Nghiên cứu công nghệ và sản xuất thử nghiệm biodiesel từ nguồn nguyên liệu phế phụ phẩm lipid acid cao bằng xúc tác dị thể trong môi trường methanol cận tới hạn ở quy mô bán công nghiệp
Keywords:
Biodiesel, xúc tác dị thể, methanol cận tới hạn, dầu acid cám gạo, dầu ăn thải
Tóm tắt
Nghiên cứu trình bày kết quả vận hành thử nghiệm hệ thống pilot sản xuất biodiesel B100 từ nguồn nguyên liệu có hàm lượng acid béo tự do cao là dầu acid cám gạo (rice bran acid oil - RBAO) và dầu ăn thải (used cooking oil - UCO) sử dụng xúc tác dị thể trong môi trường methanol cận tới hạn. Đây là các nguồn nguyên liệu khó xử lý bằng công nghệ truyền thống do có hàm lượng acid béo tự do cao, riêng dầu acid cám gạo chứa nhiều nước và cặn hữu cơ, dễ gây ra phản ứng transester hóa và làm giảm hiệu suất chuyển hóa ester.
Hệ thống pilot được vận hành liên tục và ổn định ở nhiệt độ 200°C, áp suất 35 - 36 bar và tỷ lệ methanol/dầu là 6/1. Kết quả cho thấy hiệu suất chuyển hóa biodiesel đạt trên 98,5%; hiệu suất thu hồi sản phẩm B100 sau tinh chế đạt tương ứng 88,9% với dầu ăn thải và 86,26% với dầu acid cám gạo.
Kết quả nghiên cứu cho thấy công nghệ sử dụng xúc tác dị thể trong môi trường methanol cận tới hạn có khả năng xử lý hiệu quả các nguồn nguyên liệu có hàm lượng acid cao và nhiều tạp chất, trong điều kiện vận hành pilot liên tục, đồng thời cho thấy triển vọng mở rộng quy mô công nghiệp để sản xuất biodiesel từ các nguồn phụ phẩm, phế phẩm sẵn có tại Việt Nam.
Các tài liệu tham khảo
Nabanita Ghosh, Mehulee Patra, and Gopinath Halder, “Current advances and future outlook of heterogeneous catalytic transesterification towards biodiesel production from waste cooking oil”, Sustainable Energy & Fuels, Volume 8, Issue 6, pp. 1105 - 1152, 2024. DOI: 10.1039/D3SE01564E.
Sabah Mohamed Farouk, Aghareed M. Tayeb, Shereen M.S. Abdel-Hamid, and Randa M. Osman, “Recent advances in transesterification for sustainable biodiesel production, challenges, and prospects: A comprehensive review”, Environmental Science and Pollution Research, Volume 31, Issue 9, pp. 12722 - 12747, 2024. DOI: 10.1007/s11356-024-32027-4.
Maya Yaghi, Sandra Chidiac, Sary Awad, Youssef El Rayess, and Nancy Zgheib, “An overview of biodiesel production via heterogeneous catalysts: Synthesis, current advances, and challenges”, Clean Technologies, Volume 7, Issue 3, 2025. DOI: 10.3390/cleantechnol7030062.
Shaikh Abdur Razzak, S.M. Zakir Hossain, Usama Ahmed, and Mohammad Mozahar Hossain, “Cleaner biodiesel production from waste oils (cooking/vegetable/frying): Advances in catalytic strategies”, Fuel, Volume 393, 2025. DOI: 10.1016/j.fuel.2025.134901.
M. Mulyatun, Jedy Prameswari, I. Istadi, and W. Widayat, “Production of non-food feedstock based biodiesel using acid-base bifunctional heterogeneous catalysts: A review”, Fuel, Volume 314, 2022. DOI: 10.1016/j.fuel.2021.122749.
Renhua Chen, Boyuan Xue, Fenfen Zhu, Yuqun Qiu, Huan Wang, Yuxin Wang, Huan Feng, Yiyu Wang, and Tiantian Zhou, “The application of heterogeneous catalysts in esterification/transesterification for biodiesel production”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Volume 226, 2026. DOI: 10.1016/j.rser.2025.116262.
Qiuyun Zhang, Jialu Wang, Xiaojuan Zhang, Taoli Deng, Yutao Zhang, and Peihua Ma, “Metal oxide-based heterogeneous acid catalysts for sustainable biodiesel synthesis: Recent advances and key challenges”, RSC Advances, Volume 15, pp. 31683 - 31705, 2025. DOI: 10.1039/D5RA05017K.
