Nhiên liệu diesel sinh học - Biodiesel

Nhiên liệu diesel sinh học - Biodiesel TS. Lê Thị Thanh Hương Nhiên liệu diesel sinh học - Biodiesel TS. Lê Thị Thanh Hương 10. 2012 2  Cung cấp nhận thức và kiến thức về − Tình hình khí phát thải trên thế giới hiện nay − Hiệu ứng nhà kính và khí hậu nóng ấm toàn cầu − Biodiesel - Nguồn nhiên liệu sinh học có thể thay thế − Công nghệ sản xuất biodiesel − Hiện trạng, thách thức và định hướng phát triển của việc nghiên cứu và sản xuất biodiesel Mục tiêu chuyên đề 3 − Ảnh hưởng của hiệu ứng nhà kính − Lịch sử hình thành và phát triển của biodiesel − Ưu và nhược điểm của biodiesel − Công nghệ sản xuất biodiesel − Tiêu chuẩn, phương pháp đánh giá chất lượng biodiesel − Hiện trạng, thách thức và triển vọng của việc nghiên cứ sản xuất biodiesel ở Việt Nam và thế giới Mô tả chuyên đề 4 Nội dung chuyên đề I. Giới thiệu chung về biodiesel II. Công nghệ sản xuất biodiesel III. Đánh giá chất lượng biodiesel IV. Kết luận 5 Phân bố thời gian Chương Nội dung Tiết dạy Thời gian 1 Giới thiệu chung về biodiesel 8 15/10  22/10 2 Công nghệ sản xuất biodiesel 10 29/10  12/11 KIỂM TRA GIỮA KỲ 5/10 3 Đánh giá chất lượng biodiesel 3 12/11  12/11 4 Kết luận 1 19/11 TỔNG 22 6 Phương pháp đánh giá Stt Nội dung Tiết dạy 1 Chuyên cần + 1 2 Thi giữa kỳ 3 Thi cuối kỳ 4 Điểm cộng (dịch bài, tiểu luận) +2 7 Tiểu luận 1. Mục đích  Kỹ năng ‒ Tìm kiếm tài liệu ‒ Đọc tài liệu tiếng Anh ‒ Trình bày vấn đề KHTH ‒ Kỹ năng trình bày văn bản  Kiến thức ‒ Số liệu thống kê và dự báo ‒ Phương pháp nghiên cứu LCA 2. Yêu cầu  SV phải ‒ Đọc tài liệu tiếng Anh ‒ Trình bày một vấn đề trong sản xuất nghiên cứu, đánh giá biodiesel ‒ Format chuẩn theo quy định 8 3. Tên đề tài ‒ BQ-9000 Program ‒ Phân tích vòng đời sản phẩm (Life Cycle Assessment) ‒ Tổng hợp biodiesel sử dụng xúc tác CaO- Review ‒ Xu hướng mới trong nghiên cứu và sản xuất biodiesel ‒ Hóa học xanh – Ngăn chặn ô nhiễm và Duy trì phát triển bền vững 9 Tài liệu tham khảo Internet: ‒ Đại học Berkeley: ‒ Đại học Colorado: http:// www.cubiodiesel.org ‒ Đại học Utah: ‒ Đại học Idaho: ‒ Hội đồng biodiesel quốc gia (USA): http:// www.biodiesel.org ‒ Hội đồng biodiesel châu Âu: ‒ UFOP: ‒ ‒ 10 Sách, báo: 1. Dmytryshyn S, Dalai A, Synthesis and characterization of vegetable oil derived esters: evaluation for their diesel additive properties, Bioresource Technology, 92, 55-64, (2004). 2. Knothe G, Analyzing Biodiesel: Standards and Other Methods, Journal of the American Oil Chemists’ Society (JAOCS), 83 (10), 823-833, (2006). 3. Mittelbach M, Diesel fuel derived from vegetable oils, VI: Specifications and Quality Control of biodiesel, Biosource Technology, 56, 3, (1996). 