CHƢƠNG 1 – TỔNG QUAN - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Trường ĐH Khoa học Tự nhiên - Luận văn Thạc sỹ Hóa học - 2010 

1.1. Tình hình năng lƣợng thế giới 

CHƢƠNG 1 – TỔNG QUAN 

Năng lượng đóng vai trò cực kì quan trọng trong quá trình phát triển kinh tế 

xã hội ở thế kỉ 21. Hơn 150 năm về trước, loài người đã khai thác và sử dụng dầu 

mỏ dù hết sức thô sơ. Ngày nay, với trình độ cao con người đã gần như tận dụng 

được hết các phân đoạn của dầu mỏ, biến chúng thành những sản phẩm hữu ích và 

dầu mỏ trở nên là một tài nguyên chiến lược quan trọng đối với bất kỳ quốc gia nào. 

Một nhược điểm lớn của dầu mỏ là nó không thể tái tạo, với tốc độ khai thác 

như hiện nay qua thì cạn kiệt nguồn tài nguyên chỉ còn là vấn đề thời gian. Tính đến 

năm 1930, đã có 17 tỷ thùng dầu được khai thác. Đến năm 1970, mỗi năm toàn thế 

giới khai thác 17 tỷ thùng dầu. Đến năm 1997, 807 tỷ thùng dầu đã được khai thác 

và còn lại khoảng 995 tỷ thùng dầu trong lòng đất. 

Nếu như tốc độ tiêu thụ dầu không đổi, như mức hiện nay, 24 tỷ thùng một 

năm, thì đến năm 2040 chúng ta sẽ không còn được dùng dầu nữa. Nhưng một thực 

tế là nhu cầu của chúng ta không ngừng tăng lên, khoảng 2%/năm, và nhu cầu sẽ 

vượt cung trước năm 2040. 

An ninh kinh tế, an ninh quốc gia liên quan chặt chẽ với an ninh năng lượng. 

Tiết kiệm và sử dụng có hiệu quả năng lượng, nhiên liệu truyền thống hiện có như 

nhiên liệu hóa thạch, thủy năng, phát triển và sớm đưa vào khai thác cũng như sử 

dụng các nguồn năng lượng, nhiên liệu sạch như năng lượng nguyên tử, năng lượng 

mặt trời, năng lượng gió, nhiên liệu sinh học … để đảm bảo an ninh năng lượng, 

tăng trưởng kinh tế và bảo vệ môi trường luôn là chính sách hàng đầu của từng quốc 

gia và toàn cầu trong chiến lược phát triển bền vững. 

1.2. Nhiên liệu diesel 

1.2.1. Nguồn gốc 

Nhiên liệu diesel (DF – diesel fuel) hay còn gọi là dầu diesel (DO – diesel 

oil) là nhiên liệu dùng cho động cơ diesel sử dụng rộng rãi trong sản xuất nông, 

lâm, ngư nghiệp, trong hàng hải, giao thông,… 

Nguyễn Mộng Hoàng 3


DO được sản xuất chủ yếu từ phân đoạn gasoil và là sản phẩm của quá trình 

chưng cất trực tiếp dầu mỏ. Phân đoạn diesel có khoảng nhiệt độ sôi 250 – 370�C, 

thành phần hiđrocacbon của phân đoạn này gồm: parafin, naphten, aromatic và 

olefin với số nguyên tử cacbon từ 12 – 18 [13]. 

Tỷ lệ nguyên tố trong nhiên 

C 

87 

liệu, % khối lƣợng 

H 

12,6 

Bảng 1.1: Một vài thông số về DO 

O 

0,4 

Khối lƣợng 

phân tử, g/mol 

Số nguyên 

tử cacbon 

Nhiệt độ chƣng 

cất, �C 

180 ÷ 200 12 ÷ 18 200 ÷ 300 

DO là loại nhiên liệu lỏng, nặng hơn dầu lửa và xăng, được sử dụng chủ yếu 

cho động cơ diesel, các tuabin khí và các loại động cơ đốt trong khác. 

Những yêu cầu đối với nhiên liệu diesel: 

- Đảm bảo cấp nhiên liệu liên tục và tin cậy vào buồng cháy, phù hợp với 

quá trình làm việc của động cơ. 

- Có khả năng tự cháy và bay hơi phù hợp để động cơ khởi động dễ dàng, có 

tốc độ tăng áp suất xi lanh không quá lớn và có tốc độ cháy đủ lớn. 

- Ít đóng cặn trong hệ thống cấp nhiên liệu và trong xi lanh. 

- Có tính ăn mòn thấp. 

Để đánh giá chất lượng diesel, người ta phải xác định trên dưới 20 chỉ tiêu kỹ 

thuật khác nhau. Một số chỉ tiêu ảnh hưởng đến quá trình làm việc và độ tin cậy của 

động cơ, các chỉ tiêu còn lại xác định khả năng sử dụng nhiên liệu trong các điều 

kiện khí hậu khai thác khác nhau. 

1.1.2. Tính chất nhiên liệu diesel 

1.1.2.1. Trị số cetan 

Khả năng tự bốc cháy là đại lượng đặc trưng quan trọng nhất của nhiên liệu 

diesel, được biểu thị bằng trị số cetan (kí hiệu là: CN – Cetan Number). 



Trị số cetan của nhiên liệu là một đại lượng quy ước, có giá trị đúng bằng tỷ 

số phần trăm thể tích (%V) của cetan (n-hexadecan C16H34) trong hỗn hợp với 

�-metyl naphtalen (C10H7CH3) mà khả năng tự bốc cháy của hỗn hợp ấy tương 

đương với khả năng tự bốc cháy của nhiên liệu DO trong những điều kiện thử 

nghiệm tiêu chuẩn, n-cetan có công thức cấu tạo mạch thẳng. Chất này dễ tự cháy, 

quy ước có chỉ số cetan bằng một trăm (CN = 100), �-metyl naphtalen có cấu tạo 

hai vòng thơm với một nhóm thế metyl ở vị trí �. Chất này rất khó tự cháy, có nhiệt 

độ tự cháy cao, quy ước có chỉ số cetan bằng không (CN = 0) [13]. Hỗn hợp hai 

chất này có chỉ số cetan bằng phần trăm thể tích của chất n-cetan trong hỗn hợp. 

Theo cấu trúc hóa học, parafin có chỉ số cetan lớn nhất, aromatic có chỉ số cetan bé 

nhất, isoparafin có chỉ số cetan trung bình. Chỉ số cetan của một số hiđrocacbon 

được trình bày trong Bảng 1.2. 

Yêu cầu về trị số cetan của động cơ diesel không quá cao. Đối với động cơ 

diesel tốc độ chậm (dưới 500 vòng/phút) chỉ số cetan trong khoảng 45 – 50, còn đối 

với tốc độ nhanh (từ 500 đến 1000 vòng/phút) chỉ số cetan trên 50. 

Trị số cetan không có ý nghĩa sống còn như trị số octan. Nó không hoàn toàn 

quyết định hiệu suất động cơ (liên quan đến độ nén), song nhiên liệu có trị số cetan 

thấp hơn yêu cầu có thể dẫn đến những khó khăn, trục trặc khi khởi động máy, gây 

nhiều tiếng ồn, đặc biệt là giảm tốc độ trong thời tiết lạnh, tạo ra khí thải chứa nhiều 

chất độc… Nói chung, nhiên liệu có trị số cetan càng cao càng dễ khởi động, song 

chỉ số cetan quá cao sẽ gây lãng phí nhiên liệu (do hiện tượng cháy không hoàn 

toàn). Ngoài chỉ số cetan là chỉ tiêu chính, người ta còn đánh giá chất lượng diesel 

bằng nhiều thông số khác: độ nhớt, tỷ trọng, thành phần cất, nhiệt độ chớp cháy, 

hàm lượng lưu huỳnh, điểm đông đặc,… nhưng mỗi nước có nhiều tiêu chuẩn khác 

nhau phù hợp với điều kiện khí hậu của mỗi nước. 



Bảng 1.2: Trị số cetan của một số hiđrocacbon 

Hiđrocacbon Công thức Trị số cetan 

n-dodecan C12H26 75 

3-ethyldecan C12H26 48 

4,5-diethyloctan C12H26 20 

n-hexadecan (cetan) C16H34 100 

7,8-dimethylhexadecan C16H34 41 

5-butyldohexan C16H32 47 

n-hexylbenzen C16H32 27 

n-heptylbenzen C13H20 36 

n-octylbenzen C14H22 51 

�-methylnaphtalen C11H10 0 

Butylnaphtalen bậc 3 C14H16 3 

Butyldecalin bậc 3 C14H26 24 

n-dodexylbenzen C18H30 60 

1.1.2.2. Độ nhớt của nhiên liệu diesel 

Độ nhớt quyết định khả năng lưu động và hóa sương của nhiên liệu, do đó 

cũng quyết định đặc tính cháy của nhiên liệu trong xi lanh. 

Cũng như đối với áp suất phun dầu, độ nhớt lớn sẽ ảnh hưởng xấu cho hoạt 

động bơm cao áp và phun kim. Ngược lại, nếu độ nhớt quá lỏng sẽ không làm kín 

tốt xi lanh piston bơm cao áp và kim phun, đồng thời nhiên liệu thiếu đặc tính bôi 

trơn, một yếu tố vô cùng quan trọng đối với bơm cao áp và kim phun nhiên liệu. Vì 

vậy, độ nhớt của nhiên liệu diesel phải được chọn sao cho thích hợp với cấu trúc 

của động cơ đã thiết kế sẵn, Bảng 1.3. 



Bảng 1.3: Tiêu chuẩn nhiên liệu diesel của Mỹ [24] 

TT Chỉ tiêu Loại nhiên liệu 

1 – D 2 – D 3 – D 

1 Chỉ số cetan (min) 40 40 30 

2 Nhiệt độ phần cất 10%, �C, max 287 282 – 338 - 

3 Độ nhớt 37,8�C, Cst 1,4 – 2,5 2,0 – 4,3 5,8 – 26,4 

4 Cặn cacbon, % (max) 0,15 0,35 - 

5 Độ tro, % (max) 0,01 0,01 0,1 

6 Nhiệt độ chớp cháy, �C (min) 38 52 54 

7 Hàm lượng lưu huỳnh, % (min) 0,5 0,5 2,0 

1 – D động cơ tốc độ cao, làm việc trong những điều kiện thay đổi nhanh về 

tải trọng và tốc độ, động cơ vận hành ở nhiệt độ thấp; 2 – D động cơ xe tải hạng 

nặng, động cơ có tốc độ cố định và tải trọng rất lớn; 3 – D động cơ có vòng quay 

nhỏ, trung bình và không thay đổi. 

1.1.2.3. Thành phần cất 

Thành phần cất của nhiên liệu diesel được đánh giá bằng các nhiệt độ chưng 

cất. Đối với nhiên liệu diesel, người ta quan tâm đến nhiệt độ chưng cất 10%V, 

50%V, 90%V nhiên liệu. 

Nhiệt độ chưng cất 10%V nhiên liệu (t10%) là nhiệt độ tại đó 10% thể tích 

nhiên liệu được bay hơi. Nhiệt độ chưng cất 10%V đặc trưng cho các hiđrocacbon 

nhẹ, dễ bay hơi trong điều kiện xi lanh. Thực tế yêu cầu t10% không thấp hơn 200�C. 

Nếu t10% thấp hơn 200�C, chứng tỏ nhiên liệu diesel có hợp phần nhẹ cao, khi cháy 

sẽ làm tăng nhanh áp suất, dễ dẫn tới cháy kích nổ. Điều đó làm tăng áp lực của khí 

trong xi lanh. Động cơ làm việc với nhiên liệu như vậy thường có tiếng ồn lớn kèm 

theo dao động và cường độ ăn mòn chi tiết cao. 

Nhiệt độ chưng cất 50%V nhiên liệu (t50%) đặc trưng cho tính đồng đều của 

phân bố hiđrocacbon và tính bay hơi hoàn toàn trong quá trình tạo hỗn hợp, t50% ảnh 



hưởng đến tính khởi động của máy, nhiên liệu có t50% thích hợp (không vượt quá 

280�C) sẽ khiến động cơ khởi động dễ dàng. 

