LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban lãnh đạo Trường Đại
học Bách khoa Hà Nội, Viện đào tạo sau Đại học, Viện Kỹ thuật Hóa học đã tạo
điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập tại trường.
Tôi xin được gửi lời cảm ơn trân trọng và sâu sắc nhất tới GS.TS Đinh Thị Ngọ người đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và
thực hiện luận văn này.
Trong quá trình học tập, triển khai nghiên cứu đề tài và những gì đặt được
như ngày hôm nay, tôi không thể quên được công lao giảng dạy của các thầy giáo,
cô giáo trong bộ môn Công nghệ Tổng hợp Hữu cơ – Hóa dầu, các cán bộ phòng thí
nghiệm của trường Đại học Bách khoa Hà Nội những người đã dạy dỗ và luôn tạo
điều kiện về cơ sở vật chất cho tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu tại trường.
Và xin được cảm ơn, chia sẻ niềm vui này với gia đình, bạn bè anh chị em
lớp cao học khóa 2012B thuộc trường Đại học Bách khoa Hà Nội, những người luôn
ở bên tôi, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi để tôi có thể hoàn thành luận văn
này.
Dù đã có rất nhiều cố gắng, song luận văn không thể tránh khỏi những thiếu
sót và hạn chế. Kính mong nhận được sự chia sẻ và những ý kiến đóng góp quý báu
của các thầy cô, bạn bè và đồng nghiệp.
Xin chân thành cảm ơn!
Học viên.

Nguyễn Chí Công

1


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................ 1
MỤC LỤC.............................................................................................................. 2
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN......... 4
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ................................................................ 5

2.2.1. Quy trình tổng hợp biodiesel từ dầu hạt cao su ...................................... 51
2.2.2. Các phương pháp xác định chỉ tiêu chất lượng của dầu hạt cao su ......... 53
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................... 64
3.1. KẾT QUẢ TỔNG HỢP XÚC TÁC MCS .......................................................... 64
3.1.1. Kết quả nhiễu xạ tia X của xúc tác ........................................................ 64
3.1.2. Kết quả phổ hồng ngoại của xúc tác ...................................................... 66
3.1.3. Kết quả chụp ảnh SEM của xúc tác ....................................................... 67
3.1.4. Kết quả chụp ảnh TEM của xúc tác ....................................................... 68
3.1.5. Kết quả đo hấp phụ bề mặt BET ............................................................ 68
3.1.6.Kết quả phân tích nhiệt TG-DTA ........................................................... 70
3.2. TỔNG HỢP BIODIESEL TỪ DẦU HẠT CAO SU TRÊN XÚC TÁC MCS . 72
3.2.1. Kết quả xác định các chỉ tiêu chất lượng của nguyên liệu đầu vào ......... 74
3.2.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp biodiesel ........... 75
3.2.3. Nghiên cứu cải tiến công nghệ tổng hợp biodiesel ................................. 81
3.2.4. Đánh giá chất lượng sản phẩm thu được ................................................ 83
KẾT LUẬN .......................................................................................................... 86
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 87

3


DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN

Chữ viết đầy đủ

STT

Ký hiệu viết tắt

1


IR

Phổ hấp phụ hồng ngoại.

7

IUPAC

Hiệp hội hóa học quốc tế.

8

ISO

Tiêu chuẩn quốc tế.

9

MCS

Mesoporous Calcium Silicate.

