Tổng hợp thông tin về xăng sinh học E10 sắp được sử dụng tại Việt Nam, cách bảo vệ cho thiết bị

[ Bài hiện còn được viết tiếp ]


Xăng sinh học là gì? Ưu và nhược điểm của Xăng sinh học E10

Xăng là gì? Xăng là một chất lỏng, thành phần gồm nhiều loại hợp chất của hydro và carbon gọi là Olefin (anken) dễ bay hơi và dễ cháy. Nó được tạo ra bằng phương pháp “chưng cất phân đoạn” từ dầu mỏ. Ngoài ra, trong xăng còn nhiều phụ gia khác như chất tạo màu, tạo mùi, lưu huỳnh, clo, paraffin
Tínhh chất hóa học chính là dễ bay hơi, dễ cháy và dễ kích nổ. Chỉ số chống kích nổ của xăng gọi là Octan, xăng có chỉ số Octan cao thì khó kích nổ hơn và phù hợp những động cơ mạnh có tỉ số nén cao

Ethanol: Là một hợp chất hữu cơ thường được gọi là cồn hoặc rượu. Có đặc tính dễ cháy và hút hơi ẩm rất mạnh. Ethanol là một loại nhiên liệu (chất đốt) sinh học

Nhiên liệu sinh học là nhiên liệu có nguồn gốc sản xuất từ sinh vật sống, thông thường sản xuất từ thực vật. Vì có nguồn gốc thực vật có thể nuôi trồng và tái sản xuất mới , nó là một loại nhiên liệu tái tạo hoặc năng lượng tái tạo (renewable).
Xăng là nhiên liệu hữu cơ nhưng không phải là nhiên liệu sinh học, nó được chưng cất từ dầu mỏ, một chất hóa thạch có nguồn gốc từ sinh vật cổ đại.

Spoiler

Hình: Vòng đời Các bon của nhiên liệu Ethanol: Đối thành CO2, qua cây trồng thành nông sản, từ nông sản tạo thành ethanol.

Xăng sinh học (Gasohol) (XSH) là loại nhiên liệu pha trộn giữa xăng và nhiên liệu sinh học, thông thường là Ethanol, vì tính dễ sản xuất và an toàn của nó. Tỷ lệ pha trộn giữa xăng và ethanol cho ra các loại xăng sinh học có tên gọi khác nhau, được bắt đầu bằng chữ E và số % theo thể tích của lượng ethanol.

Tỷ lệ thấp: Xăng sinh học E5, E10, E15, E25 có tỷ lệ pha trộn tương ứng 5%, 10%, 15%, 25% Ethanol. Được sử dụng rất phổ biến trên thế giới cho các ứng dụng và phương tiện hằng ngày,

Tỷ lệ cao: E50, E75, E85, E100 là xăng sinh học có phần lớn là Ethanol (50%, 75%, 85%). Thường ứng dụng ở Châu Âu, Hoa Kỳ và trong các động cơ có tỷ số nén cao như xe đua. Ethanol nguyên chất được dung làm nhiên liệu ở Brazin (thường có chứa khoảng 5,3% nước vì đặc tính hút ẩm của Ethanol, không phải 100% là cồn)

Xăng sinh học là một loại nhiên liệu động cơ đốt trong được dung từ lâu và rất phổ biến trên thế giới với hơn 80 nước trên thế giới sử dụng (theo IEA), dẫn đầu là các nước và khu vực phát triển như Hoa Kỳ, Liên Minh Châu Âu, Canada, Brazin, Ấn Độ, Trung Quốc, Israel, Malaysia, Thái Lan… vì các lợi ích của nó.


Lợi ích và nhược điểm của xăng sinh học và xăng E10

- Lợi ích về phát thải:
Ethanol cấu tạo chỉ thuần Hydro, Carbon và Oxy. Khi làm nhiên liệu đốt cháy chỉ sinh ra Carbondioxit (CO2) và Nước. Đây là 2 loại khí thải bình thường và ít độc. Ethanol rất giàu Oxy (đến 35%) nên sẽ dễ dàng cháy hết là không sinh ra khí rất độc Carbonmonoxit (CO)
Xăng ngoài các hydrocacbon, còn lẫn hoặc được pha các tạp chất như Lưu huỳnh, Fluor, Benzen…Khi cháy sinh là các khí như S04, H2S… hoặc khi xăng không có đủ lượng Oxy cần thiết để cháy sẽ sinh ra khí CO, NOx rất độc.
Phương trình cháy của xăng: 2C8H18 15O2 à 16CO2 + 18H20.
2 đơn vị xăng cần tới 25 đơn vị Oxi để hoàn toàn cháy hết.

Xăng sinh học kết hợp Ethanol vào xăng, với lượng Oxy cao giúp xăng cháy sạch hơn, giảm phát thải ra các khí độc hại. Hàm lượng oxy trong ethanol là 35%. Khoảng 10% thể tích ethanol tương đương với 3,7% khối lượng oxy trong xăng. Đây là lợi ích chính của xăng sinh học.
Do thải ít khí ô nhiễm, khu vực đô thị dung xăng sinh học sẽ giảm mức độ ô nhiễm, bụi mịn, khí độc.

