油脂廢棄物的處理研究進展

單琪 唐潤東 陳思明 陳檜鈴 王麗爽 肖志剛

摘要：隨著經濟水平的不斷提高，中國食用油脂及動物肉制品消費量逐年增長，隨之油脂廢棄物也越來越多，并造成了嚴重的環境污染。近年來，關于油脂廢棄物的處理技術方面的研究越來越多，并取得了豐厚的研究成果。文章綜述了國內外油脂廢棄物主要處理技術的研究現狀，并展望了未來相關技術的發展方向。

關鍵詞：油脂廢棄物;廢物處理;廢物利用;資源循環利用

中圖分類號：TU993.3文獻標識碼：ADOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20210625

當前我國對油脂廢棄物的收集和處理基本處于無序狀態，這些油脂廢棄物對食品安全、生態環境等造成了很大的負面影響。為了能夠有效實現資源的循環再利用，可以通過對廢棄的油脂進行提煉后，再回流到市場。但如廢棄的油脂僅通過簡單的提煉后就投入市場，部分油脂可能因提煉不純而含有有害物質成分，甚至包括一些致癌物質，將對消費者的身體健康帶來危害。我國作為人口龐大的國家之一，如果能夠合理地開發和利用廢棄油脂資源，不僅能夠有效地實現資源的再循環利用，同時也可以降低我國能源資源的過度消耗，有助于推動我國綠色環境建設，同時也是實現我國產業綠色經濟環保和可持續發展的重要發展途徑。

1油脂廢棄物概述

油脂廢棄物是指食品加工業和餐飲業等行業中所形成的不能夠再使用的動植物油脂[1]。近些年，生活水平不斷的提升，對食用油的用量及質量等方面也提出了更高的要求。但是我國人口基數龐大，且大多數人缺乏節省意識，導致我國每年產生的廢油脂居高不下，給廢棄油脂回收再利用帶來了挑戰[2-3]。據統計，全世界每年產生約3 000萬t油脂廢棄物[4];我國餐飲行業每年產生400 ～ 800萬t廢棄油脂，屠宰行業每年產生屠宰廢棄物超過60萬t，其中含有大量廢棄動物脂肪[5]。

廢棄油脂中油脂皂腳占比最大，在有關技術還未應用和推廣之前，廢棄油脂皂腳僅作為酸化油、低級皂用等處理，甚至是直接廢棄，從而導致大量的資源浪費[6]。近年來，我國提煉技術不斷提升，在實現資源循環利用等方面發揮了巨大的作用[7]。例如以廢棄油脂皂腳為原料制備生物柴油，實現了變廢為寶，這是廢棄油脂處理技術的巨大突破。該技術在我國廢物利用和處理方面實現了更大范圍的應用。此外，油脂廢棄物已在制備動物飼料、混凝土制品，以及化工原料等多個領域實現了廣泛的應用，為我國資源循環利用方面建立了良好的發展基礎網。

2國內研究現狀

2.1皂化處理

地溝油主要的成分為三脂肪酸甘油酯。地溝油經皂化技術處理后可產生洗滌用的表面活性劑以及甘油，可用于制作日常生活中所需要的肥皂和洗衣粉，是不可多得的價廉且優質的原料[9-12]。鄧琪等[13]根據皂化機理對餐飲業的廢油脂進行了深入的研究，通過有關實驗制定出一套最優的皂化工藝：皂化時間4 h，皂化溫度100 ℃，NaOH與廢油脂質量比1：2，堿液濃度30%。趙玲等[14]以餐飲業廢油脂為原料，得出廢油脂脫色和皂化生產油脂的最佳工藝條件。高紅等[15]通過實驗確定了反應效果的影響因素，建立了最佳的反應條件，即皂化溫度設定為100 ℃，皂化時間設定為4 h，脫色時間設定為25 min，并添加5%的活性白土，30%的堿液。上述研究，為我國餐飲業廢油脂的皂化方法提供了有力的依據。

2.2酯交換法

目前，能源戰略問題直接影響到國家的經濟發展和走向[16]。通過資源循環利可以實現高質量的能源管理，確保我國能源戰略的實施。我國四川、福建等省地相繼建立了生物柴油試驗工廠，實現了年產值1 000萬t的規模[17]。目前我國主要以地溝油與甲醛為底物的工藝方法來進行提煉和制備生物柴油，而生物柴油的制備方法需根據催化劑的使用情況進行工藝調整，提高生物柴油的產率[18-20]。戴璐璐[20）對地溝油的前期預處理和酸催化工藝進行了研究，并以所得的低酸酯油為研究對象，以期望通過廢棄動物油脂、堿催化酯交換反應提取一種符合工業化生產需要的生產生物柴油。方建華等[21]通過制備的SO₄^2-/TiO₂-ZrO₂固體酸催化劑，催化動植物油的混合油脂與甲醇發生酯交換反應制備生物柴油。王萌等[22]研究表明，在攪拌罐式反應器中固定化脂肪酶用量為0.4%，含水量為10%，轉速設定為300 rad/min，其脂肪酸甲酯產率可以達到90% 以上。通過預處理的反應液與0 #柴油直接混合用，其持續燃燒的時間高達100 h，并且還沒有明顯的積碳情況產生。

