MỤC LỤC

Mục lục..............................................................................................................................................................................................................1

Lời nói đầu........................................................................................................................................................................................................2

Chương 1: Các nguồn khí thải gây ô nhiễm môi trường.............................................................................................................................4

1. Các nguồn gây ô nhiễm môi trường..............................................................................................................................................................4

1.1. Tự nhiên......................................................................................................................................................................................................4

1.2. Công ngiệp..................................................................................................................................................................................................4

1.3. Giao thông vận tải.......................................................................................................................................................................................5

1.4. Sinh hoạt.....................................................................................................................................................................................................9

1.5. Hoạt động sản xuất nông nghiệp................................................................................................................................................................9

2. Ô nhiễm môi trường từ động cơ đốt trong gây ra.........................................................................................................................................11

2.1. CO..............................................................................................................................................................................................................11

2.2. CO2...........................................................................................................................................................................................................14

2.3. HC..............................................................................................................................................................................................................14

2.4. NO_x(NO,  N₂O, No₂)..................................................................................................................................................................................15

2.5. SO_x(SO₂, SO₃)...........................................................................................................................................................................................17

2.6. Bồ hóng......................................................................................................................................................................................................18

2.7. Khí cac-te...................................................................................................................................................................................................20

3. Các tiêu chuẩn về khí thải ở Việt Nam và Thế Giới......................................................................................................................................21

3.1. Ở Việt Nam................................................................................................................................................................................................21

3.2. Ở Châu Âu................................................................................................................... .............................................................................24

Chương 2: Khảo sát các loại phương tiện ở Việt Nam hiện nay và đánh giá tác động của ô nhiễm môi trường do khí thải gây ra..27

1. Phương tiện đường bộ...................................................................................................................................................................................27

1.1. Xe máy.........................................................................................................................................................................................................27

1.2. Ô tô..............................................................................................................................................................................................................29

2. Phương tiện đường thủy............................................................................................................................................................................... 32

3. Đánh giá tác động của khí thải đối với môi trường và con người..................................................................................................................33

3.1. Tác động đến môi trường............................................................................................................................................................................33

3.1.1. Hệ sinh thái..............................................................................................................................................................................................33

3.1.2. Không khí ............................................................................................................................................................................................... 34

3.1.3. Khí quyển.................................................................................................................................................................................................35

3.2. Tác động đến con người.............................................................................................................................................................................36

3.2.1. Khí CO......................................................................................................................................................................................................36

3.2.2. NO_X......................................................................................................................................................................................................... 37

3.2.3. HC............................................................................................................................................................................................................37

3.2.4. SO₂..........................................................................................................................................................................................................37

3.2.5. Chì...........................................................................................................................................................................................................38

3.2.6. Bụi than....................................................................................................................................................................................................38

4. Tác động của ô nhiễm môi trường đối với động thực vật..............................................................................................................................39

5. Tác động của ô nhiễm không khí đối với tài sản.......................................................... .................................................................................39

Chương 3: Giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường do động cơ đốt trong gây ra................................................................................40

1. Giải pháp thay thế nguồn nhiên liệu củ bằng nguồn nhiên liệu mới..............................................................................................................40

1.1. Ethanol........................................................................................................................................................................................................40

1.1.1. Giới thiệu chung về ethanol......................................................................................................................................................................40

1.1.2. Tính chất của ethanol...............................................................................................................................................................................40

1.1.3. Tình hình sản xuất và sử dụng nhiên liệu ethanol trên thế giới................................................................................................................41

1.1.4. Tình hình sản xuất và khả năng sử dụng nhiên liệu ethanol ở nước ta...................................................................................................42

1.1.5. Ứng dụng ethanol làm nhiên liệu xăng E5.............................................................................................................................................. 46

1.1.5.1. Giới thiệu về E5.....................................................................................................................................................................................46

1.1.5.2. Ưu điểm của xăng E5...........................................................................................................................................................................46

1.1.5.3. Một số nhược điểm của xăng E5..........................................................................................................................................................48

1.1.6. Phương pháp cung cấp E5 cho động cơ.................................................................................................................................................48

1.1.7. Kết luận....................................................................................................................................................................................................48

1.2. Biodiesel.....................................................................................................................................................................................................49

1.2.1. Định nghĩa...............................................................................................................................................................................................49

1.2.2. Tính chất.................................................................................................................................................................................................49

1.2.3. Khả năng phát thải của biodiesel............................................................................................................................................................52

1.2.3.1. Hàm lượng CO₂...................................................................................................................................................................................52

1.2.3.2. Hàm lượng NO_X...................................................................................................................................................................................53

1.2.3.3. Hàm lượng HC.....................................................................................................................................................................................54

1.2.4. Phương pháp sử dụng biodiesel trong động cơ đốt trong......................................................................................................................55

1.2.5. Những lợi ích của biodiesel....................................................................................................................................................................56

1.2.6. Nhược điểm của biodiesel......................................................................................................................................................................59

1.2.7. Tình hình sản xuất và sử dụng biodiesel trên thế giới............................................................................................................................61

1.2.8. Tình hình nghiên cứu, đầu tư và những chính sách phát triển nhiên liệu sinh học ở Việt Nam............................................................62

1.2.9 Kết luận...................................................................................................................................................................................................64

1.3. Nhiên liệu khí hóa lỏng LPG.....................................................................................................................................................................65

1.3.1. Thành phần hóa học..............................................................................................................................................................................65

1.3.2. Các tính chất của LPG..........................................................................................................................................................................66

1.3.3. Chỉ số octan...........................................................................................................................................................................................67

1.3.4. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng LPG..................................................................................................................................................68

1.3.5. Ưu và nhược điểm của LPG.................................................................................................................................................................68

