá sản phẩm biodiesel Việc lựa chọn nguồn nguyên liệu hợp lý cần thiết để đảm bảo giữ cho giá sản phẩm biodiesel thấp loại dầu thực vật không ăn jatropha, pongamia, karanji, dầu ăn thải mở động vật chuyển hóa thành biodiesel Tuy nhiên vấn đề liên quan đến loại dầu giá thấp chúng thường có hàm lượng axit béo tự cao (FFA) Tiền xử lý thực nhằm loại bỏ axit béo tự trước thực q trình tran este hóa thực Chi phí sản xuất chia thành hai hướng, q trính tran este hóa thu hồi glycerol Một q trình tran este hóa tiếp tục với thời gian phản ứng ngắn công suất sản xuất tốt làm giảm giá thành sản xuất Hơn nữa, giá nhiên liệu biodiesel giảm thiết bị sản xuất biodiesel có kèm theo thiết bị thu hồi glycerol [21] Leduc đồng [47] nghiên cứu nhân tố liên quan đến trình sản xuất biodiesel từ jatropha curcas với mức giá cạnh tranh để giảm thiểu tổng chi phí để đáp ứng yêu cầu nhiên liệu thay tiềm Các kết công bố giá sinh khối có ảnh hưởng lớn đến giá trình sản xuất biodiesel (khoảng 40% giá biodiesel), giá đầu tư, giá vận chuyển giá glycerol (sản phẩm) quan trọng Đối với hỗn hợp biodiesel khác nhau, giá bidiesel không khác nhiều, thành phần phát thải gây ô nhiễm môi trường nên trở thành nhân tố định [47] Để biodiesel thương mại hóa, nhiều nhân tố vấn đề phải khác phục Vấn đề then chốt tận dụng nguồn nguyên liệu giá rẻ loại dầu thực vật không ăn dầu thải, tận dụng hiệu trình sản xuất thơng qua q trình tối ưu hóa khác giảm thiểu giá xúc tác thông qua tái sử dụng phục hồi xúc tác Sự phát thải (emission qualities) biodiesel cải thiện trình phối trộn để trì chất lượng chấp nhận nhiên liệu Hơn thể nữa, việc tăng cường sử dụng sản phẩm phụ glycerol làm tăng khả thương mại hóa q trình sản xuất dầu biodiesel tổng thể SỰ XEM XÉT VỀ KHÍA CẠNH MƠI TRƯỜNG Biodiesel xem khơng phát thải cacbon cacbon dioxit thải mơi trường q trình tiêu thụ nhiên liệu tái sử dụng cho trình sinh trưởng phát triển thực vật [9] Biodiesel có số cetan cao so với diesel có mạch axit béo dài với đến nối đơi, khơng có aromatic thành phần oxi chiếm khoảng 1011% khối lượng Những tính chất giúp biodiesel giảm lượng CO2 phát thải môi trường, hydrocacbon (HC) thành phần khác khí thải sánh với nhiên liệu diesel [49] Biodiesel có thành phần nhiệt trị thấp so với diesel từ dầu mỏ, cần nhiên liệu nhiều để tạo lượng lượng giống nhiên liệu diesel Rajesh đồng [50] cho thấy số cháy biodiesel thấp khoảng 11% so với diesel Tuy nhiên, theo quan điểm tác động môi trường thông qua phát thải, biodiesel báo cáo phát chất gây ô nhiễm môi trường thấp so với diesel So sánh phát thải biodiesel diesel ho bảng Hiệu suất phát thải loại metyl este khác phù hợp với tính chất khác nhiên liệu [51] Thông thường, tất phát thải liên quan đến biodiesel 100% (B100) thấp so với diesel ngoại trừ NOx Phát thải NOx từ biodiesel 100% trung bình cao 10% phụ thuộc vào tính chất cháy động thử nghiệm Bên cạnh đó, phát thải sulphua bị loại bỏ biodiesel so với diesel Hơn nữa, phát thải khí tổng lượng hydrocacbon, cacbon monoxit thành phần khác trung bình thấp 67%, 48% 47% theo thứ tự so sánh biodiesel nhiên liệu diesel Mức polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) xem thành phần gây bệnh ung thư cho thấy giảm khoảng 80% phát thải biodiesel [52] KẾT LUẬN Vấn đề suy giảm trữ lượng dầu mỏ (theo ý kiến tác giả báo) nâng cao nhận thức ô nhiễm môi trường từ việc phát thải nhiên liệu hóa thạch dẫn đến việc thúc đẩy mạnh mẽ nghiên cứu tìm nhiên liệu thay có khả tái tạo thay cho nhiên liệu có nguồn gốc từ dầu mỏ Biodiesel thân thiện với môi trường sản xuất từ nguồn nguyên liệu tái tạo quan tâm nhiều thời gian gần Jatropha curcas trở thành nguồn nguyên liệu tiềm cho sản xuất biodiesel đặc tính phù hợp Dầu jatropha có số cetan cao [51] sánh với dầu diesel [46-50] nguồn nhiên liệu thay lý tưởng khơng bắt buộc phải thay đổi động Có nhiều phương pháp đề xuất cho việc sản xuất biodiesel, q trình tran este hóa dầu thực vật phương pháp thích hợp khả tái sinh bền vững Các nhân tố ảnh hưởng đến q trình tran este hóa tỷ lệ mol ancol glyceride, lượng xúc tác cần thiết, nhiệt độ phản ứng, thời gian phản ứng lượng axit béo tự nguyên liệu Ngồi kỹ thuật thơng thường nhằm sản xuất biodiesel, ancol siêu tới hạn (supercritical alcohol) siêu âm ứng dụng để khám phá để nâng cao suất sản phẩm cuối Giá thành thách thức trở ngại cho khả thương mại hóa sản phẩm Nó liên quan đến giá thành cao dầu thực vật nguồn nguyên liệu sản xuất biodiesel làm cho biodiesel khơng có khả sinh lời Một q trình tran este hóa liên tục nhiều lựa chọn nhằm làm giảm giá thành sản phẩm Ngoài ra, thu hồi sản phẩm chất lượng cao glycerol cho ứng dụng hữu ích đường có khả bù đắp lại chi phí cho giá thành cao nguyên liệu dầu thực vật Hơn phát triển nổ lực cần thiết với tiến kỹ thuật phương pháp để sản xuất biodiesel có hiệu để sánh với tính chất diesel, bền vững có khả thương mại hóa Các thành phần phát thải biodiesel góp phần đáng kể giảm thiểu ô nhiễm môi trường chúng sử dụng, ngày chúng nhận nhiều ý mối quan tâm Vì vậy, liên tục phát triển cải thiện dầu diesel sinh học sản xuất khí thải với tác động đến mơi trường, với chi phí thấp nhiều so với nhiên liệu hóa thạch cần thiết  ... metanol, etanol, propanol, butanol amyl anol Metanol etanol thường sử dụng Tuy nhiên, metanol thích hợp giá rẻ, thuận l? ??i mặt vật l? ? h? ?a học độ phân cực mạch ngắn Metanol phản ứng với triglyceride... tác axit tận dụng axit béo tự chuyển h? ?a thành biodiesel Nhiều nghiên cứu thành cơng việc xử l? ? FFA cao dầu jatropha báo cáo Patil and Deng thu sản l? ?ợng biodiesel cao từ dầu jatropha với tỷ l? ??... tác al kali cho phản ứng tran este h? ?a Q trình phản ứng tran este h? ?a tác dụng xúc tác alkali dầu thực vật xảy nhanh phản ứng xúc tác axit chế phản ứng tran este h? ?a tác dụng xúc tác alkali biểu