Diesel sinh học là nhiên liệu thân thiện với môi trường. Thành phần chính của diesel sinh học là các methyl ester của acid béo, được chiết xuất từ dầu và chất béo thực vật. Nhiều thí nghiệm chỉ ra rằng, khi tiếp xúc với nước hoặc đốt thì diesel sinh học không gây hại cho thực vật hay động vật. Bên cạnh đó, loại nhiên liệu này còn bị phân hủy sinh hóa gần như hoàn toàn trong đất hoặc nước, các vi sinh vật sẽ làm phân hủy 99% diesel sinh học trong khoảng 28 ngày. Điểm chớp cháy của diesel sinh học vượt quá 100°C nghĩa là nó ít có khả năng bắt lửa ở nhiệt độ thường, giúp an toàn hơn trong việc xử lý và lưu trữ.
a. Tính nhiệt lượng được giải phóng khi đốt cháy 1L mỗi loại nhiên liệu: xăng, diesel sinh học (khối lượng riêng lần lượt là 0,703 g/cm³ và 0,879 g/cm³). Giả thiết xăng chỉ có C8H18, Diesel sinh học chỉ có C19H36O2. Nhiệt tạo thành của các chất ở điều kiện chuẩn được cho trong bảng sau:
Chất……..C8H18(l)…C19H36O2(l)….H2O(g)…CO2(g)
….-208……………-1304………-241,8……-285,8
b. Biodiesel được sản xuất thông qua phản ứng giữa chất béo và các alcohol mạch ngắn (thường là methanol) với xúc tác kiềm (thường dùng NaOH), thu được biodiesel (dạng methyl ester) và glycerol.
Phản ứng tổng quát như sau: (RCOO)3C3H5 + 3CH3OH (xác tác OH-) → 3RCOOCH3 + C3H5(OH)3
Một loại dầu ăn phế thải đã qua xử lý có chứa 60,2% chất béo (M = 860 amu). Nếu từ 500 kg dầu đó có khả năng chuyển hóa tối đa thành bao nhiêu kg biodiesel dạng methyl ester với hiệu suất đạt 90%?
Câu trả lời tốt nhất
(a)
1 L xăng nặng 1000.0,703 = 703 gam
C8H18(l) + 12,5O2(g) —> 8CO2(g) + 9H2O(g)
= -285,8.8 – 241,8.9 – (-208) = -4254,6 kJ
Đốt 703 gam xăng tỏa ra 4254,6.703/114 = 26236,7 kJ nhiệt.
1 L diesel sinh học nặng 1000.0,879 = 879 gam
C19H36O2(l) + 27O2(g) —> 19CO2(g) + 18H2O(g)
= -285,8.19 – 241,8.18 – (-1304) = -8478,6 kJ
Đốt 879 gam diesel sinh học tỏa ra 8478,6.879/296 = 25178 kJ nhiệt.
(b) Chất béo dạng (RCOO)3C3H5 có M = 3R + 173 = 860
—> R = 229
mRCOOCH3 = 500.60,2%.90%.3.288/860 = 272,16 kg