1.3.6. So sánh nhiên liệu LPG với nhiên liệu xăng.........................................................................................................................................70

1.3.7. Sử dụng LPG trên ô tô..........................................................................................................................................................................75

1.3.7.1. Cải tạo hệ thống đánh lửa..................................................................................................................................................................75

1.3.7.2. Hệ thống cung cấp nhiên liệu.............................................................................................................................................................77

1.3.8. Thị trường LPG Việt Nam và Thế Giới..................................................................................................................................................83

1.3.8.1. Thị trường LPG Việt Nam...................................................................................................................................................................83

1.3.8.2. Thị trường LPG Thế Giới....................................................................................................................................................................87

1.3.9. Kết luận..................................................................................................................................................................................................90

1.4. Khí thiên nhiên nén CNG..........................................................................................................................................................................90

1.4.1. Giới thiệu chung về khí thiên nhiên nén CNG.......................................................................................................................................90

1.4.2. Phân loại................................................................................................................................................................................................91

1.4.3. Ngồn gốc................................................................................................................................................................................................91

1.4.4. Thành phần............................................................................................................................................................................................91

1.4.5. Tính chất của khí CNG...........................................................................................................................................................................91

1.4.5.1. Thành phần hóa học...........................................................................................................................................................................92

1.4.5.2. Khả năng ứng dụng khí CNG cho động cơ.........................................................................................................................................92

1.4.6. Khả năng phát thải khi sử dụng CNG làm nhiên liệu............................................................................................................................ 93

1.4.6.1. Thí nghiệm khả năng phát thải của CNG trên một số loại xe ............................................................................................................ 96

1.4.7. Các phương án cung cấp khí CNG cho động cơ đốt trong................................................................................................................... 98

1.4.7.1. Cung cấp khí CNG cho động cơ sử dụng bộ hòa trộn....................................................................................................................... 98

1.4.7.2. Cung cấp CNG cho động cơ sử dụng bộ hòa trộn kết hợp với van tiết lưu và van công suất......................................................... 100

1.4.7.3. Cung cấp CNG cho động cơ bằng phương pháp phun CNG trên đường nạp..................................................................................101

1.4.7.4.Cung cấp CNG cho động cơ bằng phương pháp phun CNG trực tiếp vào buồng cháy................................................................... 103

1.4.8. TÌnh hình sản xuất sử dụng CNG ở VIệt Nam......................................................................................................................................104

1.4.9. Tình hình sử dụng và khai thác CNG ở thế giới...................................................................................................................................105

1.4.9. Kết luận.................................................................................................................................................................................................106

1.5. DME.........................................................................................................................................................................................................106

1.5.1. Giới thiệu chung về DME.....................................................................................................................................................................106

1.5.2. Tính chất của DME...............................................................................................................................................................................107

1.5.3. Đặc điểm của động cơ sử dụng DME và ưu nhược điểm của DME so với diesel..............................................................................108

1.5.4. Khả năng phát thải của DME...............................................................................................................................................................110

1.5.5. Tình hình nghiên cứu sử dụng DME ở Việt Nam và thế giới...............................................................................................................111

1.5.6. Kết luận................................................................................................................................................................................................112

Chương 4: Kết luận và kiến nghị...............................................................................................................................................................114

1. Kết luận.....................................................................................................................................................................................................114

2. Kiến nghị....................................................................................................................................................................................................115

Tài liệu tham khảo.......................................................................................................................................................................................116

LỜI NÓI ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài

    Động cơ đốt trong sử dụng các loại nhiên liệu truyền thống cùng với các phương tiện giao thông vận tải là nguồn gây ô nhiễm chủ yếu và nghiêm trọng cho môi trường không khí. Ngày nay, với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật các quá trình làm việc của động cơ đốt trong đã được điện tử hoá, tin học hoá tạo ra những thành công đáng kể về cải thiện công suất động cơ, nâng cao hiệu suất, tiết kiệm nhiên liệu, giảm ô nhiễm môi trường. Nhưng với sự khắt khe của các tiêu chuẩn về ô nhiễm môi trường của khí thải động cơ của một số nước thì các giải pháp trên cũng không đáp ứng được các tiêu chuẩn khắt khe đó.

    Vì vậy chúng ta cần có các giải pháp hữu hiệu hơn để khắc phục vấn đề trên. Một trong các giải pháp đó là sử dụng các loại nhiên liệu “sạch” ít gây ô nhiễm để thay thế cho các loại nhiên liệu truyền thống.

     Như chúng ta đã biết dầu mỏ và khí đốt hiện chiếm khoảng 60 -80% nguồn năng lượng của thế giới. Với tốc độ tiêu thụ như hiện nay và trử lượng dầu mỏ hiện có, nguồn năng lượng này sẽ nhanh chóng bị cạn kiệt trong vòng 40-50 năm nữa. Bên cạnh đó giá xăng dầu hiện nay đang biến phức tạp do nhu cầu dầu thô ngày càng lớn và những bất ổn định tại những nước sản xuất dầu mỏ. Hơn nữa sản phẩm của nguyên liệu này đã và đang gây ô nhiễm môi trường trên toàn thế giới như gây hiệu ứng nhà kính, thủng tầng ozon làm trái đất nóng dần lên, các khí thải như H₂S, SO_X… làm mưa axit. Để đối phó với tình hình đó con người đã tìm ra các nguồn năng lượng mới thay thế như; năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng nước, nhiên liệu sinh học…Trong số các nguồn nguyên liệu mới thay thế thì nguồn năng lượng từ nhiên liệu sinh hoc đang được thế giới quan tâm, nhất là các nước nông nghiệp và nhập khẩu nhiên liệu. Do các lợi ích của nó như: Công nghệ sản xuất không quá phức tạp, tận dụng được nguồn nguyên liệu tại chỗ, tăng hiệu quả kinh tế nông nghiệp. Các lọai nhiên liệu sinh hoc.disel sinh hoc, ethanol sinh hoc,ga sinh hoc.