4. Knothe G, Analytical methods ued in the production and fuel quality assement of biodiesel, Trans ASAE, 44, (2), 143-200, (2001). 5. Schuchardt U, Transesterification of Vegetable Oils: a Review, Journal of Brazilian of Chemical Society, 9(1), 199-210, (1998). 11 6. Lotero E, Goodwin J, Lopez D. The Catalysis of Biodiesel Synthesis, The Royal Society of Chemistry, Catalysis, 19, 50-58, (2006). 7. Gerpen J, Shanks R.Prusko R, Clements D. Biodiesel Production Technology. National Renewable Energy Laboratory NREL/SR-510- 36244, (2004). 8. Lotero E, Liu Y, Lopez D, Synthesis of Biodiesel via Acid Catalysis, Ind. Eng. Chem. Res, 44, 5353-5363, (2005). 9. Leung D, Guo Y, Transesteification of neat and used frying oil: Optimization for biodiesel production, Fuel Processing Technology, 87, 883–890, (2006). 10.Muniyappa P, Noureddini H, Improved conversion of plant oils and animal fats into biodiesel and co-product, Bioresource Technology, 56, 19-24, (1996). 12 11.Zullaikah S, A two-step acid-catalyzed process for the production of biodiesel from rice bran oil, Bioresource Technology, 96, 1889–1896, (2005). 12.Canakci, Gerpen, Biodiesel Production via acid catalysis, American Society of Agricultural Engineers, 42(5), 1203-1210, (1999). 13.Ma F, Hanna M, Biodiesel production: a review, Bioresource Technology, 70, 1-15, (1999). 14.Vicente G, Martínez M, Aracil J, Integrated biodiesel production: a comparison of different homogeneous catalysts systems, Bioresource Technology, 92, 297–305, (2004). 15.Canakci M, Gerpen J, Biodiesel Production from Oils and Facts with High Free Fatty Axits, Transactions of ASAE, ISSN 0001-2351, 44(6), 1430, (2001). 13 I. TỔNG QUAN VỀ BIODIESEL 14  Diesel hóa thạch ‒ Phân đoạn chưng cất trung bình: 180 ÷ 280°C ‒ n-parafin, iso-parafin, chất thơm, S, O, N,. 1.1. Định nghĩa biodiesel 15 ‒ Có 3 loại: No. 1-D, No. 2-D, No. 4-D  Diesel No. 1-D o Phân đoạn chưng cất nhẹ 170 ÷ 270 oC o Động cơ có biến thiên rộng về vận tốc, tải trọng o Kerozen, nhiên liệu phản lực  Diesel No. 2-D o Diesel thông dụng o Phân đoạn chưng cất trung bình 180 ÷ 340 oC o Động cơ có tải trọng, vận tốc cao o Thành phần: n-ankan, cycloankan, ankynbezen, vòng thơm  Diesel No. 4-D o Phân đoạn chưng cất nặng 170 ÷ 270 oC o Động cơ diesel có vận tốc thấp, trung bình trong điều kiện vận tốc và tải trọng gần như không thay đổi 16  Quá trình cháy của nhiên liệu trong động cơ diesel: ‒ Rudolt Diesel (1858 ÷ 1913) phát minh ‒ Động cơ 4 thì o Nạp: đưa không khí vào xylanh o Nén:  Nén không khí đến nhiệt độ (500 ÷ 700 oC) và áp suất cao  Phun sương nhiên liệu vào xylanh o Cháy:  Quá trình tự cháy xảy ra  Quá trình dãn nỡ sinh công làm chạy động cơ o Xả: khí thải 17 18 19 20  Khả năng tự bốc cháy của diesel: ‒ Đặc trưng bằng chỉ số cetan CN ‒ Yêu cầu cho động cơ diesel: 45 ÷ 50 ‒ CN cao quá: lãng phí nhiên liệu ‒ CN thấp quá: xảy ra quá trình cháy kích nổ  Xu thế sử dụng động cơ diesel ‒ Diesel có tỷ số nén cao hơn xăng (14/1 ÷ 17/1) ‒ Công suất sử dụng của diesel lớn hơn xăng ‒ Nhiên liệu diesel rẻ hơn vì không qua chế biến phức tạp ‒ Khí thải ít độc hơn vì không cần có phụ gia 21  Định nghĩa biodiesel − Chưa có định nghĩa chính xác − Theo ASTM D6751: o Là monoalkyl ester (FAME) o Ký hiệu B100 o Đi từ acid béo mạch thẳng dài của dầu mỡ động thực vật o Sử dụng trực tiếp với động cơ diesel mà không cần hiệu chỉnh o Phối trộn với diesel ký hiệu BXX:  XX: Vbiodiesel (%) trong dầu pha trộn  B5, B20, B25 22 0 20 40 60 80 100 B2 B5 B10 B20 B100 Biodiesel Petroleum diesel 23 Tên hãng sản xuất Biodiesel cho phép sử dụng Case IH B20, B100 New Holland B100 Caterpillar B5, B20, B30 Chrysler B5, B20 (Dodge Ram) Cummins B20 (ISX, ISM, ISL, ISC, ISB) Detroit Diesel B5 Ford B5, tương lai B20 General Motors B5, B20 (yêu cầu thiết bị chuyển đổi đặc biệt trên xe cụ thể) Isuzu B5 John Deere B2, B5, B20 Mack B5 (SME) Mercedes B5 Volvo Truck B5 VW B5, tương lai B20 24 Website:  The National Biodiesel Board (NBB):  The Biodiesel Industry website: 25 Source: www.jsonline.com/bym/news/jan06/ 389013.asp Source: Nhà máy sản xuất biodiesel ở MN 26 Sternberg (Đức) 30 triệu tấn biodiesel/năm Nguồn: company/locations/sternberg/ 27 Nhà máy sản xuất biodiesel Grand Couronne 250.000 tấn/năm (Pháp) Nhà máy sản xuất biodiesel Fox - Petroli 120.000 tấn/năm (Ý) 28 1.2. Lịch sử của biodiesel − 1890: Rudolf Diesel phát minh ra động cơ diesel − 1892 : Diesel chạyđộng cơ bằng dầu đậu phộng − 1930 ÷ 1940: động cơ chạy bằng dầu thực vật − 1938: FAME chạy xe buýt Brussels ÷ Louvain − 1981: biodiesel thương phẩm ở Nam Phi − 1985: 1 xưởng sản xuất biodiesel ở Áo − 1990: thương mại hóa biodiesel ở Áo − 1990: Ford, Massey-Ferguson, Mercedes, Sam thừa nhận Rudolf Diesel (Đức) (1858 – 1913) 29  Thành phần hóa học: − Triglyxerit (TG) − Axit béo tự do (free fatty acid – FFA) − Sterol, lipit phospho − Vitamin A, vitamin D − Nước, màu, mùi, và tạp chất  Trạng thái tự nhiên − Dạng lỏng: dầu − Dạng rắn: mỡ 1.3. Tính chất nhiên liệu của dầu mỡ 30 − Các loại dầu mỡ có thể sử dụng làm nhiên liệu o Thực vật ăn được:  Dầu dừa, đậu nành, dầu cải, dầu hạt hoa hướng dương  Dầu cọ o Mỡ động vật:  Mỡ bò, cừu, mỡ heo, mỡ gà  Mỡ cá,. o Dầu không ăn được:  Dầu Jatropha, dầu vi tảo, dầu cọ,  Dầu Pangomia, o Dầu đã qua sử dụng 31 Dầu mỡ Thành phần axit béo (% khối lượng) Mức độ no (%) C14:0 C16:0 C16:1 C18:0 C18:1 C18:2 C18:3 Cải - 3,49 - 