Nhiệt độ chưng cất 90%V của nhiên liệu (t90%) dùng để đánh giá hàm lượng 

các hiđrocacbon khó bay hơi trong nhiên liệu. Các hiđrocacbon loại này làm giảm 

tốc độ bay hơi của nhiên liệu trong quá trình phun, làm tăng khả năng bay hơi 

không hoàn toàn cũng như cháy không hết của nhiên liệu. Như vậy, tính kinh tế và 

công suất của động sẽ giảm, khả năng tạo muội trong buồng cháy và độ độc khí xảy 

ra cũng tăng. Tóm lại, t90% biểu thị khả năng cháy hoàn toàn của hơi nhiên liệu, t90% 

của nhiên liệu diesel không nên vượt quá 370�C. 

1.1.2.4. Một số tính chất khác 

Hàm lượng lưu huỳnh, nhiệt độ kết tinh, khả năng lọc được, ăn mòn tấm 

đồng, điểm đông đặc, điểm vẫn đục, chỉ số axit, nhiệt trị, điểm chớp cháy cốc kín, 

nước và tạp chất cơ học… là những tính chất quan trọng cần được chú ý đến. Cũng 

giống như xăng các nước đều có quy định cụ thể về yêu cầu đối với chất lượng 

diesel. Bảng 1.4 yêu cầu về chất lượng nhiên liệu diesel theo tiêu chuẩn Việt Nam 

5869:2005. 

Bảng 1.4: Tiêu chuẩn Việt Nam về nhiên liệu diesel TCVN 5869:2005 [18] 

Các chỉ tiêu 

Phƣơng pháp thử Mức quy định 

ASTM TCVN DO 

Trị số cetan (*) D4737 3180:2007 46 min 

Hàm lượng lưu huỳnh, mg/kg 

D 5453 

D 2622 

6701:2002 500 – 2500 

Nhiệt độ chưng cất �C, 90%V D 86 2698:2002 360 max 

Điểm chớp cháy cốc kín, �C 

D 3828 

D 93 

6608:2000 55 min 

Độ nhớt động học 40�C, mm 2 /s D 445 3171:2003 2 – 4,5 

Cặn cacbon của 10% cặn chưng cất, % 

khối lượng 

D 189 

D 4530 

6324:1997 0,3 max 



Điểm đông đặc, �C D 97 3753:1995 + 6 max 

Hàm lượng tro, % khối lượng D 482 2690:1995 0,01 max 

Hàm lượng nước và tạp chất cơ học, 

mg/kg 

D 6304 3182:2008 200 max 

Bụi gây ô nhiễm, mg/l D 2276 10 max 

Ăn mòn tấm đồng ở 50�C, 3 giờ 

D 130 

D 88 

2694:2000 Số 1 max 

Tính nhờn, �m D 6079 460 max 

Cảm quan D 4176 Sạch 

Khối lượng riêng ở 15�C, kg/m 3 

D 1298 

D 4052 

6594:2000 820 – 860 

(*) Phương pháp tính trị số cetan không áp dụng cho các loại nhiên liệu diesel có 

phụ gia cải thiện trị số cetan. 

1.2. Nhiên liệu biodiesel 

1.2.1. Khái niệm 

Thực ra nhiên liệu được Rudolf Diesel sử dụng để chạy động cơ diesel đầu 

tiên vào năm 1895 là dầu thực vật. Tuy nhiên, hiện nay “biodiesel” hay “diesel sinh 

học” (biodiesel fuel – thường viết tắt là BDF) là thuật ngữ dùng để chỉ loại nhiên 

liệu dùng cho động cơ diesel được sản xuất từ dầu thực vật hay mỡ động vật. 

Biodiesel thường được điều chế bằng phản ứng transeste chuyển đổi hay este hóa 

của các triglixerit, axit tự do với rượu bậc nhất no đơn chức mạch từ C1–C4 [13], 

[52]. Vì vậy, biodiesel được xem là các ankyl este, thông dụng nhất là metyl este 

tạo thành từ dầu mỡ động thực vật. Các axit béo trong dầu, mỡ có số cacbon tương 

đương với các phân tử có trong DO, hơn nữa cấu trúc của những axit này là mạch 

thẳng nên chỉ số cetan cao [52]. Đó là lý do chính để chọn dầu thực vật, mỡ động 

vật làm nguyên liệu sản xuất biodiesel. 



1.2.2. Các tính năng khi sử dụng biodiesel 

● Ƣu, nhƣợc điểm về môi trƣờng của biodiesel 

Ưu điểm vượt trội của biodiesel là tính thân thiện với môi trường. 

- Nhóm nghiên cứu của giáo sư Chen Hu, Wang Jianxin, Shuai Shijin, Trung 

Quốc hệ phối trộn B5 (5% BDF + 95% DO), B20 (20% BDF + 80% DO) chạy thử 

nghiệm ở động cơ nặng tốc độ 1200 vòng/phút thì bụi lơ lửng giảm 25%, trong khi 

đó khí NOx thay đổi không đáng kể [39]. 

- Trong biodiesel không chứa lưu huỳnh và hợp chất vòng thơm, do đó khi 

cháy không sinh ra khí thải độc hại [29], [46]. 

- Sự hiện diện của oxi trong nhiên liệu cải thiện sự cháy và làm giảm sự phát 

thải hiđrocacbon, CO, CO2 và những khí thải độc hại ra môi trường [62]. 

Nhóm nghiên cứu của giáo sư Y. Maeda, Nhật Bản [51] cũng kết luận là việc 

sử dụng biodiesel làm nhiên liệu thay thế giúp giảm bớt đáng kể ô nhiễm môi 

trường trong khí quyển (Bảng 1.5). 

Bảng 1.5: Mức độ giảm khí thải khi sử dụng biodiesel [51] 

Khí thải CO HC 

Bụi lơ 

lửng (PM) 

Muội 

than PAH CO2 NOx S 

Tỷ lệ giảm 67 30 68 50 85 100 ± 2 – 6 80 - 100 

Kết quả nghiên cứu của các tác giả Phan Minh Tân và Phan Ngọc Anh cho 

thấy lượng hiđrocacbon (HC) không cháy và cacbon monoxit do biodiesel sinh ra 

giảm đáng kể so với nhiên liệu diesel truyền thống. Tuy nhiên, lượng NOx thì lại 

tăng nhẹ tùy theo loại nhiên liệu và cấu tạo của động cơ (Bảng 1.6) [43] . 

Bảng 1.6: Lượng khí thải biodiesel so với dầu diesel. 

Khí thải Đơn vị DO truyền thống BDF từ dầu nành BDF từ dầu thải 

NOx g 0,944 1,156 1,156 

CO g 0,230 0,136 0,156 

HC g 0,0835 0,004 0,0038 



Tuy nhiên, biodiesel phát thải nhiều khí NOx trong quá trình cháy do sự hiện 

diện của oxi và nitơ trong thành phần nhiên liệu. 

● Ƣu, nhƣợc điểm về mặt kỹ thuật của biodiesel 

- Độ nhớt tốt, giảm được hiện tượng mài mòn và va đập trong động cơ. Trị 

số cetan cao [15] 

- Không chứa lưu huỳnh nên trong quá trình cháy không tạo SO2 gây ăn mòn 

và tạo cặn trong buồng đốt [34], [57]. 

- Điểm chớp cháy của biodiesel cao hơn dầu diesel [15] tạo sự an toàn trong 

quá trình vận chuyển và tồn trữ. 

- Biodiesel có thể phối trộn với dầu diesel theo mọi tỷ lệ [68]. 

- Biodiesel có giá trị nhiệt lượng thấp hơn dầu diesel [68] dẫn đến tăng lượng 

tiêu hao nhiên liệu biodiesel [61]. 

- Điểm đông đặc và điểm chảy cao gây khó khăn cho việc sử dụng nhiên liệu 

này ở những vùng có khí hậu lạnh [61]. 

- Một số khảo sát gần đây cảnh báo về nguy cơ gây ăn mòn của dầu biodiesel 

cao hơn so với dầu diesel. 

● Ƣu, nhƣợc điểm về mặt kinh tế của biodiesel 

Sử dụng biodiesel làm nhiên liệu tạo sự chủ động cho những nước phải nhập 

nhiên liệu và tạo một hướng đi mới cho các sản phẩm nông nghiệp, cải thiện cán 

cân thương mại. 

Giá thành của Biodiesel hiện nay không thấp hơn là bao nhiêu so với dầu 

diesel truyền thống do giá thành cao của nguyên liệu. Vì chưa có sự đầu tư đáng kể 

về nguồn nguyên liệu và người dùng cũng chưa hoàn toàn tin tưởng vào sản phẩm 

này. 

1.2.3. Các tiêu chuẩn về BDF nguyên chất 

Tiêu chuẩn kỹ thuật của Mỹ và Việt Nam về nhiên liệu diesel sinh học gốc 

(B100) và các phối trộn nhiên liệu diesel – BDF được trình bày trong các Bảng 1.7 

đến Bảng 1.8. 



Bảng 1.7: Tiêu chuẩn về BDF nguyên chất (B100) của Hoa Kỳ [61]. 

Tính chất Phƣơng pháp thử Giới hạn Đơn vị 

Điểm chớp cháy D 93 130 min �C 

Nước và cặn D 2709 0,050 max % thể tích 

Độ nhớt động học, 40�C D 445 1,9 – 1,6 mm 2 /s 

Tro sunfat D 874 0,020 max % khối lượng 

Lưu huỳnh D 5453 0,0015 max % khối lượng 

Ăn mòn tấm đồng D 130 No. 3 max 

Trị số cetan D 613 47 min 

Điểm đục D 2500 - 15 ÷ 5 �C 

Cặn cacbon D 4530 0,050 max % khối lượng 

Chỉ số axit D 664 0,50 max mg KOH/g 

Glixerol tự do D 6584 0,020 % khối lượng 

Glixerol tổng D 6584 0,240 % khối lượng 

Hàm lượng photpho D 4951 0,001 max % khối lượng 

Nhiệt độ chưng cất D 1160 360 max �C 

Hàm lượng phospho D4951 0,001 max % khối lượng 

Bảng 1.8: Tiêu chuẩn về BDF nguyên chất (B100) của Việt Nam [19] 

Tính chất Phƣơng pháp thử Giới hạn Đơn vị 

Hàm lượng este TCVN 7868 96,5 min % khối lượng 

Nước và cặn TCVN 7757 0,050 max % thể tích 

Nhiệt độ chưng cất, 90%V ASTM D1160 360 max �C 

Ăn mòn tấm đồng ở 50�C, 3 

giờ, max 

TCVN 2694 Số 1 

Tỷ trọng 15�C TCVN 6594 860 – 900 Kg/m 3 

Độ nhớt động học, 40�C TCVN 3171 1,9 – 6,0 mm 2 /s 

Tro sunfat TCVN 2689 0,020 max % khối lượng 



Trị số cetan TCVN 7630 47 min 

Trị số axit TCVN 6325 0,50 max mg KOH/g 

Độ ổn định oxi hóa tại 110�C EN 14112 6 min Giờ 

Glixerol tự do ASTM D6584 0,020 max % khối lượng 

Glixerol tổng ASTM D6584 0,240 max % khối lượng 

Phospho ASTM D4951 0,001 max % khối lượng 

Hàm lượng lưu huỳnh TCVN 6701 0,05 max % khối lượng 

Điểm chớp cháy cốc kín TCVN 2693 130 min �C 

Thường trên thực tế không sử dụng BDF nguyên chất (B100) mà hay sử 

dụng các hệ phối trộn B5 (5% BDF + 95% DO) và B20 (20% BDF + 80% DO). B5 

và B20 có tính chất gần giống với dầu diesel nên không cần cải tiến, hiệu chỉnh 

động cơ. Theo tiêu chuẩn một số nước EU các thông số kỹ thuật của B5 giống với 

DO. 

1.3. Tình hình sản xuất và sử dụng biodiesel trên thế giới và Việt Nam 

Hiện nay, có nhiều quốc trên thế giới khai thác và sử dụng năng lượng sạch 

cụ thể là năng lượng sinh học ở các mức độ khác nhau gồm: dầu thực vật (ăn được 

và không ăn được), etanol, biodiesel,… Năm 2006, toàn thế giới sản xuất khoảng 50 

tỷ lít etanol (75% dùng làm nhiên liệu) so với năm 2003 là 38 tỷ lít, dự kiến năm 

2012 khoảng 80 tỷ lít, năm 2005 sản xuất 4 triệu tấn biodiesel (B100), năm 2010 

trên 20 triệu tấn biodiesel. 

