Tp chớ Khoa hc v Phỏt trin 2011: Tp 9, s 1: 110 - 119 TRNG I HC NễNG NGHIP H NI
KếT QUả NGHIÊN CứU BƯớC ĐầU Về KHả NĂNG Sử DụNG DầU JATROPHA
CHO ĐộNG CƠ DIESEL
Initial Results of Research on the Possibility of Using Jatropha Oil for Diesel Engines
ng Tin Hũa, Bựi Hi Triu
Khoa C in, Trng i hc Nụng nghip H Ni
a ch email tỏc gi liờn lc:

TểM TT
Bi bỏo gii thiu mt s kt qu nghiờn cu v quỏ trỡnh ộp du t ht Jatropha. Cỏc mu th
du Jatropha c phõn tớch ti Cụng ty C phn phỏt trin ph gia v sn phm du m H Ni Vit
Nam v Rostock Cng ho liờn bang c. Mt s tớnh cht nhiờn liu ca du Jatropha nh nhit tr,
nhit t bc chỏy cú cỏc giỏ tr gn vi nhiờn liu diesel.
Du Jatropha c th nghim vi ng c DF-S1100N trờn thit b th ng c. Xỏc nh
ng c tớnh ngoi ca ng c vi hai loi nhiờn liu. Cỏc kt qu thớ nghim cho thy du
Jatropha cú tớnh cht nhiờn liu hon ton phự hp s dng cho cỏc ng c c nh Vit Nam.
Kh nng phỏt huy cụng sut v mụ men khụng cú gỡ khỏc bit so vi ng c s dng nhiờn liu
diesel. Khong tc quay t mụ men quay cc i c m rng hn so vi ng c s dng du
diesel. cú th kt lun chc chn v kh nng s dng du Jatropha cho ng c diesel, nghiờn
cu vn ang tip tc, kt qu s c cụng b trong cỏc cụng trỡnh tip theo.
T khúa: Cụng sut, du jatropha, mụmen, nhit tr, nhit t bc chỏy.
SUMMARY
This paper presents some research findings on the process of pressing oil from Jatropha seeds.
Jatropha oil samples were analyzed at Petroleum Products Analysis Laboratory VILAS 292, Hanoi,
Vietnam and Sustainable Energy Research Centre, Rostock, Germany. Some properties of Jatropha
oil as calorific value and self-burning temperature are nearly identical to the values of Diesel fuel.
Jatropha oil was tested with the DF-S1100N engine on the engine test equipment. Characteristic
curves outside of the engine were determined with two types of fuel. The experimental results showed
that Jatropha oil has fuel properties completely consistent for use in small engines in Vietnam. Its
ability to develop power and torque is no different than the engine used diesel fuel. Rotational speed
reached the torque peak is also broader. To firmly conclusions about the possibility of using Jatropha

không ảnh hởng đến an ninh lơng thực
thế giới.
Khi trồng 1 ha cây Jatropha trong điều
kiện chăm sóc tốt sẽ đạt năng suất 8 - 10 tấn
hạt/ha/năm, có thể sản xuất đợc 3 tấn
diesel sinh học. Loại dầu ny sẽ thay thế
đợc 1 phần dầu diesel truyền thống đang
cạn kiệt, giảm thiểu lợng khí thải gây hiệu
ứng nh kính, l loại dầu cháy hết v không
có lu huỳnh. Đặc biệt hạt Jatropha không
dùng để ép dầu ăn v cây có thể mọc trên
những vùng đất khô cằn, cho nên giá thnh
sản xuất sẽ rẻ hơn so với các loại hạt có dầu
truyền thống khác. Hiện tại, trên thế giới
dầu Jatropha đã đợc nghiên cứu chuyển
hóa thnh biodiesel sử dụng cho động cơ
diesel (Jatropha Biodiesel, 2010).
Vấn đề sử dụng trực tiếp dầu Jatropha
không qua quá trình este hóa mang lại
nhiều lợi ích nh: không phải đầu t trang
thiết bị v công nghệ lớn, thúc đẩy phát triển
sản xuất nông nghiệp, phù hợp với mô hình
phát triển kinh tế vừa v nhỏ. Vì vậy, nghiên
cứu sử dụng trực tiếp dầu Jatropha cho động
cơ đốt trong l vấn đề cần thiết v có ý nghĩa
lớn góp phần tiết kiệm nhiên liệu hóa thạch,
giảm thiểu hiệu ứng nh
kính, thân thiện
với môi trờng, tăng tính cạnh tranh trong
nông nghiệp.

