Nghiên cứu điều chế diesel sinh học từ dầu hạt cây lai (aleurites moluccana (l.) willd)

Tạp chí KHLN 4/2014 (3647 - 3652) 
©: Viện KHLNVN - VAFS 
ISSN: 1859 - 0373 Đăng tải tại: www.vafs.gov.vn) 
3647 
NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ DIESEL SINH HỌC 
TỪ DẦU HẠT CÂY LAI (Aleurites moluccana (L.) Willd) 
Lương Văn Tiến, Hoàng Văn Thành, Vũ Hoàng Phương 
Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam 
Từ khóa: Biodiesel, dầu hạt 
cây Lai, cây Lai, este hóa, 
chuyển đổi este. 
TÓM TẮT 
Biodiesel có thể được sản xuất từ nhiều nguồn nguyên liệu, chủ yếu là dầu 
thực vật, mỡ động vật, dầu ăn đã qua sử dụng. Kết quả nghiên cứu cho thấy, 
dầu hạt cây Lai có tiềm năng trong việc sản xuất biodiesel ở Việt Nam. Để 
điều chế biodiesel đã sử dụng công nghệ 2 giai đoạn bao gồm: Giai đoạn I 
là este hoá a xít béo tự do bằng methanol với xúc tác axit sulfuric. Giai đoạn 
II là phản ứng chuyển hóa este từ triglyxerit thành các metyl este của axit 
béo tự do (FAME), chính là dầu diesel sinh học. 
Kết quả phân tích cho thấy chất lượng của biodiesel thu được từ dầu hạt cây 
Lai đã đáp ứng cơ bản Tiêu chuẩn dầu diesel (tiêu chuẩn EN 590) và Tiêu 
chuẩn dầu biodiesel (tiêu chuẩn EN 14214 và ASTM D6751) và có thể sử 
dụng làm nhiên liệu cho động cơ diesel. 
Kết quả thử nghiệm xác định hàm lượng khí thoát ra từ động cơ diesel của 
máy phát điện chạy bằng diesel dầu mỏ và biodiesel từ dầu hạt cây Lai cho 
thấy việc sử dụng biodiesel thân thiện hơn với môi trường rất nhiều: (i) 
Hàm lượng khí CO2 giảm 30%; (ii) Hàm lượng khí CO giảm 50% và (iii) 
Hợp chất hydrocacbon giảm hơn 20%. 
Key words: Biodiesel, 
Aleurites moluccana seed 
oil, Aleurites moluccana 
(L.) Willd, esterification, 
transeterification 
A study on biodiesel produced from the seed of Aleurites moluccana 
(L.) Willd 
Biodiesel could be produced from different kinds of fatty material, mostly 
from vegetable oils, animal fat oils, recycled cooking oils. The results of the 
study presented in this article showed that the seed oil of Aleurites 
moluccana has the potential as raw materials for biodiesel production. The 
biodiesel technological manufacturing includes two stages: First stage: 
esterification of fatty acides with methanol in the presence of sulfuric acid 
used as catalyst. Second stage: triglycerit converted into methyl ester of 
fatty acid (FAME), that is biodiesel. 
The analysis results show that the quality of biodiesel from Aleurites 
moluccana seed oil satisfied diesel standard (EN 590) and biodiesel 
standard (EN 14214 and ASTM D6751) in general. It could be used as fuel 
for diesel engine. 
Analysis results of the gas released from the generator with using biodiesel 
from Aleurites moluccana seed oil shows that the content of toxic 
components decreasedas following: (i) CO2 content by 30%; (ii) CO content 
by 50% and (iii) Hydrocacbon content by 20%. 