Jingfeng Hua, Mimi Ji, Ping Jiao, Zhixian Yin, Qineng Xia, Lingchang Jiang, Jing Zhang, and Hu Pan, “Heterogeneous acid catalysts for biodiesel production: Effect of physicochemical properties on their activity and reusability”, Catalysts, Volume 15, Issue 4, 2025. DOI: 10.3390/catal15040396.
Sai Parameshwar, Mayank Agnihotri, Uday Bhan, Senthilkumar Nangan, Deepak Verma, Saravanan Rajendran, and Siddharth Jain, “Developments in the utilization of heterogeneous catalysts for biodiesel generation: An update on recent advancements”, Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, Volume 177, 2025. DOI: 10.1016/j.jtice.2024.105810.
Yeshiemabet Simeon Erchamo, Ali Shemsedin Reshad, and Yedilfana Setarge Mekonnen, “Bifunctional heterogeneous catalysts for enhanced single-step biodiesel production from high free fatty acid-containing oils: A review”, Results in Chemistry, Volume 27, 2026. DOI: 10.1016/j.rechem.2026.103401.
Nashwa Mohammed Alahmar, Nur Izyan Binti Wan Azelee, and Susilawati Toemen, “Efficient biodiesel production from waste cooking oil using a bifunctional Ce/Mn/γ-Al₂O₃ catalyst”, Scientific Reports, Volume 15, 2025. DOI:10.1038/s41598-024-82845-2.
Vũ Thị Thu Hà và cộng sự, Báo cáo “Đánh giá hiện trạng công nghệ sản xuất và thử nghiệm hiện trường nhiên liệu sinh học (biodiesel) từ mỡ cá nhằm góp phần xây dựng tiêu chuẩn Việt Nam về biodiesel ở Việt Nam”, 2008.
Vũ Thị Thu Hà và cộng sự, Báo cáo “Nâng cao năng lực nghiên cứu, thiết kế công nghệ chế tạo và ứng dụng vật liệu xúc tác dị thể và vật liệu nano trong lĩnh vực lọc dầu sinh học, sản xuất năng lượng mới vì sự phát triển bền vững”, 2019.
Vu Thi Thu Ha, Pham Anh Tai, and Tran Thi Thanh Hang, “Process of producing basic biosolvents using heterogeneous catalysts and obtained basic biosolvents by this process”, Patent No. US 10,822,572 B2, 2020.
Vũ Thị Thu Hà, Nguyễn Văn Chúc, Đỗ Thanh Hải, Phạm Minh Tứ, Đỗ Mạnh Hùng, J.W. Yoo, và Hee Jun Hyoung, “Phương pháp sản xuất liên tục biodiesel từ axít béo phế thải”, Bằng độc quyền Giải pháp hữu ích, 2017.
Đỗ Mạnh Hùng, Phạm Đỗ Thanh Thùy, Nguyễn Ngọc Thụy, Đỗ Thanh Hải, Vũ Thị Thu Hà, và Hee Jun Hyoung, “Đánh giá khả năng tương thích của quá trình xúc tác dị thể sản xuất biodiesel đối với các nguồn nguyên liệu khác nhau”, Tạp chí Hóa học và Ứng dụng, Tập 3, Số 25, trang 27 - 31, 2014.
Vu Nguyen Hoang, Ha Vu Thi Thu, Hung Do Manh, Jeong Woo Yoo, and Hee Jun Hyoung, “Esterification of waste fatty acid from palm oil refining process into biodiesel by heterogeneous catalysis: Fuel properties of B10, B20 blends”, The 3rd International Conference on Sustainable Energy, pp. 178 - 184, 2013.
Vũ Thị Thu Hà, Mai Ngọc Chúc, J.W. Yoo, Lưu Hoàng Ngọc, Nguyễn Thị Thúy Hà, Đỗ Mạnh Hùng, Phạm Minh Tứ và Nguyễn Công Long, “Nghiên cứu và triển khai công nghệ xúc tác dị thể tiên tiến, hiệu quả, ít phát thải để sản xuất nhiên liệu sinh học biodiesel”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Số 6, trang 34 - 36, 2011.