10

MQTB

11

SEM



DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Hạt cao su .............................................................................................. 20
Hình 1.2. Phân loại mao quản của IUPAC ............................................................. 33
Hình 1.3. Sơ đồ tổng quát hình thành vật liệu mao quản ........................................ 35
Hình 1.4. Cấu trúc không gian của MSC................................................................ 37
Hình 2.1. Các dạng đường đẳng nhiệt hấp phụ - nhả hấp phụ theo phân loại IUPAC .. 43
Hình 2.2. Đồ thị biễn biến thiên sự phụ thuộc của P/V(Po-P) theo P/P0 .................. 44
Hình 2.3. Sơ đồ tia tới và tia phản xạ trên tinh thể của XRD .................................. 46
Hình 2.4. Sơ đồ thiết bị phản ứng tổng hợp biodiesel............................................. 52
Hình 2.5. Sơ đồ thiết bị chiết tách tinh chế biodiesel ............................................. 53
Hình 3.1. Giản đồ nhiễu xạ tia X góc hẹp của xúc tác đã chế tạo ........................... 64
Hình 3.2. Giản đồ nhiễu xạ tia X góc rộng của xúc tác MCS ................................. 65
Hình 3.3. Phổ hồng ngoại của xúc tác MCS ........................................................... 66
Hình 3.4. Ảnh SEM của xúc tác MCS – 3 so với mẫu chưa thêm CaO .................. 67
Hình 3.5. Ảnh TEM của xúc tác MCS tại các độ phân giải khác nhau ................... 68
Hình 3.6. Đường cong hấp phụ đẳng nhiệt của xúc tác MCS ................................. 69
Hình 3.7. Giản đồ phân bố mao quản theo thể tích riêng mao quản........................ 69
Hình 3.8. Giản đồ phân bố mao quản theo bề mặt riêng mao quản ......................... 70
Hình 3.9. Giản đồ TG - DTG và TG - DTA của xúc tác MCS ............................... 71
Hình 3.10. Giản đồ nung xúc tác ........................................................................... 72
Hình 3.11. Giản đồ TPD - NH3 của xúc tác MCS .................................................. 72
Hình 3.12. Giản đồ TPD - CO2 của xúc tác MCS................................................... 74
Hình 3.13. Ảnh hưởng của thời gian đối với hiệu suất tổng hợp biodiesel.............. 76
Hình 3.14. Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác đến hiệu suất tổng hợp biodiesel .... 77
Hình 3.15. Ảnh hưởng của tỷ lệ thể tích metanol/dầu đến hiệu suất biodiesel ........ 78
Hình 3.16. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất tổng hợp biodiesel ..... 80
Hình 3.17. Ảnhh hưởng của tốc độ khuấy trộn đến hiệu suất tổng hợp biodiesel.... 80
Hình 3.18. Sắc ký đồ của biodiesel từ dầu hạt cao su ............................................. 83


6


LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay cùng với việc cạn dần của nguồn năng lượng hóa thạch và một vấn
đề nóng bỏng khác mà tất cả chúng ta đang rất quan tâm đó là hiện tượng ô nhiễm
môi trường sinh thái trên toàn cầu, một trong những nguyên nhân chủ yếu là do khí
thải của quá trình đốt cháy nhiên liệu khoáng gây nên. Những khí thải này đã và
đang tích tụ trong bầu khí quyển vượt xa tiêu chuẩn cho phép, đe dọa sức khoẻ cộng
đồng và môi trường sống. Để khắc phục những vấn đề đó con người đã tìm ra
nguồn năng lượng mới để dần thay thế nguồn năng lượng dầu mỏ, lại ít gây ô nhiễm
môi trường, có thể tái chế được và đưa chúng vào sản xuất hàng loạt. Hiện nay trên
thế giới có rất nhiều nguồn năng lượng có thể tái tạo được như năng lượng mặt trời,
năng lượng gió hay năng lượng thuỷ triều…đây là những nguồn năng lượng sạch
nhưng vẫn còn gặp khó khăn trong việc khai thác vì chi phí cao, không thể lưu trữ
và sử dụng linh hoạt. Khác với các nguồn năng lượng tái tạo khác năng lượng sinh
khối không chỉ có thể thay thế cho năng lượng hóa thạch mà còn góp phần xử lý ô
nhiễm môi trường. Biodiesel từ lâu đã được coi là nguồn năng lượng thay thế hiệu
quả cho nguồn năng lượng hóa thạch đang ngày một cạn kiệt do có khả năng tái tạo
và ít gây ô nhiễm môi trường.
Nguồn năng lượng hóa thạch đang ngày một cạn kiệt, để đảm bảo sự phát triển
bền vững nhiên liệu sinh học chắc chắn sẽ là xu hướng nhiên liệu của cả thế giới
trong tương lai. Ở Việt Nam ngành sản xuất nhiên liệu sinh học cũng đã bắt đầu
được quan tâm phát triển. Tuy vẫn còn sơ khai nhưng đây hứa hẹn sẽ trở thành
ngành sản xuất mang lại nhiều hiệu quả phát triển kinh tế cũng như bảo vệ môi
trường của Việt Nam. Chính vì vậy mà tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu chuyển hóa
dầu thực vật có chỉ số axit cao thành nhiên liệu sinh học trên xúc tác dị thể lưỡng
chức năng CS, MCS” để thực hiện trong luận văn của mình.
Hiện nay trên thế giới và ở Việt Nam đó có nhiều đề tài nghiên cứu tổng hợp

