生物柴油：地溝油新出路

文- 清 揚(yáng)

生物柴油：地溝油新出路

文- 清 揚(yáng)

研究發(fā)現(xiàn)，有一類地溝油的分子是由14～18個(gè)碳鏈組成，而柴油分子大約由15個(gè)碳鏈組成，因此，將地溝油轉(zhuǎn)化為生物柴油，成為眾多科學(xué)家及科技企業(yè)研發(fā)的主攻方向

地溝油轉(zhuǎn)化技術(shù)新突破

今年6月，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院發(fā)布2014年度科技成果獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)名單。其中，中國(guó)農(nóng)科院油料所等單位研發(fā)的生物柴油轉(zhuǎn)化技術(shù)喜獲年度科技成果獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

很少有人知道的是，這一技術(shù)成果的問世，將極大推動(dòng)地溝油問題的解決。

這一技術(shù)主要以地溝油、小桐子、光皮樹等非食用油脂資源為原料，轉(zhuǎn)化生成生物柴油。它突破了原有技術(shù)轉(zhuǎn)化率低、能耗高、廢水排放大、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等一系列瓶頸，解決了非食用油脂資源生物柴油轉(zhuǎn)化技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化難題。

特別值得一提的，是其中的高效油水分離裝置的分離效率達(dá)到了93%以上，可廣泛用于餐飲、食品油脂加工企業(yè)的含油廢水回收；開發(fā)的多功能生物柴油品質(zhì)改良劑，顯著提高了生物柴油產(chǎn)品的氧化安定性和低溫流動(dòng)性，有助于推動(dòng)地溝油生產(chǎn)生物柴油的產(chǎn)業(yè)化。

目前，我國(guó)每年產(chǎn)生地溝油在200萬(wàn)噸以上。但我國(guó)對(duì)地溝油的處置再利用途徑比較單一，主要通過初加工或簡(jiǎn)單深加工制成硬脂酸原料、飼料添加劑、肥皂原料、機(jī)械加工用油及脫模油等。而且，這些方法都存在技術(shù)落后、設(shè)備簡(jiǎn)陋、污染嚴(yán)重、衛(wèi)生狀況惡劣等問題。

與此同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)以植物油為主的一類地溝油，其分子一般由14～18個(gè)碳鏈組成，而柴油分子大約由15個(gè)碳鏈組成，因此，如何將地溝油轉(zhuǎn)化為生物柴油，便成為眾多科學(xué)家及科技企業(yè)研發(fā)的主攻方向。

生物柴油的問世

說到生物柴油，就不能不提到發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)明者、德國(guó)人狄色爾。1897年，狄色爾在試驗(yàn)他所發(fā)明的柴油機(jī)時(shí)，就使用了植物油做燃料——這也許是世界上最早的生物柴油。

1983年，美國(guó)科學(xué)家首先將菜籽油甲酯用于發(fā)動(dòng)機(jī)并燃燒了1000個(gè)小時(shí)，他們還首次將可再生脂肪酸單酯定義為生物柴油。

第二年，美國(guó)和德國(guó)等國(guó)的科學(xué)家研究了采用脂肪酸甲酯或乙酯代替柴油作燃料進(jìn)行燃燒。

1988年，德國(guó)聶爾公司以菜籽油為原料，提煉生成生物柴油并實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。由于生物柴油具有突出的環(huán)保性和可再生性，因此廣受世界發(fā)達(dá)國(guó)家尤其是資源貧乏國(guó)家的重視。

后來(lái)，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，生物柴油的原料并不局限于菜籽油，也可以是大豆等油料作物、油棕和黃連木等油料林木果實(shí)、工程微藻等油料水生植物以及動(dòng)物油脂，甚至是地溝油。

利用地溝油提煉生物柴油技術(shù)的出現(xiàn)，使西方國(guó)家成功解決了地溝油回收處理問題。此后，為發(fā)展生物柴油，西方國(guó)家在行業(yè)規(guī)范和政策鼓勵(lì)下采取了一系列積極措施，鼓勵(lì)推動(dòng)其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

美國(guó)早在20世紀(jì)90年代初，就開始將生物柴油投入商業(yè)性應(yīng)用。1992年，美國(guó)能源署及環(huán)保署提出生物柴油可作為清潔燃料。1999年，美國(guó)簽署了開發(fā)生物質(zhì)能源的法令，生物柴油B20被列為重點(diǎn)發(fā)展的清潔能源之一。隨著生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，美國(guó)生物柴油的生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大。目前，美國(guó)有4家生物柴油生產(chǎn)廠，年產(chǎn)量30萬(wàn)噸；生物柴油的價(jià)格已降到每升0.33～0.59美元——這個(gè)價(jià)格，已趨近于石油柴油的價(jià)格。