Spoiler

Hình: Nồng độ các hạt trong khí phát thải so sánh giữa các nhiên liệu như Xăng, E20, E85, E100(Ethanol) được đo vào các thời điểm khác nhau bằng máy đo phát thải LII (1)


- Lợi ích về nguồn nhiên liệu tái tạo

Ethanol là một nhiên liệu tái tạo, tức là nó có thể nuôi trồng để sản xuất ra được. Ethanos được sản xuất ra từ đường của các sản phẩm nông nghiệp như bắp, mía, củ cải…v.v.. rất dễ dàng trên quy mô công nghiệp, nó cũng tạo ra them việc làm cho ngành nông.

Xăng được tạo ra qua nhiều quá trình thăm dò, khai thác, chưng cần dầu mỏ, hao tổn chi phí lớn. Những nước không thể hóa lọc xăng phải nhập xăng về. Ethanol có thể tự sản xuấtt và trên thực tế, vào ttthời điểm những năm 1970*, Ethanol đã giúp Brazil giải quyết khủng hoảng nhiên liệu khi họ không thể nhập được xăng. Chi phí sản xuất Ethanol rẻ nên giá thành nó cũng rẻ hơn.

Xăng sinh học pha trộn ethanol vào xăng sẽ giúp giảm giá thành. Giá thảnh giảm nhưng chất lượng nhiên liệu không hề suy giảm. Xăng sinh học có thể được trợ giá nhờ chính sách môi trường giúp giá thấp hơn nữa.


- Lợi ích về cải thiện chất lượng nhiên liệu.

Ethanol là một nhiên liệu có mật độ oxy rất cao, chứa tới 35% Oxy. Xăng sinh học pha ethanol giúp cho xăng cháy sạch hơn, Ít xảy ra các hiện tượng kích nổ (gõ- knocking) hoặc cháy sớm – LSPI, nó cũng ít để lại trường hợp thừa xăng phụt lửa hơn.

Ethanol là nhiên liệu có chỉ số Octane rất cao, trên 100, có thể đến 135. Chỉ số Octane cao giúp nhiên liệu không bị cháy sớm trong buồng đốt trước khi đánh lửa, không làm hư hỏng động cơ. Xăng sinh học E10 pha giữa 90% xăng RON 92 và 10% Ethanol đạt chỉ số Octane nâng cao đến 94. Có thể lên 96, 98. (2) (ATSM D4806)

Nhiệt hóa hơi của Ethanol cao hơn xăng (tức là bay hơi kém hơn xăng). Đây là ưu điểm cũng là nhược điểm. Nhiệt hóa hơi cao giúp ít kích nổ sớm, phun nhiên liệu tốt hơn, động cơ mát hơn. Nhiệt độ ngọn lửa của Ethanol thấp hơn so với xăng (olefin), paraffin…(Piel and Thomas 1990)

Spoiler

Hình: Nhiệt độ ngọn lửa của rượu (X), olefin (O), thơm [ benzene] (A), parafin (P) và ete (E) (IEEA, Piel và Thomas 1990).

Ethanol cũng cải thiện chấtt lượng nhiên liệu bằng hiệu ứng pha loàng các Olefin, Benzene, Parafin… giúp giảm tỉ lệ các chất này trong buồng đốt.

Những nhược điểm rõ rệt của xăng E10

- Tiêu hao nhiên liệu.

Hàm lượng năng lượng của etanol thấp hơn xăng. Nhiệt trị của etanol vào khoảng 27 MJ/kg, theo thể tích là khoảng 21 MJ/l, chỉ bằng 65% hàm lượng năng lượng thể tích của xăng. Điều này dẫn đến mức tiêu thụ nhiên liệu theo thể tích của etanol cao hơn so với xăng.
Theo lý thuyết, 10% ethanol pha trong xăng sinh học làm giảm lượng năng lượng đi 10% của 35% = 3,5%
Điều này dẫn đến, cùng một lượng nhiên liệu như nhau, quãng đường đi được của XSH sẽ ngắn hơn khoảng 3.5% so với xăng. Ở VN, giá thành trung bình của XSH thấp hơn xăng RON95 khoảng 3-5%, dẫn đến chênh lệnh hiệu quả rất thấp. Nhưng với XSH bạn cần đổ xăng nhiều lần hơn (trên lý thuyết)

Ngoài ra, áp suất bay hơi của hỗn hợp SXH cao hơn so với xăng. Điều này là do Ethanol tạo thành hỗn hợp đẳng phí với xămh, và nó sẽ bay hơi cùng nhau. Một điểm đáng chú ý liên quan đến áp suất hơi của hỗn hợp ethanol là xu hướng tăng nhanh hơn so với xăng khi nhiệt độ tăng. Nghỉa là theo nhiệt độ, sự hao phí nhiên liệu tăng lên.

Spoiler

Hình: Thay đổi của áp suất bay hơi tăng theo nhiệt độ (3)


- Hiện tượng tách pha.