kiệt trong tương lai không xa. Theo các cuộc thăm dò quốc tế, nếu không tìm kiếm
thêm được các nguồn dự trữ mới thì với lượng khai thác như hiện nay (khoảng 85,9
triệu thùng mỗi ngày) dầu mỏ sẽ cạn kiệt sau 43 năm nữa. Với lượng khai thác
khoảng 29,85 BBOE mỗi ngày thì than đá nhiều nhất là 148 năm nữa cũng sẽ cạn
kiệt[17]. Như vậy, có thể thấy nhu cầu năng lượng đang nóng hơn bao giờ hết.
Chính sách năng lượng có tầm chiến lược không những đối với các nước
phát triển, mà còn cả đối với các nước đang phát triển như Việt Nam chúng ta.
Trong những năm qua, nền kinh tế nước ta có những bước phát triển vượt bậc, trong
đó ngành giao thông vận tải phát triển rất nhanh. Theo tình hình chung, thì Việt
Nam chúng ta cũng đang phải chịu sự ảnh hưởng của việc ô nhiễm môi trường và
nền kinh tế chịu sự ảnh hưởng lớn của giá dầu trên thế giới. Nhằm giải quyết vấn đề
này, ở nhiều quốc gia, việc sử dụng Biodiesel đã tăng mạnh trong một vài năm gần
đây [18]. Vì thế, vấn đề cấp thiết hiện nay là chúng ta phải tổng hợp được Biodiesel
từ nguồn nguyên liệu trong nước để dần thay thế cho nguồn năng lượng dầu mỏ.
Biodiesel được sản xuất từ các loại dầu thực vật, mỡ động vật, từ dầu thải.
Đây là một nguồn phụ gia rất tốt cho nhiên liệu diesel, làm giảm một cách đáng kể
lượng khí thải và nó cũng là một nguồn nhiên liệu có thể tái tạo được.
1.1.2. Nhiên liệu sinh học
Nhiên liệu sinh học là loại nhiên liệu được sản xuất từ nguồn nguyên liệu
sinh học – sinh khối như dầu thực vật, mỡ động vật, tinh bột, thậm chí là chất thải
nông nghiệp, lâm nghiệp (rơm rạ, bã mía, trấu, mùn cưa, phân chuồng…). Đây là
nguồn nhiên liệu sạch (chất thải ít độc hại), và đặc biệt là nguồn nhiên liệu có thể tái
tạo được (renewable fuel), nên nó làm giảm sự phụ thuộc vào nguồn tài nguyên
Nguyễn Chí Công