Vũ Thị Thu Hà và Đỗ Mạnh Hùng, “Nghiên cứu sử dụng xúc tác dị thể để tổng hợp biodiesel trong điều kiện siêu tới hạn của ethanol”, Tạp chí Hóa học và ứng dụng, Số 4, trang 35 - 38, 2010.
Vũ Thị Thu Hà, Đỗ Mạnh Hùng, Hồ Thị Như Thương và Nguyễn Đình Lâm, “Nghiên cứu phản ứng chuyển este dầu dừa và etanol trong điều kiện siêu tới hạn để tổng hợp biodiezel”, Tạp chí Hóa học, Tập 48, Số 4, trang 414 - 418, 2010.
Vũ Thị Thu Hà và Nguyễn Đình Lâm, “Ứng dụng phương trình trạng thái SRK để tính toán thành phần hỗn hợp phản ứng tổng hợp biodiesel bằng phương pháp siêu tới hạn”, Tạp chí Hóa học và Ứng dụng, Tập 89, Số 5, trang 45 - 47, 2009.
Vũ Thị Thu Hà, Lê Đăng Khoa và Nguyễn Đình Lâm, “Nghiên cứu phản ứng tổng hợp biodiesel bằng phương pháp siêu tới hạn và thu glycerine độ tinh khiết cao”, Tạp chí Hóa học và Ứng dụng, Tập 68, Số 8, trang 40 - 43, 2007.
ASTM International, “ASTM D445-24: Standard test method for kinematic viscosity of transparent and opaque liquids (and calculation of dynamic viscosity)”. [Online]. Available: https://store.astm.org/d0445-24.html.
ASTM International, “ASTM D664-24: Standard test method for acid number of petroleum products by potentiometric titration”.
ASTM International, “ASTM D1298-12b(2017): Standard test method for density, relative density, or API gravity of crude petroleum and liquid petroleum products by hydrometer method”.
ASTM International, “ASTM D4176-14: Standard test method for free water and particulate contamination in distillate fuels (visual inspection procedures)”.
ASTM International, “ASTM D1500-12(2017): Standard test method for ASTM color of petroleum products (ASTM Color Scale)”.
ASTM International, “ASTM D874-23: Standard test method for sulfated ash from lubricating oils and additives”.
ASTM International, “ASTM D2709-22: Standard test Method for water and sediment in middle distillate fuels by centrifuge”.
Bộ Khoa học và Công nghệ, “TCVN 10480:2014 - Dầu mỡ động, thực vật - Xác định hàm lượng chất không xà phòng hóa - Phương pháp dùng dietyl ete”, 2014.
Sabah Mohamed Farouk, Aghareed M. Tayeb, Shereen M.S. Abdel-Hamid, and Randa M. Osman, “Recent advances in transesterification for sustainable biodiesel production, challenges, and prospects: A comprehensive review”, Environmental Science and Pollution Research, Volume 31, Issue 9, pp. 12722 - 12747, 2024. DOI: 10.1007/s11356-024-32027-4.
Maya Yaghi, Sandra Chidiac, Sary Awad, Youssef El Rayess, and Nancy Zgheib, “An overview of biodiesel production via heterogeneous catalysts: Synthesis, current advances, and challenges”, Clean Technologies, Volume 7, Issue 3, 2025. DOI: 10.3390/cleantechnol7030062.
Shaikh Abdur Razzak, S.M. Zakir Hossain, Usama Ahmed, and Mohammad Mozahar Hossain, “Cleaner biodiesel production from waste oils (cooking/vegetable/frying): Advances in catalytic strategies”, Fuel, Volume 393, 2025. DOI: 10.1016/j.fuel.2025.134901.
M. Mulyatun, Jedy Prameswari, I. Istadi, and W. Widayat, “Production of non-food feedstock based biodiesel using acid-base bifunctional heterogeneous catalysts: A review”, Fuel, Volume 314, 2022. DOI: 10.1016/j.fuel.2021.122749.
Renhua Chen, Boyuan Xue, Fenfen Zhu, Yuqun Qiu, Huan Wang, Yuxin Wang, Huan Feng, Yiyu Wang, and Tiantian Zhou, “The application of heterogeneous catalysts in esterification/transesterification for biodiesel production”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Volume 226, 2026. DOI: 10.1016/j.rser.2025.116262.