0,85 64,40 22,30 8,23 4,34 Hoa hướng dương - 6,08 - 3,26 16,93 73,73 - 9,34 Đậu nành - 10,58 4,76 22,52 52,34 8,19 15,34 Mỡ heo 1-2 28-30 - 12-18 40-50 7-13 - 41-50 Mỡ bò 3-6 24-32 - 20-25 37-43 2-3 - 47-63 Mỡ vàng 2,4 23,24 3,79 12,96 44,32 6,97 0,67 38,63 Mỡ nâu 1,66 22,83 3,13 12,54 42,36 12,09 0,82 37,03 Thành phần axit béo trong một số dầu mỡ động thực vật 32 − Thông số nhiên liệu của dầu mỡ so với diesel o Độ nhớt động học : 30  40 cSt ở 38oC  Độ nhớt cao: khối lượng và cấu trúc phân tử lớn  Khối lượng phân tử: 600  900, cao hơn diesel 20 lần o Điểm chớp cháy rất cao (> 200oC) o Điểm đục (CP), điểm chảy (PP) cao hơn o Chỉ số cetan (CN) thấp hơn: 32  40 o Nhiệt trị: 39  40 MJ/kg < diesel (45 MJ/kg) 33 − Các thông số kỹ thuật đặc trưng của dầu mỡ o Chỉ số axit AV: hàm lượng axit béo tự do o Chỉ số xà phòng hóa o Chỉ số iốt 0  200: độ không no o Hàm lượng oxy trong phân tử (đặc trưng): 10% o Hàm lượng nước 34 − Độ nhớt cao: o Ảnh hưởng đến quá trình phun tự động của động cơ o Trộn lẫn dầu mỡ với không khí không hiệu quả o Làm hỏng các thiết bị tự động của động cơ o Cháy không hòan tòan o Đầu phun bị tắc nghẽn − Nhiệt độ chớp cháy cao: o Giảm khả năng bay hơi o Cháy không hòan tòan o Đầu phun bị tắc nghẽn 1.4. Sử dụng dầu mỡ làm nhiên liệu 35 − Chỉ số cetan thấp o Tự bốc cháy thấp o Tạo nhiều cặn, muội than o Tính nhờn thấp o Khởi động phải gia nhiệt − Bị oxy hóa, polyme hóa − Tính chất nhiệt độ thấp − Giá cao 36 Dầu mỡ Độ nhớt động học, 38 oC (cSt) Chỉ số xetan Nhiệt trị (MJ/kg) Điểm đục (oC) Điểm chảy (oC) Điểm chớp cháy (oC) Tỷ trọng (kg/L) Bắp 34,9 37,6 39,5 -1,1 -40,0 277 0,910 Hạt bông 33,5 41,8 39,5 1,7 -15,0 234 0,915 Hạt lanh 27,2 34,6 39,3 1,7 -15,0 241 0,924 Đậu phộng 39,6 41,8 39,8 12,8 -6,7 271 0,903 Cải 37,0 37,6 39,7 -3,9 -31,7 246 0,912 Nành 32,6 37,9 39,6 -3,9 -12,2 254 0,914 Hướng dương 33,9 37,1 39,6 7,2 -15,0 274 0,916 Cọ 39,6 42,0 31,0 267 0,918 Diesel No.2 3,06 50 43,8 -16,0 76,0 0,855 Tính chất nhiên liệu một số dầu mỡ động thực vật 37  Mục tiêu − Giảm độ nhớt − Nâng chỉ số cetan − Cải thiện tính chất nhiệt độ thấp  Phương pháp pha loãng: − Sử dụng dung môi alcohol pha loãng với dầu thực vật − Hỗn hợp đồng nhất và bền vững? − Tỷ lệ trộn với diesel tối đa là 8% (đối với dầu dừa) − Vẫn tạo cặn nơi đầu phun 1.5. Khắc phục nhược điểm nhiên liệu dầu mỡ 38  Phương pháp sấy nóng: − Nguyên tắc: nhiệt độ tăng độ nhớt của lưu chất giảm − 35 ÷ 45oC: độ nhớt dầu mỡ 25 ÷ 35 mm2/s − 80 oC: biến tính, ảnh hưởng đến hoạt động của động cơ − Không cải thiện trị số cetan, nhiệt trị − Phải cài đặt thêm bộ phận 39  Phương pháp nhũ tương hóa: − Tạo ra hệ nhũ tương giữa dầu thực vật với dung môi kết hợp (chất phân