9
Khóa 2012B


nhiên liệu khoáng vốn có hạn. Chính hai đặc điểm nổi bật này mà nhiên liệu sinh


10
Khóa 2012B


Ngày 31/08/1937, nhà khoa học G.Chavanne người Bỉ đã được công nhận
sáng chế về “Quy trình chuyển hóa dầu thực vật thành nhiên liệu”. Vào thời này,
khái niệm Biodiesel lần đầu tiên đề cập đến.
Năm 1977, nhà khoa học người Braxin, Expedito Parente, đã tiến hành sản
xuất biodiesel ở quy mô công nghiệp. Sau đó, năm 1979 một loạt các nghiên cứu về
phản ứng trao đổi este sử dụng nguyên liệu là dầu của hạt hướng dương và tinh chế
sản phẩm thu nhiên liệu diesel được khởi động ở Nam Phi. Không lâu sau đó, vào
năm 1983, quy trình tổng hợp và thử nghiệm nhiên liệu Biodiesel trên động cơ hoàn
thành và được công bố.
Tháng 12/1987, Gaskoks- một công ty của Úc đã xây dựng thành công một
dây chuyền sản xuất Biodiesel ở quy mô pilot. Chưa đầy 2 năm sau, vào tháng 4
năm 1989, công ty này đã xây dựng một dây chuyền sản xuất Biodiesel trên quy mô
công nghiệp. Năm 1991, bộ tiêu chuẩn của Úc cho Biodiesel ra đời. Tiếp sau đó,
hàng loạt các tiêu chuẩn khác của các nước, các tổ chức khác nhau ra đời như DIN
51606 của Đức (năm 1997), ASTM 6751 năm 2002 (USA)…Tháng 12/2003, tiêu
chuẩn EN 14214 dành cho nhiên liệu Biodiesel B100 ra đời.Tháng 8/2008, ASTM
ban hành tiêu chuẩn mới về Biodiesel.
Ngày nay, khi nhiên lệu Biodisel phát triển trên toàn cầu thì mỗi quốc gia,
mỗi khu vực đều có một tiêu chuẩn riêng cho mình phù hợp yêu cầu chất lượng và
sự phát triển kinh tế của mình. Việt Nam cũng vậy, năm 2007 Việt Nam cho ra đời
bộ tiêu chuẩn TCVN-7717 cho biodiesel B100.
1.1.4. Tổng quan về Biodiesel
Biodiesel hay diesel sinh học là một loại nhiên liệu có nguồn gốc từ dầu thực
vật hay mỡ động vật, có chỉ tiêu kỹ thuật gần giống với diesel khoáng. Về bản chất
hóa học nó là monoankyleste của các axit béo mạch dài, biodiesel thu được từ phản

trường. Đồng thời, trong nhiên liệu biodiesel chứa khoảng 11% oxy nên quá trình
cháy của nhiên liệu xảy ra hoàn toàn, giảm được lượng hydrocacbon trong khí thải.
Với biodiesel khí thải không có SO2, CO2 và giảm 20% khí CO, và còn có nhiều khí
O2 tự do. Do đó sử dụng nhiên liệu biodiesel sẽ rất có lợi cho môi trường và giảm
nguy cơ bị bệnh ung thư do hít phải khói thải độc hại.
- Khả năng bôi trơn cao nên giảm mài mòn.
Biodiesel có khả năng bôi trơn bên trong tốt hơn diesel khoáng. Khả năng bôi
trơn của nhiên liệu được đặc trưng bởi giá trị HFRR (High-frequency receiprocating
rig). Nói chung, giá trị HFRR càng thấp thì khả năng bôi trơn của nhiên liệu càng
tốt. Diesel khoáng đã xử lý lưu huỳnh có giá trị HFRR ≥ 500 khi không có phụ gia,
nhưng giới hạn đặc trưng của diesel là 450. Vì vậy, diesel khoáng yêu cầu phải có
phụ gia để tăng khả năng bôi trơn. Ngược lại, giá trị HFRR của biodiesel khoảng
200. Vì vậy, biodiesel còn như là một phụ gia rất tốt đối với nhiên liệu diesel thông
thường.

Nguyễn Chí Công

12
Khóa 2012B


-

Có khả năng phân hủy sinh học.