XSH Có chứa Ethanol, và Ethanol có đặc ttính là rất háo nước. Điều đó có nghĩa là Ethanol sẽ liên tục hút hơi ẩm từ môi trường chung quanh nó cho đến khi bão hòa. Khi đạt điểm bão hòa (5% so với ethanol, tức 0,5% so với tổng XSH) sẽ bắt đầu xảy ra hiện tượng nước bị tách ra gọi là tách pha (phase separation).
Kết quả phân ttích hàm lượng nước trong pha xăng ở hình cho thấy hàm lượng nước trong pha xăng tăng khi hàm lượng nước nhiễm ít (<1%thể tích). Đến giới hạn hấp thụ mà tại đó hỗn hợp xăng - ethanol - nước vẫn còn ở trạng thái đồng nhất ở nhiệt độ xác định 27°C, hàm lượng nước có trong xăng lớn nhất: xăng E5 ứng với 0,327% khối lượng; xăng E10 ứng với 0,744% khối lượng. Sau đó, hàm llượng nước trong pha xăng giảm khi xảy ra hiện tượng tách pha. Thể tích tách pha càng tăng thì hàm lượng nước ttrrong xăng càng giảm. Do hiện tượng tách pha đi kèm với quá trình tách ethanol từ pha xăng vào pha nước, thể tích tách phaa càng lớn thì lượng ethanol tách khỏi pha xăng càng

Spoiler

Hình: Nước trong xăng sinh học E10 bị tách pha, được nhuộm xanh cho dễ thấy (AMSOIL LAB, WIncosin, USA)

Hiện tượng tách pha sẽ tăng lên nhanh chóng khi nhiệt độ càng thấp (dưới 20°C) và độ ẩm càng cao (trên 50%) hoặc nồng độ chất thơm trong xăng tăng cao. Sự tách pha có thể xảy ra theo thời gian (trong bồn chứa tĩnh) hoặc xảy ra tách pha bất cứ lúc nào khi các điều kiện tới hạn thay đổi. Ví dụ, trong bồn chưa đang có sẵn xăng hoặc XSH, được đổ them xăng (RON 95, 92) hoặc XSH (E10). Sự hiện diện của nước trong nhiên liệu ban đầu bị thay đổi đột ngột có thể dẫn đến tách pha. Nguy cơ tách pha sẽ giảm rất nhiều khi có cách chất ổn định.

Spoiler

Hình: Một ví dụ về khả năng chịu nước của hỗn hợp etanol/xăng ở các nhiệt độ khác nhau (Filho 2008).

- Với hàm lượng Ethanol càng cao, lượng nước được hấp thụ sẽ càng nhiều và khả năng tách pha sẽ thấp hơn.
Hình dưới thể hiện biểu đồ 3 thành phần: Nhiệt độ, độ ẩm và tỷ lệ Ethanol có thể tách pha ) (IEA,Filho, 2008)

Spoiler

Việc tách pha gây ra đọng nước mang đến nhiều nguy cơ: Như bay hơi thẩm thấu của Ethanol khan, giảm chỉ số Octane, ăn mòn, biến tính tạo gôm

*Tính chất của xăng sinh học bị thay đổi do lượng ethanol giam và làm giảm trị số octane. Khi đó, độ giảm trị số octane RON của xăng cụ thể như sau: với xăng E5 (xăng RON 92 sau khi pha 5% thể tích ethanol) trị số octane đo được = 93,7, sau khi tách 70% ethanol tách ra khỏi pha xăng trị số octane đo được = 93,1 giảm 0,6 đơn vị octane; với xăng E10 (xăng RON 92 sau khi pha 10% thể tích ethanol) trị số octane đo được = 95,2, sau khi 75% ethanol tách ra khỏi pha xăng trị số octane đo được = 93,96 giảm 1,24 đơn vị octane. (TS. Đặng Kim Hoàng và cộng sự, ĐHBK Đà Nẵng, 2013)

- Khởi động khi nhiệt độ môi trường giảm.

Nhiệt hóa hơi của Ethanol cao hơn so với xăng. Cần nhiều năng lượng hơn để hóa hơi nhiên liệu, nên giúp làm giảm nhiệt độ hoạt động của động cơ, đồng thời cũng làm giảm khả năng khởi động khi trời lạnh.
Giới hạn khởi động của Ethanol nguyên chất là 12 độ C (petterson 1004). Ethanol giảm hòa tan với xăng khi nhiệt độ xuống thấp, và độ ẩm môi trường tăng cao, ví dụ như ở miền bắc Việt Nam, hoặc các nước lạnh
Vấn đề này có thể giải quyết bằng các chất ổn định, hoặc pha them xăng RON.

- Tính an toàn
Ethanol bay hơi tròng bình chứa dễ cháy trong khoảng nhiệt độ rộng từ 12°C đền 44 °C (Engelen và cộng sự, 2008). Với xăng, hỗn hợp quá giàu và với Diesel hỗn hợp quá nghèo nên không thể bắt lửa trong nhiệt độ môi trường (không thể tự cháy). Đối với ethanol nguyên chấtm giới hạn bắt lửa rất rộng. Khả năng bắt lửa của XSH E10 được cho là không khác biệtnhiều so với xăn RON thường (Paasi và cs, 2008). XSH có khả năng dẫn diện cao hơn, do đó an toàn hơn về tĩnh điện.
Ethanol cháy với ngọn lửa trong mờ, khó phát hiện. Việc xử lý nhiên liệu Ethanol có nồng cộ cao cần giám sát cẩn thận.

