Biodiesel (diesel sinh học) là hỗn hợp các methyl ester của acid béo (kí hiệu tổng quát là RCOOCH3). Biodiesel được sản xuất dựa trên phản ứng chuyển hóa ester (transesterification) xảy ra khi cho chất béo (kí hiệu tổng quát là (RCOO)3C3H5) tác dụng với lượng dư methanol có xúc tác là kiềm.
a) Viết phương trình hoá học tổng quát điều chế biodiesel biết sản phẩm đi kèm là glycerol.
b) Chỉ ra ba nguyên nhân khiến biodiesel thân thiện với môi trường hơn so với dầu diesel.
c) Trình bày một phương pháp thực nghiệm để tách biodiesel khỏi glycerol sau phản ứng.
d) Từ 500 kg một loại dầu ăn đã qua sử dụng có chứa 86% chất béo (phân tử khối trung bình của chất béo là 860), còn lại là tạp chất không có khả năng chuyển hóa thành biodiesel, tính khối lượng biodiesel (đơn vị kg) tối đa thu được với hiệu suất chuyển hóa là 90%.
Câu trả lời tốt nhất
(a) Phản ứng:
(RCOO)3C3H5 + 3CH3OH (xác tác OH-) → 3RCOOCH3 + C3H5(OH)3
(b) Biodiesel thân thiện với môi trường hơn so với dầu diesel vì:
+ Biodiesel có nguồn gốc tái tạo từ mỡ động vật, dầu thực vật, có thể tận dụng các sản phẩm dư thừa sau khi chế biến, giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch vốn đang cạn kiệt và giá cả dễ biến động.
+ Khi đốt cháy, biodiesel giảm phát thải các chất độc hại (NOx, SO2…) hơn so với nhiên liệu hóa thạch.
+ Lượng CO2 khi đốt cháy biodiesel gần bằng lượng CO2 do cây hấp thụ (sau đó lấy dầu từ quả, hạt hoặc lấy mỡ từ động vật ăn thực vật), do đó lượng carbon được trung hòa, không tăng lên như đốt nhiên liệu hóa thạch.
(c) Biodiesel là ester rất lớn nên hầu như không tan trong nước, glycerol lại có độ tan gần như vô hạn, dựa vào đặc điểm này để tách biodiesel: Cho hỗn hợp sau phản ứng vào nước và quấy đều, sau đó để yên cho phân lớp, biodiesel không tan, nhẹ hơn sẽ nổi lên và được chiết ra. Dung dịch còn lại chứa glycerol.
(d)
M chất béo = 3R + 173 = 860 —> R = 229
mRCOOCH3 = 500.86%.90%.3.288/860 = 388,8 kg