Chương 3.
NHIÊN LIỆU SINH HỌC
3.1. NGUỒN GỐC, PHÂN LOẠI VÀ VAI TRÒ CỦA NHIÊN LIỆU SINH HỌC
3.1.1. Nguồn gốc và phân loại nhiên liệu sinh học
Theo dự tính lượng dầu mỏ sẽ cạn kiệt trong vòng 50 năm nữa, đồng thời nhu
cầu sử dụng năng lượng ngày càng tăng. Giá dầu mỏ thường xuyên biến động và xu
hướng chung là tăng nhanh là nguyên nhân làm giá cả trên thị trường. Việc tìm ra nhiên
liệu mới thay thế dầu mỏ
và ứng dụng nó đã trở thành mục tiêu của nhiều nghiên cứu.
Nhiên liệu có nguồn gốc sinh học (các sản phẩm của nông nghiệp) là một giải pháp tốt
nhất khi nó không chỉ giải quyết vấn đề năng lượng mà còn giải quyết vấn đề môi trường.
Những nhiên liệu có nguồn gốc sinh học bao gồm: cồn (ethanol, methanol),
biodiesel, biogas,…
3.1.2. Vai trò và xu thế phát triển của nhiên liệu sinh học
Những ưu đi
ểm của nhiên liệu sinh học:
• Là nhiên liệu có thể tái sinh.
• Thay thế được cho diesel, xăng.
• Có thể sử dụng cho tất cả các phương tiện vận tải.
• Giảm phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính.
• Giảm chất thải của ống bô, bao gồm các khí độc.
• Không độc, dễ bị phân hủy sinh học, thân thiện với môi trường.
• Sản xuất từ các sản phẩm nông nghiệp, hoặc từ các nguồn năng lượng tái sinh.
• Dễ sử dụ
ng nếu nắm được các qui định.
Vì vậy mà việc sản xuất, ứng dụng nhiên liệu sinh học làm nhiên liệu thay thế cho
các nhiên liệu truyền thống là vấn đề vô cùng quan trọng, là mục tiêu mà rất nhiều quốc
gia đặt ra.
Nhằm tránh tác động xấu của biến động giá dầu, Chính phủ Thái Lan lên kế hoạch
phát triển nguồn năng lượng thay thế, trong đó có việc sử dụng nhiên liệu sinh học song
song với các loại nhiên liệu hiện nay. Kế hoạ

Ethanol là nhiên liệu dạng cồn, được sản xuất bằng phương
pháp lên men và chưng cất các loại ngũ cốc chứa tinh bột có thể chuyển hóa thành đường
đơn như ngô, lúa mạch, lúa mì, củ cải đường, củ sắn... Ethanol còn được sản xuất từ các
loại cây cỏ có chứa cellulose. Nhiên liệu này có thể làm giảm lượng khí phát thải của
xăng và là chất phụ gia để tăng tr
ị số ốc-tan, loại trị số đo khả năng kích nổ. Các quốc gia
phát triển hay đang phát triển đều có thể sản xuất được ethanol do công nghệ điều chế
không đòi hỏi ở mức cao siêu. Ethanol là ethyl alcohol, được chế tạo từ phương pháp tổng
hợp hay lên men các chất hữu cơ như: nước ép trái cây, rỉ đường, bã mía, tinh bột sắn,
tinh bột ngô, … Ethanol có thể được sản xuất dưới hai dạng hydrous (có nước) hoặc
anhydrous (tinh chất không có nước). Ethanol sản xuất trong công nghiệp thường là
anhydrous, chứa 93% đến 96% ethanol và 4% đến 7% nước (theo thành phần thể tích).
Ethanol (hoặc ethyl alcohol) có công thức hoá học là CH
3
CH
2
OH.
Theo các nhà khoa học, về mặt nhiệt lượng thì 1,5 lít ethanol có thể thay cho 1 lít
xăng. Nếu pha ethanol vào xăng, tùy theo độ tinh khiết của chúng có thể giảm lượng xăng
khoảng 10 - 15% mà công suất, hiệu suất và độ mài mòn động cơ hầu như không đổi. Do
có nguồn gốc từ cây trồng nên ethanol mang lại rất nhiều lợi ích: an toàn năng lượng, giá
nhiên liệu thấp, giảm khí CO
2
, tái sinh nền nông nghiệp, tạo thêm nhiều việc làm cho
nông dân và bảo vệ lớp đất bề mặt. Việc sản xuất ethanol từ nguyên liệu sinh khối như:
rơm, cành cây nhỏ, củi tre... đang có dấu hiệu rất khả quan, báo hiệu thời điểm đẩy mạnh
việc sản xuất và sử dụng nguồn nhiên liệu vô tận đang đến.
Từ kinh nghiệm của Bra-xin, gần đây, các quốc gia phát tri
ển như Mỹ, Đức, Nhật
Bản... cũng đặc biệt quan tâm đến ethanol và các loại nhiên liệu sinh học khác. Mới đây,