Biodiesel có khả năng phân hủy rất nhanh (phân hủy đến hơn 98% chỉ trong
21 ngày) nên rất tốt cho môi trường. Tuy nhiên, sự thuận lợi này yêu cầu sự chú ý
đặc biệt về quá trình bảo quản nhiên liệu.
- Khả năng thích hợp cho mùa đông.
Biodiesel rất phù hợp cho điều kiện sử dụng vào mùa đông, nó có thể làm


13
Khóa 2012B


phần nào giá cả cao của biodiesel. Trong tương lai không xa, vấn đề giá thành của
biodiesel sẽ được cải thiện đáng kể do sự phát triển của ngành nuôi trồng những loại
cây lấy dầu cung cấp nguyên liệu cho ngành công nghệp mới này.
- Dễ phân hủy sinh học.
Biodiesel dễ phân hủy gấp 4 lần diesel khoángvì nó vẫn còn chứa các gốc
axit không no. Do đó vấn đề bảo quản tồn chứa phải được quan tâm.
- Có thể gây ô nhiễm.
Trên thế giới, tính cho tới thời điểm hiện tại, biodiesel vẫn được sản xuất chủ
yếu bằng phương pháp xúc tác bazơ đồng thể, do đó nếu quá trình sản xuất
biodiesel không đảm bảo, chẳng hạn rửa biodiesel không sạch thì khi sử dụng vẫn
gây ra các vấn đề về ô nhiễm do vẫn còn xà phòng, kiềm dư, metanol, glyxerin tự
do…cũng là những chất gây ô nhiễm.
Do có nhiều ưu điểm so với động cơ xăng nên xu hướng của thế giới trong
tương lai là phát triển động cơ diesel. Chính vì thế, biodiesel được quan tâm đặc
biệt và được thể hiện trong bảng sau.
Bảng 1.1. Tình hình sản xuất biodiesel trên thế giới (triệu thùng/ngày)
Khu vực/ Đất nước

2005

2006

2007

2008


2,2

15,2

38,6

57,9

Châu Âu
Châu Á và Châu Đại Dương

68,1

113,2

137,5

155,0

172,6

2,2

9,1

15,8

28,8


tâm, nhưng có một nhận xét như lời tiên tri về nguồn nhiên liệu sinh học này:
Nguyễn Chí Công

14
Khóa 2012B


“Ngày nay việc sử dụng dầu thực vật làm nhiên liệu cho động cơ có thể chưa được
quan tâm đúng mức. Nhưng trong tương lai dầu thực vật sẽ trở nên quan trọng như
vai trò của sản phẩm dầu mỏ và than đá hiện nay”[17]. Và thực tế sau gần 100 năm,
khi mà các nguồn nhiên liệu hóa thạch ngày càng cạn kiệt, giá dầu mỏ ngày càng
đắt đỏ, và những yêu cầu ngày càng khắt khe hơn về môi trường, thì người ta lại
chú ý nhiều hơn đến nguồn nhiên liệu từ dầu thực vật, mỡ động vật.
Vào những năm 1980, biodiesel bắt đầu được nghiên cứu và sử dụng ở một
số nước tiên tiến. Đến nay, biodiesel đã được nghiên cứu và sử dụng rộng rãi ở
nhiều nước trên thế giới. Hiện nay có hơn 28 quốc gia tham gia nghiên cứu, sản
xuất và sử dụng biodiesel. Các nhà máy sản xuất chủ yếu nằm ở châu Âu và châu
Mỹ. Tại Mỹ, hầu hết lượng biodiesel được sản xuất từ dầu nành. Biodiesel được pha
trộn với diesel dầu mỏ với tỷ lệ 20% biodiesel và 80% diesel, dùng làm nhiên liệu
cho các xe buýt đưa đón học sinh ở rất nhiều thành phố của Mỹ. Hàng năm, Mỹ bán
ra gần hai tỷ gallon biodiesel. Tại Pháp, hầu hết nhiên liệu diesel được pha trộn với
5% biodiesel.
Tình hình trong nước
Trước sự phát triển mạnh mẽ nguồn nhiên liệu sinh học nói chung và
biodiesel nói riêng trên thế giới, các nhà khoa học Việt Nam cũng đã bắt tay vào
nghiên cứu và sản xuất biodiesel ở phòng thí nghiệm và quy mô sản xuất nhỏ. Việc
sản xuất biodiesel ở nước ta có nhiều thuận lợi, vì nước ta là một nước nông nghiệp,
thời tiết lại thuận lợi để phát triển các loại cây cho nhiều dầu như vừng, lạc, cải, đậu
nành...Tuy nhiên ngành công nghiệp sản xuất dầu thực vật ở nước ta vẫn còn rất
non trẻ, trữ lượng thấp, giá thành cao. Ngoài dầu thực vật, nguồn mỡ động vật cũng