quả v hạt do đó nó có ảnh hởng rất lớn đến
công nghệ ép tách lấy dầu (Nguyễn Quang
Lộc, 1993).
Đặc tính cơ lý của hạt đặc trng bởi
thông số: lực phá vỡ hạt: N; độ cứng
N/mm. Hạt Jatropha tơng đối mềm so
với các loại hạt khác, ví dụ hạt cải dầu (>52,6
N/mm), hớng dơng (35,3 - 65,3 N/mm tùy
hạt giống) (Hình 1).
19
68

6
39


Hình 1. Quả v hạt Jatropha khô
111
ng Tin Ho, Bựi Hi Triu
Quả jatropha dạng hình trứng, lúc non
có mu xanh, khi chín vỏ ngả mu vng v
có các đờng nứt chia quả thnh 3 phần, bên
trong quả có từ 3 - 4 hạt. Hạt nhẵn, độ di
hạt khoảng 18 mm (Hình 2), chiều rộng
khoảng 10 mm, trọng lợng 0,5 - 0,7 g/hạt.
Hạt Jatropha gồm 3 phần chính l vỏ, phôi
v nội nhũ. Vỏ hạt có mu đen, xám v rất
ròn, cứng, cấu tạo chủ yếu từ xenluloza v
hemixenluloza bám rất chắc với nhân có tác
dụng bảo vệ phôi v nội nhũ tránh các tác

lm kín các lỗ sng v tỷ lệ dầu còn lại trong
bã cao, mặt khác còn gây cản trở trong quá
trình thoát bã khi ép. Theo kinh nghiệm, độ
ẩm thích hợp nhất với hạt khi ép l 8 - 12%.
Nhiệt độ khối hỗn hợp trong quá trình
ép có ảnh hởng lớn tới năng suất dầu. Do
vậy có thể lm nóng hạt trớc khi đa vo ép
hoặc lm nóng hỗn hợp bã v dầu trong
buồng ép.
Thnh phần hóa học của hạt Jatropha
gồm: protein 18%; chất béo 38%;
carbohydrates 17%; xellulo 15,5%; chất
khoáng 5,3%, còn lại l nớc.
Quá trình tạo thnh dầu xảy ra khi hạt Hình 2. Hạt Jatropha sau khi phơi khô
112
Kt qu nghiờn cu bc u v kh nng s dng du Jatropha cho ng c Diesel
3.2. Quá trình ép hạt Jatropha
Thiết bị dùng để ép hạt có thể sử dụng
máy ép thủy lực hoặc ép cơ khí. Thích hợp
hơn l máy ép dầu áp lực cao, có thể phối
hợp ép thủy lực v ép vít tải để tăng hiệu
suất ép. Máy ép vít tải dùng thích hợp cho
ép hạt mềm hoặc ép hạt sau khi đã nghiền
(Nguyễn Quang Lộc, 1993). Có thể sử dụng
phơng pháp ép 1 lần hoặc nhiều lần, trên
1 hoặc nhiều bộ trục, phụ thuộc vo tính
năng v kết cấu của máy ép. Hiện nay, việc

C.
Máy ép có 2 trục vít, năng suất 40 kg/h.
Máy dùng để ép các loại hạt có dầu (các hạt
rau, đậu lạc, v.v) với các kích cỡ khác
nhau. Có thể điều chỉnh máy với 2 cấp độ
720 v/ph v 1480 v/ph.
Quá trình ép hạt
Đổ hạt Jatropha vo phễu 2, hạt xuống
khoang ép nhờ van điều tiết, cần điều chỉnh
cho nguyên liệu vo từ từ v liên tục. Bật
công tắc bộ phận gia nhiệt cho hỗn hợp, quan
sát đầu đùn bã, khi thấy bã bắt đầu ra thì
dầu bắt đầu chảy.
Có thể thay đổi ống đùn với đờng kính
lỗ khác nhau để điều chỉnh lợng bã ra, từ
đó có thể ép kiệt dầu hơn. Thờng xuyên
quan sát vị trí của dầu chảy ra từ bên dới
máy ép, nếu dầu chảy ra nhiều nhất ở giữa
sng, chứng tỏ bột ép đạt yêu cầu, còn nếu
dầu chảy ra ở đầu hoặc cuối khoang sng
máy ép, chứng tỏ hỗn hợp ép quá ớt hoặc
quá khô.
Quá trình lọc dầu
Dầu sau khi qua lỗ sng chảy xuống xô,
còn lẫn tạp chất nh vỏ cứng, mảnh nguyên
liệu vỡ. Để dầu sạch phải tiến hnh lọc,
nghiên cứu ny sử dụng phơng pháp lọc
lắng. Khi dầu chảy từ máy ép xuống, các xô
đợc bố trí đặt nối tiếp v có ống thông nhau.
Khi dầu chảy qua bình thông nhau sẽ lọc