Qiuyun Zhang, Jialu Wang, Xiaojuan Zhang, Taoli Deng, Yutao Zhang, and Peihua Ma, “Metal oxide-based heterogeneous acid catalysts for sustainable biodiesel synthesis: Recent advances and key challenges”, RSC Advances, Volume 15, pp. 31683 - 31705, 2025. DOI: 10.1039/D5RA05017K.
Jingfeng Hua, Mimi Ji, Ping Jiao, Zhixian Yin, Qineng Xia, Lingchang Jiang, Jing Zhang, and Hu Pan, “Heterogeneous acid catalysts for biodiesel production: Effect of physicochemical properties on their activity and reusability”, Catalysts, Volume 15, Issue 4, 2025. DOI: 10.3390/catal15040396.
Sai Parameshwar, Mayank Agnihotri, Uday Bhan, Senthilkumar Nangan, Deepak Verma, Saravanan Rajendran, and Siddharth Jain, “Developments in the utilization of heterogeneous catalysts for biodiesel generation: An update on recent advancements”, Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, Volume 177, 2025. DOI: 10.1016/j.jtice.2024.105810.
Yeshiemabet Simeon Erchamo, Ali Shemsedin Reshad, and Yedilfana Setarge Mekonnen, “Bifunctional heterogeneous catalysts for enhanced single-step biodiesel production from high free fatty acid-containing oils: A review”, Results in Chemistry, Volume 27, 2026. DOI: 10.1016/j.rechem.2026.103401.
Nashwa Mohammed Alahmar, Nur Izyan Binti Wan Azelee, and Susilawati Toemen, “Efficient biodiesel production from waste cooking oil using a bifunctional Ce/Mn/γ-Al₂O₃ catalyst”, Scientific Reports, Volume 15, 2025. DOI:10.1038/s41598-024-82845-2.
Vũ Thị Thu Hà và cộng sự, Báo cáo “Đánh giá hiện trạng công nghệ sản xuất và thử nghiệm hiện trường nhiên liệu sinh học (biodiesel) từ mỡ cá nhằm góp phần xây dựng tiêu chuẩn Việt Nam về biodiesel ở Việt Nam”, 2008.
Vũ Thị Thu Hà và cộng sự, Báo cáo “Nâng cao năng lực nghiên cứu, thiết kế công nghệ chế tạo và ứng dụng vật liệu xúc tác dị thể và vật liệu nano trong lĩnh vực lọc dầu sinh học, sản xuất năng lượng mới vì sự phát triển bền vững”, 2019.
Vu Thi Thu Ha, Pham Anh Tai, and Tran Thi Thanh Hang, “Process of producing basic biosolvents using heterogeneous catalysts and obtained basic biosolvents by this process”, Patent No. US 10,822,572 B2, 2020.
Vũ Thị Thu Hà, Nguyễn Văn Chúc, Đỗ Thanh Hải, Phạm Minh Tứ, Đỗ Mạnh Hùng, J.W. Yoo, và Hee Jun Hyoung, “Phương pháp sản xuất liên tục biodiesel từ axít béo phế thải”, Bằng độc quyền Giải pháp hữu ích, 2017.
Đỗ Mạnh Hùng, Phạm Đỗ Thanh Thùy, Nguyễn Ngọc Thụy, Đỗ Thanh Hải, Vũ Thị Thu Hà, và Hee Jun Hyoung, “Đánh giá khả năng tương thích của quá trình xúc tác dị thể sản xuất biodiesel đối với các nguồn nguyên liệu khác nhau”, Tạp chí Hóa học và Ứng dụng, Tập 3, Số 25, trang 27 - 31, 2014.
Vu Nguyen Hoang, Ha Vu Thi Thu, Hung Do Manh, Jeong Woo Yoo, and Hee Jun Hyoung, “Esterification of waste fatty acid from palm oil refining process into biodiesel by heterogeneous catalysis: Fuel properties of B10, B20 blends”, The 3rd International Conference on Sustainable Energy, pp. 178 - 184, 2013.
Vũ Thị Thu Hà, Mai Ngọc Chúc, J.W. Yoo, Lưu Hoàng Ngọc, Nguyễn Thị Thúy Hà, Đỗ Mạnh Hùng, Phạm Minh Tứ và Nguyễn Công Long, “Nghiên cứu và triển khai công nghệ xúc tác dị thể tiên tiến, hiệu quả, ít phát thải để sản xuất nhiên liệu sinh học biodiesel”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Số 6, trang 34 - 36, 2011.