hướng tiêu chuẩn về nhiên liệu sinh học ở Việt Nam, trong đó có tiêu chuẩn cho
nhiên liệu Biodiesel.
1.2. NGUYÊN LIỆU TỔNG HỢP BIODIESEL
1.2.1. Các nguồn nguyên liệu
Biodiesel có thể sản xuất từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau, trên cơ sở là
sự phát triển của nguyên liệu theo thời gian, ta có thể tạm thời phân loại ra làm 3 thế
hệ như sau:
-

Thế hệ thứ nhất: Dầu thực vật, mỡ động vật có khả năng ăn được như dầu

lạc, dầu vừng, dầu hướng dương, dầu hạt cải…
-

Thế hệ thứ hai: Dầu mỡ thải (đã qua sử dụng) hoặc các loại phụ phẩm của

các ngành chế biến thức ăn (như mỡ cá tra, cá basa…).
-

Thế hệ thứ ba: Dầu của những cây không ăn được như dầu hạt cao su, dầu

jatropha, dầu vi tảo….

Nguyễn Chí Công

16
Khóa 2012B


1.2.2. Một số loại nguyên liệu sản xuất Biodiesel

Nguyễn Chí Công

17
Khóa 2012B


chọn để nuôi trồng phải được chọn lựa rất nghiêm ngặt và phải có khả năng chống
chịu được tạp nhiễm.
Do chi phí cho việc trồng cây nhiên liệu lấy dầu rất thấp, hơn nữa chúng lại
rất sẵn trong tự nhiên nên trong tương lai, diesel sinh học có thể được sản xuất ra
với chi phí thấp hơn nhiều so với diesel lấy từ dầu mỏ. Tuy nhiên bài toán nguyên
liệu đặt ra là: “Diesel sinh học cũng có thể làm thay đổi nhu cầu đối với đất nông
nghiệp”, Trevor Price, một chuyên gia môi trường tại Đại học Glamorgan (xứ
Wales, Anh), nhận định: “Diesel sinh học có thể giải quyết được bài toán hiệu ứng
nhà kính và sự cạn kiệt của nhiên liệu hóa thạch, nhưng dẫu sao nó vẫn cần rất
nhiều đất trồng”. Các cánh rừng nhiệt đới có thể bị đốt để trồng cọ, đậu tương và
những cây lấy dầu khác. Nhiều quốc gia sẽ phải lựa chọn giữa nhiên liệu và thực
phẩm [18].
Vi tảo là chìa khóa có thể giải quyết vấn đề này. Sản xuất diesel sinh học từ
sinh khối vi tảo là hướng đi mà nhiều nước trên thế giới đang hướng đến. Với ưu
thế vượt trội của nguyên liệu này là không cạnh tranh đất canh tác nông nghiệp. Do
đó, sử dụng vi tảo để sản xuất biodiesel sẽ không ảnh hưởng đến lương thực, cỏ và
những sản phẩm khác thu từ mùa màng. So sánh với các loại cây lấy dầu thì vi tảo
là nguồn nguyên liệu tốt để sản xuất Biodiesel có thể thay thế được cho diesel hóa
thạch. Hàm lượng dầu trong vi tảo có thể đạt 80% trọng lượng sinh khối vi tảo khô,
phổ biến là mức 20-50%.
*So sánh lượng dầu thu được từ vi tảo với các nguồn khác.
Hiện tại nhiên liệu sinh học chủ yếu thu được từ những cây lương thực
như mía đường, củ cải đường, ngô, kê, hạt cải, hướng dương, đậu nành và cọ, mặc
dù những dạng sinh khối khác có thể được dùng và thích hợp hơn. Vấn đề đáng