NOx và tác dụng ăn mòn kim loại, ăn mòn các loại nhựa lớn hơn xăng thông thường.
Về mặt kỹ thuật, tăng thêm 10% Ethanol vào xăng có nghĩa chỉ số octane tăng
thêm 3 điểm, hiệu suất nhiên liệu tăng và khi hàm lượng oxygen tăng trong Ethanol đả
m
bảo xăng được đốt sạch hơn, giảm khí thải CO, CO
2
qua ống bô, góp phần bảo vệ môi
trường không khí trong sạch. Về mặt kinh tế, ngoài việc không phải chi một lượng lớn
ngoại tệ để nhập khẩu xăng dầu, còn giúp giảm giá xăng xuống một ít, giá trị hoá được
những phế thải nông nghiệp, phát triển công nghiệp sản xuất cồn tạo thêm công ăn việc
làm cho xã hội và tăng thu nhập cho nông dân.
Cồn ethanol có nhiệt trị nhỏ hơn xă
ng khoảng
25,898 MJ/kg, và gây ăn mòn các chi
tiết trong động cơ.

3.2.3. Ứng dụng của cồn
1) Phạm vi ứng dụng
Sản lượng cồn dùng làm nhiên liệu trên thế giới ngày càng tăng dần: năm 1980 chỉ
đạt 10 triệu tấn, nhưng đến năm 2001 đã đạt 26 triệu tấn, năm 2002 đạt 34 triệu tấn, năm
2003 đạt đến 40 triệu tấn Brazil là nước đi đầu với chương trình quốc gia mang tên
“PROANCOL” vào năm 1975, sử dụng cồn ethanol
được sản xuất từ bã mía pha vào
xăng với tỷ lệ đến 20% để dùng trong vận tải. Brazil có 20 triệu ô tô dùng động cơ cồn
ethanol và 17 triệu xe khác sử dụng nhiên liệu hỗn hợp ethanol với xăng, dầu Diesel. Từ
năm 1975 đến 2002 lượng cồn được sử dụng làm nhiên liệu ở Brazil đã thay thế cho
khoảng 210 tỷ lít xăng dầu, tiết kiệm cho quốc gia này trên 52 tỷ USD. Brazil đã trở thành
nước s
ản xuất, tiêu thụ và xuất khẩu ethanol số một trên thế giới. Với hơn 60.000 đồn
điền trồng mía, 300 nhà máy sản xuất ethanol, Brazil đã sản xuất được 13 tỷ lít ethanol


Các chỉ tiêu / Loại nhiên liệu Cồn ethanol 95%
Thành phần khối lượng , kg/kg
0,496C; 0,124H
2
; 0,33O
2
;
0,05H
2
O
Thành phần khối lượng, kg/lít
0,397C; 0,099H
2
; 0,264O
2
;
0,04H
2
O
Khối lượng riêng ở 15
0
C (kg/dm
3
) 0,80
Nhiệt ẩm (kJ/kg ở 25
0
C) 840
Nhiệt trị thấp Q
t

) 22

3.3. BIODIESEL
3.2.1. Sản xuất BIODIESEL
Biodiesel là methyl este của những axít béo. Để sản xuất Biodiesel người ta pha
khoảng 10% mêtanol vào dầu thực vật và dùng nhiều chất xúc tác khác nhau (đặc biệt là
hiđrôxít kali, hiđrôxít natri và các ancolat). Ở áp suất thông thường và nhiệt độ vào
khoảng 60°C liên kết este của glyxêrin trong dầu thực vật bị phá hủy và các axít béo sẽ
được este hóa với mêtanol. Chất glyxêrin hình thành phải được tách ra khỏi dầu Biodiesel
sau đấy.