Châu Âu là nhà sản xuất biodiesel lớn nhất thế giới và biodiesel là nhiên liệu 

quan trọng nhất ở EU, chiếm khoảng 80% tổng nhiên liệu sinh học ở liên minh này. 

Phần lớn biodiesel (khoảng 80%) được sản xuất từ hạt cải dầu. Còn lại được sản 

xuất chủ yếu từ dầu hướng dương và dầu đậu tương. Biodiesel có thị phần lớn là do 

ở EU xe ô tô động cơ diesel có số lượng lớn và thiếu hụt dầu diesel với tốc độ tăng 

trưởng hàng năm 28,2% kể từ năm 2008. 

Năm 2005 EU có 20 nước sản xuất biodiesel so với 11 nước sản xuất trong 

năm 2004. Sản lượng biodiesel năm 2005 đạt 2,9 triệu tấn so với 1,9 triệu tấn năm 



2004 và 6,1 triệu tấn năm 2007, tăng 65% trong một năm. Các nước thành viên sản 

xuất biodiesel lớn nhất là Đức, Pháp, Italia. Tăng trưởng mạnh nhất là ở Đức, với 

sản lượng tăng từ 1,66 triệu tấn năm 2005 lên 3 triệu tấn năm 2007. Sản lượng 

biodiesel dự báo tăng mạnh ở Pháp và Italia. 

Ở Pháp, ước tính sản lượng sẽ tăng từ 370 ngàn tấn năm 2005 lên 550 ngàn 

tấn năm 2006 và 800 ngàn tấn năm 2007. Tháng 9/2005 chính phủ Pháp tuyên bố sẽ 

tăng cường sử dụng biodiesel và đạt tỷ lệ 5,75% vào năm 2008. Pháp đã đặt mục 

tiêu 7% biodiesel vào năm 2010 và 10% vào năm 2015. 

Ở Cộng Hòa Séc, metyl este cải dầu (RME) được dùng để phối trộn (31% 

RME + 69% DO) 

Ba Lan cũng rất quan tâm phát triển RME, hiện đã có một nhà máy hiện đại 

với công suất 150 nghìn tấn/năm. Ngoài ra, còn có một số công ty khác đang đặt kế 

hoạch xây dựng các nhà máy, mỗi nhà máy có công suất khoảng 50 – 250 nghìn tấn 

RME. 

Mexico có chiến lược phát triển cây dầu cọ và jatropha để cung cấp biodiesel 

dùng cho vận tải công cộng ở thủ đô và vùng nông thôn. 

Tại Archentina năm 2010 các nhà máy lọc dầu pha 5% etanol trong xăng và 

5% biodiesel vào dầu để bán trên thị trường. 

Tại Mỹ, biodiesel thương mại thường phối trộn chứa 20% BDF. Năm 2008, 

hiệp hội thử nghiệm và vật liệu Mỹ đã hoàn chỉnh bộ tiêu chuẩn cho nhiên liệu 

B6 – B20 biodiesel cho các động cơ diesel (giao thông và công nghiệp). Ngày 

10/8/2005 tổng thống Bush phê duyệt đạo luật năng lượng EPACT 2005 với rất 

nhiều điều khoảng hỗ trợ nghiên cứu, thử nghiệm, sản xuất, kinh doanh và sử dụng 

BDF. Hàng năm nước Mỹ tiêu dùng khoảng 142 tỷ gallon xăng dầu, tiêu thụ 

khoảng 25% tổng số dầu thế giới. Hiện nay, các loại xe của Mỹ có thể chạy bằng 

xăng pha trộn 10% etanol được chế tạo từ bắp. Tháng 1 – 2006, tổng thống Bush 

tuyên bố Mỹ cần thay thế 75% dầu nhập bằng những nguồn năng lượng hữu hiệu 

khác vào 2025, gồm cả nhiên liệu sinh học. Ngày 19 – 12 – 2007, nước Mỹ đòi hỏi 

những nhà sản xuất sản xuất xăng dầu phải dùng ít nhất 36 tỷ gallon nhiên liệu sinh 



học trong 2022, hay tăng gấp 5 lần mức dùng hiện nay. Năm 2007, 90% diện tích 

hoa màu dành cho năng lượng sinh học được trồng ở Mỹ: 7 triệu hecta bắp cho sản 

xuất etanol và 3,4 triệu hecta đậu nành cho sản xuất biodiesel. 

Canada là nước xuất khẩu dầu Canola. Công nghệ sản xuất BDF của Canada 

tập trung theo hướng làm sạch dầu thực vật bằng hiđro để tạo cetan sinh học rồi pha 

vào diesel, sản phẩm gọi là diesel xanh. Năm 2010, Canada sẽ dùng bioetanol 10% 

cho 45% tổng tiêu thụ nhiên liệu toàn quốc. Theo Biodiesel Bulletin (Volume 1, 

Issue 4, 5/2007) chính phủ Canada dành 2 tỷ đô la hỗ trợ phát triển năng lượng sinh 

học, trong đó 500 triệu dành cho nghiên cứu thế hệ mới của năng lượng sinh học. 

Trung Quốc xem nhiên liệu sinh học là một thành phần chiến lược quan 

trọng của phát triển kinh tế bền vững và tập trung sản xuất hai loại nhiên liệu: etanol 

và biodiesel. Năm 2010, Trung Quốc sẽ trồng 13 triệu hecta cây jatropha. Các nhà 

máy ở ba tỉnh phía Nam Trung Quốc năm 2006 đã sản xuất 50.000 m 3 biodiesel, 

năm 2007 riêng công ty Yunnan Shenyu New Energy đã trồng 20.000 hecta cây 

jatropha và xây một nhà máy sản xuất dầu jatropha thô và biodiesel với công suất 

100.000 tấn/năm. Hiện tại, nhiên liệu sinh học đạt khoảng một triệu tấn. Mục tiêu 

của Trung Quốc là sản xuất 12 triệu tấn nhiên liệu sinh học (bao gồm bioetanol và 

biodiesel) hàng năm vào năm 2020, đưa tỷ lệ nhiên liệu sinh học lên 15% tổng mức 

sử dụng nhiên liệu trong giao thông vận tải của cả nước. Nguyên liệu tiềm năng đầu 

vào để sản xuất biodiesel gồm có hạt cải dầu, hạt hướng dương, lạc, vừng, … Sản 

lượng biodiesel của Trung Quốc hiện tại khoảng hai triệu tấn. 

Ấn Độ là nước tiêu thụ dầu diesel lớn (40 triệu tấn hàng năm) đã có các đồn 

điền trồng cây jatropha ở những vùng đất khô cằn chỉ để cung cấp nguyên liệu sản 

xuất biodiesel nhằm mục tiêu đến năm 2010 thay thế khoảng 10% diesel dầu mỏ. 

Tại Malaixia đến năm 2015 sẽ có 5 nhà máy sản xuất biodiesel từ dầu cọ, với 

tổng công suất gần 1 triệu tấn/năm để sử dụng trong nước và xuất khẩu sang EU. 

Indonesia đến năm 2015 sử dụng B5 đại trà trong nước. Ngoài dầu cọ, nước 

này còn đầu tư trồng 10 tiệu hecta cây jatropha lấy làm dầu biodiesel. 



Tại Nhật đã đưa nhiên liệu biodiesel vào phương tiện giao thông nội thành từ 

năm 1997. Nhật tập trung chủ yếu vào dầu cọ, canola, hướng dương, dầu mỡ đã qua 

sử dụng. 

Thái Lan ưu tiên sản xuất biodiesel từ dầu cọ. Hiện nay, Thái Lan sản xuất 

biodiesel từ dầu cọ với sản lượng 500.000 lít/ngày, dự kiến đến năm 2012 sẽ nâng 

công suất lên 8,5 triệu lít/ngày với tổng diện tích trồng cọ lên 1,6 triệu hecta. 

Lào và Campuchia cũng đang phát triển nhiên liệu sinh học từ dầu thực vật, 

trong đó cây jatropha được quan tâm nhiều nhất. 

Tại Việt Nam, tuy đã có nhiều nhóm quan tâm nghiên cứu điều chế biodiesel 

trong phòng thí nghiệm cách đây 10 – 15 năm nhưng việc đưa biodiesel vào sản 

xuất và thương mại chỉ phát triển vài năm gần đây. 

Tại An Giang, công ty Agifish xây dựng nhà máy chế biến biodiesel công 

suất 30.000 lít/ngày. Ở Cần Thơ, công ty TNHH Minh Tú đã đầu tư hơn 12 tỷ đồng 

xây dựng nhà máy sản xuất biodiesel từ mỡ cá. Hiện nay, do giá thành mỡ cá khá 

cao nên ở An Giang và Cần Thơ không còn sản xuất biodiesel từ mỡ cá. Năm 2007, 

công ty TNHH Minh Tú phối hợp với nông dân trồng 2.000 hecta jatropha tại các 

tỉnh miền Trung và Tây Nguyên để làm nguyên liệu sản xuất BDF. Tháng 8/2006, 

hệ thống thiết bị sản xuất nhiên liệu biodiesel từ dầu ăn phế thải với công suất 2 

tấn/ngày được triển khai tại công ty Phú Xương, quận Thủ Đức, TPHCM. Giữa năm 

2007, quận 8 – TPHCM, nhà máy sản xuất dầu diesel từ dầu thực vật phế thải của 

nước ta chính thức hoạt động. 

Bộ công nghiệp đang xây dựng đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 

2015, tầm nhìn 2020 với mục tiêu sản xuất xăng E10 và biodiesel nhằm thay thế 

một phần nhiên liệu truyền thống hiện nay. Đến năm 2020, công nghệ sản xuất 

biodiesel ở Việt Nam sẽ đạt trình độ tiên tiến trên thế giới với sản lượng khoảng 5 

tỷ lít xăng E10 và 500 triệu lít biodiesel B10/năm. 



1.4. Tình hình nghiên cứu biodiesel 

Các trường, viện nhiều nước trên thế giới đã nghiên cứu để điều chế 

biodiesel từ các nguồn nguyên liệu và các loại xúc tác khác nhau: 

Nhóm tác giả Mariana Helena Chaves, José Renato de Oiliveira Lima, 

trường đại học Braxin dùng phản ứng transeste hóa tổng hợp biodiesel từ dầu nành, 

cọ sử dụng xúc tác ion Cu (II) và Co (II) [32]. 

Nhóm tác giả ở Trường Đại học Tây Ban Nha và Braxin Pedro Maireles- 

Torres, Antonio Jiménez-López áp dụng phản ứng transeste hóa để điều chế 

biodiesel từ dầu mỡ động thực vật sử dụng xúc tác bazơ là oxit của Mg, Al, Ca 

trong quá trình transeste hóa [21]. 

Nhóm tác giả Rusiene M. de Almeida, Norberto S. Gonçalves, Simoni M.P. 

Meneghetti cũng của Braxin dùng phản ứng transeste hóa điều chế biodiesel từ dầu 

thực vật sử dụng xúc tác axit mạnh sunfat TiO2 (TiO2/SO4 ) [22]. 

Nhóm tác giả Ulf Schuchardt, Sergio Teixeira ở Trường Đại học Braxin điều 

chế biodiesel từ dầu đậu nành sử dụng xúc tác zirconia sunfated (S–ZrO2) [37]. 

Nhóm tác giả Abraham Casas, Ángel Pérez, María Jesús Ramos ở Trường 

Đại học Tây Ban Nha và Mehico dùng phản ứng transeste hóa tác chất metanol để 

điều chế biodiesel từ dầu hướng dương sử dụng xúc tác zeolit [30]. 

Nhóm tác giả Pisitpong Intarapong, Apanee Luengnaruemitchai Đại học 

Thái Lan dùng phản ứng transeste hóa tác chất etanol, metanol để điều chế biodiesel 

từ dầu cọ sử dụng xúc tác KOH/Al2O3 và KOH/NaY (zeolit) [40]. 

Nhóm tác giả K. Aryusuk, K. Krisnangkura ở Đại học Thái Lan điều chế 

biodiesel từ dầu cọ thải có chỉ số axit tự do cao, xúc tác NaOH 3%, tác chất etanol, 

thời gian phản ứng 30 giây, hiệu suất 97%, dùng phương pháp vi sóng 800 W sau 

đó cho chạy động cơ 100 kW [25]. 

