Mở Đầu Biodiezel đã manh nha từ rất sớm năm 1853 nhờ công trình nghiên cứu của E.Patrick về chuyển hóa este của dầu thực vật, nhưng Biodiezel chỉ được chính thức ghi nhận vào ngày 10/08/1893, ngày mà kỹ sư người Đức Rudolf Christian Karl Diesel cho ra mắt động cơ Diezel chạy bằng dầu lạc, sau đó ngày 10/08 được chọn là Ngày Biodiezl Quốc tế (International BD Day). Đến năm 1907 Herry Ford, người sáng lập công ty đa quốc gia Ford Motor Company, cho ra đời chiếc xe bằng Etanol. Nhưng do xăng dầu có nguồn gốc từ nhiên liệu hóa thạch có giá rẻ hơn nên nhiên liệu sinh học chưa được coi trọng. Nhưng trong thời gian gần đây, do giá xăng dầu tăng nhanh, nguy cơ cạn kiệt nhiên liệu hóa thạch đe dọa và yêu cầu bức thiết về chống sự biến đổi khí hậu toàn cầu mà nhiên liệu sinh học trở thành một nhu cầu thiết thực của nhân loại, nhất là khi các công nghệ biến đổi gen góp phần làm tăng đột biến sản lượng một số sản phẩm nông lâm nghiệp.
Tóm lại, có thể hiểu một cách tổng quát Diezel là loại nhiên liệu bất kì dùng cho động cơ Diezel. Dựa theo nguồn gốc, có thể chia Diezel thành 2 loại: Petrodiezel (thường được gọi tắt là Diezel) là 1 loại nhiên liệu lỏng thu được khi chưng cất dầu mỏ ở phân đoạn có nhiệt độ từ 175 0C đến 370 0C, thành phần chủ yếu là hidrocacbon từ C16 – C21. Biodiezel: có nguồn gốc từ dầu thực vật hay mỡ động vật. Các loại dầu mỡ động thực vật, dầu mỡ thải tuy rằng có thể cháy ở điều kiện thường nhưng vì có độ nhớt cao, một số loại có chỉ số axit lớn nên chúng không thể dùng trực tiếp cho các động cơ mà chúng cần phải được chuyển hoá thành Monoankyl - Este rồi mới đem đi sử dụng.
Theo phương diện hóa học, Biodiezel là metyl este của những axit béo (trong đó, thành phần tạo năng lượng chủ yếu là gốc hidrocacbon) Vào đầu thế kỷ XX, Rudolf Diesel đã dùng dầu lạc làm nhiên liệu cho động cơ diezel mà ông phát minh ra. Tuy nhiên, lúc này nguồn nhiên liệu từ dầu mỏ rất rẻ và trữ lượng dồi dào, nên không ai quan tâm đến nguồn nhiên liệu từ dầu thực vật. Gần một thế kỷ trôi qua, tình hình dân số thế giới ngày càng tăng nhanh, tốc độ phát LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn Thạc sỹ Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN triển kinh tế - xã hội cũng ngày càng tăng mạnh, kéo theo nhu cầu sử dụng nhiên liệu ngày càng nhiều, để phục vụ cho các lĩnh vực khác nhau. Điều này dẫn đến tình trạng nguồn nhiên liệu hóa thạch vốn có hạn, đang ngày càng cạn kiệt, giá dầu mỏ ngày càng đắt đỏ.
Hơn nữa, khi kinh tế - xã hội phát triển, người ta bắt đầu chú ý nhiều hơn đến môi trường, cũng như sức khỏe của con người, và ngày càng có nhiều quy định khắt khe hơn về mức độ an toàn cho môi trường đối với các loại nhiên liệu. Chính những điều này đã đặt ra vấn đề cho các nhà khoa học, là phải nỗ lực tìm nguồn nhiên liệu thay thế, nguồn nhiên liệu thân thiện với môi trường, và nhiên liệu sinh học đã thật sự lên ngôi. Nhiên liệu sinh học có thể là giải pháp hiệu quả nhất hiện nay trên thế giới, bởi nó đem lại nhiều lợi ích như bảo đảm an ninh năng lượng và đáp ứng được các yêu cầu về môi trường. Trong số các nhiên liệu sinh học, thì diezel sinh học (biodiezel) được quan tâm hơn cả, do xu hướng diezel hóa động cơ, và giá diezel khoáng ngày càng tăng cao.
