家庭餐廚廢油資源化處理方式的現(xiàn)狀

鄭鑫?張延龍?梁陶婕?張伊凡

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，餐飲行業(yè)日益繁榮，餐廚廢油產(chǎn)量空前增長。餐廚廢油具有明顯的廢物與資源兩重性，如何科學(xué)回收管理和資源化利用餐廚廢油變得至關(guān)重要，一方面可以減小廢油對環(huán)境的污染，維持生態(tài)系統(tǒng)碳平衡，取得良好的環(huán)境經(jīng)濟效益；另一方面可以改變餐廚廢油回流餐桌這一扭曲走向，有效解決其帶來的食品安全問題，同時取得良好的社會效益。

一、家庭餐廚廢油的現(xiàn)狀分析

（一）家庭餐廚廢油產(chǎn)量的現(xiàn)狀

改革開放以來，我國國民經(jīng)濟長足進步，城市人口迅速增長，人民生活水準不斷提高，城市餐飲業(yè)日益繁榮，使餐廚廢油的產(chǎn)生量空前增長。研究表明，餐廚廢油的產(chǎn)生量約為餐廚垃圾產(chǎn)生量的10%～20%，不同經(jīng)濟水平和餐飲習(xí)慣的地區(qū)略有區(qū)別。2017年我國城市住宿與餐飲業(yè)零售額達到17998億元，其中餐飲業(yè)約12598億元，而且平均每年以20. 8%的速度增長。這筆消費中，約20%～30%為餐廚垃圾和餐廚廢油付了帳。以城市人口平均每人每天產(chǎn)生餐廚垃圾0.1kg計算，2017年末全國城鎮(zhèn)人口6.22億，加之外來人口，城鎮(zhèn)人口可達約8.1億，則全國城鎮(zhèn)年產(chǎn)餐廚垃圾3000多萬噸，餐廚廢油300多萬噸。目前，北京市每天產(chǎn)生的餐廚垃圾約2500噸，泔水油約300噸，其中地溝油約150噸，煎炸廢油和泔水油共約150噸。蘇州市1000多家大型飯店餐廳及1000多家企、事業(yè)食堂，每天餐廚垃圾產(chǎn)生量400噸以上，餐廚廢油約60噸，其中地溝油約30噸，煎炸廢油約15噸，泔水油約15噸。

（二）家庭餐廚廢油的危害

目前餐廚廢油一般是指地溝油、潲水油、煎炸廢油、動物廢棄油脂。據(jù)科學(xué)計算，中國每年至少產(chǎn)生700萬噸餐廚廢油，這些廢油含有嚴重危害人體消化系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)的鉛、鎘、砷的重金屬，以及致癌物十二烷基苯磺酸鈉、黃曲霉毒素B1。黃曲霉毒素B1的毒性比砒霜高100倍，是當前發(fā)現(xiàn)的致癌毒性最強的化學(xué)物，人和動物若長期暴露在這種環(huán)境之下，100%會患肝癌，同時也可能引發(fā)其它各部位癌癥，被世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機構(gòu)I類致癌物。餐廚廢油不能食用，即便工廠花費數(shù)倍價格，以更高的技術(shù)處理、凈化、提純，依然很難達到正規(guī)食用油的標準。餐廚廢油若進入環(huán)境，將造成下水道堵塞和管道腐蝕、嚴重水質(zhì)惡化和富營養(yǎng)化、降低污水處理廠生物處理單元處理效率顯，并且在空氣中易發(fā)生氧化酸敗，散發(fā)酸類惡臭氣體。據(jù)報道，每千克廢油會造成〖15000m〗^2水面污染，嚴重時導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化。

二、家庭餐廚廢油資源化處理的現(xiàn)狀

（一）輕工業(yè)處理現(xiàn)狀

1.洗滌產(chǎn)品生產(chǎn)工藝

油脂的堿性水解稱作皂化.使用過量的堿，油脂可以完全水解并轉(zhuǎn)化成脂肪酸鹽和甘油皂化反應(yīng)是不可逆反應(yīng)，其反應(yīng)方程式如下，式中：R1、R2、R3，分別代表3個碳原子數(shù)相同或者不同的烴基.