Nhóm tác giả Nezihe Azcan, Aysegul Danisman ở Đại học Thổ Nhĩ Kỳ áp 

dụng phương pháp vi sóng điều chế biodiesel từ dầu cotton, dầu hạt nho sử dụng 

xúc tác kiềm, thời gian phản ứng là 7 phút, nhiệt độ 333K, hiệu suất 88,3 – 93,7% 

và 87,1 – 99,4% [26], [27]. 



Phân viện Khoa học Vật liệu thuộc Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, 

nhóm tác giả Hồ Sơn Lâm dùng phản ứng transeste hóa điều chế biodiesel từ dầu 

hạt cao su, xúc tác axit, tác chất etanol [6]. 

Nhóm tác giả Vũ An, Đào Văn Tường Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam 

dùng phản ứng transeste để điều chế biodiesel từ dầu cọ, xúc tác kiềm, tác chất là 

metanol dùng phương pháp khuấy gia nhiệt [1]. 

Nhóm tác giả Đinh Thị Ngọ, Nguyễn Hữu Trịnh Trường Đại học Bách khoa 

Hà Nội tập trung vào xúc tác dị thể, kiềm,…để điều chế biodiesel từ mỡ cá, dầu 

nành, dầu thực vật [3], [17]. 

Nhóm tác giả Phan Minh Tân Trường Đại học Bách khoa, Đại học Quốc gia 

TP.Hồ Chí Minh: BDF từ dầu dừa, dầu thải, mỡ cá basa...; phương pháp hóa học, 

xúc tác kiềm, enzyme, p-toluen sunfonic. Sở Khoa học Công nghệ Thành Phố đã 

đầu tư một dự án sản xuất thử nghiệm biodiesel từ dầu ăn phế thải [8], [9]. 

Khoa Hóa, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia TP. Hồ 

Chí Minh đã thực hiện nhiều công trình nghiên cứu từ dầu mỡ động thực vật như 

dầu thải (dầu nành thải trong quá trình tinh luyện, dầu cọ thải trong quá trình sản 

xuất mì ăn liền, dầu ăn thải sau chiên rán, dầu thải từ các nhà hàng kentucky - chứa 

hàm lượng cao mỡ gà,...) dầu hạt bông vải,...bằng các phương pháp nhiệt và hóa 

siêu âm [15]. 

Nhóm nghiên cứu Lê Ngọc Thạch, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại 

học Quốc gia TP.Hồ Chí Minh, nghiên cứu tổng hợp biodiesel từ mỡ cá tra với tác 

chất cacbonat dimetyl (DMC); xúc tác KOH, KF/Al2O3, H2SO4, CH3ONa (metoxid 

natrium) sử dụng phương pháp nhiệt, hóa siêu âm và vi sóng [16]. 

Nhóm nghiên cứu Lê Viết Hải Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học 

Quốc gia TP.Hồ Chí Minh đang thực hiện đề tài sản xuất biodiesel từ dầu hạt 

jatropha sử dụng phương pháp hóa học và hóa siêu âm. 



1.5. Nguyên liệu sản xuất biodiesel 

Nguyên liệu sản xuất biodiesel hiện nay là dầu thực vật (dầu đậu tương, dầu 

hạt hướng dương, dầu cọ, dầu hạt nho, dầu dừa, dầu jatropha, dầu pongama, dầu 

nành, dầu lạc, …) mỡ động vật (mỡ cá, mỡ bò, …) và các loại dầu mỡ đã qua sử 

dụng. Thành phần hóa học và tính chất hóa lý của một số dầu nguyên liệu được 

trình bày trong Bảng 1.9. 

Ăn 

được 

Bảng 1.9: Tính chất của một số nguyên liệu sản xuất biodiesel [48] 

Loại Thành phần axit béo 

Nguyễn Mộng Hoàng 19 

Tỷ 

khối 

(g/ 

cm 3 ) 

Điểm 

chảy 

(�C) 

Độ 

nhớt 

(cSt, 

40�C 

Chỉ số 

axit 

Nhiệt 

trị 

(MJ/ 

Dầu nành C16:0; C18:1; C18:2 0,91 254 32,9 0,2 39,6 

Rapessed 

Hướng 

dương 

Cọ 

Lạc 

Ngũ cốc 

Camelina 

Bông 

Canola 

C16:0; C18:0; C18:1; 

C18:2 

C16:0; C18:0; C18:1; 

C18:2 

C16:0; C18:0; C18:1; 

C18:2 

C16:0; C18:0; C18:1; 

C18:2; 

C20:0; C22:0 

C16:0; C18:0; C18:1; 

C18:2; C18:3 

C16:0; C18:0; C18:1; 

C18:2; C18:3; C20:0 

C20:1; C20:3 

C16:0; C18:0; C18:1; 

C18:2 

C16:0; C18:0; C18:1; 

C18:2; C18:3 

kg) 

0,91 246 35,1 2,92 39,7 

0,92 274 32,6 - 39,6 

0,92 267 39,6 a - 39,5 

0,90 271 22,72 3 39,8 

0,91 277 34,9 a - 39,5 

0,91 - - 0,76 42,2 

0,91 234 18,2 - 39,5 

38,2 0,4


Không 

ăn 

được 

Bắp 

Jatropha 

curcas 

Pongamina 

pinata 

Xoài biển 

Palanga 

Mỡ 

Nile tilapia 

Poultry 

Dầu ăn 

phế thải 

C16:0; C18:0; C18:1; 

C18:2 

C16:0; C16:1; C18:0; 

C18:1; C18:2 

C16:0; C18:0; C18:1; 

C18:2; C18:3 

C16:0; C18:0; C18:1; 

C18:2 

C16:0; C18:0; C18:1; 

C18:2 

C14:0; C16:0; C16:1; 

C17:0; C18:0; C18:1 

C18:2 

C16:0; C18:1; C20:5; 

C22:6 

C16:0; C16:1; C18:0; 

C18:1; C18:2; C18:3 

a: Độ nhớt động học ở 38�C, mm/s 2 

b: Độ nhớt động học ở 37�C, mm/s 2 

0,92 >230 35,6 0,55 39 

0,92 225 29,4 28 38,5 

0,91 205 27,8 5,06 34 

0,92 - 29,6 0,24 40,86 

0,90 221 72,0 44 39,25 

0,92 40,05 

0,91 - 32,1 b 2,81 - 

0,90 - - - 39,4 

0,90 - 44,7 2,5 - 

Các loại dầu, mỡ có thành phần cơ bản là triglixerit là este của glixerol với 

axit béo (Bảng 1.10) có nhiệt trị và chỉ số cetan tương đương với diesel truyền 

thống. Tuy nhiên độ nhớt của dầu, mỡ cao hơn gấp 10 đến 12 lần diesel truyền 

thống nên dầu không cháy hết hoàn toàn trong động cơ làm tăng đóng cặn cacbon 

trong buồng cháy. Nguyên tắc chung là phải làm giảm độ nhớt của các loại dầu mỡ 

này trước khi sử dụng như một dạng nhiên liệu cho động cơ diesel. Các phương 

pháp làm giảm độ nhớt là phối trộn với dầu diesel, thực hiện quá trình nhũ tương 

hóa, thủy phân, cracking hay transeste hóa. Phương pháp transeste hóa thường được 



sử dụng nhiều hơn vì cho ra sản phẩm biodiesel sạch, quá trình sản xuất an toàn 

hơn, chất lượng biodiesel gần với dầu diesel. Phản ứng traneste hóa dầu thực vật 

xảy ra theo phương trình (1.1) 

CH2 OCOR1 

CH 

OCOR2 + 3ROH 

CH 2 OCOR 3 

CH2 OH 

CH OH 

CH 2 OH 


+ 

R 1COOR 

R2COOR 

R 3COOR 

(1.1) 

Trong dầu mỡ, ngoài thành phần chính là este của glixerol với axit béo (Bảng 

1.10) thì còn có chứa các hợp chất của photpho, một lượng rất nhỏ lưu huỳnh, 

nước,… 

Bảng 1.10: Tên và công thức hóa học của các axit béo trong dầu, mỡ 

Tên một số loại axit 

Số lƣợng 

cacabon và 

nối đôi 

Công thức 

hóa học 

Phân tử 

lƣợng 

Điểm nóng 

chảy, �C 

Axitcaptilic C8:0 C7H15COOH 142,2 16,0 

Axit capric C10:0 C9H19COOH 172,3 31,3 

Axit lauric C12:0 C11H23COOH 200,3 43,5 

Axit myristic C14:0 C13H27COOH 228,4 54,4 

Axit panmitic C16:0 C15H31COOH 256,4 62,9 

Axit stearic C18:0 C17H35COOH 284,5 69,6 

Axit arasidic C20:0 C19H39COOH 312,5 75,4 

Axit linolic C18:2 C17H31COOH 280,4 -9,5 

Axit oleic C18 :1 C17H33COOH 282,4 14 

Axit elaidic C18 :1 C17H33COOH 282,4 51 

Axit linoleic C18:3 C17H29COOH 278,4 - 

Axit elaeostearic C18:3 C17H29COOH 278,4 - 

Axit eruxic C22:1 C21H41C00H 338,4 34 

Axit rixinolenic C18:2 C18H34O3 298 -


1.6. Các phƣơng pháp hạ chỉ số axit của dầu nguyên liệu 

Nguyên liệu sản xuất biodiesel thường là các loại dầu mỡ động thực vật có 

chỉ số axit cao làm ảnh hưởng đến hiệu suất của phản ứng transeste hóa. Do đó, dầu 

nguyên liệu cần phải xử lý làm giảm hàm lượng axit béo trước khi thực hiện phản 

ứng transeste hóa dầu. 

1.6.1. Khử axit của dầu thực vật bằng cách chiết với dung môi phân cực 

Dầu thô được chiết từ các hạt có dầu là một hỗn hợp của các triglyxerit, 

glyxerit, các axit béo tự do, phospholiphit, sáp, sterol, các hợp chất màu, các chất 

gây mùi và các sinh tố (như vitamin A, E). Những bước xử lý hoàn toàn để tạo nên 

dầu phù hợp cho sử dụng được gọi là tinh luyện và thường xem là các bước tiền xử 

lý, khử axit, rửa và khử mùi. 

Việc loại bỏ các axit béo tự do (FFA) là bước khó nhất của quá trình tinh chế 

dầu, chủ yếu bởi vì nó ảnh hưởng đến tính kinh tế của dầu sản phẩm. Khử axit của 

dầu là công nghệ được hình thành bởi các phương pháp vật lý, hóa học hoặc tổng 

hợp. Tuy nhiên, đối với những dầu có nồng độ axit cao, phương pháp hóa học gây 

nên mất mát lớn các dầu trung tính do tạo thành xà phòng và nhũ tương. Phương 

pháp vật lý là có thể thực hiện được cho quá trình khử axit của những dầu có tính 

axit cao, vì phương pháp này gây mất mát dầu trung tính ít hơn phương pháp hóa 

học, nhưng tiêu thụ nhiều năng lượng hơn. 

Một số phương pháp mới để khử axit của dầu thực vật đã được đưa ra như 

khử axit sinh học, este hóa, trích ly hệ lỏng siêu tới hạn, quá trình màng, chiết bằng 

dung môi (hoặc chiết lỏng – lỏng). 

Khử axit sinh học 

Khử axit bằng vi sinh vật hoặc bằng enzym. Hệ thống vi sinh vật được chọn 

lọc đồng hóa các axit béo cho chúng phát triển. Điều bất lợi của phương pháp này là 

axit linoleic và các axit béo mạch ngắn (số nguyên tử cacbon bé hơn 12) không sử 

dụng bằng phương pháp vi sinh và một vài axit béo lại còn ức chế sự phát triển của 

chúng. Nghiên cứu về qúa trình khử axit bằng enzym cũng đạt được những bước 

tiến quan trọng trong nhiều năm, chẳng hạn như quá trình bao gồm những vi khuẩn 



lipaza đơn nhất tạo este hóa axit béo thành triglyxerit. Mặc dù quá trình này tiêu thụ 

năng lượng thấp và tạo ra nhiều dầu trung tính, nhưng nhược điểm của phương pháp 

này là giá cả enzym cao. 

Phương pháp este hóa 

Phương pháp este hóa cũng là phương pháp khử axit mà axit béo được este 

hóa với các nhóm hydroxit tự do còn lại trong dầu (hoặc với các nhóm hydroxit 

thêm vào từ glyxerin) ở nhiệt độ cao, và trong khí trơ, có hoặc không có xúc tác. 

