Chống ăn mòn cho xăng sinh học với chất phụ gia từ lá giang
Lá giang là một loại rau phổ biến ở Việt Nam, không gây độc hại nên đây sẽ là nguồn nguyên liệu tiềm năng có thể giảm thiểu ăn mòn động cơ, tạo ra xăng sinh học chất lượng cao.
Ô nhiễm không khí gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khỏe con người do khí thải chủ yếu từ các phương tiện giao thông như ô tô và xe máy. Vì vậy, sử dụng nhiên liệu sinh học (đặc biệt là xăng sinh học) được khuyến khích để giảm lượng khí thải độc hại này.
Nhiên liệu sinh học đã và đang được sử dụng rộng rãi tại nhiều nơi trên thế giới. Việc sử dụng nhiên liệu sinh học pha vào xăng dầu nhằm góp phần hạn chế môi trường nhờ giảm thiểu khí thải có trong các nhiên liệu truyền thống như CO, SO2, hạt bụi và CO2.
Nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường và hội nhập với xu thế của thế giới, Thủ tướng Chính phủ đã ban hành lộ trình sử dụng xăng sinh học. Cụ thể, từ ngày 1/12/2014 xăng sinh học E5 được đưa vào sử dụng tại 7 tỉnh, thành phố cho các phương tiện cơ giới đường bộ; Từ 1/12/2015 áp dụng trên toàn quốc và dự kiến sẽ sớm phát triển và sử dụng xăng E10. Đặc biệt, nước ta có nguồn ethanol (cồn) dồi dào, giá thành cạnh tranh, nhưng lượng tiêu thụ hiện còn thấp nên vần đề thiết yếu đặt ra là tìm cách sử dụng lượng cồn khổng này để phát triển nguồn nhiên liệu xanh cho đất nước.
Tuy nhiên, hiện tượng ăn mòn là một trong những mối lo ngại của người dùng khi sử dụng xăng sinh học. Đây cũng là nguyên nhân chính dẫn đến hư hại, giảm chất lượng và tuổi thọ của động cơ.
Nhóm các nhà nghiên cứu đứng đầu là PGS.TS Nguyễn Đăng Nam thuộc trường Đại học Dầu khí Việt Nam đã thành công trong việc tìm kiếm, tổng hợp và chiết xuất chất ức chế ăn mòn CeCl3, Na(4-OHCin), Ce(4-OHCin)3 và cao lá giang (APLE).
Cụ thể, 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.
Phân tích bề mặt bằng quang phổ hồng ngoại, kính hiển vi điện tử quét, phổ quang điện tử tia X cho thấy, các chất này hình thành lớp màng bảo vệ trên bề mặt thép nên có khả năng bảo vệ ăn mòn cho thép trong môi trường giả lập xăng sinh học. Đồng thời, 1.000 ppm cao lá giang đã được thêm vào xăng E5 để kiểm tra ô nhiễm khí thải của xe máy và so sánh với xăng E5 không có chất ức chế ăn mòn.
Kết quả, khi thêm 1.000 ppm cao lá giang vào xăng, nồng độ khí ô nhiễm giảm nhẹ và không ảnh hưởng đến quá trình cháy của xăng E5. Điều này mở ra khả năng ứng dụng của cao lá giang trong việc hạn chế ăn mòn, nâng cao tuổi thọ của động cơ.
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 khá thấp so với cao lá giang trong nghiên cứu này. Nhóm tác giả cũng nghiên cứu sử dụng chất hiệp trợ ức chế (hạt nano TiO2) để tăng hiệu suất ức chế ăn mòn của cao lá giang. Kết quả cho thấy, TiO2 có đường kính 10 nm ở nồng độ 30 ppm làm tăng đáng kể hiệu suất ức chế của cao lá giang.
Kết quả đề tài có ý nghĩa thực tiễn cao trong tình hình hiện nay, mở ra khả năng ứng dụng sản xuất các chất ức chế ăn mòn mới, xanh, thân thiện môi trường với chi phí thấp, thúc đẩy và nâng cao hiệu quả sử dụng xăng sinh học tại Việt Nam.
Bên cạnh đó, lá giang là một loại rau phổ biến dễ tìm ở Việt Nam và không độc hại nên đây sẽ là nguồn nguyên liệu tiềm năng trong việc sản xuất chất phụ gia chống ăn mòn mới. Tuy nhiên, để nâng cao hiệu quả ức chế ăn mòn của cao lá giang, cần phải nghiên cứu thêm để loại bỏ diệp lục và giảm nồng độ chất ức chế.
Hiện nhóm nghiên cứu đang tiếp tục tìm kiếm các cao lá khác là nguồn nguyên liệu có sẵn trong nước, có hiệu suất bảo vệ cao và giá thành cạnh tranh để có những sản phẩm phụ gia cho xăng sinh học tối ưu và đa dạng hơn nữa trước khi tiếp cận với các doanh nghiệp chuyên sản xuất về phụ gia.
Linh Chi (t/h)