- Tác động tiêu cực tới môi trường.

o Tác động về khí thải.
Ethanol có nhiều oxy hơn, vì thế khi cháy, lượng kh1 thải hữu cơ (chủ yếu là CO2 và H2O) cũng cao hơn. Đổi lại, lượng khí thải Sox và NOx thấp hơn rất nhiều. Ethanol cháy không tạo ra CO, và làm giảm đáng kể lượng CO khi so giữa SXH có ethanol và xăng RON thường.
Ethanol khí cháy tạo ra một lượng nhỏ Formaldehyde và Acetaldehyde, đặc biệt là khi khởi động. Ở Brazil, nơi sử dụng nhiên liệu ethanol lên đến 100%, lượng Formaldehyde tăng đến 160% và Acetaldehyde tăng đến 260% (4)- 2 chất này là chất gây độc gen. Tác động gây độc gen từ việc đốt SXH chưa được nghiên cứu đầy đủ

Trong nghiên cứu của Durbin và cộng sự (2006), việc bổ sung 10% ethanol vào xăng làm tăng 73% lượng khí thải acetaldehyde. Nghiên cứu này đã quan sát thấy sự tương tác giữa hàm lượng ethanol và nhiệt độ T50. Graham và cộng sự (2008) cũng quan sát thấy sự gia tăng acetaldehyde ở cả xăng E10 pha trộn và xăng E10 pha trộn. ((Environment Australia 2008, Graham 2008, Durbin 2006, Aakko-Saksa et al. 2011).)

Sự gia tăng phát thải acetaldehyde chủ yếu được quan sát thấy trong quá trình khởi động nguội và lái xe mạnh, không phải trong quá trình lái xe ổn định (Graham và cộng sự, 2008), và đặc biệt là ở nhiệt độ thử nghiệm lạnh (Aakko-Saksa và cộng sự, 2011). Phát thải acetaldehyde được loại bỏ hiệu quả bởi chất xúc tác, giúp giảm thiểu rủi ro phát thải acetaldehyde (CRFA, 2003).

Quá trình khởi động nguội có thể làm tăng đáng kể khí thải Sox và NOx, nhưng cực kỳ thấp khi đang hoạt động, do đó tổng chung không đáng kể. Lượng khí thải NOx tăng khi hoạt động ở nhiệt độ rất lạnh -20ºC (Graham và cs. 2008)
Tổng chung, ảnh hưởng tiêu cực từ phát thải là không đáng kể. Ảnh hưởng phát thải xấu thấp hơn nhiều.
Tuy nhiên, nghiên cứu đều chưa được đầy đủ. Không đủ cơ sở để kết luận hoàn toàn

Spoiler

Hình: Những thay đổi về lượng khí thải khi so sánh E10 với xăng (giá trị âm = giảm lượng khí thải, giá trị dương = tăng lượng khí thải).


o Tác động cân bằng các bon – năng lượng
Tác động trung hòa các bon từ XSH là không rõ ràng. XSH thải ra nhiều cacbon, nhưng được hấp thụ bởi cây trồng sản xuất để tạo ra sinh khối. Nếu phương phảp sản xuất là phù hợp, việc sử dụng XSH có thể có lợi cacbon (năng lượng tạo ra > năng lượng đầu tư), và ít khí nhà kính hơn xăng (5). Nhưng điều này chưa tính đến các quá trình thu hoạch, xay sát, sấy khô, lên men, chưng cất..v.v… Tùy thuộc vào vị trí địa lý và phương án canh tác sảm xuất, tổng năng lượng thu được có thể cao hơn. Ví dự từ đường mía đến +9, so với bắp chỉ +1,3. Nhưng sản xuất từ canh tác bắp tạo ra thức ăn cho gia súc (sản xuất đường chỉ từ than cây chứ không dung hạt). Sản xuất ethanol từ bắp ngô hao ít xăng/dầu hơn so với mía(6)


o Tác động đến nước ngầmm
Nếu các thùng nhiên liệu bị rò rỉ, ethanol và xăng sẽ ngấm xuống đất. Nếu có nước ngầm, ethanol sẽ hòa tan trong nước và bị phân hủy sinh học. Ethanol có thể tan vô hạn trong nước (xăng thì không).
Ethanol trong đất bị phân hủy thành benzel. Tuy nhiên, việc phân hủy của ethanol phụ thhuộc nhiiều yếu tố như độ kín khí, thành phần đất, nhiệt độ, độ ẩm. (Deep và cs, 2002).


o Khí bay hơii
Khí thải bay hơn không được tính là phát thải. Khí thải bay hơi tích tụ do quá trình thẩm thấu, rò rỉ (chất lỏng và hơi) và xả khí trong bình nhiên liệu (thất thoát bình chứa). Việc tiếp nhiên liệu tạo ra khí thải hữu cơ dễ bay hơi (Larsen và cộng sự, 2009, Haskew và cộng sự, 2006).
Do ethanol là một chất phân cựcc và có các phân tử nhỏ hơn nhiều so với các hydrocacbon thông thường, nó dễ dàng xuyên qua bình chứa, ống dẫn nhiên liệu (Reynold 2002). Thường thấy trong bình Ethanol khan (cồn) sẽ hao hụt theo thời gian. Ảnh hưởng Ethanol thẩm thấu dương như càng cao ở nồng độ ethanol thấp (Stahl và cộng sự 1992 trong Kassel 2006).
Nhìn chung, hỗn hợp ethanol/xăng nồng độ thấp có xu hướng làm tăng lượng khí thải bay hơi. Tuy nhiên, kết quả từ các nghiên cứu khác nhau lại không nhất quán.