Tạp chí KHLN 2014 Lương Văn Tiến et al., 2014(4) 
3648 
I. ĐẶT VẤN ĐỀ 
Trong những năm gần đây, biến đổi khí hậu 
với các hậu quả của vấn đề hiệu ứng nhà kính 
ngày càng trở nên nghiêm trọng, dẫn tới một 
yêu cầu cấp thiết là tìm ra loại nhiên liệu mới 
thay thế hoặc bổ sung cho các loại nhiên liệu 
truyền thống từ dầu mỏ. Biodisel, các metyl 
este của các axit béo tự do, là loại nhiên liệu 
mới, một loại năng lượng tái tạo có tính chất 
tương tự diesel từ dầu mỏ và thân thiện với 
môi trường. Biodiesel có thể được sản xuất từ 
nhiều nguồn nguyên liệu, chủ yếu là dầu thực 
vật, mỡ động vật, dầu ăn đã qua sử dụng. Dầu 
hạt cây Lai là dầu thực vật rừng, có tiềm năng 
trong việc sử dụng để sản xuất biodiesel ở 
Việt Nam. 
Cây Lai (Aleurites moluccana (L.) Willd) là 
loài thực vật thân gỗ thuộc họ Thầu dầu 
(Euphorbiaceae). Trên thế giới cây Lai phân bố 
nhiều ở các nước như Trung uốc, n Độ, 
M , Brasil, Nhật Bản, Malaixia, Indonesia, 
 hilippin, Thái Lan, Mianma, Lào, Campuchia, 
 c. Việt Nam, cây Lai được trồng hoặc mọc 
tự nhiên ở nhiều t nh thuộc v ng Đông B c Bộ 
(Cao Bằng, Lạng Sơn, B c Giang, uảng 
Ninh), v ng Trung tâm B c Bộ (Tuyên uang, 
 ên Bái, Hà Giang, Lào Cai), v ng B c Trung 
Bộ (Thanh Hóa, Nghệ An, uảng Bình, uảng 
Trị, Thừa Thiên - Huế) và v ng Tây nguyên 
(Gia Lai và Đ k L k). 
Cây Lai (Aleurites moluccana (L.) Willd) là 
một trong những loài cây rừng đa mục đích, 
cung cấp lâm sản ngoài gỗ, trong đó sản phẩm 
chính của cây Lai là cho quả. Dầu hạt cây Lai 
được sử dụng trong dược phẩm, thực phẩm, 
hóa m phẩm và sử dụng làm dầu công 
nghiệp. Gỗ được d ng làm nhà, đóng đồ mộc. 
Cây Lai trồng 4 - 5 năm sẽ cho quả bói. Tại 
Indonesia, trồng 1ha Lai từ năm thứ 30 sẽ 
cung cấp 2.400kg dầu ha năm. Đối với cây 6 
tuổi và 15 tuổi sản lượng hạt và dầu có thể 
tính tương ứng 30% và 50% giá trị này. Sản 
lượng dầu ha năm của rừng trồng thương mại 
tại Hawaii - USA từ năm thứ 20 đạt khoảng 
1.700 kg ha năm. 
Đề tài cấp Bộ “Nghiên cứu chọn giống và k 
thuật trồng cây Lai (Aleurites moluccana) ở 
Tây Nguyên, B c Trung Bộ và Đông B c theo 
hướng lấy quả” được thực hiện trong giai 
đoạn 2010 - 2014 do TSKH. Lương Văn Tiến, 
Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam chủ trì 
đã xác định được các biện pháp gây trồng ph 
hợp và xác định các xuất xứ Lai có năng suất 
quả, hàm lượng và chất lượng dầu cao, đồng 
thời đề tài cũng đã nghiên cứu điều chế dầu 
diesel sinh học từ dầu hạt cây Lai, góp phần 
thực hiện uyết định số 177 2007 Đ-TTg 
ngày 20 tháng 11 năm 2007 của Thủ tướng 
Chính phủ về việc phê duyệt “Đề án phát triển 
nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn 
đến năm 2025". 