Khi lng ht (kg) 6 5,5 (0,5
**
)
Khi lng bó (kg) 4,1(*) 3,5 (0,5
**
)
Khi lng du (kg) 1,8 1,9
T l du t (%) 30 31,5
(*) vỏ cứng nghiền nát cùng với bã,
(**) khối lợng vỏ cứng tách rời không tham gia quá trình ép
114
Kt qu nghiờn cu bc u v kh nng s dng du Jatropha cho ng c Diesel
4. KếT QUả NGHIÊN CứU
4.1. Một số tính chất nhiên liệu của dầu
Jatropha
Để biết các tính chất nhiên liệu của dầu
Jatropha, mẫu dầu Jatropha đã đợc gửi đến
phân tích ở Phòng Thử nghiệm quốc gia dầu
mỡ bôi trơn VILAS 292 PETROLEUM
PRODUCTS ANALYSIS LABORATORY
VILAS 292 (H Nội - Việt Nam) ngy 04
tháng 05 năm 2010 v Trung tâm Nghiên
cứu năng lợng bền vững Rostock (Cộng hòa
Liên bang Đức) ngy 13 tháng 08 năm 2010.
Các tính chất vật lý v hóa học đặc trng cho
nhiên liệu Jatropha đợc cho ở bảng 2.
Từ kết quả phân tích mẫu nhiên liệu
Jatropha so sánh với nhiên liệu diesel về
một số chỉ tiêu chính trình by ở bảng 3.


5 Nhit chp chỏy cc kớn (
0
C) 92-05 (*) 101
6 Khi lng riờng 15
0
C (Kg/l) 1298-99 (*) 0,9180
7 Hm lng nc (%) 95-05 Vt
8 Hm lng lu hunh (%) 4294-05 0,033
9 Hm lng tro (%) 874-06 0,00
10 Nhit ụng c (
0
C) 97-05
11 n mũn tm ng 130-05 1a
12 Tp cht dng ht (mg/l) 2276-05 0,05
13 Nhit tr (Cal/g) 240-02 9,432
14 Thnh phn ct 86-05
15 Nhit sụi du (
0
C) 316
16 Pht pho (mg/kg) DIN EN 14107 13
17 Lng Mg+Ca tng cng (mg/kg) DIN EN 14 538 9,9
18 n nh ụxy húa 110
o
C (h) DIN EN 14112 4,15
(*) Kt qu phõn tớch trựng nhau ca Vit Nam v CHLB c.
Bảng 3. So sánh một số tính chất của dầu jatropha v diesel
Ch tiờu Du jatropha Du diesel
Khi lng riờng 15
0
C (g/ml) 0,9180 0,83 0,86