Spoiler

Hình: Ảnh hưởng của etanol đến khả năng thẩm thấu. (Stahl và cộng sự, 1992 trong Kassel, 2006).

o Tác động đến các bộ phận cao su
Ethanool là dung môi hòa tan được các lọaoi vòng đệm bằng cao su. Thời gian lưu trữ trong xe càng dài, khả năng gây hỏng càng cao. Tuy nhiên, có thể giải quyết đơn giản bằng cách thay mới.
Ở phương tiện hay thiết bị dùng XSH liên tục, tác động đến các vòng đệm hay ống dẫn là không đáng kể, và bộ phận thường được thay mới khi đến chu kỳy.
Đối với các phương tiện trước năm 2010, nguy cơ xảy ra cao hơn. Các phương tiện sau 2010 bền hơn với ethanol.


o Ăn mòn, đóng cặn gôm và mài mòn
Ethanol và xăng không có tính ăn mòn. Tuy nhiên, Ethanol lại háo nước và đây chính là nguyên nhân gây ăn mòn. Ethanol ngậmm nước có tính acid yếu (+5). Ăn mòn tăng cao rất nhiều khi xảy ra hiện tượng tách pha. Thời gian không vận hành càng lâu thì hiện tượng ăn mòn do tách pha càng tăng cao. Điều này ảnnh hưởng nhiếu nhất ở các khu vực độ ẩm cao hoặc các phương tiện đường thủy và hàng hải.
Việc sản xuất nguồn Ethanol không đảm bảo có thể lẫn nhiều acid, như acid acetic. Chất lượng XSH phụ thuộc nhiều vào đơn vị sản xuất, đơn vị tồn trữ và phân phối.
XSH rất dễ hình thành cặn gôm. Cặn gôm (gummy) hình thành do các olefin bốc hơi và kết hợp với lượng Oxi dồi dào từ Ethanol. Ảnh sang và nhiệt độ cũng ảnh hưởng (7)
Cặn gôm, rỉ kim loại là nguyên nhân chính gây tắc vòi phun, đóng cặn pít tong, mài mòn thành xylanh, kẹt xú páp, nhiện liệu thối… và nhiều tác hại khác. Tuy nhiên, chưa có đầy đủ nghiên cứu về vấn đề này trong động cơ.


- Tổng kết:

• Xăng sinh học có các lợi thế về môi trường như cháy sạch hơn, ít phát thải khí độc như Sox, NOx.. phù hợp với khu vực dân cư có mật độ cực kỳ đông như TPHCM và Hà Nội.
• Xăng sinh học có giá thhành thấp hơn, nhưng tiêu hao nhiều hơn, nên hiệu quả về kinh tế không rõ ràng
• Xăng sinh học khó khởi động hơn khi trời lạnh và hiệu suất sẽ yếu hơn
• Xăng sinh học không phù hợp với các phương tiện trước năm 2010. Tuy nhiên phương tiện quá cũ sẽ năm trong danh sách cấm hoạt động, do đó điều này không đáng ngại.
• Xăng sinh học rất dễ tách pha (tách nước) theo thời gian, nhất là nơi có độ ẩm cao như Việt Nam, them vào nhiệt độ thấp (Đà Lạt, Hà Nội, Cao Nguyên, SaPa…). Vì vậy nguyên tắc cốt yếu là không tồn trữ quá lâu XSH. Ở điều kiện khô như Texas, XSH không thể sử dụng sau 6 tháng. Ở khí hậu ẩm, thời gian có thể ngắn hơn rất nhiều.
• Xăng Sinh Học có thể them chất “ổn định nhiên liệu” để tăng khả năng bảo quản. Xem bài dưới.

Các nghiên cứu về sử dụng XSH đã có từ khá lâu, một số trên 20 năm, không có cập nhật đầy đủ cho nghiên cứu mới.
Khuyến cáo của người viết: Vì các nghiên cứu chưa đầy đủ, không nên sử dụng XSH khi tồn trữ lớn hơn 30 ngày.


(1) TGDI Engines and Alcohol Fuels, tr 23, bởi Debbie Rosenblatt, Deniz Karman và các cộng sự
(2) https://www.iea-amf.org/content/fuel_information/fuel_info_home/ethanol/e10/ethanol_properties; https://www.nsw.gov.au/driving-boating-and-transport/e10-fuel/e10-facts#toc-e10-price-and-quality
(3) Ethanol properties, Tanaka và cộng sự, 2006, được Wallace và cộng sự, 2009 trích dẫn
(4) Nguyen Hoang Ha Thi, và cộng sự, Chemtrace, June 2001 Atmospheric alcohols and aldehydes concentrations measured in Osaka, Japan and in Sao Paulo, Brazil
(5) M. Wang; C. Saricks; D. Santini. "Effects of Fuel Ethanol Use on Fuel-Cycle Energy and Greenhouse Gas Emissions"
(6) "01.26.2006 – Ethanol can replace gasoline with significant energy savings, comparable impact on greenhouse gases". Berkeley.edu.
(7) Gum formantion in cracked gasoline, L. ACKER}IANN, Department of Chemical Technology, Technical University. Budapest

[ còn viết ]

 

Một báo cáo về phương án bảo quản và sử dụng tối ưu xăng sinh học

Xăng sinh học và việc sử dụng nó trên thế giới
Xăng/Dầu sinh học (XSH) là một loại nhiên liệu, được pha trộn kết hợp giữa xăng, hoặc dầu với nhiên liệu sinh học, thường là Ethanol - cồn. Xăng sinh học ra đời nhằm làm bước chuyển tiếp giữa việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch (xăng) và nhiên liệu tái tạo (nhiên liệu sinh học).