tán) và chất hoạt động bề mặt − Dung môi: metanol, etanol, propanol, butanol-1 − Sau đó pha trộn với diesel − Chỉ số cetan, nhiệt trị của hệ nhũ tương thấp − Phun sương trong buồng đốt không đều, tạo nhiều cặn − Hệ nhũ tương không bền 40  Phương pháp cracking nhiệt: − Xúc tác (muối kim loại) hoặc không có xúc tác − Sản phẩm: parafin, olefin − Tốn nhiều năng lượng, kinh phí để đầu tư thiết bị − Sản phẩm biogasoil nhiều hơn biodiesel − CN = 43, độ nhớt = 10.2 cSt (cao hơn diesel) − Lưu huỳnh, nước, hạt (particulate matter-PM) nằm trong giới hạn cho phép − Hàm lượng cặn, tro và điểm chảy khá cao 41 Các phản ứng có thể xảy ra trong quá trình craking dầu mỡ 42  Phương pháp hóa học: − Este hóa từ axit béo, trao đổi este từ dầu mỡ với ancol − Đặc trưng của phản ứng: thuận nghịch − Xúc tác: axit, bazơ, enzym − Giảm đáng kể độ nhớt do giảm trọng lượng phân tử 43 − Chất lỏng màu vàng nhạt − Mùi nhẹ, dễ bay hơi − Tỷ trọng ~ 0,88 g/cm3 − Độ nhớt tương đương với diesel − Không tan trong nước − Chất khử đối với đồng, chì thiếc − Dung môi hữu cơ tốt hơn diesel − Thân thiện với môi trường 1.6. Tính chất đặc trưng của biodiesel 44 − Cháy hòan tòan, không gây tiếng ồn − Tính chất nhiệt độ thấp o Kết tinh, đông đặc ở nhiệt độ thấp o Gây tắc nghẽn lưới lọc, đầu phun của động cơ o Nhiệt độ kết tinh tùy thuộc vào nguyên liệu o Thêm diesel, phụ gia, este mạch nhánh − Vòng đời của biodiesel (biodiesel cycle) o Tái tạo: renewable o Giảm ô nhiễm: low emission profile o Thân thiện với môi trường: environmentally beneficial o Tự phân hủy: biodegradable 45 46 47 48  Ưu nhược điểm của biodiesel Ưu điểm o Giảm ô nhiễm môi trường o Không gây tiếng ồn o Có thể tái tạo o Tự phân hủy o Tăng tuổi thọ của động cơ o Giảm lệ thuộc vào dầu mỏ o Phát triển nông nghiệp 49 Tác dụng của biodiesel đối với khí “nhà kính” 50 Thế nào là hiệu ứng nhà kính ? (greenhouse gases effect) 51  Khí nhà kính: – Hơi nước, CO2, CH4, N2O, O3, CFCs, HFCs, PFCs – Khả năng hấp thụ các bức xạ sóng dài (hồng ngoại)  Bức xạ mặt trời: – Dải ánh sáng với các bước sóng khác nhau – Tia tử ngoại: bị O3 hấp thu mạnh – Tia hồng ngoại: khí nhà kính hấp thu và lưu giữ – Ánh sáng nhìn thấy: o Bị hấp thu bởi nước, cây, đất sinh ra bức xạ hồng ngoại IR o Một phần bức xạ này bị giữ bởi các khí nhà kính o CO2 vừa đủ, giữ nhiệt cho trái đất ở 30 oC o Lượng khí nhà kính tăng  nhiều IR bị giữ lại  tăng nhiệt độ toàn cầu 52 (Nguồn: Dr. Peter J. Bryant - University of California, Irvine, Courses in Global Sustainability, 1999) Bức xạ mặt trời chiếu đến trái đất 53 54 Khí Dự báo Hiện nay CO2 280 ppm 387 ppm CH4 700 ppb 1,745 ppb NOx 270 ppb 314 ppb CFCs 0 533 ppt Nguồn: Graham R. Thompson, Earth Science and