II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 
2.1. Vật liệu 
Hạt được lấy từ quả chín của cây Lai 20 - 22 
tuổi, ở 2 t nh Lạng Sơn và B c Kạn (thu hái 
vào tháng 9 - 10). Hạt cây Lai sau khi xử lý sơ 
bộ (loại bỏ tạp chất cơ học), được rửa sạch, 
phơi khô hết nước và đập vỡ vỏ cứng, tách lấy 
nhân hạt sau đó ép nhân lấy dầu trên máy ép 
dầu chuyên dụng. 
2.2. Phương pháp nghiên cứu 
a. Phân tích, xác định các chỉ tiêu hóa, lý của 
dầu hạt cây Lai: Sử dụng phương pháp đo 
như trong bảng 1. 
Bảng 1. hương pháp đo xác định các ch tiêu 
hóa, lý của dầu hạt cây Lai 
Chỉ tiêu Phương pháp đo 
Hàm lượng dầu TCVN 9611:2013 
Tỷ trọng ASTM - D4052 - 96 
Độ nhớt động học ASTM - D445 
Chỉ số axit ASTM - D664 - 11a 
Chỉ số Iod ASTM - D5768 
Chỉ số xà phòng ASTM D5558 - 95 
Hàm lượng FFA ASTM - D664 - 11a 
Lương Văn Tiến et al., 2014(4) Tạp chí KHLN 2014 
3649 
b. Điều chế dầu diesel sinh học từ dầu hạt 
cây Lai 
Do dầu hạt cây Lai có hàm lượng axit béo tự 
do (FFA) tương đối cao, khoảng 10%, nên 
việc điều chế dầu diesel sinh học phải sử dụng 
công nghệ hai giai đoạn: 
- Giai đoạn 1: Este hóa axit béo tự do cho đến 
hàm lượng giảm dưới 2%. 
- Giai đoạn 2: Chuyển đổi este thành các 
metyleste của axit béo tự do (FAME), chính là 
dầu biodiesel. 
(i). Giai đoạn 1: Este hóa axit béo tự do. Mục 
đích của giai đoạn này là làm giảm hàm lượng 
axit béo tự do xuống thấp hơn 2%. 
- Hóa chất: Dầu hạt cây Lai, metanol và axit 
sulfuric. 
- uy trình phản ứng: Xúc tác axit sulfuric 
hòa tan trong methanol vào một cái cốc. 
Trong bình cầu 3 cốc, có khuấy từ, nhiệt kế, 
sinh hàn ngược, cho dầu Lai vào (Tỷ lệ mol 
methanol dầu = 3 - 12 1), lượng xúc tác 1 - 
3%. Cho hỗn hợp methanol vào bình phản 
ứng, trong lúc khuấy mạnh. Nhiệt độ được 
nâng lên đến 65oC. Thời gian phản ứng 6h. 
Sau khi phản ứng kết thúc, hỗn hợp phản ứng 
chuyển vào phễu tách. Để yên trong 30 phút, 
tách thành 2 lớp, lớp trên là methanol dư, xúc 
tác được loại bỏ, lớp dưới là sản phẩm được 
giữ lại để thực hiện phản ứng giai đoạn 2. 
(ii). Giai đoạn 2: Chuyển đổi este 
- Hóa chất: Dầu - sản phẩm của giai đoạn 1; 
NaOH và metanol. 
- uy trình phản ứng: NaOH, hàm lượng 1 - 
1,5% hòa tan trong methanol trong một cái 
cốc. Dung dịch NaOH trong methanol nồng 
độ 1 - 1,5%. Hàm lượng methanol so với dầu 
là 3 - 9mol methanol cho 1 mol dầu. Cho sản 
phẩm giai đoạn 1 vào bình phản ứng, cho tiếp 
methanol chứa NaOH vào. Khuấy và nâng 
nhiệt độ lên đến 60oC và duy trì trong 4h. Kết 
thúc phản ứng, cho hỗn hợp phản ứng vào 
một phễu chiết, để yên trong 60 phút. Lớp 
dưới là glyxerin được loại bỏ, phần còn lại rửa 
bằng nước máy 3 lần cho đến khi pH đạt 6,5. 