2.3其他處理

雖然我國科研人員發現地溝油的利用方法，但是我國生物柴油的研究相對于國外發達國家而言依然較為落后[23]。為了能夠實現油脂廢棄物的資源循環利用達到最好的效果，南京工業大學與江蘇永林油脂化工有限公司合作研發了反應分離耦合煉制技術、煉制過程強化技術，以及基于二聚酸的油脂基集成技術[24]。通過水解、酯化、酯交換、氫化等反應與精餾、多級分子蒸餾、膜濾、包結、冷凍等分離技術的耦合，以廢棄動植物油脂為原料煉制油酸、亞油酸、甘油、二聚酸、異硬脂酸、植物甾醇和生物柴油，廢棄動植物油脂中組分利用率達到95% 以上，實現了廢棄動植物油脂資源高效利用。

3國外研究現狀

3.1脂肪酶水解

歐洲自20世紀90年代開始大量進行生物柴油等方面的研究，為了能夠保障生物柴油的資源循環再利用，減少資源浪費。歐洲各國政府實施了企業生產銷售流通稅收，不斷加強政策監管，并在生物柴油的技術研發等方面給予了大力的支持。Du等[25]采用脂肪酶催化劑交換反應生產生物柴油，產率高達92%，其工藝條件為酶用量65%，醇油比4：1，反應溫度40 ～ 50 ℃。Kamini等3分離并純化了一種來源于隱球菌的脂肪酶。Tuter等[27]針對酶促合成生物柴油的轉化率和酶使用壽命開展了研究。

3.2轉化成鼠李糖脂

Shimada等[28]將廢油轉化為鼠李糖脂，并對不同種類樹脂的反應活性以及樹脂的再生方式等方面進行了研究。研究結果顯示，低的交聯密度能夠形成更高的活性，適宜的反應條件為反應時間4 h，油醇摩爾比1：10，反應溫度50 ℃;在提煉過程中，采用三步法能夠增加再生樹脂利用次數，且樹脂活性在經過多次重復使用后仍然未發生任何變化。

3.3制備生物柴油

目前市場上廢油脂日益增多，促使越來越多的國家競相發展生物柴油工業，以期通過技術的改革實現高質量的廢油脂制取生物柴油的循環再利用。Sharma等[29]以菜籽油為原料采用超臨界甲醇法合成生物柴油，研究結果表明，當醇油摩爾比大于5.57：1時，酯化反應不完全，且甘油難于分離。Kuribayashi等[30]探討了離子交換樹脂合成生物柴油的反應機理，結果顯示，堿性離子交換樹脂比酸性離子交換樹脂具有更高的活性，而且低交聯密度的具有更高的活性。

4結束語

國內外學者對廢棄油脂處理技術的研究進行了不斷探索，取得了比較豐碩的成果，并且也很注重廢棄油脂的回收利用技術的研究，然而這些處理技術大多數只停留在實驗階段，投入到生產實踐中還需要進一步研究。

廢油脂的回收利用，不僅能夠實現能源資源的高效利用，還對地區環境保護具有重要的作用。因此，相對于我國作為能源高度需求的國家而言，更應該注重資源的循環利用，才能夠全面保障民生的健康發展和社會的長期穩定。

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Research Progress on the Treatment of Waste in Oleochemicals

Shan Qi，Tang Rundong，Chen Siming，Chen Guiling，Wang Lishuang，Xiao Zhigang

（Shenyang Normal University College of Grain Science and Technology，Shenyang，Liaoning 110034）

Abstract：With the constant improvement of the economic level，edible oils and animal meat consumption increased year by year in our country，the waste oil is also more and more，increasingly serious pollution to the environment，bring to people's life a series of influence，also caused the wide attention of scholars both at home and abroad，in recent years，the study of waste oil processing technology，more and more，This paper summarizes the treatment technology of oil waste at home and abroad，and puts forward the prospect of its future development. Key words：grease waste，waste treatment，waste utilization，resource recycling