the Environment, Cengage Learning, (2006) Lượng khí thải dự báo và hiên nay  Các nước có công nghiệp phát triển thì xả khí thải càng nhiều 55 Nguồn: T.S. Ledley, EOS, Climate Change and Greenhouse Gases, p.453, 1999 – Lượng khí nhà kính tăng nhanh đáng kể trong thế kỷ 20 – Hấp thụ IR tăng, nhiệt độ toàn cầu tăng 56 Nguồn: hftp://ftp.eia.doe.gov/pub/oiaf/1605/cdrom/pdf/ggrpt/057304.pdf Thống kê mức độ các nguồn gây ra khí nhà kính ở Mỹ (1990 – 2004) 57 Bắc cực tan băng Tầng ozon suy yếu 58 Ảnh hưởng đến hệ sinh thái biển 59 Mưa axit ở châu Âu 60 Khảo sát độ pH nước mưa của Mỹ 61 Sự thay đổi phân bố các loài hệ sinh thái 62 Dự báo về độ tăng nhiệt độ toàn cầu 63 Mẫu nhiên liệu Mức độ phân hủy sau 28 ngày (%) Khí (gas chỉ số octan 91) 28 Dầu nặng 11 Dầu cải đã tinh luyện 78 Dầu đậu nành đã tinh luyện 76 Biodiesel từ dầu cải 88 Biodiesel từ dầu hạt hoa hướng dương 90 Nguồn: A. Demirbas, Energy Conversion and Management 50 (2009) 14–34 Khả năng phân hủy của dầu mỡ, biodiesel và diesel 64  Nhược o Tính chất nhiệt độ thấp o NOX hơi cao hơn diesel o Tỷ lệ sử dụng 92% diesel o Có thể bị oxy hóa o Công nghệ kỹ thuật cao o Giá thành cao hơn diesel Tên nhiên liệu Giá bán (USD/gallon) Diesel Biodiesel (B 20) Biodiesel (B 2-B5) Biodiesel (B 100) 2.63 2.53 2.60 3.31 65 Nguồn: US-EPA, A comprehensive analysis of biodiesel impacts on exhaust emissions, (2002) 66 So sánh chi phí trong giá thành sản xuất biodiesel và diesel 67 Các phương tiện đã sử dụng biodiesel 68  Tình hình sản xuất biodiesel 69 Phân bố vùng nguyên liệu sản xuất biodiesel ở Brazin Nguồn: Angelo C. Pinto, Biodiesel: an overview, J. Braz. Chem. Soc,16(6b) (2005) 70 71 − Lớn nhất là EU: 75% (Đức, Pháp, Ý và Ba Lan) − Đức: 1/2 sản lượng biodiesel trên thế giới (2005), Mỹ, − Malaysia, Thái Lan, Trung Quốc,: phát triển vùng nguyên liệu và sản xuất biodiesel − Philipin dự kiến sử dụng 25% E10 vào năm 2010 − Nhà nước trợ giá bán thông qua thuế 72 Tình hình sản xuất biodiesel của EU (2009) (2010) 73 2. Phản ứng điều chế biodiesel 74 2.1. Nguyên liệu điều chế biodiesel  Phong phú − Dầu mỡ động vật : bò, cừu, heo − Dầu thực vật: nành, cọ, cải − Mỡ đã qua sử dụng: vàng, nâu,  Các vấn đề của nguyên liệu − Giá cao − Ảnh hưởng an ninh lương thực − Hàm lượng dầu trong nguyên liệu − Tìm nguồn nguyên liệu mới o Tiềm năng, sẵn có, rẻ tiền, không ăn được o Không ảnh hưởng đến đất trồng o Dầu thải, vi tảo, jatropha 75 Hàm lượng dầu trong một số dầu mỡ động thực vật Loại nguyên liệu Sản lượng dầu (L/ha) Loại nguyên liệu Sản lượng dầu (L/ha) Ngô 172 Đậu nành 446 Canola 1,190 Đậu phộng 2,689 Cọ 5,950 Jatropha 1,892 Tảo (70% dầu) 136,900 Tảo (30% dầu) 58,700 76 Giá của một số loại dầu mỡ nguyên liệu Nguồn: W. Koerbitz, New Trends in the Development of Biodiesel World-wide, Austrian Biofuels Institute (2005) 77 Nguồn: W. Koerbitz, New Trends in the Development of Biodiesel World-wide, Austrian Biofuels Institute (2005) Sản lượng của một số loại dầu mỡ nguyên liệu 78 Năng suất biodiesel của các loại dầu mỡ (gallon/acre) Nguồn: W. Koerbitz, New Trends in the Development of Biodiesel World-wide, Austrian Biofuels Institute (2005) 79 So sánh các nguồn nguyên liệu đã được nghiên cứu Nguồn: Angelo C. Pinto, Biodiesel: an overview, J. Braz. Chem. Soc,16(6b) (2005) 80 Sản lượng và dự báo sản xuất biodiesel từ 2007 đến 2019 Nguồn: CECD-FAO, Agricultural Outlook 2011-2012 81  Nguồn nguyên liệu chính sản xuất hiện nay − Mỹ: dầu cải, dầu thải, tảo − Châu Âu: dầu hoa hướng dương − Brazin, Maylasia: dầu cọ − Ấn độ, Nam Phi: jatropha  Cây Jatropha: − Cây diesel, cây cọc rào − Trồng trên đất cằn, lượng mưa ít − Giữ đất, chống xói mòn − Chu kỳ ngắn, hàm lượng dầu cao − Không ăn được, hạt có độc tố − Thành phần chính C18:1, C18:2 82 83 Các giai đoạn phát triển cây jatropha 84 Nguồn: The Community at the World Biofuels Conference '09 85 – Vấn đề của cây jatropha o Giống, điều kiện trồng o Năng suất, hàm lượng dầu o Kỹ thuật trích ly dầu o Độc tố của phụ phẩm 86  Vi tảo − Aquatic Species Program – ASP − NREL tiến hành 1978÷1996 − 36 000 loài, hàm lượng dầu cao − Không ăn được − Không tốn điện tích nuôi trồng − Dễ mọc, chu kỳ phát triển rất ngắn − Giảm khí CO2 − Hiệu suất biodiesel > 200 lần www.nrel.gov/docs/legosti/fy98/24190.pdf 87 Bể nuôi tảo bên cạnh nhà máy điện ở Kona, Hawaii (NERL) 88 − Nuôi tảo: o Dinh dưỡng: ánh sáng, khí CO2, nước, muối nitrat, photphat, sắt o Nguồn nước: biển, ao, hồ hoặc nước lợ o Nhiệt độ ổn định: 20  30oC. o Giảm chi phí: ánh sáng mặt trời o Phương pháp nuôi: raceway, photo-reactor o Photo-reator hiệu quả hơn o Dầu tảo có độ không no cao (C20:5), (C22:6) o Biodiesel dễ bị oxy hóa 89 − Trích dầu từ tảo: o Cơ học:  Tảo khô, ép cơ học  Tỷ lệ dầu 70%  Phương pháp đơn giản, rẻ tiền o Trích ly bằng dung môi  Dung môi hecxan, độc  Tỷ lệ trích cao 95 %  Chi phí lớn o Trích ly trong môi trường CO2 siêu tới hạn  CO2 ở điều kiện siêu tới hạn (super critical), dạng lỏng  Nhanh, hiệu quả 100 %  Chi phí lớn 90 Ánh sáng Sản xuất sinh khối tảo Thu hồi sinh khối Tách chiết sinh khối Dầu tảo Sản xuất biodiesel Quá trình kỵ khíNăng lượng Phân bón - Thức ăn gia súc - Sản phẩm khác Lưới điện CO2 Năng lượng cho quá trình sinh khối Nước/dinh dưỡng CO2 Quy trình nuôi trồng tảo làm nguyên liệu sản xuất biodiesel 91 Phương pháp nuôi raceway 92 Phương pháp nuôi photo-reactor 93 94 Nuôi trồng tảo trong phòng thí nghiệm để t