- Các loại xăng sinh học được dùng trên thế giới:
Xăng sinh học thường được ký hiệu bằng [Viết tắt tên của nhiên liệu pha] + [ Tỷ lệ % pha trộn]

Nhiên liệu sinh học được xem là nhiên liệu của ổn định khí hậu cho tương lai, vì phát thải độc hai thấp hơn nhiều so với nhiêu liệu hóa thạch như xăng hoặc diesel. Tuy nhiên trong quá trình tồn trữ, XSH có có Ethanol có tính hút ẩm (háo nước), dẫn đến tạo thành lắng nước theo thời gian, gọi là hiện tượng tách pha.Nước bị tách pha từ XSH tồn đọng dưới đáy bình chứa gây ra rỉ sét, ăn mòn, tạo gôm làm nghẹt vòi phun, hỏng bình xăng, mài mòn xy lanh, giảm óc tan và gây hại động cơ khi hoạt động.

Ngoài ra, cần chú ý rằng tên hiệu E10 không chỉ dùng cho xăng sinh học mà có thể dùng cho Diesel sinh học. Tức là ta có thể có xăng sinh học E10 và Diesel sinh học E10. Bên cạnh đó, còn có các loại nhiên liệu sinh học pha trộn khác như B10 với 10% Butanol, M10 chứa 10% Methanol.

Để phòng tránh các vấn đề phát sinh cho phương tiện/ thiết bị từ XSH, ta có các biện pháp bảo vệ chủ động bằng phương pháp sử dụng, và bảo vệ thụ động bằng các phụ gia hạn chế tách pha. Báo cáo này tổng hợpp các phương pháp đó.

- Phương pháp bảo vệ chủ động khi sử dụng xăng sinh học.

• Giảm thời gian gián đoạn khi dùng XSH: Nguy cơ tách pha phát sinh chủ yếu khi XSH “nằm yênn" không hoạt động. Rung động từ thiết bị hoạt động là đủ để các phân tử nước hòa tan trong Ethanol và hạn chế sự tách pha. Nên hoạt động thiết bị/ phương tiện trong vài phút mỗi tuần nếu không thể dùng thường xuyên. Tuy nhiên, phương pháp này không thể ngăn sự lão hóa của XSH và ngăn chặn hình thành gôm hay acid.
  
  
• Lưu trữ và bảo quản đúng phương pháp: Bình chứa XSH hoặc thiết bị chứa nên ở nơi có nhiệt độ mát, không nóng hoặc quá lạnh. Cách xa nguồn có độ ẩm cao, nguồn nước như song hồ, dò bình chứa thường không để đảm bảo chống ẩm, trừ những loại được xử lý đặc biệt. Bình chứa tốt nhất nên hoàn toàn kín sáng, màu đen hoặc kim loại ngăn ánh sáng chiếu vào trực tiếp, không nên dùng bình trong hoặc thủy tinh.
  
  Spoiler: Hình

  
  Hình: Ảnh hưởng của nhiệt độ (theo độ F) lên sự tách pha của XSH E10. Sự tách pha bắt đầu diễn ra khi giảm xuống 50°F tức khoảng 10°C. (Kevin Hughes và cộng sự, “Treatise on Alcohol-Blended Gasoline: Phase Separation and Alcohol Monitors”)
• Không tồn trữ: Nếu thiết bị không thể sử dụng liên tục, tốt nhầt là không trữ nhiên liệu sinh học bên trong nó.

- Phương pháp bảo vệ thụ động bằng phụ gia ổn định nhiên liệu.

Phụ gia pha vào XSH là phương pháp phổ biến nhất để ôn định nhiên liệu trong thời gian dài. Mục đích chính của phụ gia ổn định là ngăn chặn việc tách pha, đi kèm là các phụ gia tẩy rửa, phân tán cặn bẩn, phụ giá chống rỉ sét.. nhằm mục đích cải thiện các nhược điểm của loại nhiên liệu này. Ba phương pháp chính của phụ gia ổn định nhiên liệu XSH là cơ chế đồng dung môi, cơ chế nhũ hóa và phụ gia pha trộn, với mục đích chính là hòa tan nước và các cặnn bẩn, gôm, keo phân tán trong nhiên liệu để không xảy ra phản ứng ăn mòn hay tắc nghẽn.

• Phụ gia sử dụng phương pháp đồng dung môi (cosolvent)
  Nguyên tắc hoạt động là sử dụng các phụ gia là chính xăng sinh học, cồn, hoặc tương tự cồn, hoặc có tính mô men lưỡng cực nằm giữa xăng và cồn và có khả năng hòa tan nước cao:
  • Pha thêm chính xăng sinh học: Nếu như XSH chứa trong bình không quá 2 tuần, pha them chính XSH cùng loại là phương pháp tốt và tiết kiệm, có thể giúp xe khởi động ngay với ít lo ngại
    
    
  • Pha thêm Ethanol: Tỷ lệ ethanol trong XSH càng cao, khả năng ngậm nước nó sẽ cao hơn và sự tách pha diễn ra chậm hơn. Tỷ lệ Ethanol tăng trong XSH không phải là vấn đề lớn với động cơ sau năm 2010, ví đa số các động cơ đều có thể dùng đến XSH E85 với tỷ lệ Ethanol đến 85%. Tuy nhiên: - Ethanol pha vào tốt nhất phải là Ethanol khan (ethanol absolute) dùng làm nhiên liệu, sạch không tạp chất, tỷ lệ trên 90%. Ethanol khan tồn chứa cũng nguy hiểm vì tính dễ cháy, ngọn lửa mờ và ethanol dễ thất thoát qua bình chứa.
    