Hơn nữa, biodiezel được xem là loại phụ gia rất tốt cho nhiên liệu diezel gốc khoáng, làm giảm đáng kể lượng khí thải độc hại, và nó là nguồn nhiên liệu có thể tái tạo được. Tại quyết định số 177/2007/QĐ-TTg, ngày 20/11/2007, Thủ tướng Chính phủ đã ký quyết định phê duyệt “Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn 2025” Hiện nay, trong nước ta đã có nhiều công trình nghiên cứu tổng hợp biodiezel từ các sản phẩm nông nghiêp sẵn có như dầu đậu nành, dầu hạt cải, dầu cao su, mỡ cá, mỡ bò… và đã thu được kết quả khá tốt. Tuy nhiên vì nền công nghiệp sản xuất dầu mỡ nước ta còn khá non trẻ, chưa đáp ứng được nguồn nguyên liệu cho sản xuất biodiezel ở quy mô lớn. Ngoài ra, nếu sản xuất biodiezel từ dầu ăn tinh chế, hoặc từ mỡ động vật thì giá thành khá cao, và còn ảnh hưởng đến an ninh lương thực.
Do đó, việc tìm kiếm nguồn nguyên liệu rẻ tiền, phù hợp với tình hình của đất nước vẫn đang được tiếp tục nghiên cứu. Vì vậy, việc tận dụng nguồn dầu phi thực phẩm làm nguyên liệu cho tổng hợp biodiezel là có ý nghĩa thực tế rất lớn. Một trong những nguyên liệu cho việc tổng hợp biodiezel là đi từ dầu Jatropha. Nguyễn Việt Hùng Cao học Khóa 2011-2013 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn Thạc sỹ Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN Hiện nay, việc tổng hợp biodiezel từ dầu jatropha đang được nhiều nước trên thế giới quan tâm bởi vì đây là nguồn nguyên liệu cho hàm lượng dầu cao và không cạnh tranh với thực phẩm.
Cây Jatropha được đánh giá là "vệ sĩ sinh thái", tạo ra hiệu ứng to lớn về bảo vệ môi trường. Các nghiên cứu về chế tạo biodiezel trước đây, chủ yếu tập trung vào nghiên cứu xúc tác cho phản ứng, vào sử dụng các nguồn nguyên liệu đầu và các quy trình tối ưu hóa phản ứng. Vì vậy chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu, theo các hướng sau: - Nghiên cứu, chế tạo biodiezel B100 từ dầu jatropha trên hệ xúc tác đa oxit kim loại La, Zn/ZrO2-Al2O3-SO42- chứa một lượng nhỏ K và Mg. - Đánh giá thành phần, chất lượng sản phẩm B100 chế tạo được và các sản phẩm B100 được pha phụ gia đa thành phần.
- Khảo sát, đánh giá các chỉ tiêu kỹ thuật của các sản phẩm pha trộn giữa nhiên liệu diezel gốc khoáng và nhiên liệu diezel sinh học gốc (B100) được sản xuất từ dầu Jatropha đã được pha phụ gia. Nguyễn Việt Hùng Cao học Khóa 2011-2013 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn Thạc sỹ Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1. Tìm kiếm nguồn năng lƣợng cho tƣơng lai Hiện nay vấn đề về năng lượng đang là một trong những mối quan tâm chính của thế giới. Đầu thế kỷ 21, năng lượng hóa thạch cung cấp hơn 85 % tổng năng lượng tiêu thụ toàn cầu.