我國(guó)生物柴油的研究與開發(fā)起步較晚，上世紀(jì)80年代，原機(jī)械工業(yè)部和原中國(guó)石化總公司撥出專款立項(xiàng)，由上海內(nèi)燃機(jī)研究所和貴州山地農(nóng)機(jī)所承擔(dān)課題，聯(lián)合研究長(zhǎng)達(dá)10年之久。系統(tǒng)的研究則始于中科院“八五”重點(diǎn)科研項(xiàng)目“燃料油植物的研究與應(yīng)用技術(shù)”。“九五”期間，中科院完成了國(guó)家重點(diǎn)科研攻關(guān)項(xiàng)目“植物油能源利用技術(shù)”。

與國(guó)外相比，我國(guó)在發(fā)展生物柴油方面存在較大差距：長(zhǎng)期徘徊在初級(jí)研究階段，未形成生物柴油的實(shí)用化產(chǎn)業(yè)化。國(guó)家雖已發(fā)布《生物柴油調(diào)和燃料（B5）》標(biāo)準(zhǔn)，并出臺(tái)針對(duì)利用廢棄動(dòng)物油和植物油為原料生產(chǎn)的純生物柴油免征消費(fèi)稅的政策，但由于缺乏成熟完善的產(chǎn)業(yè)技術(shù)，生物柴油的產(chǎn)業(yè)化一直沒有突破性進(jìn)展。

此次中國(guó)農(nóng)科院油料所生物柴油轉(zhuǎn)化技術(shù)的問世，為生物柴油的產(chǎn)業(yè)化奠定了基礎(chǔ)。未來(lái)，這一技術(shù)的推廣應(yīng)用，不僅可以緩解能源緊缺危機(jī)，還能避免地溝油直接排放污染環(huán)境或重回餐桌危害健康，因此有著廣闊的應(yīng)用前景。

地溝油制生物柴油前景廣闊

與石化柴油相比，用地溝油生產(chǎn)生物柴油具有諸多優(yōu)勢(shì)。

環(huán)保清潔性。生物柴油不含對(duì)環(huán)境造成污染的芳香族化合物，燃燒尾氣對(duì)人體損害低于石化柴油；它的生物降解性高達(dá)98%，降解速度是普通柴油的2倍；它的硫化物含量極低，能極大降低有害物質(zhì)的排放。

數(shù)據(jù)顯示，使用生物柴油的車輛與使用石化柴油的車輛相比，尾氣中碳氮化合物的含量降低了56.3%，浮游粒子含量降低55.4%，空氣毒物的含量降低60%～90%，一氧化碳的含量降低43.2%，二氧化碳的含量降低78.3%。因此，推廣生物柴油，能有效改善因二氧化碳排放而導(dǎo)致的全球變暖問題。

可再生性和安全性。生物柴油可以經(jīng)過多種途徑再生制造，且它的閃點(diǎn)（在規(guī)定試驗(yàn)條件下，液體表面上發(fā)生閃燃的最低溫度）高于石油柴油，因此，在運(yùn)輸、儲(chǔ)存、使用等方面都更加安全。

燃燒抗暴性。生物柴油的十六烷值比柴油高，燃料在使用時(shí)具有更好的燃燒抗暴性，因此可采用更高壓縮比的發(fā)動(dòng)機(jī)以提高其熱效率。雖然它的熱值比柴油低，但它所含有的氧元素能促進(jìn)燃料燃燒，因而能提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。

低溫啟動(dòng)性和潤(rùn)滑性。生物柴油具有良好的發(fā)動(dòng)機(jī)低溫啟動(dòng)性能，冷濾點(diǎn)達(dá)到零下20℃。它的潤(rùn)滑性能也比石化柴油好，可以有效降低發(fā)動(dòng)機(jī)供油系統(tǒng)和缸套的摩擦損失，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。

可調(diào)和性和低成本性。生物柴油能夠按一定的比例與石化柴油配合使用，可降低油耗，提高動(dòng)力。

此外，地溝油來(lái)源廣泛，成本比石油低很多。且生產(chǎn)出來(lái)的生物柴油可以沿用石化柴油的引擎、加油設(shè)備、儲(chǔ)存設(shè)備和保養(yǎng)設(shè)備，無(wú)需更多投資。

正是看到了這些優(yōu)勢(shì)，世界各國(guó)都在致力于開發(fā)高效無(wú)污染的生物質(zhì)能利用技術(shù)。其中，歐盟已成為全球生物柴油主產(chǎn)地。2011年，世界生物柴油總產(chǎn)量達(dá)到2050萬(wàn)噸，其中歐盟占51%，南美地區(qū)（巴西為主）占24%，亞洲13%，中北美為11%，其他地區(qū)1%。

我國(guó)目前的生物柴油年產(chǎn)量約為20萬(wàn)噸，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比差距較大。對(duì)此，國(guó)家發(fā)改委在2007年發(fā)布的《可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》中提出：生物柴油年利用量到2020年要達(dá)到200萬(wàn)噸。從20萬(wàn)噸到200萬(wàn)噸，在追趕并彌合這一缺口的過程中，可以預(yù)見，生物柴油作為一種重要的清潔燃料，將在我們的生活中發(fā)揮更加重要的作用。

（責(zé)任編輯/余風(fēng)）