Năng suất (lít
(m2.năm/kg
biodiesel(kg
dầu(% kl dầu
dầu/ha/năm)
biodiesel) biodiesel/ha/năm)
trong sinh khối)

Ngô

44

172

66

152

Cây gai dầu

33

363

31

321

Đậu nành


41

974

12

862

Hướng dương

40

1070

11

946

Thầu dầu

48

1307

9

1156

Cọ


121104

Vi tảo (Hàm
lượng dầu trung
bình)
Vi tảo (Hàm
lượng dầu cao)
Vi tảo (Hàm
lượng dầu rất
cao)
Nguyễn Chí Công

19
Khóa 2012B


Bên cạnh đó, trong năng suất thu sinh khối từ các loại cây chứa dầu thì vi tảo
là cao nhất:
Bảng 1.3. Năng suất thu sinh khối của các cây lấy dầu [13]
STT

Sinh khối

Năng suất (tấn/ha/năm)

1.

Đậu nành

1 - 2,5

Hình 1.1. Hạt cao su
Có rất nhiều hạt mang dầu mà ta đã biết, nhưng hạt cây cao su ít được nói
đến.Vì từ trước cây cao su được trồng chủ yếu để thu hoạch mủ, sau nữa là đến gỗ,
còn hạt cây cao su không có giá trị dinh dưỡng và cũng bởi việc thu hoạch chúng
không được thuận tiện do quả chín rụng xuống không theo mùa. Một phần hạt cao
su chưa tìm thấy công dụng gì so với mủ và gỗ. Vì vậy, nếu sử dụng dầu hạt cao su
để tổng hợp ra biodiesel thì sẽ có ý nghĩa lớn về kinh tế và môi trường [3].

Nguyễn Chí Công

20
Khóa 2012B


Theo nghiên cứu mới nhất, 1 ha cây cao su có thể cho khoảng 300 – 400kg
hạt mỗi năm. Khối lượng của hạt cao su tươi dao động từ 3 – 5g, phân bố 40% ở
nhân, 35% ở vỏ và còn lại là lượng ẩm (25%).
Hạt cao su mặc dù có hàm lượng dầu cao, nhưng không dùng cho thực phẩm
vì chúng có chứa độc tố HCN. Tuy nhiên đây có thể là một nguồn dùng để sản xuất
nhiên liệu sinh học trong tương lai thay thế cho các loại nhiên liệu hiện tại.
Đến nay, hạt cao su vẫn chỉ là một phế liệu, việc tận dụng hạt cao su chỉ được
thực hiện ở một vài nơi và hầu như không có quy mô kinh tế.
Bảng 1.4. Thành phần % hóa học của nhân hạt cao su
STT
1

