自制生物燃料

關于生物燃料

說到能源，大家一般想到的都是石油，或許你不相信，我們平時吃的一些食物也是一種能源。食物不僅能為我們人類提供熱量，也能為發動機提供動力。在過去，因為比煤更易得，由動物油脂和油料作物制成的生物燃料曾風行一時。但石油的崛起，讓生物燃料漸漸退出了舞臺。盡管相對于以石油為代表的礦物燃油，生物燃油的燃燒效率更高，進而能減少因燃燒不充分而產生的碳氫化合物和一氧化碳。并且生物燃料中不含硫這種成分，所以不會產生有毒且會對大氣造成污染的二氧化硫。

生物燃料有燃料乙醇和生物柴油兩種，分別用來替代汽油和柴油。其實生物燃料并不神秘，制成它的原料我們隨處可見。例如玉米、小麥能經液化糖化、發酵、蒸餾而制成燃料乙醇；動植物油脂、餐飲垃圾油能通過酯交換和水解制成生物柴油。前者工藝較為復雜，不適合個人加工制作，后者方法較為簡單，能自己在家獨立完成。今天Geek就帶領大家來制作生物柴油。

材料篇

通過前面的介紹，我們知道要想制作出生物柴油，必須要有動植物油脂或餐飲垃圾油，從方便制作的角度，我們選擇使用餐飲垃圾油。首先，你要用一個塑料瓶收集做菜中會產生的廢油，記住！只要油，不要水。什么？混在一起的？中學化學老師沒教過你，水的比重大于油，所以油會浮在水面上嗎，想不起的自己翻中學課本去，Geek可沒功夫幫你補習。當然，你要直接用烹調植物油，Geek也不反對，只是現在油價飛漲，你這樣做有考慮到貧苦大眾的心情嗎？廢油盡管雜質較多，卻是免費的，相比之下，Geek更贊成使用廢油。

由于本次制作過程以油的水解為主，對中學化學還有印象的讀者應該記得油脂在要想水解，必須在強酸或強堿環境中。但是因為在堿性環境中水解產率更高，所以我們需要氫氧化鈉（NaOH）來制成堿性溶液，氫氧化鈉需要化學純（CP級），化學試劑商店就有賣的，一瓶（500克）大約6元。既然說到制成溶液，那么純凈水是必不可少的，可以在各大超市采購，品牌不限。思維敏銳的可能發現問題了，油、堿和純凈水？怎么能混在一起？沒錯，為了讓它們徹底溶合，還需要買點濃度為99％的酒精（乙醇）來做溶劑。考慮到效果建議直接購買分析純無水乙醇（AR級），同樣可以在化學試劑商店購買，一瓶（500ml）大約5元。

既然搞得跟化學實驗差不多了，那么下面出場的工具應該不會讓你感到驚訝了。首先需要天平來稱量氫氧化鈉，電子天平和托盤天平都可以。要想成功制成溶液，攪拌是必不可少的，可以用攪拌器來幫忙，如果沒有，只有自己拿玻璃棒手工攪動了（需要強大的體力和毅力才能完成）。同樣的，無水乙醇也需要用一個量筒來稱量。要想將溶液和油混合在一起，玻璃漏斗是一個廉價而優秀的選擇。此外還需要兩個燒杯（250ml）來裝溶液，我們也能用普通玻璃酒杯代替。為了控制反應溫度，量程為0~100攝氏度的水銀溫度計是必不可少的。最后要大號塑料飲料瓶兩個來裝生物柴油，容量2升以上，可口百事的都行。看上去用到的東西很多，但都找得到替代品，實在沒有的可以在化學試劑商店買，除了天平外，其他東西的單價都不會超過3元（天平問題Geek會在后面告訴你如何解決）。

制作篇

Step1

首先我們需要配制堿液。用天平準確稱取3.5克固體氫氧化鈉置于燒杯A中，實在找不到稱量工具的，可以在化學試劑商店買氫氧化鈉時請老板幫你量一下，當然，這得看你的嘴夠不夠甜了。接著用量筒量取20毫升純凈水迅速注入燒杯A中，并輕輕搖晃燒杯促使氫氧化鈉快速溶解。由于氫氧化鈉在溶解過程中會大量放熱，因此燒杯壁的溫度會升高，操作時請注意安全。

Step2

用量筒量取200毫升酒精，注入燒杯B中。打開攪拌器（筆者這里用的是磁力攪拌器，家用攪拌器同樣可以）。然后通過玻璃漏斗，將燒杯A中的堿液緩緩加入到燒杯B中。加完以后蓋上燒杯B。此時二者發生反應，杯中的液體會發熱，大概反應一分鐘后關閉攪拌器。最后可以得到乙醇－氫氧化鈉溶液。

Step3

將收集的廢油加熱到55度（用溫度計測量確定），置于攪拌器上，打開攪拌器并設定為低速檔。然后將燒杯B中的乙醇－氫氧化鈉溶液通過玻璃漏斗慢慢注入植物油中，加完以后蓋上蓋子繼續攪拌30分鐘（知道為什么說用手攪拌是件體力活了吧）。這樣才能讓油和溶液充分混合均勻。

Step4

把燒杯中的液體轉移到大塑料瓶里，擰緊蓋子，用膠帶密封，找個陰涼的地方放著吧，要放24小時才能徹底反應呢！可別以為Geek是在糊弄你，我們可是有理有據的，看看這個反應的化學方程式吧。

Step5

最后瓶子中的液體會有分層現象。下層顏色較深的液體是甘油，它是反應的副產物。至于上層的淺色液體就是我們的生物燃料，小心把二者分離開，將生物燃油倒入另一個大塑料瓶，就大功告成了！最后制成的燃料顏色，由于廢油成分不一樣，可能顏色會和圖片上的不同。

生物柴油的使用

既然名字叫生物柴油，那么很顯然的，你可不能把它放到使用汽油的汽車油箱里。只有非直噴柴油發動機才能使用生物柴油，而且不能直接使用，需要和常規柴油勾兌后才行。至于勾兌比例，這得按照生物柴油的標準來嚴格執行。

生物柴油的國際標準是ISO 14214A，美國所采用的是ASTM D 6751標準。另外還有一個被廣泛認同的是德國的DIN生物柴油系列標準，它是迄今為止最為詳細系統的生物柴油標準，該標準體系針對不同的制造原料制定了不同的標準。此外奧地利、澳大利亞、捷克、法國、意大利、瑞典等國家也擬訂了生物柴油燃油規范。

生物柴油的標準主要對以下成分進行考評：生產制造的整個反應過程，甘油的去除情況，催化劑的去除情況，酒精的去除情況，以及確保不含游離脂肪酸。生物柴油的生產標準評定指針包括比重、動態粘度、閃火點、硫含量、殘留量、十六烷值、灰份、水分、總雜質、三酸甘油脂、游離甘油等。通過這些評判標準我們不難發現生物柴油環保的秘密。由于目前生物柴油在商用上主要以生物柴油和石化柴油的混合油的形式供應，因此，對于混合油也有標準推出。例如5%的生物柴油加95%的常規柴油的混合油需要達到2000年頒布的EN590（EN590:2000）的標準，凡是符合這一標準的混合油，都可以安全地應用于所有柴油機發動機。

在拖拉機和柴油發電機上，可以按照5%的比例勾兌生物柴油使用。如果你想在其他柴油發動機上使用更環保的混合油，請聯系發動機的廠商咨詢，否則自己胡亂勾兌出了問題，《Geek》可不負責任哦。