Nước ta là một nước nông nghiệp nguồn nguyên liệu để sản xuất nhiên liệu sinh học rất phong phú. Với những lí do trên chúng tôi chọn đề tài “Nghiên cứu đề xuất các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường do khí thải động cơ đốt trong” để nghiên cứu.

4. Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu các nguyên nhân gây ra ô nhiễm môi trường hiện nay đặt biệt là từ động cơ đốt trong.

- Tình hình phương tiện ở Việt Nam hiện nay.

- Những ảnh hưởng của ô nhiễm môi trường đối với con người, khí hậu cũng như khí quyển và toàn cầu.

- Giải pháp đưa ra để hạn chế ô nhiễm môi trường.

5.  Các  kết quả đạt được của đề tài

Gồm có 4 chương:

Chương 1: Các Nguồn khí thải gây ô nhiễm môi trường.

Chương 2: Khảo sát các loại phương tiện giao thông ở Việt Nam hiện nay và đánh giá tác động của ô nhiễm môi trường do khí thải gây ra.

Chương 3: Giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường do động cơ đốt trong gây ra.

Chương 4: Kết luận và kiến nghị.

Chương 1: CÁC NGUỒN KHÍ THẢI GÂY Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG

1.  Các nguồn gây ô nhiễm môi trường

Môi trường của con người đang bị hủy hoại nhiêm trọng từ các nguồn ô nhiễm khác nhau:

1.1. Tự nhiên

Do các hiện tượng tự nhiên gây ra: núi lửa, cháy rừng. Tổng hợp các yếu tố gây ô nhiễm có nguồn gốc tự nhiên rất lớn nhưng phân bố tương đối đồng đều trên toàn thế giới, không tập trung trong một vùng. Trong quá trình phát triển, con người đã thích nghi với các nguồn này.

1.3. Giao thông vận tải

Một trong những nguồn ô nhiễm chủ yếu là khí thải của động cơ đốt trong, thiết bị cung cấp tới 80% tổng số năng lượng tiêu thụ trên thế giới. Đây là nguồn gây ô nhiễm lớn đối với không khí đặc biệt ở khu đô thị và khu đông dân cư. Các quá trình tạo ra các khí gây ô nhiễm là quá trình đốt nhiên liệu động cơ: CO, CO₂, SO₂, NO_X, Pb,CH₄ Các bụi đất đá cuốn theo trong quá trình di chuyển

Số lượng phương tiện cơ giới này tập trung chủ yếu rất lớn tại các đô thị lớn, đặc biệt là ở Tp. Hồ Chí Minh và Hà Nội (Biểu đồ 1.2). Một đặc trưng của các đô thị Việt Nam là phương tiện giao thông cơ giới 2 bánh chiếm tỷ trọng lớn. Ở các đô thị lớn, trong những năm qua, tỷ lệ sở hữu xe ôtô tăng nhanh, tuy nhiên lượng xe máy vẫn chiếm tỷ lệ rất lớn. 

1.4. Sinh hoạt

Là nguồn gây ô nhiễm tương đối nhỏ, chủ yếu là các hoạt động đun nấu sử dụng nhiên liệu nhưng đặc biệt gây ô nhiễm cục bộ trong một hộ gia đình hoặc vài hộ xung quanh. Tác nhân gây ô nhiễm chủ yếu: CO, bụi, khí thải từ các nhà máy, xe cộ,.. 

2. Ô nhiễm môi trường từ động cơ đốt trong gây ra

2.1. CO

CO là một loại khí không màu, không mùi, không vị.Trong phản ứng dây chuyền khi hỗn hợp bị đốt cháy, CO chỉ là một sản phẩm trung gian của quá trình ô-xy hóa nhiên liệu hydro cacbon để tạo thành sản phẩm cuối cùng CO₂.

CO được tạo ra ở động cơ do sự đốt cháy không hoàn toàn các hidrocacbon trong điều kiện thiếu O₂ và ở nhiệt độ cao.

Mức CO trong khí xả cũng phụ thuộc vào hàm lượng cácbon của nhiên liệu như bảng số liệu 1.5.

Trong thực tế ,nhìn chung thì động cơ diesel thải CO ít hơn so với động cơ xăng.Trong quá trình hoạt động ,các xe tải hạng nhẹ lắp động cơ diesel thải CO ở mức khoảng 2g/dặm, trong khi  các xe con lắp động cơ xăng thải ra khoảng 90g/dặm.Từ đó ta thấy rằng nhiên liệu diesel có được ưu điểm so với động cơ xăng ở việc thải ra ít CO.

2.3. HC

Trong khí thải của động cơ có khoảng 200 loại HC khác nhau. Nguyên nhân tạo nên HC trong khi thải là:

* HC sinh ra do phản ứng cháy không hoàn toàn, do hỗn hợp không đạt, sự hòa trộn hỗn hợp hòa khí không phù hợp với điều khiện vận hành của động cơ, xe cũ hệ thống nhiên liệu làm việc không chính xác.

* Ở gần thành buồng cháy nguồn lữa bị dập tắt làm cho quá trình cháy diễn ra không hoàn toàn trong vùng này đã làm phát sinh HC trong quá trình cháy.

* Những vùng mà hỗn hợp có quá giàu nhiên liệu 

2.5. SO_X (SO₂, SO₃)

Là một chất háo nước dễ kết hợp với nước để tạo thành H₂SO₄. Đây là loại acid gây ra tác hại mũi, và đi vào đường hô hấp gây tổn thương phổi, ho sặc, siễng, khó thể…

2.6. Bồ hóng

 Khái niệm được nhiều người biết đến về bồ hóng đó là: Bồ hóng được cấu thành từ các phân tử hydrocacbon thơm nhiều nhân (PAH). Các phân tử bồ hóng ban đầu lớn dần lên theo hai cách sau:

- Thứ nhất, đường kính của bồ hóng tăng lên là nhờ chúng bám, dính vào nhau làm cho kích thước bề mặt lớn bằng phân tử C₂H₂.