Những nghiên cứu về este hóa của FFA ở nhiệt độ cao đã từng được phát triển từ 

thế kỷ 19, nhưng chủ yếu trong 20 năm qua, phương pháp trên thường được kết hợp 

với việc thêm kiềm trung tính. Mặc dù phương pháp này cho sản lượng dầu cao, 

nhưng các phản ứng hóa học trong phương pháp này không kiểm soát được, điều 

này trái ngược với phương pháp enzym. 

Trích ly hệ lỏng siêu tới hạn 

Việc sử dụng CO2 ở nhiệt độ và áp suất trên điểm tới hạn của nó cũng đã 

được thử nghiệm như một phương pháp khác để khử axit của dầu thực vật có chỉ số 

axit cao. Quá trình này có độ chọn lọc cao, lượng dầu mất mát là nhỏ nhất và có thể 

thực hiện ở nhiệt độ thấp. Nhưng về phương diện khác, thì phương pháp này là một 

quá trình khá tốn kém, và nó chỉ sử dụng cho việc khử axit của các loại dầu và mỡ 

đặc biệt với chỉ số axit ban đầu cao, trong đó chất lượng và sự tinh khiết của các cấu 

tử được chiết là rất quan trọng. 

Quá trình màng 

Trong công nghệ màng, các cấu tử được phân tách nhờ sự khác nhau về khối 

lượng phân tử. Nhiều cơ sở đã sử dụng kỹ thuật màng để khử axit của dầu thực vật, 

có hoặc không có dung môi, bằng việc sử dụng các màng xốp hoặc không xốp. Trên 

thực tế, quá trình màng có thể được thực hiện ở nhiệt độ phòng, với lượng năng 

lượng tiêu thụ thấp, không cần thêm hóa chất, miễn là duy trì các cấu tử nuôi dưỡng 

và các cấu tử mong muốn khác. Ngược lại, các nghiên cứu đã chỉ ra một vài hạn chế 

của phương pháp này, bởi vì sự khác nhau không nhiều của khối lượng phân tử giữa 



các triglyxerit và FFA làm cho quá trình phân tách là rất khó khăn và bởi vì sự 

không hiệu quả của các màng có độ chọn lọc cao. 

Quá trình chiết bằng dung môi 

Sự hòa tan khác nhau của các axit béo và các triglyxerit trung tính trong một 

dung môi thích hợp là cơ sở của chiết lỏng – lỏng cho quá trình khử axit của dầu 

thực vật. Quá trình này đã từng được đề cấp đến vì những thuận lợi của nó khi so 

sánh với phương pháp tinh luyện vật lý và hóa học. Chẳng hạn như, quá trình này là 

được thực hiện ở nhiệt độ phòng và áp suất khí quyển, tiêu thụ ít năng lượng và dầu 

được xử lý ở điều kiện dễ hơn. Bên cạnh đó, chiết lỏng – lỏng còn có thuận lợi là 

tránh sự hình thành của các sản phẩm nước thải và giảm sự mất mát dầu trung tính. 

Hơn thế nữa, sự tách dung môi từ dầu đã khử axit và dung môi thu hồi từ dòng chiết 

có thể được thực hiện dễ dàng, bởi vì sự chênh lệch lớn giữa điểm sôi của dung 

môi, các axit béo và các triglyxerit. Trên thực tế thì quá trình này có thể được thực 

hiện bằng sự hóa hơi hoặc chưng cất ở nhiệt độ thấp, chủ yếu là thấp hơn 80�C. 

1.6.2. Khử axit bằng các hợp chất của kim loại nhóm IA trong dung môi phân 

cực. 

Các tạp chất axit hữu cơ có thể là nguyên nhân gây ăn mòn, đặc biệt dễ gặp 

hiện tượng này trong các công đoạn tách lọc ở nhiệt độ 200�C hoặc cao hơn. Do 

vậy, cần giảm nồng độ axit trong dầu thô, chẳng hạn như giảm axit naphthenic. 

Có nhiều phương pháp khác nhau để khử axit của dầu thô hoặc các phân 

đoạn của nó (gọi chung là “dầu”). Trong quy trình khử axit truyền thống, dung dịch 

NaOH hay KOH được cho tiếp xúc với dầu để trung hòa axit có trong dầu. Phản 

ứng tạo ra pha nước bao gồm: nước, naphthenat kim loại kiềm. Pha nước này phải 

được loại ra khỏi dầu đã được khử axit trước khi dầu này được sử dụng hoặc bán. 

Naphthenat kim loại kiềm về mặt hóa học giống như xà phòng, nên có xu 

hướng tạo nhũ với pha hydrocacbon và nước. Nhũ tương này gây cản trở cho việc 

tách dầu đã khử axit và pha nước. Tuy nhiên độ tan của các naphthenat kim loại 

kiềm trong pha nước tăng lên khi nồng độ kiềm trong pha nước giảm nên việc sử 

dụng dung dịch NaOH hay KOH loãng sẽ làm giảm xu hướng tạo nhũ của 



naphthenat kiềm. Vì vậy, vấn đề hình thành nhũ tương có thể được giảm bớt bằng 

việc sử dụng dung dịch bazơ loãng. 

Theo nhiều nghiên cứu thì nhũ tương bền được hình thành khi bazơ được 

thêm vào dầu theo tỷ lệ dầu/bazơ là 1:1 hoặc bé hơn. Vì vậy, dầu được thêm vào 

pha bazơ theo tỷ lệ dầu/bazơ là 1:3 tới 1:15 . Bằng việc xử lý dầu theo cách này, đã 

tạo ra sự phân tán không bền của dầu trong một pha nước bazơ liên tục. Các nhũ 

tương không bền dễ bị phá vỡ, cho phép naphthenat kim loại kiềm và bazơ được 

tách ra khỏi dầu một cách thuận lợi. 

Vấn đề là cần một lượng lớn thể tích nuớc bazơ. Điều này là không kinh tế, 

đặc biệt khi cần xử lý lượng lớn dầu. 

WO 97/08270 đưa ra quá trình trong đó lượng nước bazơ cho vào tương đối 

nhỏ. Đặc biệt, mô tả quá trình khử axit trong đó các oxit, hydroxit hoặc hydroxit 

hydrat của kim loại kiềm nhóm IA và IIA tiếp xúc với dầu thô chứa từ 0 đến 7% 

nước. Khi sử dụng các chất nhóm IA, thì quá trình không cần thêm nước, khi sử 

dụng các chất nhóm IIA thì cần thêm một lượng nước để tăng tác dụng của bazơ khi 

trung hòa axit. Quá trình xử lý thu được dầu đã xử lý có tính axit giảm. Các chất rắn 

lơ lửng trong dầu sau khi xử lý được tách bằng ly tâm. 

Quá trình trên có thể được sử dụng để xử lý dầu với quy mô nhỏ, nhưng 

không thể sử dụng để xử lý lượng dầu lớn một cách có hiệu quả. Điều này do tốc độ 

khử axit bị giới hạn bởi yêu cầu cần ly tâm toàn bộ lượng dầu đã xử lý. 

Trong đăng ký sáng chế PCT GB9904387, quá trình khử axit được thực hiện 

bằng cách cho dầu tiếp xúc trực tiếp với dung môi phân cực (ví dụ MeOH), sao cho 

ít nhất một phần axit hữu cơ có mặt trong dầu được chiết vào dung môi như một pha 

trích ly. Pha trích ly sau đó được tách khỏi dầu. Tuy nhiên trong quá trình này cần 

phải dùng một lượng lớn dung môi phân cực và lặp đi lặp lại quá trình chiết, để 

giảm lượng axit trong dầu đến mức chấp nhận được. Và một lượng lớn dung môi 

cần được tái sinh để tuần hoàn cho quá trình chiết, điều này là không kinh tế. 

Khi oxit, hydroxit hoặc alkoxit kim loại nhóm IA tiếp xúc với dầu với sự có 

mặt của dung môi phân cực, thì sản phẩm trung hòa, chẳng hạn như naphthenat kim 



lọai nhóm IA, chủ yếu được tách vào dung môi phân cực. Mặt khác, sự hình thành 

nhũ tương bền có thể được ngăn chặn bằng cách kiểm soát lượng nước có mặt trong 

phản ứng trung hòa. 

Theo một phát minh hiện nay, đã đưa ra một quá trình khử axit của dầu chứa 

axit hữu cơ, quá trình bao gồm: (a) sự tiếp xúc của dầu với muối kim loại nhóm IA 

được lựa chọn từ nhóm oxit, hydroxit và alkoxit kim loại nhóm IA và một dung môi 

phân cực, với sự có mặt của dưới 5% thể tích nước dựa trên thể tích dầu, sao cho ít 

nhất một phần của axit hữu cơ được chuyển đổi thành các muối trung tính kim loại 

nhóm IA, và ít nhất một phần muối trung tính được chiết vào dung môi phân cực 

như pha chiết; và (b) việc tách dầu đã được giảm tính axit từ dung môi chiết phân 

cực. 

Một số axit hữu cơ có mặt trong dầu bao gồm: axit phenolic, các axit chứa 

lưu huỳnh, và phổ biến nhất là các axit naphthenic. Bằng cách trung hòa các axit 

hữu cơ với oxit, hydroxit và alkoxit kim loại nhóm IA, thì chỉ số axit có thể giảm 

đến 0,9 hoặc thấp hơn, thường là đến dưới 0,5 có khi đến dưới 0,3. 

Công đoạn (a) có thể được thực hiện bằng việc thêm các oxit, hydroxit và 

alkoxit kim loại nhóm IA vào dầu và sau đó chiết các muối trung hòa của kim loại 

nhóm IA (và bất kỳ oxit, hydroxit và alkoxit kim loại kiềm nhóm IA chưa chuyển 

hóa hết) từ dầu bằng cách rửa với dung môi phân cực. Lượng oxit, hydroxit và 

alkoxit kim loại nhóm IA được thêm vào dầu phụ thuộc vào giá trị chỉ số axit của 

dầu. Tỷ lệ mol oxit, hydroxit và alkoxit kim loại kiềm nhóm IA được thêm vào dầu 

so với chỉ số axit của dầu có thể nằm trong khoảng 0,7:1 tới 1:1. Tương tự, tỷ lệ thể 

tích của dung môi phân cực so với dầu ở bước rửa là 1:1 đến 1:40. Bước rửa có thể 

được lặp lại vài lần, khi nồng độ của các muối kim loại trung hòa (và bất kỳ oxit, 

hydroxit và alkoxit kim loại kiềm nhóm IA chưa chuyển hóa hết) trong dầu được 

giảm tới giá trị mong muốn. Nồng độ kim loại nhóm IA thích hợp trong dầu đã xử 

lý là dưới 30 ppm, tốt hơn là dưới 15 ppm. Bước rửa có thể được thực hiện trong 

tháp chiết ngược dòng. 



Một cách khác là cho dầu có thể tiếp xúc với dung dịch loãng của oxit, 

hydroxit và alkoxit kim loại kiềm nhóm IA trong dung môi phân cực (từ đây được 

gọi là “dung dịch loãng”). Ưu điểm của việc dùng dung dịch loãng là có thể loại bỏ 

việc rửa dầu bằng dung môi phân cực để giảm các hàm lượng kim loại nhóm IA đến 

mức cho phép. “Dung dịch loãng” có nghĩa là nồng độ của các oxit, hydroxit và 

alkoxit kim loại kiềm nhóm IA là dưới 0,025 mol/l , tốt hơn là dưới 0,0125 mol/ l. 

Tỷ lệ thể tích phù hợp của dung dịch loãng với dầu là là 1:1 đến 1:40. Công đoạn 

(a) và (b) có thể được lặp lại vài lần, tới khi hàm lượng axit hữu cơ trong dầu được 

giảm tới giá trị mong muốn. Công đoạn (a) có thể được thực hiện trong tháp chiết 

ngược dòng. 