. Các oxyt lu
huỳnh kết hợp với hơi nớc sẽ tạo thnh axit
có tính ăn mòn lớn. Do vậy, với hm lợng
lu huỳnh rất thấp của dầu Jatropha
(0,033%) so với dầu diesel (0,43%) l u điểm
rất lớn trong việc sử dụng dầu Jatropha lm
nhiên liệu để hạn chế độc hại của khí thải.
4.1.4. Khả năng tự bốc cháy
Đối với động cơ diesel, nhiên liệu có áp
suất cao đợc bơm cao áp cung cấp qua vòi
phun, phun vo buồng đốt dới dạng sơng
mù, trộn lẫn với không khí, tự cháy dới áp
suất v nhiệt độ cao. Chỉ số cetan l chỉ tiêu
đặc trng cho khả năng tự bốc cháy hỗn hợp
của động cơ diesel. Nếu chỉ số ny cng cao,
nhiên liệu có khả năng tự bốc cháy cng lớn
(Bùi Văn Ga v cs., 1999).
Nh vậy điều kiện tự bốc cháy l nhiên
liệu phải có chỉ số cetan lớn hơn 45 (Bùi Văn
Ga v cs., 1999). Các loại dầu thực vật, trong
đó có dầu Jatropha, trị số cetan nằm trong
khoảng từ 40 đến 50 có thể thỏa mãn điều
kiện tự bốc cháy.
4.1.5. Nhiệt độ chớp cháy (cốc kín)
Nhiệt độ chớp cháy cốc kín của dầu
Jatropha (101
0
C) cao so với diesel (65
0
C), với

Kết quả ngh
iên cứu v so sánh với dầu
dies

ả năng thay thế nhiên
liệu
đặc tính
ngo
liệu diesel ở hình 7.
el cho thấy, dầu Jatropha có nhiều tính
chất rất gần nh dầu diesel. Vì vậy có thể
dùng dầu Jatropha lm nhiên liệu thay thế
dầu diesel sử dụng cho động cơ đốt trong.
4.2. Kết quả nghiên cứu động cơ sử dụng
dầu Jatropha
Để xem xét kh
diesel của dầu Jatropha, nghiên cứu tiến
hnh thử nghiệm động cơ diesel sử dụng hai
loại nhiên liệu. Việc thử nghiệm đợc thực
hiện trên bệ thử thủy tĩnh với động cơ
DongFeng - S1100N (Hình 5). Đây l loại
động cơ diesel 4 kỳ 1 xilanh có buồng xoáy
đợc sử dụng rất phổ biến ở Việt Nam.
Phơng án thí nghiệm l cho động cơ hoạt
động với nhiên liệu l dầu Jatropha (100%),
dầu diesel (100%). Thí nghiệm trong điều
kiện cố định tay thớc nhiên liệu.
Kết quả thu đợc l đờng
i của động cơ với hai loại nhiên liệu
khác nhau. Đặc tính ngoi của động cơ sử

thấy dầu Jatropha có tính chất nhiên liệu
hon ton phù hợp để sử dụng cho các động
cơ cỡ nhỏ đang hoạt động phổ biến tại Việt
Nam. Khả năng phát huy công suất v mô
men không có gì khác biệt so với động cơ sử
dụng nhiên liệu diesel truyền thống. Tuy cha
thể kết luận chắc chắn, song đặc tính động
cơ chạy dầu Jatropha tỏ rõ khả năng thích
hợp cho động cơ tĩnh tại công suất nhỏ v
máy kéo nông nghiệp do khoảng tốc độ quay
đạt mô men quay cực đại mở rộng hơn nhiều
so với động cơ sử dụng nhiên liệu diesel
thông thờng.
Để có thể kết luận chắc chắn về khả
năng sử dụng dầu Jatropha lm nhiên liệu
thay thế, những nghiên cứu tiếp một số vấn
đề về khói xả, độ bền các chi tiết động cơ v
tiến hnh thử nghiệm lâu di trong sản xuất
nông nghiệp đang đợc tiến hnh.
TI LIệU THAM KHảO
Bùi Văn Ga, Văn Thị Bông, Phạm Xuân Mai,
Trần Văn Nam, Trần Thanh Hải Tùng
(1999). Ôtô v ô nhiễm môi trờng. Nh
xuất bản Giáo dục.
Nguyễn Quang Lộc (1993). Kỹ thuật ép dầu
v chế biến dầu mỡ thực phẩm. Nh xuất
bản Khoa học kỹ thuật.
118
Kt qu nghiờn cu bc u v kh nng s dng du Jatropha cho ng c Diesel
Lê Văn Thạch (dịch, 1981). Chế biến hạt có
6430, Rostock 13.08.2010 DE.
Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về xăng v nhiên
liệu diesel 2007/BKHCN (TCVN 5689).
The Global Authority on Nonfood Biodiesel
Crop (2010). Economics - Jatropha
Biodiesel.
rophabiodiesel.
org/economics.php
?_divid=menu4 truy cập
ngy 20/11/2010. 119