- Thứ hai, phản ứng cộng hyđro được diễn ra liên tục và kết quả cuối cùng được đặc trưng bởi số phân tử C lớn tạo thành chuỗi hạt có kích thước lớn hơn theo cách thứ nhất nhiều. Các phân tử này có đường kính từ 10 - 1000 nm, thường là 100 nm, khối lượng trung bình của bồ hóng là 2000kg/m³.

3. Các tiêu chuẩn về khí thải ở Việt Nam và Thế Giới:

3.1. Ở Việt Nam

- Tiêu chuẩn ban hành năm 2005

Cục Đăng kiểm Việt Nam đã đề xuất với Bộ giao thông vận tải trình Thủ tướng Chính phủ ban hành quyết định số 249/QĐ-TTg, ngày 10 tháng 10 năm 2005 về lộ trình áp dụng khí thải đối với phương tiện giao thông cơ giới đường bộ. Trong đó các mức tiêu chuẩn áp dụng đối với ô tô đang lưu hành được quy định như bảng dưới.

Lộ trình áp dụng: Từ ngày 1/7/2006: Áp dụng mức 1 cho phương tiện mang biển kiểm soát có địa chỉ nơi thường trú của chủ phương tiện trong đăng ký xe ô tô thuộc 05 thành phố: Hà Nội, Tp.HCM, Hải Phòng, Đà Nẵng và Cần Thơ. Từ ngày 1/7/2008: Áp dụng mức 1 cho tất cả các phương tiện vào kiểm định trên phạm vi toàn quốc.

- Theo  Quyết định số 49/2011/QĐ-TTg ngày 01 tháng 09 năm 2011 của Thủ tướng Chính phủ:

Cụ thể, hiện nay, tất các loại xe ôtô, xe mô tô hai bánh có lắp động cơ nhiệt đang lưu thông và sản xuất mới ở Việt nam có tiêu chuẩn khí thải mức 2 (EURO 2) và sử dụng nhiên liệu xăng hoặc đi-ê-zen có chất lượng tương ứng với các quy chuẩn do Bộ Khoa học và Công nghệ ban hành.

3.2. Tiêu chuẩn ở châu ÂU (Theo nguồn tài liệu European Union)

Đối với xe khách  trên 6 chỗ và xe tải dưới 3.5t

Loại 1: xe có trọng lượng dưới 1250Kg.

Loại 2: xe có trọng lượng từ 1250kg đến 1700Kg.

Loại 3: xe có trọng lượng trên 1700kg.

CHƯƠNG 2: KHẢO SÁT CÁC LOẠI PHƯƠNG TIỆN Ở VIỆT NAM HIỆN NAY VÀĐÁNH GIÁ TÁC

ĐỘNG CỦA Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG DO KHÍ THẢI GÂY RA

1. Phương tiện đường bộ

1.1. Xe máy

Việt Nam hiện có hơn 45 triệu môtô, xe máy các loại (tương đương cứ 2 người dân có một xe máy).

Chính vì có số lượng xe máy rất lớn như vậy, nên tại các đô thị lớn, chẳng hạn như ở Hà Nội, người ta đã thống kê được rằng, cứ 1km đường có tới 2.500 xe máy hoạt động.

Hiện nay vẫn còn rất nhiều xe máy đã quá hạn sử dụng vẫn đang lưu thông trên đường trên khắp đất nước ta. Lượng xe máy cũ chủ yếu tập trung ở các thành phố lớn như Tp.HCM, Hà Nội.Tại 2 thành phố này lượng xe máy chiếm 95% về số lượng, chỉ tiêu thụ 56% xăng nhưng lại thải ra 94% hyđrô các bon (HC); 87% các bon ô xít (CO); 57% ô xít nitơ (NO_X)... trong tổng lượng phát thải của các loại xe cơ giới. Xe máy đang là nguồn chính thải ra phần lớn các chất gây ô nhiễm.

1.2. Ô tô

Theo số liệu thống kê của Sở GTVT TP.HCM, đến cuối năm 2015, thành phố đang quản lý hơn 7,4 triệu phương tiện (với gần 556 nghìn xe ôtô; hơn 6,8 triệu xe máy). Còn tại Hà Nội, Phòng CSGT đường bộ - đường sắt Hà Nội đang quản lý gần 6 triệu phương tiện (với xe máy chiếm hơn 5 triệu, còn lại đa số là ô tô). Và đến thời điểm 15/9/2015, tổng số ôtô đăng ký trong cả nước đã lên đến gần 2,6 triệu xe.

2.Phương tiện đường thủy

Năm 2012, số lượng tàu thuyền cả nước là 123.125 chiếc, tổng công suất đạt khoảng 10 triệu CV, trong đó, tàu lắp máy có công suất dưới 20 CV là 60.252 chiếc, chiếm 49%; tàu cá lắp máy có công suất từ 20 CV đến < 50 CV là 28.223 chiếc, chiếm 22,9%; tàu cá lắp máy có công suất từ 50 CV đến dưới 90 CV là 9.162 chiếc, tương ứng 7,4 %; tàu cá lắp máy có công suất từ 90 CV trở lên là 25.488 chiếc, chiếm 20,7 %. Tổng sản lượng khai thác các mặt hàng hải sản hiện nay mỗi năm từ 2,5-2,7 triệu tấn.