Một cách khác nữa là dầu có thể được tiếp xúc trực tiếp với dung dịch có 

nồng độ tương đối đậm đặc của các oxit, hydroxit và alkoxit kim loại kiềm nhóm IA 

trong dung môi phân cực (từ đây gọi là “dung dịch đậm đặc”). Với dung dịch đậm 

đặc thì nồng độ của oxit, hydroxit và alkoxit kim loại kiềm nhóm IA là lớn hơn 0,25 

mol/l, tốt hơn là 0,4 mol/l. Tương ứng, tỷ lệ thể tích dung dịch đậm đặc với dầu là là 

1:1 đến 1:40. Sau khi tách pha dung môi phân cực, pha dầu đã xử lý được chiết sâu 

hơn (được rửa) bằng dung môi phân cực. Tỷ lệ thể tích phù hợp của dung môi phân 

cực và dầu đã xử lý có thể tương tự như tỷ lệ thể tích dung dịch đậm đặc với dầu. 

Công đoạn rửa có thể được thực hiện nhiều lần cho đến khi muối trung hòa của kim 

loại nhóm IA (và bất kỳ oxit, hydroxit và alkoxit kim loại kiềm nhóm IA chưa 

chuyển hóa hết) trong dầu giảm đến giá trị cho phép. Dầu được tiếp xúc với “dung 

dịch đậm đặc” và công đoạn rửa có thể được thực hiện trong tháp chiết ngược dòng. 

Một vài dung môi phân cực phù hợp có thể được sử dụng cho quá trình hiện 

nay, chẳng hạn như các rựơu, các dẫn xuất của rượu và ete. Các rượu thích hợp như 

metanol, ethanol, n-prophanol và iso-prophanol với metanol và etanol là tốt hơn. 

Các glycol như etylen glycol và prophylen glycol cũng có thể được dùng. Các ete 

thích hợp bao gồm các dạng ete glycol, chẳng hạn như alkytriglycol ete. Các nhóm 

alkyl của alkytriglycol ete có thể có mạch thẳng hoặc mạch nhánh và số nguyên tử 

cacbon phù hợp là 3-6, tốt hơn là 3-5. Những ete glycol phù hợp khác bao gồm: 



etylen glycol mono butyl ete và butyl diglycol ete. Các dẫn xuất của rượu như 

polyalkolxylat cũng có thể được dùng. Hỗn hợp các dung môi phân cực có thể được 

sử dụng. Dung môi phân cực có khả năng hòa tan lớn, hoặc phân tán dưới dạng ion, 

và do đó có thể chiết các muối trung hòa của các kim loại nhóm IA (và bất kỳ oxit, 

hydroxit và alkoxit kim loại kiềm nhóm IA chưa chuyển hóa hết) từ dầu. 

Nên sử dụng các dung môi phân cực ở bước a) ở dạng khan, tức là dung môi 

phân cực chứa ít hơn 2% nước theo khối lượng. Việc sử dụng dung môi khan nhằm 

mục đích giảm bớt nguy cơ tạo thành nhũ tương bền ở công đoạn (a). Tuy nhiên, 

đối với những dầu đã được xử lý mà vẫn có hàm lượng nước cao, thì có thể cần 

thiết phải khử nước trong dầu trước khi thực hiện quá trình. Một phần ít nhất của 

nước có thể được tách từ dầu bằng thiết bị tách. 

Nồng độ của nước ở bước (a) nên được duy trì ở mức dưới 4% theo thể tích 

dầu. Thực tế thì dưới 0,5% chẳng hạn là dưới 0,25% theo thể tích dầu. 

Công đoạn (a) có thể được thực hiện bằng máy khuấy, một máy khuấy siêu 

âm hoặc tạo bọt bằng khí trơ xuyên qua hỗn hợp phản ứng. Bước khuấy trộn có thể 

từ 2 đến 30 phút, tốt nhất là 8 đến 15 phút. Bước khuấy trộn có thể được thực hiện ở 

nhiệt độ dưới 60�C tốt nhất là 10 đến 25�C và trong quá trình khuấy không làm 

nóng dầu. 

Sau khi khuấy trộn, hỗn hợp phản ứng trộn để lắng tách thành pha dầu và 

pha dung môi chiết phân cực. Nước xuất hiện trong hỗn hợp phản ứng (do có mặt 

trong dầu ban đầu, trong dung môi phân cực hoặc là sản phẩm phụ của phản ứng 

trung hòa) sẽ ưu tiên phân chia vào pha dung môi chiết phân cực. Tùy thuộc vào tỷ 

trọng của dung môi phân cực, mà pha dung môi chiết phân cực có thể là pha trên 

hoặc pha dưới trong thiết bị lắng. 

Dầu đã tách ra có thể được sử dụng ngay lập tức hoặc được xử lý sâu hơn 

chẳng hạn như chưng cất phân đoạn. 

Pha dung môi phân cực được tách ra từ công đoạn (b) gồm có: dung môi 

phân cực, nước, muối trung hòa của kim loại nhóm IA (và bất kỳ oxit, hydroxit, 



hoặc alkoxit chưa chuyển hóa hết). Dung môi phân cực được thu hồi tái sử dụng, 

lượng kim loại nhóm IA và nước trong pha dung môi phân cực đã giảm bớt. 

Mặt khác, để ngăn ngừa sự tích tụ nước trong quá trình nên khử nước trong 

dung môi phân cực đến lượng tối thiểu trước khi hồi lưu dòng dung môi phân cực 

lên bước (a). Ít nhất một phần dung môi có thể bị hydrate hóa, chẳng hạn như bằng 

chưng cất, bằng việc cho dung môi ẩm tiếp xúc với tác nhân khô như rây phân tử, 

bằng việc sấy hoặc cho bay hơi dung môi ẩm. 

Từ đây thấy rằng: có thể giảm lượng axit hữu cơ có trong dầu thô bằng kiềm 

của kim loại nhóm IA trong dung môi phân cực. 

Như vậy, có nhiều cách để giảm nồng độ các axit hữu cơ có trong dầu. Tùy 

theo từng trường hợp và với các mục đích khác nhau để lựa chọn phương pháp khử 

axit cho phù hợp. 

1.7. Các phƣơng pháp điều chế biodiesel 

1.7.1. Phƣơng pháp sấy nóng 

Độ nhớt của dầu sẽ giảm khi nhiệt độ tăng. Tuy nhiên, để dầu thực vật và mỡ 

đạt được độ nhớt tương đương với nhiên liệu diesel thì đòi hỏi nâng nhiệt độ lên khá 

cao (ví dụ như đối với dầu canola ở nhiệt độ môi trường thì độ nhớt của nó gấp 12 

lần so với nhiên liệu diesel, ở nhiệt độ 80 o C thì độ nhớt vẫn còn gấp 6 lần so với 

nhiên liệu diesel), hơn nữa hệ thống gia nhiệt cho dầu, mỡ không thể duy trì mãi khi 

động cơ không hoạt động điều đó làm cho dầu, mỡ sẽ bị đông lại đặc biệt là vào 

mùa đông, trước khi khởi động dầu, mỡ cần phải được đốt nóng điều đó gây ra 

những bất tiện cho người lái xe. Do những nhược điểm trên, hiện nay phương pháp 

sấy nóng ít sử dụng trong thực tế [4]. 

1.7.2. Phƣơng pháp pha loãng 

Pha loãng là giải pháp đơn giản, dễ dàng thực hiện ở mọi quy mô. Pha trộn 

được tiến hành bằng phương pháp cơ học, không đòi hỏi thiết bị phức tạp, hỗn hợp 

nhận được bền vững và ổn định trong thời gian dài. Nhược điểm lớn nhất của giải 

pháp này là khi tỷ lệ dầu thực vật, mỡ động vật lớn hơn 50% thì không thích hợp, 

do ở tỉ lệ này, độ nhớt của hỗn hợp lớn hơn độ nhớt nhiên liệu diesel nhiều và gây 



khó khăn khi sử dụng với tỷ lệ dầu thực vật, mỡ động vật cao làm nhiên liệu. Pha 

loãng diesel bằng dầu thực vật, mỡ động vật; hỗn hợp 10% dầu thực vật, mỡ động 

vật có độ nhớt gần bằng diesel và thể hiện tính năng kỹ thuật tốt đối với động cơ 

diesel [4]. 

1.7.3. Phƣơng pháp cracking 

Quá trình cracking dầu thực vật, mỡ động vật gần giống với quá trình cracking 

dầu mỏ. Nguyên tắc cơ bản của quá trình là cắt ngắn mạch hiđrocacbon của dầu 

thực vật, mỡ động vật bằng tác dụng của nhiệt và chất xúc tác thích hợp. Sản phẩm 

của quá trình cracking dầu thực vật, mỡ động vật thông thường bao gồm: khí 

(90% hiđrocarbon), xăng (octan 86, d = 0,75 g/cm 3 ), nhiên liệu DO (d = 0,82 g/cm 3 ) 

và một số sản phẩm phụ khác. Phương pháp này có nhược điểm là tốn năng lượng, 

khó thực hiện ở qui mô nhỏ và sản phẩm gồm nhiều dạng nhiên liệu [4]. 

1.7.4. Phƣơng pháp nhũ tƣơng hóa 

Nguyên liệu ban đầu là dầu thực vật hay mỡ động vật, rượu, và chất tạo sức 

căng bề mặt. Với thiết bị tạo nhũ có thể tạo ra nhũ tương dầu thực vật, mỡ động vật 

- rượu trong đó các hạt rượu có kích thước hạt khoảng 150 �m được phân bố đều 

trong nhũ tương. Nhược điểm là khó khăn trong việc tạo và duy trì nhũ, lọc nhiên 

liệu và do rượu bay hơi (nhiệt độ hóa hơi của rượu thấp) làm cản trở hoạt động bình 

thường của hệ thống cấp nhiên liệu cho động cơ [4]. 

1.7.5. Hydroprocessing dầu thực vật 

Thực chất bao gồm 3 quá trình: hiđrocracking (bẻ gãy các phân tử lớn), 

hidrotreating (tách oxy), hidrogen hóa (bão hòa nối đôi). Phương pháp này đòi hỏi 

cần có xúc tác nên cũng gặp phải những vấn đề của xúc tác. Sản phẩm là siêu cetan 

(hydrocarbon no mạch thẳng cùng khoảng nhiệt độ sôi như diesel, chỉ số cetan 

55 - 90), hiệu suất khoảng 80%. Pha với dầu diesel gọi là diesel xanh. Sản phẩm 

phụ: C1 - C5; H2O, CO2. Nhược điểm diesel xanh là không thích hợp cho nhiệt độ 

thấp, nhiên liệu khó phân hủy (giống dầu diesel). 



1.7.6. Phƣơng pháp transeste hóa 

Là phương pháp không phức tạp có thể thực hiện ở qui mô nhỏ với điều kiện 

cần có các hiểu biết cơ bản về phản ứng este hóa. 

Trong các phương pháp trên, phản ứng transeste hóa là lựa chọn tối ưu do quá 

trình phản ứng tương đối đơn giản và tạo ra sản phẩm este có tính chất hóa lý gần 

giống nhiên liệu diesel. Hơn nữa, các este có thể được đốt cháy trực tiếp trong 

buồng đốt của động cơ và khả năng hình thành cặn thấp. 

1.7.7. Phản ứng transeste hóa điều chế BDF 

Phản ứng transeste hóa là phản ứng giữa ancol với este hay còn gọi là quá 

trình ancol giải [56]. 

Phản ứng transeste hóa dầu mỡ, động thực vật là phương pháp điều chế 

biodiesel được chú ý nhiều nhất hiện nay. Nguyên lý cơ bản của phương pháp này 

là phản ứng giữa phân tử ancol với triglixerit (Phản ứng 1.1) để tạo ra điglixerit và 

sau đó là monoglixerit (Phản ứng 1.2) nhằm tạo ra este của axit béo với ancol nhằm 

làm giảm độ nhớt của nguyên liệu. 

Trigliceride �ROHDigliceride� R1COOR Digliceride �ROHMonogliceride� R2COOR (1.2) 

Monogliceride �ROHGlicerol� R3COOR Ancol được sử dụng có thể là metanol, etanol, butanol, propanol,…. [25]. 

Để thu được nhiều biodiesel thường dùng lượng dư ancol và xúc tác được sử 

dụng có thể là xúc tác axit, bazơ hay enzym. Theo quan điểm của nhiều tác giả 

trước đây cho rằng: phản ứng transeste hóa là phản ứng thuận nghịch nên để đạt 

được hiệu suất phản ứng cao phải dùng dư ancol để cân bằng dịch chuyển theo 

chiều thuận. Nhưng hiện nay, theo nghiên cứu của tác giả Lê Tự Thành cho biết sản 

phẩm phụ glixerol hòa tan tốt ancol làm giảm hiệu suất của phản ứng nên dùng dư 

lượng ancol [67]. 



