Sản phẩm là kết quả của đề tài "Nghiên cứu và phát triển phụ gia chống ăn mòn cho xăng sinh học" do Trường Đại học Dầu khí Việt Nam chủ trì thực hiện, Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM nghiệm thu năm 2019.
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. Tuy nhiên, hiện tượng ăn mòn là một trong những mối lo ngại quan trọng khi sử dụng xăng sinh học và là nguyên nhân chính dẫn đến hư hại, giảm chất lượng và tuổi thọ của động cơ. Để giảm thiểu hiện tượng này, sử dụng chất ức chế ăn mòn là một trong những phương pháp linh hoạt nhất do giá thành cạnh tranh, sử dụng đơn giản, không ảnh hưởng tới quá trình sản xuất và sử dụng xăng sinh học.
Khá nhiều chất ức chế ăn mòn đã được phát triển và đề xuất, trong đó CeCl3, Na(4-OHCin), Ce(4-OHCin)3 đã được biết đến là những chất ức chế vô cơ thân thiện với môi trường. Chất ức chế 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.
Với nghiên cứu này, nhóm tác giả 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). Các chất ức chế ăn mòn được nhóm phát triển theo hướng mới nhằm sử dụng hiệu quả hơn cho việc lưu trữ và vận chuyển xăng sinh học, kiểm soát quá trình anôt, catôt, hỗn hợp anôt-catôt và không ảnh hưởng tới môi trường và sức khỏe con người.
Cụ thể, khi phân tích điện hóa (phân cực thế động và tổng trở điện hóa) cho thấy, CeCl3 thể hiện tính chất của một ức chế catôt, Na(4-OHCin) thể hiện tính chất của một ức chế anôt, trong khi Ce(4-OHCin)3 và cao lá giang (APLE) thể hiện tính chất của một ức chế hỗn hợp anôt – catôt, tất cả đều ở hiệu suất ức chế khá cao. Trong đó chất ức chế ăn mòn APLE đạt giá trị hiệu suất ức chế cao nhất 93% ở 1.000 ppm.
Phân tích bề mặt bằng quang phổ hồng ngoại (ATR-FTIR), kính hiển vi điện tử quét, phổ quang điện tử tia X (XPS) cho thấy, các chất CeCl3, Na(4-OHCin), Ce(4-OHCin)3 và APLE có khả năng bảo vệ ăn mòn cho thép trong môi trường giả lập xăng sinh học là do hình thành lớp màng bảo vệ trên bề mặt thép. Đồng thời, 1.000 ppm cao lá giang (APLE) 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 APLE 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 APLE, góp phần bảo vệ môi trường, nâng cao tuổi thọ của xe.
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 APLE 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 APLE. 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 APLE.
Nhiên liệu sinh học đã và đang được sử dụng rộng rãi tại hơn 100 quốc gia và vùng lãnh thổ ở khắp các châu lục, đặc biệt là Brazil và Mỹ. Việc sử dụng nhiên liệu sinh học pha vào xăng dầu sẽ góp phần giúp cải thiện ô nhiễm 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.
Do đó, kết quả đề tài có ý nghĩa thực tiễn cao trong tình hình hiện nay. Chất phụ gia ức chế ăn mòn được sản xuất từ nguồn nguyên liệu có sẵn tại Việt Nam, giá thành rẻ, sử dụng quy trình chế tạo đơn giản và ít tốn kém, đảm bảo được đặc tính chống ăn mòn tốt cho thép cacbon trong môi trường xăng sinh học. Đặc biệt, lá giang là một loại rau phổ biến ở Việt Nam, giá rẻ và không độc hại. Vì vậy, kết quả đề tài mở ra hướng 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. Nhóm tác giả cũng đang tìm kiếm các nguồn nguyên liệu khác (một số loại lá khác có sẵn trong nước) nhằm phát triển những sản phẩm phụ gia xăng sinh học có hiệu suất bảo vệ cao, đa dạng và tối ưu hơn nữa với giá thành cạnh tranh để tiếp cận với các doanh nghiệp chuyên sản xuất về phụ gia.
Vân Nguyễn (CESTI)