3. Đánh giá tác động của khí thải đối với môi trường và con người

3.1.  Tác Động Đến Môi Trường

3.1.1.Hệ Sinh Thái

 Sự gia tăng của NO_X, đat biêt là NO₂ có nguy cơ làm gia tăng sự hủy hoại lớp ozon ở thượng tầng khí quyển. Đó la lớp khí cần thiết để lọc tia cực tím phát ra từ mặt trời.

Tia cực tím gây ung thư da và gây đột biến sinh học. Đặc biệt là gây đột biến các vi khuẩn, vi rút có khả năng lây lang các bệnh lạ làm hủy hoại môi trường sống của các sinh vật trên trái đất.

3.1.2. Không Khí

Không khí ở nước ta đang bị ô nhiễm nặng nề, đây cũng là tác nhân gây nhiều bệnh, mà chúng ta không ngờ tới, bài viết sau đây sẽ giúp chúng ta biết được những căn bệnh có thể là do ô nhiễm không khí gây nên và các biện pháp bảo vệ sức khỏe trước những nguy hại của ô nhiễm không khí mà chúng ta nên chủ động phòng tránh.

Được sản sinh khi đốt cháy không hoàn toàn các nguyên liệu than, gỗ, xăng dầu….H₂S có mùi trứng thối rất đặc trưng nên con người dễ dàng phát hiện vì vậy khi phát hiện sự xuất hiện của khí H₂S chúng ta nên rời khỏi chỗ đó ngay lập tức. Nếu hít phải lượng khí H₂S quá lớn con người sẽ bị ngạt do thiếu oxi.

3.2.  Tác Động Đến Con Người

3.2.1. Khí CO

CO la chất khí không màu, không mùi, không vị. CO ngăn cản sự dịch chuyển của hồng cầu trong máu, làm cho các bộ phận của cơ thể bị thiểu ôxy. Nạn nhân sẽ bị tự vong khi 70% sô" hồng cầu bị không chế" (khi nồng độ CO trong không khí >1000 ppm). Ớ nồng đô thấp hơn, CO cũng có thể gay nguy hại lâu dài với con người.

3.2.3.     Hydrocacbon (HC)

-   HC có trong thành phần khí thải cửa hổn hợp khí cháy giàu, hoặc do hiện tượng cháy không  bình thường.

-    Chất gây tác hại đến con người chủ yếu là HC thơm.

-    Khi nông đô cua các HC thơm lớn hơn 40 ppm sể gây ra bểnh ung thự máu.

-    Khi nông đô lớn hơn 1g/cm³ sẽ gây rối lọan hệ thần kinh.

3.2.5.     Chì

- Chì có trong khí thải do tetraetyl chì Pb(C₂H₅)₄ được pha vào xăng nhằm tăng tính chống kính nổ của nhiên liệu. Sự pha trộn chất nay vào xăng đang là vấn để của các nhà khoa học.

-Chì tồn tại trong khí xã dưới dạng hạt, có đường kính rất nhỏ. Vì rất dể xâm nhập vào cơ thể qua da và đường hô hấp. Khi đã vào được cơ thể, khoảng 30-40% lượng chì này đi vào máu.

5.  Tác hại của ô nhiễm khí thải đối với tài sản:

- Làm gỉ kim loại.

- Ăn mòn bêtông.

- Làm mất màu, hư hại tranh.

- Làm giảm độ bền dẻo, mất màu sợi vải.

- Giảm độ bền của giấy, cao su, thuộc da.

CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG DO ĐỘNG

CƠ ĐỐT TRONG GÂY RA

1. Giải pháp thay thế nguồn nhiên liệu củ bằng nguồn nhiên liệu mới

1.1.  Ethanol

1.1.1.    Giới thiệu chung ethanol

Ethanol , còn gọi là ethyl alcohol, alcohol tinh khiết, là một hợp chất hữu cơ nằm trong dãy đồng đẳng của rược methylic, là chất lỏng dễ bay hơi, dễ chấy, không màu. Ethanol là một trong các rượu thông thường trong thành phần đồ uống có chứa cồn.

Công thức hóa học của nó là C₂H₅OH, hay CH₃-CH₂-OH, viết tóm tắt là C₂H₆O.

1.1.2.    Tính Chất của ethanol

Ethanol là một chất lỏng không màu, dễ bay hơi, có mùi đặc trưng. Khi cháy với ngọn lửa màu xanh không khói tạo thành carbon dioxide và nước.

 Hòa tan trong nước với các hợp chất hữu cơ khác : acid acetic, acetone, benzene, cacbon tetraclorua, chloroform, diethyl ether, ethylene glycol, glycerin, nitromethane, pyridine, và toluene.

Có khả năng hút ẩm trong không khí . Nhóm phân cực của hydroxyl làm ethanol có thể hòa tan các hợp chất ion đặc biệt như natri và kali hydroxit, magnesium chloride, clorua calci….Vì các phân tử ethanol có cầu trúc không phân cực nên sẽ hòa tan các chất không phân cực, bao gồm các loại tinh dầu, nhiều hương liệu, màu sắc và thành phần trong dược.

1.1.5. Ứng dụng ethanol làm nhiên liệu xăng E5

1.1.5.1: Giới thiệu về E5

Nhiên liệu E5 là hỗn hợp gồm 5% cồn ethanol về thể tích và 95% xăng thông thường. Do cồn ethanol  có trị  số Octan cao hơn xăng  nên nhiên  liệu E5 có trị  số Octan cao hơn xăng  thông thường, tăng khả năng chống kích ổ của động cơ, qua đó có thể tăng tỷ số nén cao hơn nâng cao được tính hiệu quả và công suất động cơ. E5 có nhiệt hóa hơi cao hơn nên khi bay hơi trong hỗn hợp không khí-nhiên liệu sẽ giúp hạ nhiệt độ môi chất nạp, làm tăng mật độ khí nạp và lượng khí nạp vào động cơ.