    Spoiler: Hình

    
    Hình: Biểu đồ thể hiện khả năng chứa nước của các loại xăng sinh học và mối quan hệ với nhiệt độ. Tỷ lệ Ethanol càng cao thì khả năng giữ nước càng cao, ít tách pha hơn.
    . (Kevin Hughes và cộng sự, “Treatise on Alcohol-Blended Gasoline: Phase Separation and Alcohol Monitors”)
    
    
  • Phụ gia rượu bậc cao Iso-amyl-alcohol – IAA: Một loại rượu bậc cao đồng phân của pentanol, có mô men lưỡng cực nằm giữa rượu và xăng, có khá năng hoà tan nước cao hơn Alcohol Ethanol, làm cho hệ bền và không bị tách pha. Nhược điểm là rượu isoamyl (IAA) làm tăng cao khả năng trương nở các bộ phận bằng cao su.
    
    Spoiler: Hình

    
    Hình: % thể tích nước được hấp thụ tăng khi có thêm phụ gia IAA. Tăng cao khả năng chống tách pha. (TS Đặng Kim Hoàng, ĐH BK Đà Nẵng, 2013)
    
    
  • Phụ gia rượu bậc ba (tertiary-butanol alcohol)- TBA: Rượu bậc 3 tertiary alcohol, hoặc tert-Butyl alcohol có tác dụng tương tự IAA, làm tăng khả năng hòa tan nước và giảm nhiệt độ tách pha của XSH/DSH. Nó cũng có nhược điểm tương tự IAA.
    
    Spoiler: Hình

    
    Hình: XSH E10 và M10 giảm nhiệt độ tttách pha khi có phụ gia TBA
    Các phụ gia như TBA và IAA có thể giúp nhiên liệu sinh học tăng khả năng hòa tan nước và hạn chế tách pha, nhưng nó không chống ăn mòn, cùng với việc tăng hàn lượng nước chứa trong XSH nếu lên quá cao sẽ gây ảnh hưởng đến hoạt động của động cơ. Các chất này cũng có thể gây ảnh hưởng đến các bộ phận cao su nếu hàm lượng quá cao.
    
    
  • Phụ gia chống tách pha Tri-ethyl-amine N (CH2CH3)3 (T.E.A): Phụ gia TEA (không phải trà) có chức năng gắn kết hấp thụ nước tương tự như IAA, nhưng khả năng thấp hơn ở cùng hạn lượng phụ gia. T.E.A thường được dùng như một chất ba zơ (base) trong tổng hợp hữu cơ, nên nó có thêm khả năng kháng ăn mòn, đồng thời cũng không làm hại các bộ phận cao su.
    
    Spoiler: Hình

    
    Hình: % thể tích nước được hấp thụ tăng khi có thêm phụ gia TEA. Véc tơ chống tách pha thấp hơi IAA. (TS Đặng Kim Hoàng, ĐH BK Đà Nẵng, 2013)
    Phụ gia TEA đã được sử dụng thử nghiệm từ tháng 6 năm 2008 tại công ty xăng dầu Petromekong, sử dụng cho xăng E5 tại tổng kho xăng dầu Cần Thơ (TS. Nguyễn Hữu Lương – ĐHBK TPHCM, 2010)
    
    Spoiler: Hình

    
    
    
    Ngoài ra, phụ gia TEA có gốc Ni tơ (N), khi vào hoạt động của động cơ sẽ tạo ra khí thải NOx, gây bất lợi cho môi trường, nên việc kết hợp giửa TEA và IAA có thể giúp phát huy khả năng chống tách pha và hạn chế nhược điểm của cả 2 loại phụ gia này.
    
    Khả năng chống tách pha khi kết hợp 2 phụ gia cho xăng E10 với nước nhiễm 2,5% thể tích Khi kết hợp 2 phụ gia khả năng chống tách pha cao hơn.
    Dựa vào đồ thị, một số tỷ lệ kết hợp 2 loại phụ gia có khả năng chống tách pha cho xăng E10: với tỷ lệ nước nhiễm nằm trong khoảng 0 đến 2,5% thể tích, để đạt được khả năng chống tách pha lớn nhất, có thể bổ sung vào xăng sinh học hỗn hợp phụ gia TEA với hàm lượng 2% thể tích và IAA với hàm lượng từ 3 đến 4% thể tích.
    
