Biodiosel truyền thống sản xuất bằng phản ứng ester hoá dầu thực vật

Biodiosel truyền thống (FAME – Fatty Acid Methyl Ester) sản xuất bằng phản ứng ester hoá dầu thực vật thường gặp nhược điểm là độ bền oxi hoá kém và dễ bị đông đặc ở nhiệt độ thấp. Để giải quyết vấn đề này, công nghệ HVO (Hydrotreated Vegetable Oil) – dầu thực vật thủy hoá, đang là xu hướng đương đại. Thay vì giữ nguyên cấu trúc ester, quy trình HVO sử dụng khí hydrogen có xúc tác ở nhiệt độ và áp suất cao để cắt đứt liên kết ester và khử hoàn toàn các nguyên tử oxygen trong phân tử triglyceride (chất béo) cũng như acid béo tự do. Sản phẩm thu được là hỗn hợp các alkane giống hệt với thành phần của dầu diesel hoá thạch nhưng có chỉ số cetane cao hơn, giúp động cơ vận hành êm ái và giảm thiểu tối đa “dấu chân carbon”. Tiến hành mô phỏng quá trình HVO trong phòng thí nghiệm: Hoá hơi hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm các triglyceride (chất béo) có lẫn các acid béo tự do rồi dẫn qua tháp để no hoá và khử oxygen bằng dòng khí H₂ dư (xúc tác, nhiệt độ cao) cho đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, dùng hết 19,530 mol H₂. Biết công nghệ này khử sạch toàn bộ oxygen trong X thu được 6,010 mol hỗn hợp T gồm các alkane tương ứng, propane (C₃H₈) từ gốc glycerol và 9,020 mol H₂O. Đốt cháy hoàn toàn T cần vừa đủ 122,525 mol O₂.
a) Viết phương trình hoá học dạng tổng quát minh họa phản ứng chuyển hoá một phân tử triglyceride [(RCOO)₃C₃H₅]] thành alkane bằng công nghệ HVO (cho sản phẩm gồm R-CH₃, C₃H₈ và H₂O). Tại sao việc sản xuất nhiên liệu bằng công nghệ HVO từ dầu ăn phế thải lại được các quốc gia phát triển ưu tiên hơn là sản xuất từ dầu cọ hoặc dầu nành?
b) Hydrogen hoá hoàn toàn m gam hỗn hợp X bằng khí H₂ dư (xúc tác Ni, nhiệt độ) thu được hỗn hợp Y chứa các chất béo no và acid béo no. Đun nóng toàn bộ Y với dung dịch NaOH vừa đủ, để phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch chứa glycerol và hỗn hợp Z gồm các muối dùng để sản xuất xà phòng. Tính giá trị m và khối lượng Z (gam).