1.1.5.3.    Một số nhược điểm của xăng E5

Hạn chế cơ bản của ethanol nhiên liệu là tính hút nước của nó. Ethanol có khả năng hút ẩm và hoà tan vô hạn trong nước. Do đó gasohol phải được tồn trữ và bảo quản trong hệ thống bồn chứa đặt biệt.

Về hiện tượng gây ô nhiễm: tuy giảm được hàm luợng các chất gây ô nhiễm như CO nhưng lại gây ra một số chất như các andehyt, NO_X. Đây là những chất gây ô nhiễm.  

1.3.  Nhiên liệu khí hóa lỏng LPG

1.3.1. Thành phần hóa học

Khí hóa lỏng LPG là sản phẩm thu được từ quá trình chưng cất dầu và tinh luyện khí thiên nhiên. Thành phần chủ yếu là C₃H₈ (Propan) và C₄H₁₀ (Butan) được nén theo tỷ lệ phần trăm Propan trên phần trăm Butan.

Ở nhiệt độ và áp suất khí quyển LPG ở dạng khí. Để thuận tiện về tồn chứa và vận chuyển LPG được hóa lỏng. Trong thực tế thành phần hỗn hợp các chất có trong khí hóa lỏng LPG không thống nhất. Tùy theo tiêu chuẩn của các nước, khu vực mà tỷ lệ thành phần trong LPG khác nhau, có tỷ lệ giữa Propan và Butan là 50/50 hay 30/70. Ở Châu Á, thành phần nhiên liệu khí hóa lỏng khá ổn định, chứa chủ yếu là Hydrocacbon C₄, chẳng hạn như ở Hàn Quốc chỉ có Butan là khí hóa lỏng được sử dụng phổ biến. Ngược lại ở Mỹ thì chỉ có Hydrocacbon C₃ được sử dụng.

1.3.2.  Các tính chất của LPG

Do thành phần chủ yếu của LPG là Propane và Butane nên tính chất của LPG là tính chất của Propane và Butane.

LPG có đặc tính sau:

- Là một chất lỏng không màu (trong suốt).

- Là một chất lỏng không mùi, không vị, tuy nhiên trong thực tế trong quá trình chế biến được pha thêm Ethyt Mecaptan có mùi đặc trưng để dễ phát hiện rò rỉ. Nồng độ mùi phải đủ để nhận ra trước khi chúng tạo thành hỗn hợp nổ.

- Bản thân Gas không độc, không gây ô nhiễm môi trường, không ảnh hưởng đến thực phẩm và sức khoẻ con người, tuy nhiên không nên hít vào với số lượng lớn vì có thể gây ngạt thở  hay say do thiếu Ôxy.

   1.3.5.  Ưu – nhược điểm của LPG:

+Tỏa năng lượng (nhiệt) khá cao:mỗi kg LPG cung cấp khoảng 12.000 kcal năng lượng, tương đương nhiệt năng của 2 kg than củi hay 1,3 lít dầu hỏa hoặc 1,5 lít xăng.

+ Việc sản sinh ra các loại chất ( khí NO_X ,SO_X  )khí độc và tạp chất trong quá trình cháy thấp đã làm cho LPG trở thành một trong những nguồn nhiên liệu thân thiện với môi trường.

1.3.6. So sánh nhiên liệu LPG so với nhiên liệu Xăng

- Nguồn cung cấp:

LPG là sản phẩm của quá trình khai thác và chưng cất dầu mỏ. Trên thế giới có khoảng 40% LPG thu được từ quá trình lọc dầu thô. Sản phẩm LPG trên thế giới năm 1995 là 130 triệu tấn, chiếm tổng năng lượng tiêu thụ dưới các dạng khác nhau. Người ta dự kiến trong những năm đầu của thế kỷ 21, tổng sản lượng LPG trên thế giới sẽ đạt 200 triệu tấn /năm. Ngoài ra, LPG cũng được sản xuất từ khí thiên nhiên, do đó LPG được xem là nhiên liệu có nguồn gốc dự trữ thay thế lớn hơn các loại nhiên liệu truyền thống đặc biệt là nhiên liệu xăng.

1.3.7.  Sử dụng LPG trên ô tô

Có hai dạng động cơ sử dụng nhiên liệu khí hóa lỏng hiện nay. Dạng thứ nhất nguyên thủy là động cơ xăng, được lắp đặt thêm hệ thống cung cấp nhiên liệu đặc biệt để làm việc với LPG. Dạng thứ hai là động cơ đánh lửa cưỡng bức được thiết kế để dùng nhiên liệu LPG. Trong cả hai trường hợp, nguyên lí cũng như kết cấu của hệ thống cung cấp nhiên liệu cho ô tô có những đặc điểm giống nhau. Phần sau đây sẽ trình bày những cải tạo kĩ thuật khi chuyển động cơ đánh lửa cưỡng bức dùng nhiên liệu lỏng sang dùng nhiên liệu khí.

1.3.9. Kết luận

So sánh về độ phát thải của LPG và niên liệu thông thường thì khả năng phát thải của LPG thấp hơn rất nhiều.

Hiện nay thế giới đã đẩy mạnh ứng dụng LPG vào phương tiện giao thông để giảm thiểu ô nhiễm môi trường vì vậy nước ta cũng cần đẩy mạnh hơn nữa việc ứng dụng LPG trong giao thông.

Một hạn chế của LPg lag khi ta ứng dụng vào phương tiện giao thông thì chúng ta cần cải tiến 1 số bộ phận cho phù hợp với loại nhiên liệu này.