Tính chất
% Chất khô

Phần trăm


Dựa vào thành phần hóa học nêu trên ta thấy hạt cao su chứa hàm lượng dinh
dưỡng khá cao trên phương diện cung cấp protein và lipid, nếu như được xử lý triệt
để hết độc tố, thì có thể dùng nguồn protein này cho công nghệ thực phẩm.
Theo Norahari và Kothandaraman (1983) đã phát hiện trong nhân hạt cao su
có chứa 749mg HCN/kg [14]. Tuy nhiên, nếu được bảo quản trong 1 khoảng thời
gian dài thì người ta có thể thấy rằng hàm lượng HCN có thể giảm xuống khoảng 25–77%.
Hơn thế nữa người ta có thể thấy rằng lượng HCN có thể giảm đi dưới tác động của
nhiệt độ cao thông qua các quá trình tách dầu.
Khái quát về dầu từ hạt cao su.
Thành phần dầu từ hạt cao su thu được:
- Chứa trên 90% các axit có mạch C 18 và phân tử lượng khoảng
870± 10, Kg/m 3 .
- Chỉ số Iot 130 ± 5 g Iot/100g.
- Chỉ số xà phòng 185 ± 5 mg KOH/g.
Nguyễn Chí Công

21
Khóa 2012B


- Chỉ số axit 50 ± 5 mg KOH/g[19].
- Axit trong dầu hạt cao su gồm 2 nhóm chính:
+ Axit béo bão hòa.
Axit Palmitic.
Axit Stearic.
+ Axit béo không bão hòa.
Axit oleic.
Axit linoleic.
Trong dầu hạt cao su (DHCS), các metyl este của các axit béo no làm tăng

hơn so với dầu nành.
Hai sản phẩm được tạo ra từ hạt cao su đó là dầu và bánh dầu. Dầu chứa
18,1% các axit béo no, gồm axit palmitic và axit stearic và 80,5% các axit béo
không no, gồm chủ yếu là axit oleic, axit linoleic, và axit linolenic. Dầu từ hạt
cao su chứa khoảng 30 – 35% axit linoleic, 21 – 24% axit linolenic nên có
tính chất của dầu bán khô. Hàm lượng axit béo tự do trong dầu hạt cao su chưa
tinh luyện là 17%.
Bảng 1.5. Thành phần lipid trong nhân hạt cao su (Nwokolo 1997)
Tên

Ký hiệu

% Chất béo

Myristic

14:0

0.08

Palmitic

16:0

9.27

Palmitoleic

16:1


0.57

Arachidonic

20:4

-

Hiện nay dầu này vẫn chưa được dùng để ăn. Nó có tính chất tương tự như
dầu nành và do đó nó có thể được dùng để thay thế một phần dầu nành trong các
ứng dụng công nghiệp.

Nguyễn Chí Công

23
Khóa 2012B


Tính chất vật lý.
Bảng 1.6. Một số tính chất hóa lý của dầu hạt cao su
STT

Tính chất

Giá trị

0

1


218.50C

7

Điểm cháy

347.40C

8

Chỉ số khúc xạ

1.4709

9

Nhiệt trị

66

37.5

Tính chất hóa học.
Thành phần hóa học của dầu hạt cao su chủ yếu là các triglyxerit nên chúng
có đầy đủ tính chất của một este điển hình.
-

Phản ứng thủy phân.
Ở điều kiện nhiệt độ, áp suất và xúc tác nhất định (thường là xúc tác axit,


HO

CH

+

R3

COO CH 2

R3

COO CH 2

Nguyễn Chí Công

COO CH

H2O

H2O

CH2

R2

CH2

R2



CH2

+

R3 COOH

24
Khóa 2012B


Phản ứng tổng quát có thể viết như sau:

R1

COO CH2

R1 COOH

R2

COO CH + 3H2O

R2 COOH

R3

COO CH2

R3 COOH


+ 3NaOH

R2 COONa

+

CH OH
CH2 OH

R3 COONa

• Phản ứng trao đổi este
Trong môi trường có xúc tác vô cơ như axit H2SO4, HCl hay các xúc tác
bazơ như NaOH, KOH các este trong dầu có thể tiến hành este hóa trao đổi với các
rượu bậc 1 như metanol, etanol tạo thành các este axit béo với các rượu tương ứng
và glyxerin. Với R là gốc hydrocarbon của rượu, phản ứng dạng tổng quát như sau:

R1

COO CH 2

R2

COO CH

R3

COO CH 2