1.8. Các phƣơng pháp thực hiện phản ứng transeste hóa 

1.8.1. Phƣơng pháp hóa học [1], [16] 

Đây là phương pháp cổ điển, còn gọi là phương pháp nhiệt, dùng máy khuấy 

cơ học hay máy khuấy từ có gia nhiệt để khuấy trộn hỗn hợp tạo diện tích tiếp xúc 

tốt giữa hai pha đồng thời cung cấp nhiệt cho quá trình phản ứng. Phương pháp này 

dễ thực hiện, có thể đạt phản ứng hoàn toàn nhưng đòi hỏi thời gian khá dài. 

1.8.2. Phƣơng pháp siêu âm [4] 

Đây là một trong những nghiên cứu gần đây, phương pháp siêu âm thường 

được áp dụng cho phản ứng transeste hóa vì có ưu điểm là rút ngắn thời gian phản 

ứng đồng thời độ chuyển hóa của phản ứng tương đối cao. 

1.8.3. Phƣơng pháp vi sóng [9], [26] 

Phương pháp vi sóng áp dụng cho phản ứng transeste hóa cho độ chuyển hóa 

cao và thời gian phản ứng ngắn. 

1.8.4. Phản ứng transeste hóa môi trƣờng siêu tới hạn [11], [33], [34], [50], [55] 

Đây là một trong những hướng nghiên cứu mới về biodiesel, tập trung vào 

phương pháp điều chế không xúc tác trong môi trường ancol siêu tới hạn. Đối với 

phản ứng transeste hóa thông thường, người ta phải giải quyết hai vấn đề: thời gian 

phản ứng và thời gian tách biodiesel (loại xúc tác và xà phòng trong sản phẩm). 

Trong phương pháp dùng ancol siêu tới hạn không có xúc tác, những vấn đề trên 

không xảy ra. 

1.9. Các loại xúc tác dùng trong phản ứng transeste hóa. 

enzym. 

Các loại xúc tác dùng cho phản ứng transeste hóa có thể là xúc tác axit, bazơ, 

1.9.1. Xúc tác axit 

Thường sử dụng xúc tác axit Bronsted như H2SO4, HCl [54] và sulfonic (axit 

p-toluensulfonic) [8]. Cơ chế phản ứng [56] được mô tả ở Hình 1.1. 



R' + 

R'' = 

OH 

R' 

OR'' 

O 

OR'' 

+ O 

R 

H 

H + 

R' 

R' 

OH + 


OR'' 

OH 

OR'' 

O 

H 

R 

R' + 

- H + /R''OH 

OH 

OR'' 

Hình 1.1: Cơ chế phản ứng transeste hóa xúc tác axit. 

O - 

OH 

OH 

R’: mạch cacbon của axit béo 

R: nhóm ankyl của ancol. 

Sự kết hợp proton với nhóm cacbonyl của este dẫn đến sự hình thành 

cacbocation, sau đó tác nhân thân hạch là ancol tấn công vào cacbocation này sinh 

ra hợp chất trung gian tứ diện, loại glycerol để hình thành este mới và hoàn nguyên 

xúc tác H + . 

Theo cơ chế này, các axit cacboxylic có thể được tạo thành bởi phản ứng của 

cacbocation với sự hiện diện của nước trong hỗn hợp phản ứng. Vì vậy, nên thực 

hiện phản ứng transeste hóa xúc tác axit trong môi trường khan để tránh axit 

cacboxylic tạo thành, làm giảm hiệu suất của phản ứng. 

Phản ứng transeste hóa xúc tác axit có độ chuyển hóa cao. Tuy nhiên, phản 

ứng diễn ra với tốc độ chậm, thời gian phản ứng thường là hơn 3 giờ để đạt đến độ 

chuyển hóa hoàn toàn. Phản ứng chọn lọc, đòi hỏi nhiệt độ cao trên 100�C [11]. 

Ngoài ra, xúc tác axit còn có giá thành khá cao và ăn mòn thiết bị phản ứng là 

nguyên nhân làm cho loại xúc tác này không được sử dụng trong công nghiệp. 

Thường dùng cho quá trình tiền xử lý các loại dầu, mỡ có chỉ số axit cao [28], [60]. 

1.9.2. Xúc tác bazơ 

Phản ứng transeste hóa dầu thực vật, mỡ động vật xúc tác bazơ diễn ra nhanh 

hơn so với xúc tác axit. Xúc tác bazơ ít ăn mòn thiết bị hơn nên loại xúc tác bazơ 

R' 

O 

OR


được dùng nhiều trong công nghiệp, thường dùng là alkoxit kim loại kiềm, hiđroxit 

của natri hay kali, các muối cacbonat của kali và natri [34]. 

Böôùc 1 

Böôùc 2 

Böôùc 3 

Böôùc 4 

Cơ chế của phản ứng [56] được mô tả trong Hình 1.2. 

ROH + B RO - + BH + 

R'COO CH2 R''COO CH 


CH 2 OCR''' 

O 

CH 2 O C 


CH 2 O - 

OR 

O - 

R''' 

+ - OR 

+ BH + 



CH 2 O - 


CH 2 O C 

CH 2 OH 

Hình 1.2: Cơ chế phản ứng transeste hóa xúc tác bazơ 

R’, R’’, R’’’: mạch cacbon của axit béo 


OR 

O - 

R''' 

+ ROOCR''' 

+ B 

Bước đầu tiên là phản ứng giữa bazơ với ancol tạo ra một ankoxit. Tác nhân 

thân hạch ankoxit tấn công vào nhóm cacbonyl của triglixerit tạo ra hợp chất trung 

gian tứ diện, từ ankyl este và anion tương ứng của điglixerit được tạo thành…, do 

đó tái tạo hoạt tính, có thể phản ứng với phân tử ancol tiếp theo, bắt đầu một chu 

trình xúc tác mới. Các điglixerit và monoglixerit được chuyển hóa với cùng cơ chế 

tạo ra một hỗn hợp ankyl este và glixerol. 

Các ankoxit kim loại kiềm CH3ONa là những xúc tác hoạt động nhất, cho 

hiệu suất rất cao (> 98%) trong thời gian ngắn (30 phút) ngay cả ở nồng độ thấp. 

Tuy nhiên, yêu cầu sự khan nước, điều này không phù hợp với một số quy trình 

công nghiệp. Hiđroxit kim loại kiềm (NaOH và KOH) rẻ hơn ankoxit kim loại, 

nhưng cũng kém hoạt động hơn. Tuy vậy, chúng vẫn là xúc tác tốt vì cho độ chuyển 

hóa khá cao khi tăng nồng độ xúc tác [47]. Ngay cả khi sử dụng hỗn hợp ancol/dầu 

khan nước, một lượng nhỏ nước được sinh ra trong hệ thống bởi phản ứng giữa


hidroxit với ancol. Sự hiện diện của nước làm tăng sự thủy phân những este tạo 

thành, kết quả là tạo ra xà phòng. Phản ứng xà phòng hóa này làm giảm hiệu suất 

este và gây khó khăn cho việc thu hồi glixerin đồng thời tạo nhũ trong sản phẩm 

[34], [63]. 

1.9.3. Xúc tác rắn 

Phản ứng transeste hóa xúc tác rắn cho độ chuyển hóa các ankyl este cao. 

Tuy nhiên, phản ứng diễn ra chậm, thời gian phản ứng hơn một giờ để đạt đến độ 

chuyển hóa hoàn toàn [42], [44], [49], [69]. 

1.9.4. Xúc tác enzym 

Trong những năm gần đây, các xúc tác có nguồn gốc từ cacbohydrat được 

nghiên cứu nhiều và cho thấy rằng xúc tác tinh bột cho hiệu quả xúc tác tốt nhất. 

Các xúc tác có nguồn gốc từ cacbohydrat có hoạt tính cao hơn so với hai loại xúc 

tác axit rắn trong phản ứng este hóa và transeste hóa, rất có hiệu quả trong việc sản 

xuất biodiesel được sản xuất từ nguồn nguyên liệu có chỉ số axit cao 27,8% [49]. 

Xúc tác enzym có ưu điểm là hạn chế sự tạo xà phòng trong quá trình phản 

ứng, quá trình tinh chế sản phẩm dễ dàng, sạch, dễ cô lập sản phẩm, hạn chế chất 

thải rắn và chất lỏng ô nhiễm. Tuy nhiên, xúc tác enzym thường ít được sử dụng 

trong công nghiệp vì thời gian phản ứng lâu và giá thành cao so với các loại xúc tác 

kiềm như NaOH, KOH. Ngoài ra, xúc tác enzym thường được cố định trên chất 

mang rắn nên ngăn cản hiệu quả phục hồi của xúc tác [38], [48]. 

1.9.5. Xúc tác bazơ không ion 

Trong những nghiên cứu ban đầu, một số bazơ hữu cơ đã được phát triển và 

sử dụng làm xúc tác cho phản ứng transeste hóa dầu thực vật, mỡ động vật. Trong 

Bảng 1.11 hoạt tính xúc tác của một số ankyl guanidin đã được so sánh với các bazơ 

khác như amidin DBU và DBN, triaminophosphoran BEMP và Me7P. 



Bảng 1.11: So sánh hoạt tính xúc tác của một số baz hữu cơ trong phản ứng 

transeste hóa dầu cải với metanol 

Xúc tác pKa Hiệu suất sau 1 giờ (%) 

TBD 25,9 91 

BEMP 66 

Me7P 27,52 63 

MTBD 25,43 47 

DBU 24,32 32 

TMG 23,30 18 

DBN 23,79 4,5 

Bảng 1.11 cho thấy, dùng xúc tác TBD (1,5,7-triazabicyclo[4.4.0]dec- 

5-ene) dù chỉ với nồng độ 1% vẫn thu được hơn 90% metyl este sau một giờ phản 

ứng. Khi sử dụng những bazơ khác trong cùng điều kiện thì hiệu suất không vượt 

quá 66%. Điều này không liên quan đến độ baz của các hợp chất mà được giải thích 

bằng động học của phản ứng [45]. 

N 

N 

N 

P 

Me 7P 

N 

TBD 

N 

N 

N 

H 

N 

N 

N 

DBU 

N 

CH3 

MTBD 

N 

H 17C 8 


H 

N 

N 

N 

N 

DBN 

DCOG 

N H 

N - P + 

N 

N 

- 

N 

BEMP 

H 

N 

N 

TCG 

Hình 1.3 : Công thức cấu tạo của một số baz hữu cơ. 

N H


Do đôi điện tử tự do trên nguyên tử nitơ của TBD không bị cản trở nên cho 

phép metanol tiếp cận dễ dàng, trong khi với các bazơ khác đều có chướng ngại lập 

thể. 

H 

H 

H 

N 

N N 

TBD 

H 

H 

H H 

H 

N 

N P 

BEMP 

N N 

H H 

Hình 1.4: Công thức lập thể của TBD, BEMP, Me7P 


H 

N 

N 

P 

Me7P 

H 

N 

N 

Kết quả so sánh hoạt tính xúc tác của TBD với các loại xúc tác thông thường 

trong công nghiệp (NaOH và K2CO3) được trình bày trong Bảng 1.12. 

Bảng 1.12: Bảng so sánh hoạt tính các loại xúc tác 

NaOH K2CO3 TBD 

Nồng độ xúc tác, % 1 1 2 3 1 2 3 

Hiệu suất sau 1 giờ 98,7 84,0 90,3 92,4 89,0 91,4 93,0 

Hiệu suất phản ứng với xúc tác và TBD gần bằng những phản ứng tương tự 

xúc tác NaOH và không có sản phẩm phụ là xà phòng. Khi so sánh với K2CO3, 

TBD luôn hoạt động hơn ngay cả ở nồng độ thấp. Mặc dù TBD kém hoạt động hơn 

natri metoxit nhưng nó không yêu cầu bất cứ điều kiện đặc biệt nào. 

H 

H


1.10. Giới thiệu về đặc tính sinh học cây Jatropha curcas L. 

1.10.1. Đặc điểm của cây jatropha 

Jatropha là cây bụi, vỏ xám nhẵn, có nhựa màu hơi ngà, loãng. Cây thường 

cao 3 – 5 m, trong các điều kiện thích hợp cây có thể cao 8 – 10 m. Lá rộng xanh 

hoặc xanh nhạt, 3 – 5 lá đối nhau xoắn ốc quanh trục. Cuống lá 6 – 23 cm (Hình 

1.5). 