1.4.    Khí thiên nhiên nén CNG

1.4.1. Giới thiệu chung về khí thiên nhiên nén CNG

CNG (Compressed Natural Gas) là khí tự nhiên nén, thành phần chủ yếu là methane (CH₄) lấy từ các mỏ khí thiên nhiên, được xử lý và nén ở áp suất cao (200bar) để tồn trữ và vận chuyển tới các hộ tiêu thụ là các nhà máy có sử dụng nhiệt năng, các khu chung cư…

Do thành phần đơn giản dễ xử lý để loại bỏ các hợp chất độc hại như SO_X , NO_X, CO₂ , không có benzen và hydrocarbon thơm kém theo.

CNG là nhiên liệu sạch do không có benzene và hydrocarbon thơm kèm theo, nên  khi đốt nhiên liệu này không cho ra nhiều khí độc như NO₂, CO và lượng phát thải CO₂ thấp hơn xăng và dầu diesel. Ngoài ra CNG dễ phát tán, không tích tụ như hơi xăng khi bị rò rỉ ra môi trường không khí, hạn chế nguy cơ cháy nổ, chúng cũng không gây đóng cặn tại bộ chế hòa khí của các phương tiện nên kéo dài được chu kỳ bảo dưỡng động cơ, khi cháy không tạo màng... và hầu như không phát sinh bụi.

1.4.4.  Thành phần CNG

CNG là khí thiên nhiên nén, chủ yếu là hợp phần của Methane (chiếm 85% - 95%) còn lại khoảng (5% - 15%) là Ethane.

1.4.5. Tính chất của khí CNG

1.4.5.1 Thành phần hóa học

Khí nén CNG (Compressed Natural Gas) là khí thiên nhiên được nén dưới áp suất nhất định (205 ÷ 275 bar). Khí thiên nhiên là hỗn hợp chất khí cháy được bao gồm phần lớn là các hydrocacbon (hợp chất hoá học chứa cacbon và hyđrô). Cùng với than đá và dầu mỏ, Khí thiên nhiên là nhiên liệu hóa thạch. Khí thiên nhiên có thể chứa đến 85% mêtan (CH₄) và khoảng 10% êtan (C₂H₆), và cũng có chứa số lượng nhỏ hơn propan (C₃H₈), butan (C₄H₁₀), pentan (C₅H₁₂), và các alkan khác. Khí thiên nhiên, thường tìm thấy cùng với các mỏ dầu ở trong vỏ Trái Đất, được khai thác và tinh lọc thành nhiên liệu cung cấp cho khoảng 25% nguồn cung năng thế giới. 

1.4.6.  Khả năng  phát thải khi sử dụng CNG làm nhiên liệu

Cũng như đối với những loại nhiên liệu khác, đặc điểm phát sinh ô nhiễm của động cơ dùng CNG liên quan đến thành phần hydrocarbure của nhiên liệu, ( thường nhiên liệu CNG chứa ít nhất 90% methane). Khác với động cơ xăng, trong khí xả động cơ CNG hầu như không có hydrocarbure nào có hơn 4 nguyên tử cacbon, đặc biệt hơn nữa là không có sự hiện diện của thành phần hydrocarbure thơm.

1.4.7. Các phương án cung cấp khí CNG cho động cơ đốt trong

CNG được cung cấp vào động cơ ở dạng khí. Hệ thống phun nhiên liệu khí vào đường nạp nhờ độ chân không tại họng Venturi của bộ hòa trộn được dùng phổ biến nhất. Tuy nhiên, những hệ thống phun nhiên liệu mới đang  được  nghiên  cứu  áp  dụng  thể  hiện  nhiều  ưu  điểm hơn như phun khí trên đường nạp và đặc biệt là phun khí trực tiếp vào buồng đốt.

1.4.8. Tình hình sản xuất và sử dụng CNG ở Việt Nam

Hiện nay trên địa bàn TP.HCM đang có 28 xe buýt sử dụng nhiên liệu CNG do PVGas South (công ty con của PVGas) cung cấp. Bước đầu triển khai loại xe buýt này đã thể hiện những ưu điểm vượt trội về tính an toàn, hiệu quả kinh tế, thân thiện môi trường và được người dân đón nhận rất tốt. Theo thông tin từ Sở Giao thông vận tải TP Hồ Chí Minh, năm 2014 UBND Thành phố đã ký duyệt dự án triển khai thêm 300 xe buýt sử dụng nhiên liệu CNG, mục tiêu của dự án nhằm thay thế dần các xe buýt đã hư hỏng, xuống cấp, không còn đáp ứng được các tiêu chuẩn kỹ thuật của phương tiện vận tải hành khách công cộng.

1.5. DME

1.5.1. Giơi thiệu chung về DME

DME còn được gọi là dimethyl ether,  metoxymetan, oxybismetan, metyl eter hay eter gỗ có công thức hóa học đơn giản là CH₃OCH₃. DME được coi là nhiên liệu có nhiều tiềm năng sử dụng cho động cơ diesel. DME có công thức hóa học là CH₃-O-CH₃ (hình 3.25), đây là hợp chất hữu cơ không màu, tồn tại ở thể khí  dưới áp suất và nhiệt độ môi trường. DME thường được chứa trong bình dưới dạng lỏngdưới áp suất từ 7 bar đến 10 bar. DME ở thể khí có khối lượng riêng lớn hơn không khí  nhưngkhi ở thể lỏng khối lượng riêng của DME chỉ bằng 2/3 so với nước.

1.5.3. Đặc điểm của động cơ sử dụng DME và ưu nhược điểm của DME so với diesel

1.5.3.1. Đặc điểm của động cơ sử dụng DME

DME thích hợp với động cơ diesel do nhiệt độ đánh lửa thấp và chỉ số cetane hợp lý.