    
  • Phụ gia tạo vi nhũ tương (micro-elmusion):
    Thường được gọi là phụ gia nhũ hóa độ ẩm, hoạt động bằng cách kết hợp với nước tạo thành các vi nhũ tương, có tác dụng rất tốt khi lượng nước nhiễm vào nhiên liệu cao. Chất nhũ hóa phổ biến là các Sulfate hữu cơ
    Phản ứng sun-phat hóa:
    ROH + n C2H4O -> R(OC2H4)nOH (xúc tác KOH)
    R(OC2H4)nOH + SO3 -> R(OC2H4)nOSO3H
    Nhược điểm của phương pháp này là giá thành chất nhũ hóa cao, lượng nước nhiễm cao giảm chất lượng nhên liệu.
    
    
  • Phụ gia đa tính năng:
    Phụ gia đa tính năng là các phụ gia kết hợp nhiều chức năng như chống tách pha, chống axít, chống tạo gôm, chống cặn, tẩy rửa thùng nhiên liệu và kim phun… Thường được sản xuất bởi các công ty chuyên ngành hóa dầu, dầu nhớt, phụ gia nhiên liệu.
    Ưu điểm của các loại phụ gia chế sẵn này là rất dễ dùng, chỉ cần pha theo hướng dẫn. Nhược điểm là giá thành cao, người dùng không thể biết được chính xác thành phần của phụ gia mà chỉ có thể nghe theo quảng cáo.

Lời khuyên:
Xăng sinh học là một nhiên liệu đã được sử dụng lâu đời tại hơn 80 nước trên thế giới, không gây hại cho các động cơ hiện đại và chất lượng nhiên liệu không khác so với xăng khoáng RON95. Nhược điểm dễ thấy nhất là nhiên liệu tiêu hao nhiều hơn được bù đắp bằng giá thành (có thể) rẻ hơn.
Do xăng sinh học bị tách nước theo tthời gian, tốt nhất là không nên trữ tthời gian dài, nhất là nơi có khí hậu độ ẩm rất cao như Việt Nam. Nếu phải lưu trữ, nên xem xét đến việc sử dụng các phụ gia.
Các phụ gia được đề cập ở trên đều có thể được mua, nhưng việc sử dụng các hóa chất nên thận trọng. Nếu không có đủ chuyên môn, phương án tốt nhất là sử dụng các chế phẩm pha sẵn, người viếtt sẽ giới thiệu dưới đây và sẽ bổ sung khi có thêm sp ở thị trường Việt Nam.

Lưu ý: Việc sử dụng phụ gia nên tuân theo tuyệt đối liều lượng pha chế được hướng dẫn. Việc pha chế dư thừa thường không gây bất kỳ kết quả đáng ngại nào, nhưng rất lãng phí vì đa số phụ gia có giá thành cao.
Đồng thời, thời gian lưu trữ XSH tối đa chỉ nên là 6 tháng, không nên tin theo quảng cáo lưu trữ thời gian dài hơn như 1 năm hay 2 năm, vì d9iều kiện của nước sản xuất phụ gia chưa chắc đã phù hợp khí hậu VN

- Một số phụ gia thương hiệu đã biết có bán ở VN:

* AMSOIL QUICKSHOT

Spoiler

Phụ gia của hãng dầu nhớt nổi tiếng ở Hoa Kỳ AMSOIL chế tạo.
Đây là phụ gia chuyên biệt được chế tạo cho việc ổn định nhiên liệu có Ethanol, như được ghi rõ trên chai. Phụ gia này đả từng được nhập khẩu và bán ở VN trong cộng đồng xe phưttt PKL. Nhược điểm của nó là hiện tại đã hết hàng!

 

Cần editor

 

Sửa "Thổng" thành "Tổng" đi ông. Tôi đàn bà với hay để ý tiểu tiết. Đọc thấy hơi sượng sượng.

 

Sửa rồi, cái windows tui đang bị gì mà đôi khi type nó bị vài chữ x2 lên nữa. Dò mãi mà chưa hết

 

quá nhiều chữ dể đọc

 

Grok tóm tắt.

 

Đề nghị ghim cái này đi các mon mít dead forum ơi
Chứ sang năm là vụ này còn hot dài dài, ngày nào cũng có người thắc mắc à

 

Bài viết hay, hữu ích, có vài lỗi chính tả nhỏ.

 

Sắp tới mình đi hội thảo khoa học sẽ hỏi thêm chuyên gia về nó nha.
Còn viết tiếp về vấn đề phòng chống

 

Cứ thế này thì ai cũng yêu quý, đừng phản sáng, nghịch sáng nữa nhé.

 

Bài viết phải phù hợp với tên nick login, đấy gọi là nhập vai

Spoiler

 

.
Rất thích tinh thần trách nhiệm của fen. Trong thớt cũ fen có nói sẽ viết bài về E10, mà viết hay, rõ ràng, cụ thể, trích dẫn nghiên cứu khoa học công phu thì càng yêu thích.

 

Tóm tắt cho ai lười: mua xe điện đi lũ dalit bần nông

 

Anh Lỗ tặng 1 chiếc đi.

 

Còn ron 95 thì vẫn sẽ đổ 95

 

Sai. Chính xác thì hãng xe khuyến cáo xăng gì thì đổ xăng đó. loại trừ xăng nào thì ko đc đổ xăng đó. chất lượng xăng phải real như nhãn nhé.

 

Hãng mình chạy khuyến cáo ron 95 nha

 

Năm sau không nhập ron95....

 

Lên bài về các nước đang sử dụng e90, kinh nghiệm của chúng nó luôn đi.

Mà xăng này vn có sản xuất đc không hay phải nhập ngoại?