Hình 1.5: Cây jatropha trưởng thành. 

Cụm hoa ở nách lá, hoa đơn tính và hoa cái thường to hơn hoa đực, ra hoa 

vào mùa hè (Hình 1.6). Cây thụ phấn nhờ côn trùng, đặc biệt là ong mật (Hình 1.7). 

Hình 1.6: Hoa cây Jatropha. 



Hình 1.7: Cây thụ phấn chủ yếu nhờ ong. 

Quả hình thành vào mùa đông khi có sự rụng lá hoặc hình thành quả trong 

năm nếu có độ ẩm tốt và nhiệt độ thích hợp tương đối cao. Mỗi cụm hoa cho 

khoảng 10 bầu quả (Hình 1.8). Quả hạt chiếm hàm lượng nước nhiều nhất, khoảng 

77,03% khối lượng hạt. Quả có tỷ trọng 0,95 g/cm 3 [64]. 

Hình 1.8: Quả jatropha lúc còn tươi. 

Vỏ quả hình thành sau khi hạt trưởng thành và thịt quả khô. Hạt trưởng thành 

sau khoảng 2 – 4 tháng khi vỏ quả chuyển từ xanh sang vàng (Hình 1.9). 



Hình 1.9: Quả jatropha chín và thu hoạch. 

Khi quả khô có 3 ngăn và vỏ quả màu đen (Hình 1.11). Hạt có vỏ hơi đen, 

hình thuôn dài, có khối lượng khoảng 0,7 gam (Hình 1.10). Trong hạt có vỏ và 

nhân, hàm lượng nước trong vỏ nhiều hơn trong nhân. Tỷ khối của vỏ và nhân 

tương ứng là 1,04 g/cm 3 ; 1,02 g/cm 3 [64]. Cây sinh trưởng và có thể khai thác trong 

vòng 30 – 40 năm. 

Hình 1.10: Hạt cây jatropha chín 



Hình 1.11: Quả jatropha khi chín khô. 

1.10.2. Điều kiện sống của cây Jatropha Curcas L. 

Theo vùng khí hậu, jatropha thấy ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, 

nóng, mặc dù sống tốt ở vùng nhiệt độ thấp và có thể chịu lạnh nhẹ. Nhu cầu nước 

rất thấp và có thể chịu hạn trong một thời gian dài bằng cách rụng lá để giảm lượng 

thoát hơi nước. Jatropha cũng thích hợp cho ngăn chặn xói mòn đất và rửa trôi cát. 

Thích hợp với độ cao 0 – 500 m, nhiệt độ trung bình: 20 – 28�C, lượng mưa trung 

bình 300 – 1.000 mm. Sinh trưởng trên đất thoát nước và thoáng khí, thích nghi với 

vùng đất khó canh tác do nghèo dinh dưỡng. Trên đất nặng, sự hình thành rễ giảm. 

Jatropha sinh trưởng ở hầu khắp các nơi, thậm chí trên cả đất sỏi, đất cát và đất 

mặn. Chúng có thể sinh trưởng tốt trên đất đá nghèo ngay cả trên vách núi đá. 

Jatropha là loài có khả năng thích nghi rộng nhưng tiềm năng sinh trưởng của chúng 

thể hiện ưu thế nhất trên đất khô và nghèo kiệt [41]. 

1.10.3. Phân bố 

Cây jatropha được cho là có nguồn gốc từ Mexico và trung Mỹ, sau đó được 

chuyển sang châu Phi, châu Á và hiện nay đã trở thành loài cây phổ biến trên toàn 

thế giới. Ở Việt Nam, jatropha có mặt từ rất sớm, mọc nhiều ở những vùng núi, chủ 

yếu được người dân trồng để làm hàng rào. 

Cây jatropha là loài cây đa tác dụng; hạt được sử dụng làm nguyên liệu cung 

cấp cho công nghệ sản xuất nhiên liệu sinh học (biofuel). Kết quả thử nghiệm cho 



thấy cứ 1 hecta cây jatropha sẽ cho 1.000 – 3.000 lít dầu diesel sinh học. Tất cả bộ 

phận của cây jatropha đều có ích như làm phân bón, lấy gỗ, làm than gỗ, làm thuốc. 

Hạt cây jatropha sau khi ép sẽ cho 60% bã chứa chứa 20% protein có thể dùng làm 

phân hữu cơ phục vụ nông nghiệp rất tốt. Trong từ điển cây thuốc và động vật làm 

thuốc ở Việt Nam có viết: Nhựa mủ cây jatropha được dùng ngoài để trị vết thương, 

cầm máu, chữa bỏng, bệnh ngoài da; dịch ép lá bôi ngoài chữa trĩ; dầu hạt trị bệnh 

da, thấp khớp, đau dây thần kinh hông, liệt..., các bộ phận còn lại của cây như thân, 

ngọn, lá, vỏ, rễ, nhựa... đều có thể dùng để làm thuốc trị bệnh: cầm máu, nhuận 

tràng (nhựa cây); trĩ phù, rắn cắn (rễ cây); trị bệnh sốt rét, bạch cầu (lá cây). 

Jatropha là cây chịu hạn, có thể trồng trên các vùng đất khô cằn, là loài cây rất thích 

hợp cho việc cải tạo và phủ xanh những vùng đất hoang hóa. 

Trên thế giới, các nghiên cứu về cây jatropha trong việc cung cấp nguyên 

liệu cho công nghệ sản xuất biodiesel đã được thực hiện tại các nước như: Úc, Ấn 

Độ, Trung Quốc... Nghiên cứu về các ứng dụng dược liệu của cây jatropha như 

thành phần trong thức ăn kiêng [53], đặc tính chống virus, chữa mụn cơm, làm liền 

sẹo, hoạt tính chống nấm, chống virus, chống HIV. Nghiên cứu về các thành phần 

hóa sinh của cây và hạt jatropha như hoạt tính esterase và lipase [65], lectin [23]; 

tính chất tẩy; hoạt chất enzym [31], đồng thời cũng có nhiều công trình nghiên cứu 

độc tính, thành phần các chất trong tinh dầu cây jatropha. Các kỹ thuật về nhân 

giống và gây trồng cây jatropha như nuôi cấy mô, phát sinh hình thái và tái sinh 

trong nuôi cấy in vitro [59], nhân hom, gieo hạt, mật độ trồng. 

Hiện nay cây jatropha được gây trồng dưới 2 hình thức phổ biến là trồng 

phân tán và trồng rừng tập trung trên diện rộng: Brazil, Ấn Độ và gần đây là Trung 

Quốc cũng là nước đang phát triển mạnh cây jatropha với diện tích trồng dự kiến 

hàng triệu hécta. Ở nước ta, cây jatropha được nhân dân trồng phân tán, chủ yếu để 

làm hàng rào. Tiến sĩ Lê Võ Định Tường (Phân viện Hóa học và các hợp chất thiên 

nhiên Hồ Chí Minh), đã nghiên cứu khảo nghiệm các dòng giống cây jatropha có 

xuất xứ ấn Độ tại các tỉnh như Đồng Nai, Bình Thuận. Năm 2007 đại diện của Công 

ty Ecocacbon của Pháp thỏa thuận với UBND tỉnh Thanh Hóa về dự án trồng cây 



jatropha với diện tích ban đầu 10 ngàn hécta trên các vùng đất gò đồi hoang hóa của 

tỉnh Thanh Hóa. Hiện đang tiến hành nghiên cứu thử nghiệm nhỏ về loài cây này tại 

Thường Xuân và Như Thanh, Thanh Hóa. Các đơn vị như Sở Nông nghiệp và Phát 

triển nông thôn Lai Châu, Sở Khoa học Công nghệ Sơn La đã có kế hoạch cho việc 

trồng thử nghiệm cây jatropha trên các vùng đất hoang hóa. Ngoài ra còn trồng thử 

nghiệm 5 hécta cây jatropha tại Đắc Hà Kon Tum. Thu hái quả chín, lấy hạt tươi 

(chưa phơi) từ cây jatropha của người dân trồng làm hàng rào tại Thạch Thành, 

Thanh Hóa, Cơ quan kiểm lâm vùng II đã thử nghiệm ép thủ công thu được lượng 

dầu thô đạt khoảng 37%. 

Một số ưu điểm của cây jatropha. Năng suất dầu thu được trên 1 hécta lớn do 

cây có khả năng tạo hạt có hàm lượng dầu cao, rải vụ tốt. Có thể trồng trên những 

vùng có lượng mưa thấp (500 mm/năm) và có vấn đề về đất. Những vùng có lượng 

mưa cao hơn hoặc được tưới nước thì năng suất đạt được còn cao hơn. Vì thế có thể 

trồng ở hầu khắp các vùng, có thể sinh trưởng được trên vùng đất hoang hóa, sa 

mạc khi có sự hỗ trợ về nước tưới. Jatropha là cây dễ trồng, sinh trưởng tương đối 

nhanh và mạnh mẽ. Có thể sinh trưởng được trên các loại đất thuộc lưu vực sông, 

độ màu mỡ kém, đất thoái hóa, đất bỏ hoang, đất trống hoặc các vùng đất khác như 

dọc theo các kênh, đường cao tốc, làm hàng rào, đất khô cằn và bán khô cằn, và 

thậm chí trên đất nhiễm mặn [41]. Vì những đặc điểm đó, nó có thể được sử dụng 

để cải tạo các vùng đất thoái hóa hoặc nhiều vùng đất khác nhau. Hạt dễ thu hái, do 

thu hái sau mùa mưa và do đặc điểm cây thấp. Cây jatropha không làm thức ăn cho 

động vật. Do hàm lượng N cao nên được làm nguồn dinh dưỡng cho cây trồng. Cây 

cho năng suất 0,4 tấn hạt/ha/năm trong năm đầu tiên, tăng lên 5 tấn hạt/ha/năm sau 

3 năm. Cây bắt đầu cho sản lượng hạt cao từ năm thứ 2 trở đi. Nhiều bộ phận khác 

nhau của cây có giá trị về dược liệu vỏ cây chứa tanin [41], hoa hấp dẫn ong mật và 

do đó cây có tiềm năng cho tạo mật ong. Vì là thực vật, một phần do sinh trưởng 

nhanh jatropha sẽ hấp thụ cacbon từ khí quyển, dự trữ trong các mô sống và tích lũy 

trong phần cacbon của đất, do đó đây là loài rất thân thiện với môi trường. Có thể 

tạo cây con từ hạt sau 3 tháng hoặc bằng giâm hom. Nhân hom bằng cành dễ dàng 



và đạt được sự sinh trưởng nhanh. Cây trồng không yêu cầu khắt khe về loại đất, 

trồng cấy, chăm sóc, thu hái đều thuộc lao động giản đơn. 

Phát triển trồng rừng cây jatropha sẽ đáp ứng được 2 yêu cầu cung cấp 

nguyên liệu cho sản xuất nhiên liệu sinh học trên quy mô lớn, phủ xanh và cải tạo 

những vùng đất hoang hóa nghèo kiệt khó khai thác. Bên cạnh đó cây jatropha còn 

có thể trở thành đối tượng tiềm năng cho trồng rừng theo cơ chế phát triển sạch 

(A/R-CDM). Cơ quan kiểm lâm vùng II đã trực tiếp nhân giống và thử nghiệm tạo 

cây giống các xuất xứ AD - N; AD - B; AD - 2; AD - TL4; AD - 1; Bt 607 và đã tạo 

được khoảng 3 vạn cây con từ các lô hạt giống nói trên đồng thời tiến hành thu hái 

hạt giống trên địa bàn Thạch Thành, Thanh Hoá về tạo giống. Do hạt giống thu hái 

được ít nên chúng tôi đã tạo cây giống băng cành (hom), lượng cây giống bằng hạt 

và hom trên đã được trồng thử nghiệm trong đề tài: “xây dựng đường băng xanh cản 

lửa góp phần bảo vệ rừng cho các tỉnh Bắc Trung bộ” tiến hành trồng thử nghiệm 

trên 4 điểm: Hà Trung - Thanh Hóa, Bài Sơn - Đô Lương - Nghệ An, Bến Hải - 

Quảng Trị và Phong Điền - Thừa Thiên Huế, hiện đang trong quá trình theo dõi, 

chăm sóc và bảo vệ

CHƢƠNG 1 – TỔNG QUAN - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?