Sau đó cất loại bỏ vết nước trong chân không, 
nhiệt độ cuối c ng của chưng cất là 95oC. Thu 
được biodiesel trong suốt, màu vàng sáng đến 
vàng hơi đậm. 
c. Xác định các chỉ tiêu chất lượng của dầu 
diesel sinh học từ dầu hạt cây Lai 
 hương pháp đo các ch tiêu chất lượng của 
diesel sinh học theo TCVN 7717: 2007, nhiên 
liệu diesel sinh học gốc (B100) - êu cầu k 
thuật như sau: 
Bảng 2. hương pháp xác định các ch tiêu 
chất lượng của diesel sinh học 
TT Chỉ tiêu Phương pháp đo 
1 Hàm lượng este EN 14103 
2 Khối lượng riêng 
tại 15
o
C 
TCVN 6594 (ASTM D 1298) 
3 Điểm chớp cháy 
(cốc kín) 
TCVN 2693 (ASTM D 93) 
4 Độ nhớt động học 
tại 40
o
C 
TCVN 3171 (ASTM 445) 
5 Lưu huỳnh ASTM D 5453/ TCVN 6701 
(ASTM D 2622) 
7 Trị số xêtan TCVN 7630 (ASTM D 613) 
10 Chỉ số iốt EN 14111/ TCVN 6122 
(ISO 3961) 
12 Glycerin tự do ASTM D 6584 
13 Glycerin tổng ASTM D 6584 
14 Nhiệt độ đông đặc ASTM D6371 
Ngoài ra, phân tích chất lượng biodiesel: Độ 
chuyển hóa dầu hạt cây Lai bằng máy UFLC. 
d. Phân tích lượng khí thải từ động cơ diesel 
chạy bằng diesel dầu mỏ và biodiesel dầu hạt 
cây Lai. 
Hàm lượng các loại khí thải được phân tích 
bằng máy Testo 350 ortable Emission 
Analyzer của M . 
Tạp chí KHLN 2014 Lương Văn Tiến et al., 2014(4) 
3650 
III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 
3.1. Tính chất các chỉ tiêu hóa lý của dầu 
hạt cây Lai 
Kết quả xác định các ch tiêu hoá lý của dầu 
hạt cây Lai được tổng hợp trong bảng 3. 
Bảng 3. Tính chất ch tiêu hóa, lý của dầu hạt cây Lai 
Đặc tính Đơn vị 
Giá trị 
Mẫu thu từ Lạng Sơn Mẫu thu từ Bắc Kạn 
Trạng thái vật lý Lỏng, vàng sáng Lỏng, vàng sáng 
Tỷ trọng g/mL 0,9145 0,9146 
Độ nhớt cSt 24,8938 24,8940 
Chỉ số axit meqKOH/g 2,0556 2,0555 
Chỉ số Iod g/100g 138 135 
Hàm lượng axits béo tự do (FFA) % 10,0 11,0 
Chỉ số xà phòng mgKOH/g 4,3556 4,3549 
3.2. Điều chế và tính chất dầu diesel sinh 
học từ dầu hạt cây Lai 
3.2.1. Hiệu suất dầu diesel sinh học từ dầu 
hạt cây Lai 
Hiệu suất dầu diesel sinh học từ dầu hạt cây 
Lai thu được trong phòng thí nghiệm đạt 92 - 
95%. Trên cơ sở này có thể dự tính trong thực 
tế sản xuất cứ 100kg dầu hạt cây Lai chế tạo 
được 98 - 99 lít dầu biodiesel. 
Hình 1. Dầu Diesel sinh học 
từ dầu hạt cây Lai 
3.2.2. Tính chất dầu diesel sinh học từ dầu 
hạt cây Lai 
Dầu diesel sinh học từ dầu hạt cây Lai được 
phân tích các ch tiêu chủ yếu. Bảng 4 tổng 
hợp so sánh các tính chất của biodiesel từ 
dầu cây Lai với các ch tiêu của diesel dầu 
mỏ. Diesel sinh học từ dầu hạt cây Lai đạt 
độ chuyển hóa rất cao 99,0%, vượt hơn tiêu 
chuẩn dầu diesel dầu mỏ của M và châu Âu 
(95,6%). Điều này bảo đảm ch c ch n cho 
động cơ hoạt động. Đặc biệt, dầu diesel sinh 
học từ dầu hạt cây Lai không chứa hợp chất 
vòng thơm, rất độc hại cho sức khỏe, trong 
khi đó, diesel dầu mỏ chứa hàm lượng này 
rất cao (34Vo%). Dầu diesel sinh học từ dầu 
hạt cây Lai có nhiệt độ đông đặc cao hơn 
diesel dầu mỏ (13oC). Điều này cần chú ý, 
khi sử dụng dầu diesel sinh học vào m a 
lạnh cần thêm phụ gia chống đông. 
Lương Văn Tiến et al., 2014(4) Tạp chí KHLN 2014 
3651 
Bảng 4. So sánh các ch tiêu chất lượng của biodiesel từ dầu hạt cây Lai và diesel dầu hỏa 
TT Tính chất Đơn vị 
Biodiesel từ 
dầu hạt cây lai 
Diesel dầu mỏ 
EN590 
1 Độ chuyển hóa % 99,0 
2 Tỷ trọng, 15
o
C Kg/m
3
 880 820 - 845 
3 Độ nhớt động học, 40
0
F mm
2
/s 4,5 2,0 - 4,5 
4 Điểm chớp cháy 
o
C, min 55 130 
5 Nhiệt độ đông đặc 
o
C 13 - 12 
6 Lưu huỳnh Mg/kg,max 24 50 
7 Chỉ số cetane min 51 44 
8 Hợp chất vòng thơm %Vo 0 34 
Kết quả phân tích lượng khí thải từ động cơ 
diesel chạy bằng diesel dầu mỏ và biodiesel từ 
dầu hạt cây Lai được trình bày trong bảng 5. 
Bảng 5. Hàm lượng khí thoát ra khỏi động cơ 
diesel của máy phát điện 
Loại khí thoát ra 
Từ biodiesel từ dầu 
hạt cây Lai 
Từ diesel 
dầu mỏ 
CO2, V0% 5,6 8,0 
CO, Vo% 0,06 0,12 
NOx, ppm 140 132 
Hợp chất 
hydrocacbon, Vo% 
5.0 26.0 
Nhận xét: So với diesel dầu mỏ, loại khí thoát 
ra từ biodiesel từ dầu hạt cây Lai: 
(i) Hàm lượng Khí CO2 giảm 30%. 
(ii) Hàm lượng khí CO giảm 50%. 
(iii) Hợp chất hydrocacbon giảm 21% giá 
trị Vo%. 
(iv) Chỉ có hàm lượng hợp chất NOx có 
tăng nhẹ. 
Như vậy, so với diesel dầu mỏ, sử dụng 
biodiesel từ dầu hạt cây Lai thân thiện hơn với 
môi trường rất nhiều. 
Kết quả so sánh các ch tiêu của biodiesel từ 
dầu hạt cây Lai với các ch tiêu biodiesel của 
châu Âu và M (EN14214 và ASTM -D 
6751) và của Việt Nam (TCVN 7717: 2007) 
được tổng hợp như trong bảng 6. 