Năng lượng hóa thạch cung cấp năng lượng cho những phương tiện giao thông, các nhà máy công nghiệp, sưởi ấm các toà nhà và sản sinh ra điện năng phục vụ đời sống con người. Đã có rất nhiều dự đoán được đưa ra rằng, với tốc độ tiêu thụ năng lượng toàn cầu hiện nay thì trữ lượng dầu và khí tự nhiên sẽ thường xuyên nằm trên đà sụt giảm mạnh trong suốt thế kỷ XXI [45].1: Dự đoán về sự biển đổi nhu cầu sử dụng ba nguồn năng lượng chính từ năm 1850 đến năm 2050. Trong tương lai sẽ vẫn cần những nguồn năng lượng truyền thống như dầu mỏ và khí đốt để đáp ứng nhu cầu năng lượng trên toàn thế giới. Không những thế nguồn nguyên liệu hóa thạch còn tạo ra nguồn nguyên liệu đầu cho hầu hết các lĩnh vực sản xuất vật chất trên toàn thế giới mà hiện nay chưa có nguồn nguyên liệu nào thay thế được.
Nhưng những nguồn nguyên liệu hóa thạch này thì hữu hạn và gây ra những ảnh hưởng xấu đến môi trường khi sử dụng với mục đích là nguồn năng lượng. Vì vậy một vần đề đã được đặt ra ngày càng thúc bách là nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng, cũng như tìm kiếm những nguồn năng lượng thay thế, đặc biệt là những nguồn năng lượng có thể tái sinh được [44]. Nguyễn Việt Hùng Cao học Khóa 2011-2013 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn Thạc sỹ Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN Hiện nay có nhiều nguồn năng lượng sạch đã và đang được con người sản xuất, phát triển và sử dụng như: Điện năng được sản xuất từ hơi nước trên mặt biển, năng lượng từ khí hiđro, năng lượng từ sóng biển (nhiệt năng biển), năng lượng từ nguồn nhiệt năng của Trái Đất (địa nhiệt), năng lượng từ gió, năng lượng Mặt trời, năng lượng hạt nhân, … [46] nhưng vẫn chưa có một nguồn năng lượng nào đủ khả năng thay thế cho nguồn năng lượng hóa thạch truyền thống. Một trong những phương án hiện nay được xem là khả thi nhất để giải quyết bài toán tìm kiếm nguồn nhiên liệu thay thế cho năng lượng hóa thạch đó là sử dụng các loại nhiên liệu sinh học, đặc biệt là biodiezel được sản xuất từ nguồn nguyên liệu là các loại dầu, mỡ động thực vật nhận được từ các sản phẩm thiên nhiên.
Hiện nay trên thế giới việc phát triển cây Jatropha để sản xuất biodiezel đang có triển vọng rất lớn. Giới thiệu về cây Jatropha [7,8] Cây Jatropha curcas L., thuộc chi Jatropha, họ Thầu dầu. Chi Jatropha có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp, ghép từ hai chữ Iatrós (bác sĩ) và trophé (thức ăn), ám chỉ công dụng làm thuốc của cây này. Curcas là tên gọi thông thường của cây Physic nut ở Malabar, Ấn Độ.
Tên thông dụng ở các nước hiện nay là Jatropha, ở Việt Nam gọi là cây Cọc giậu, Cọc rào, Cây li, Ba đậu nam, Dầu mè.2: Hình ảnh cây Jatropha 1. Nguồn gốc Jatropha là một loài cây có lịch sử 70 triệu năm, nguồn gốc từ Mexico (nơi duy nhất có hóa thạch của cây này) và Trung Mỹ, được người Bồ Đào Nha đưa qua Nguyễn Việt Hùng Cao học Khóa 2011-2013 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn Thạc sỹ Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN Cape Verde, rồi lan truyền sang châu Phi, châu Á, sau đó được trồng ở nhiều nước, trở thành cây bản địa ở khắp các nước nhiệt đới, cận nhiệt đới trên toàn thế giới. Từ năm 1991, Giáo sư người Đức là Klause Becker của Trường Đại học Stuttgart đã nhận đơn đặt hàng của Tập đoàn Daimler Chrysler hợp tác với hãng tư vấn của Áo tiến hành nghiên cứu cây Jatropha ở Nicaragua để làm nguyên liệu sản xuất diesel sinh học, từ đó dấy lên cơn sốt Jatropha trên phạm vi toàn cầu. Hiện nay nhiều nước trên thế giới đang chạy đua phát triển cây này, nhất là các nước Ấn Độ, Trung Quốc, Thái Lan, Malaixia, Indonexia, Philippin, Mianma và nhiều nước Châu Phi, nhằm phục vụ nhu cầu năng lượng tại chỗ và xuất khẩu.