皂化方法有2種：一種為均相皂化，另- -種為非均相皂化.均相皂化是先將廢油脂溶解于適當?shù)娜軇┲校ㄈ缫掖迹纬删嗳芤海缓笤趬A觸媒的作用下水浴進行皂化反應(yīng)，最后加入飽和食鹽水，使固體塊狀皂化物析出；非均相皂化是在維持廢油脂原形的條件下，直接在堿觸媒的作用下進行水浴皂化反應(yīng)，最后加入飽和食鹽水，析出皂化物.采用均相皂化法，產(chǎn)物中溶劑的分離和回收較困難；采用非均相皂化法，皂化反應(yīng)速度慢，反應(yīng)時間較長，但能直接得到固體皂化物，且皂化物的分離、干燥比較容易，因此一般非均相皂化應(yīng)用較多.常用的非均相皂化工藝為：將一定量的脫色廢油脂加入反應(yīng)器，水浴加熱至100°C時將質(zhì)量分數(shù)為30%的氫氧化鈉溶液分3次加入到廢油脂[m（NaOH）：m（廢油脂） =1：2]，邊加入邊緩慢攪拌，使油脂與堿液充分接觸.在皂化反應(yīng)開始時先加入1/4的堿液，攪拌至油脂呈乳化狀態(tài)分散在堿液中，時間約1h，此時皂化反應(yīng)加快，再加入2/4的堿液，反應(yīng)2h后，加入剩余堿液.反應(yīng)過程中要不斷攪拌，并控制pH值在9～10.當皂粒或皂膠形成后，鹽析2次，靜置沉淀1d，排出底部的黑水.皂基逐漸凝固析出，取出干燥后，可壓制成不同形狀的肥皂或配制洗衣粉.

（二）工業(yè)化處理現(xiàn)狀

1.生物柴油生產(chǎn)工藝

利用餐廚廢油脂生產(chǎn)生物柴油，常用的生產(chǎn)方法為預(yù)酯化-二步酯交換-酯蒸餾工藝.其流程為：經(jīng)預(yù)處理的油脂與甲醇一起，加入硫酸作催化劑，在60°C常壓下進行酯交換反應(yīng)，生成脂肪酸甲酯（即生物柴油），由于化學(xué)平衡的關(guān)系，在一步法中油脂到甲酯的轉(zhuǎn)化率僅達到96%.為超I脫這種化學(xué)平衡，通常采用二步反應(yīng)，即通過一個特殊設(shè)計的分離器連續(xù)地除去初反應(yīng)中生成的甘油，使酯交換反應(yīng)繼續(xù)進行，可獲得高達99%以上的轉(zhuǎn)化率. 第二步，加入少量NaOH進行中和，去除多余的酸.由于堿催化劑的作用生成了肥皂、色素和其他雜質(zhì)混合在少量的肥皂中，產(chǎn)生深棕色的分離層，在分離操作時將其從酯層分離掉。通過這種精制作用可以高轉(zhuǎn)化率獲得淺色的脂肪酸甲酯.這里面最重要的一步反應(yīng)是酯交換，反應(yīng)式為：

2.潤滑油生產(chǎn)工藝

利用餐廚廢油作為原料生產(chǎn)潤滑油的工藝如圖2.通常分為5個步驟：（1）將餐廚廢油、一定量的水Li0H和基礎(chǔ)油加入反應(yīng)器進行皂化.皂化溫度為110～120°C.其間反應(yīng)體系隨著金屬皂的生成黏度增大，不斷補充基礎(chǔ)油，使體系的黏度下降，以便反應(yīng)能夠正常進行；（2）反應(yīng)進行大約2.5～3h，體系的黏度不再變化，說明皂化反應(yīng)完成，可以開始脫水；（3）當體系由乳白色變?yōu)榈S色，體系中不再有沸騰的水泡，說明水已蒸干，此時加入剩余的基礎(chǔ)油；（4）升溫到190～200°C，體系成為熔膠狀態(tài).停止加熱，進行冷卻；（5）冷卻方式對潤滑脂的結(jié)構(gòu)和性能有很大的影響冷卻方式宜采用自然冷卻（即慢冷）.冷卻至室溫后，用三輥磨進行研磨細碎后，形成潤滑油產(chǎn)品。

三、展望

我國餐廚廢油資源非常豐富，但其成分復(fù)雜、來源不穩(wěn)定，相關(guān)的回收利用、檢測方法與制度也不夠完善，并且我國對餐廚廢油的管理對象是餐廚廢油比較集中的學(xué)校、餐館、食品加工廠，對居民家庭餐廚廢油、油煙機廢油的管理還是空白。如果將餐廚廢油管理的范圍擴大，能將家庭餐廚廢油、油煙機廢油與現(xiàn)有的餐廚廢油合并統(tǒng)一-管理，構(gòu)建餐廚廢油的科學(xué)回收制度，并進行資源化利用，即可做為生物柴油原料的有效補充，又可減少資源環(huán)境污染和資源浪費，對餐廚廢油做到真正意義上的“變費為寶”目前國內(nèi)外餐廚廢油深加工技術(shù)較多，主要包括生產(chǎn)生物柴油技術(shù)、硬脂酸和油酸技術(shù)、肥皂或洗衣粉技術(shù)、潤滑油技術(shù)、混凝土制品脫模劑技術(shù)等。（作者單位：南開大學(xué)濱海學(xué)院）

國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（201813663013