Sản xuất phụ gia chống ăn mòn cho xăng sinh học từ lá giang

Đây cũng là kết quả của đề tài nghiên cứu khoa học cấp thành phố do PGS.TS Nguyễn Đăng Nam, Trường Đại học Dầu khí Việt Nam, làm chủ nhiệm, thực hiện trong hai năm 2017 – 2019 và đã được Sở KH&CN TPHCM nghiệm thu.

Theo PGS.TS Nguyễn Đăng Nam, xăng sinh học hiện được sử dụng rộng rãi tại nhiều nơi trên thế giới nhằm giảm thiểu khí thải gây ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên, để giảm thiểu hiện tượng hiện tượng ăn mòn - nguyên nhân chính dẫn đến hư hại, giảm chất lượng và tuổi thọ của động cơ - khi sử dụng xăng sinh học, thì bổ sung chất ức chế ăn mòn là một trong những phương pháp linh hoạt nhất do giá thành cạnh tranh và không ảnh hưởng tới quá trình sản xuất và sử dụng xăng sinh học.

Lá giang Ảnh: Internet

CeCl3, Na(4-OHCin), Ce(4-OHCin)3 là những chất ức chế vô cơ thân thiện với môi trường, có khả năng làm tăng mối quan hệ phân cực giữa anôt và catôt, giảm khuếch tán của ion đến bề mặt kim loại, hoặc tăng điện trở của bề mặt kim loại dẫn đến tốc độ ăn mòn giảm. Việc sử dụng chất ức chế này không mới trong môi trường điện ly, tuy nhiên, sử dùng cho xăng sinh học thì hiện trong nước chưa có nghiên cứu nào đề cập.

Nhóm nghiên cứu đã phát triển hợp chất này và chứng minh sự kết hợp của các ion kim loại đất hiếm với một số chất ức chế hữu cơ sẽ tạo ra hợp chất mới có khả năng ức chế ăn mòn cao hơn. Đối với hợp chất ức chế thiên nhiên, có thể trích lý từ nhiều loại cây khác nhau như tai tượng, lá giang, hồng mộc, xô thơm, muồng, bạch quả,… Nhóm chọn lá giang vì đây là loại cây trồng phổ biến ở Việt Nam và giá thành rẻ.

Các chất ức chế do nhóm sản xuất (từ trái qua phải:Na(4-OHCin),CeCl3,Ce(4-OHCin)3và cao chiết lá giang) Ảnh: NNC

Theo đó, muối clorua của kim loại hiếm và hợp chất chứa kim loại hiếm, cùng gốc hữu cơ (thành phần N, P, OH, COOH) sẽ được tổng hợp làm chất ức chế ăn mòn CeCl3, Na(4-OHCin), Ce(4-OHCin)3. Lá giang rửa sạch, sấy khô đem trích ly để thu chất ức chế cao lá giang. Chất phụ gia do nhóm chế tạo gồm: 100ppm Na(4-OHCin), 500 ppm CeCl3, 1000 ppm, Ce(4-OHCin)3 và 1500 ppm cao lá giang.

Thử nghiệm sự ăn mòn của thép khi sử dụng các loại chất ức chế Ảnh: NNC

Thử nghiệm các chất ức chế trên bề mặt thép khi nhúng vào dung dịch ethanol fuel bend (được sử dụng để làm môi trường ăn mòn) trong 24 giờ. PGS.TS Nguyễn Đăng Nam cho biết, do xăng không có tính dẫn điện nên việc thử nghiệm điện hóa được thực hiện trong môi trường giả lập theo tiêu chuẩn của Mỹ ASTM D5777 dành cho nghiên cứu ăn mòn xăng sinh học.

Kết quả phân tích bằng kính hiển vi điện tử quét cho thấy, trên bề mặt thép không sử dụng chất ức chế thấy sản phẩm bị ăn mòn trên toàn bộ. Đối với sử dụng từng chất CeCl3, Na(4-OHCin), Ce(4-OHCin)3 đã hình thành lớp bảo vệ trên bề mặt thép, nhưng không đồng nhất. Đối với sử dụng chất phụ gia do nhóm chế tạo thì thấy lớp bảo vệ mỏng, đồng nhất trên bề mặt thép. Điều này chứng tỏ, hỗn hợp chất ức chế có thêm cao lá giang giúp sản phẩm ít bị ăn mòn hơn.

Nhóm cũng thử nghiệm trên xe gắn máy Honda Wave 110cc, với các thiết bị thử nghiệm tại Phòng Thí nghiệm trọng điểm Động cơ đốt trong của Đại học Quốc gia TPHCM đối với xăng sinh học E5 và xăng E5 pha phụ gia do nhóm chế tạo. Tốc độ xe máy thay đổi từ 0 – 40km/h, quãng đường hơn 4km, tốc độ trung bình 22km/h, tối đa 70km/ha.

Kết quả thử nghiệm cho thấy, nồng độ thành phần khí thải như CO, HC giảm nhẹ (CO chạy E5 thải 1.49%, chạy E5 thêm phụ gia xuống còn 0,88%; HC từ 79,3% xuống còn 72%), nhiệt độ nhớt và mức tiêu hao nhiên liệu cũng giảm (gần 16%). Ngoài ra, phụ gia chống ăn mòn đã thương mại hóa như imidazoline cũng được thử nghiệm để so sánh với các hợp chất được tổng hợp của đề tài. Kết quả, phụ gia imidazoline ở nồng độ cho phép (50 ppm) cho hiệu suất ức chế ăn mòn thấp hơn so với chất ức chế của nhóm nghiên cứu.

Theo PGS.TS Nguyễn Đăng Nam, kết quả đề tài mở ra khả năng ứng dụng sản xuất các chất ức chế ăn mòn mới thân thiện môi trường với chi phí thấp, nâng cao hiệu quả sử dụng xăng sinh học. Tuy nhiên, để nâng cao hiệu quả ức chế ăn mòn của cao lá giang, cần phải nghiên cứu tinh chế cao lá giang để loại bỏ diệp lục và giảm nồng độ chất ức chế nhưng hiệu suất cao hơn.

Hiện nhóm nghiên cứu đang tiếp tục tìm kiếm các cao lá khác có sẵn trong nước, có hiệu suất chống ăn mòn cao để nghiên cứu những sản phẩm phụ gia chống ăn mòn cho xăng sinh học tối ưu và đa dạng hơn.