DME không trộn lẫn với diesel nhưng lắp thêm bộ phận phụ trợ vào động cơ diesel là có thể sử dụng được DME. Vì là chất khí ở điều kiện áp suất nhiệt độ thường nên phải dùng bình áp suất để chứa DME lỏng. Điều này cũng có nghĩa là trên xe và trạm phân phối nhiên liệu cần phải trang bị loại bình chịu áp suất (lưu ý là áp suất bơm DME từ thùng vào động cơ phải được nâng cao hơn, từ 12 - 30 bar, để tránh chúng bị tạo thành hơi) Chỉ số cetane của DME cao hơn diesel dầu mỏ nên thời gian đánh lửa ngắn hơn và vì thế cháy sạch hơn, không tạo ra bồ hóng trong động cơ diesel. Đây cũng là một ưu thế của DME.

1.5.3.3. Nhược điểm

Nhiệt trị thấp hơn nhiên liệu DO do có chứa oxy trong phân tử, vì vậy để đảm bảo công suất động cơ không thay đổi cần cung cấp một lượng nhiên liệu lớn hơn.

Độnhớt thấp vàtính bôi trơn kém dẫn đến tăng khả năng lọt nhiên liệu, gây mòn bề mặt của các chi tiết chuyển động trong hệ thống phun nhiên liệu. Mô đun đàn hồi thấp dẫn đến cũng tiêuhao cho bơm nhiên liệu cao hơn.

1.5.6.    Kết luận

Về khả năng phát thải của DME so với nhiên liệu thông thường thì ta thấy giảm đi đán kể. Như hàm lượng CO giảm đi 43.72% và muội than giảm tới 91% so với nhiên liệu thông thường.

Qua quá trình nghiên cứu ta thấy được rằng đây sẽ là 1 nguồn nhiên liệu sạch trong tương lai, chính vì vậy không những nước ta và cả thế giới cũng cần đẩy mạnh phát triển nguồn nhiên liệu mới này. 

Chương 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1. Kết luận

  Đến nay thì ai cũng có thể hiểu rằng, nguồn nguyên, nhiên liệu hóa thạch là hữu hạn. Sự tăng tốc khai thác năng lượng phục vụ phát triển kinh tế - xã hội của mỗi quốc gia đã báo động thực trạng cạn kiệt dầu mỏ, than đá có thể xảy ra trong tương lai gần. Về khía cạnh môi trường, năng lượng hóa thạch là nguyên nhân chính dẫn đến hiệu ứng nhà kính, làm biến đổi khí hậu toàn cầu, gây ô nhiễm môi trường, tăng độ nhiễm xạ. Khí thải của các nhà máy, công xưởng, phương tiện xe máy sẽ làm gia tăng nguy cơ nhiều loại bệnh tật… Nói “thời đại năng lượng dầu mỏ và năng lượng hóa thạch sắp chấm dứt”, sự “chấm dứt” ở đây có thể hiểu, đó không chỉ đơn thuần là cạn kiệt nguồn năng lượng, mà cần phải từng bước giảm dần những hệ luỵ do nguồn năng lượng hóa thạch gây ra cho hành tinh. Vì vậy, cùng với các nguồn năng lượng “sạch” khác như thủy điện, sức gió, ánh nắng mặt trời, thì chúng ta cần phải phát triển năng lượng sinh học để thay thế năng lượng hóa thạch.

Với mục đích “nghiên cứu đề xuất các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường do khí thải động cơ đốt trong” em đã thu được một số kết quả như sau:

- Tiềm hiểu về các nguyên nhân chủ yếu gây ra ô nhiễm môi trường hiện nay.

- Tiềm hiểu  về tình trạng phương tiện giao thông của nước ta hiện nay.

Qua đề tài này em đã bổ sung được những kiến thức chuyên nghành về động cơ đốt trong. Cũng qua đề tài này em cũng được nâng cao hơn về khả năng công nghệ thông tin phục vụ hữu ích cho công việc sau này.

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo trong bộ môn, đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn: TS ………..……. đã tận tình hướng dẫn em suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp.

2. Kiến nghị

 Khi nguồn nhiên liệu diesel truyền thống và xăng đang ngày càng cạn kiệt, giá cả nhiên liệu leo thang từng ngày và vấn đề ô nhiêm môi trường trở lên cấp thiết hơn bao giờ hết thì nguồn nhiên liệu mới, nhiên liệu sinh học đang dần trở thành một giải pháp hàng đầu cho ngành giao thông vận tải. Chính vì vậy, chúng ta cần phải nhanh chống đẩy mạnh đầu tư và phát triển các nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học, nhà nước cần tạo điều kiện thuận lợi hơn nữa để thúc đẩy ngành nhiên liệu mới này phát triển.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. PGS. TS. Phạm Minh Tuấn. Chuyên đề khí thải động cơ và ô nhiễm môi trường. Đại Học Bách Khoa Hà Nội, 9/2003.

[2]. TS NGuyễn Hoàng Vũ. Ô nhiễm môi trường do động cơ đốt trong. Học viện kỹ thuật quân sự, 2004.

[3]. PGS.TS. Đinh Thị Ngọ - TS Nguyễn Khánh Diệu Hồng (2008), Nhiên liệu sạch và các quá trình sử lý trong hóa dầu, NXB Khoa học và kỹ thuật.

Ô tô và ô nhiễm môi trường – Bùi Văn Ga, Văn Thị Bông, Phạm Xuân Mai, Trần Văn Nam, Trần Thanh Hải Tùng.

[4]. Nhiên liệu ethanol dưới các góc nhìn khác nhau, www.moi.gov.vn.

[5]. Dự báo về phát triển và sử dụng nhiên liệu sinh học (Ethanol & Biodiesel) của Mỹ, www.most.gov.vn.

[6]. Nhiên liệu sinh học có thay xăng dầu? Vietnamnet.com.vn

 "TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"