Bảng 6. So sánh các tính chất của biodiesel từ dầu hạt cây Lai với các ch tiêu 
của Biodiesel gốc (B100) trong tiêu chuẩn quốc tế và tiêu chuẩn Việt Nam 
Chỉ tiêu 
Biodiesel 
EN14214 
Biodiesel 
ASTM - D6751 
TCVN 7717: 2007 
Biodiesel gốc 
(B100) 
Biodiesel 
từ dầu hạt 
cây Lai 
Tỷ trọng ở 15
o
C, kg/m
3
 860 - 900 - 860 - 900 880 
Độ nhớt ở 40
o
C,mm
2
/s 3,5 - 5,0 1,9 - 6,0 1,9 - 6,0 4,5 
Điểm chớp cháy, 
o
C, min 120 130 130,0 130 
Lưu huỳnh, mg/kg, max 10 15 24 
Chỉ số Cetane, min 51 45 47 44 
Chỉ số iod, g/100g, max 120 150,3 
Nước, mg/kg, max 500 500 460 
Este, % khối lượng, min 96,5 - 96,5 99 
Metanol, % khối lượng, max 0,2 - 0,1 
Glycerin tự do, % khối lượng, max 0,02 0,02 0,02 0,02 
Tổng lượng glycerin, % khối lượng, max 0,25 0,24 0,24 0,24 
Tạp chí KHLN 2014 Lương Văn Tiến et al., 2014(4) 
3652 
Như vậy, dầu diesel sinh học từ dầu hạt cây 
Lai đáp ứng cơ bản yêu cầu k thuật và đạt 
8 11 ch tiêu của biodiesel gốc (B100) theo 
tiêu chuẩn Việt Nam và tiêu chuẩn quốc tế. 
Một số nhược điểm của dầu diesel sinh học từ 
dầu hạt cây Lai có thể kh c phục thông qua 
việc sử dụng các sản phẩm diesel pha chế theo 
tỷ lệ: B5, B10 và B20. 
IV. KẾT LUẬN 
- Tính chất hóa, lý của dầu hạt cây Lai đáp 
ứng yêu cầu k thuật để điều chế dầu diesel 
sinh học. 
- Để điều chế dầu diesel sinh học từ dầu hạt 
cây Lai đã sử dụng công nghệ 2 giai đoạn. 
Giai đoạn I là este hoá a - xít béo tự do bằng 
methanol với xúc tác axit sulfuric. Giai đoạn 
II là phản ứng chuyển đổi este, từ triglyxerit 
thành các metyl este của axit béo tự do 
(FAME), đây chính là dầu diesel sinh học. 
- Hiệu suất điều chế dầu diesel sinh học từ 
dầu hạt cây Lai thu được phòng thí nghiệm 
đạt 92 - 95%. 
- Kết quả phân tích cho thấy chất lượng của 
dầu diesel sinh học từ dầu hạt cây Lai đã đáp 
ứng cơ bản Tiêu chuẩn dầu diesel (tiêu chuẩn 
EN 590) và Tiêu chuẩn dầu biodiesel (tiêu 
chuẩn EN 14214 và ASTM D6751) và có thể 
sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ diesel. 
- Kết quả thử nghiệm hàm lượng khí thoát ra 
từ động cơ diesel của máy phát điện chạy 
bằng diesel dầu mỏ và dầu diesel sinh học từ 
dầu hạt cây Lai ch rõ sử dụng biodiesel thân 
thiện hơn với môi trường rất nhiều. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Thủ tướng Chính phủ: uyết định số 177 2007 Đ-TTg ngày 20 11 2007 của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt 
“Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025”. 
2. Tiêu chuẩn uốc gia: TCVN 7597: 2007, Dầu thực vật, Vegetable oil. 
3. Tiêu chuẩn uốc gia: TCVN 7717: 2007, Nhiên liệu deizel sinh học gốc (B100). êu cầu k thuật. 
4. ASTM - D6751 Biodiesel. 
5. EN590 Diesel. 
6. EN14214 Biodiesel. 
Người thẩm định: GS.TS. Hà Chu Chử