Vũ Thị Thu Hà và Đỗ Mạnh Hùng, “Nghiên cứu sử dụng xúc tác dị thể để tổng hợp biodiesel trong điều kiện siêu tới hạn của ethanol”, Tạp chí Hóa học và ứng dụng, Số 4, trang 35 - 38, 2010.
Vũ Thị Thu Hà, Đỗ Mạnh Hùng, Hồ Thị Như Thương và Nguyễn Đình Lâm, “Nghiên cứu phản ứng chuyển este dầu dừa và etanol trong điều kiện siêu tới hạn để tổng hợp biodiezel”, Tạp chí Hóa học, Tập 48, Số 4, trang 414 - 418, 2010.
Vũ Thị Thu Hà và Nguyễn Đình Lâm, “Ứng dụng phương trình trạng thái SRK để tính toán thành phần hỗn hợp phản ứng tổng hợp biodiesel bằng phương pháp siêu tới hạn”, Tạp chí Hóa học và Ứng dụng, Tập 89, Số 5, trang 45 - 47, 2009.
Vũ Thị Thu Hà, Lê Đăng Khoa và Nguyễn Đình Lâm, “Nghiên cứu phản ứng tổng hợp biodiesel bằng phương pháp siêu tới hạn và thu glycerine độ tinh khiết cao”, Tạp chí Hóa học và Ứng dụng, Tập 68, Số 8, trang 40 - 43, 2007.
ASTM International, “ASTM D445-24: Standard test method for kinematic viscosity of transparent and opaque liquids (and calculation of dynamic viscosity)”. [Online]. Available: https://store.astm.org/d0445-24.html.
ASTM International, “ASTM D664-24: Standard test method for acid number of petroleum products by potentiometric titration”.
ASTM International, “ASTM D1298-12b(2017): Standard test method for density, relative density, or API gravity of crude petroleum and liquid petroleum products by hydrometer method”.
ASTM International, “ASTM D4176-14: Standard test method for free water and particulate contamination in distillate fuels (visual inspection procedures)”.
ASTM International, “ASTM D1500-12(2017): Standard test method for ASTM color of petroleum products (ASTM Color Scale)”.
ASTM International, “ASTM D874-23: Standard test method for sulfated ash from lubricating oils and additives”.
ASTM International, “ASTM D2709-22: Standard test Method for water and sediment in middle distillate fuels by centrifuge”.
Bộ Khoa học và Công nghệ, “TCVN 10480:2014 - Dầu mỡ động, thực vật - Xác định hàm lượng chất không xà phòng hóa - Phương pháp dùng dietyl ete”, 2014.
Đã đăng
2026-05-04
How to Cite
Vũ , T. T. H., Đỗ , M. H., Nguyễn , Q. M., Hoàng , T. H., Nguyễn , T. T., Phạm , N. P., Nguyễn , M. C., Nguyễn , V. T., Mai , T. Đạt, Trần , H. N., Đinh , V. N., & Đặng , K. H. (2026). Nghiên cứu công nghệ và sản xuất thử nghiệm biodiesel từ nguồn nguyên liệu phế phụ phẩm lipid acid cao bằng xúc tác dị thể trong môi trường methanol cận tới hạn ở quy mô bán công nghiệp. Tạp Chí Dầu Khí, 2, 76-87. Truy vấn từ https://tapchidaukhi.com/index.php/TCDK/article/view/1206
Chuyên mục
Bài báo khoa học
1. Tác giả giao bản quyền bài viết (tác phẩm) cho Tạp chí Dầu khí, bao gồm quyền xuất bản, tái bản, bán và phân phối toàn bộ hoặc một phần tác phẩm trong các ấn bản điện tử và in của Tạp chí Dầu khí.
2. Bằng cách chuyển nhượng bản quyền này cho Tạp chí Dầu khí, việc sao chép, đăng hoặc sử dụng một phần hay toàn bộ tác phẩm nào của Tạp chí Dầu khí trên bất kỳ phương tiện nào phải trích dẫn đầy đủ, phù hợp về hình thức và nội dung như sau: tiêu đề của bài viết, tên tác giả, tên tạp chí, tập, số, năm, chủ sở hữu bản quyền theo quy định, số DOI. Liên kết đến bài viết cuối cùng được công bố trên trang web của Tạp chí Dầu khí được khuyến khích.
