生物柴油替代传统燃料综评

　　目前世界汽车保有量约8亿辆，预计到2020年全球汽车保有量将达到12亿辆。国际能源机构的统计数据表明，2001年全球57%的石油消费在交通领域，预计到2020年交通用油占全球石油总消耗的62%以上。为此，全球已达成共识，交通能源转型势在必行。

　　另外，减少排气污染、净化环境已成为车用燃料发展的大方向。以欧盟为例，欧盟15国制定的“汽车-油料发展规划”，要求1995～2020年间，道路运输排放的7种主要污染物(CO、NOX、VOC、苯、柴油颗粒物质PM、CO2、SO2等)要大大降低，除CO2外，其他各种污染物要由1995年相对值为100降低到2010年平均相对值为25、2020年平均相对值为10。

　　我国汽车保有量现在已超过3000万辆，主要集中在经济发达地区或中心城市，汽车废气排放已成为城市大气污染的主要来源;同时，我国的石油资源严重不足，在未来30年内，我国汽车还将大量增加，大气环境污染、能源短缺问题将更为严重。

　　目前石油替代产品主要包括四大类：气体燃料(天然气、液化气、氢气)、合成燃料(煤制油、天然气合成油)、醇醚类燃料(甲醇、二甲醚、乙醇)、生物质产品(生物质气化、生物柴油)。以上各种代用燃料均处于不同的应用和发展阶段。

　　生物柴油是清洁的可再生能源，是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油通过酯交换工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。生物柴油是典型“绿色能源”，大力发展生物柴油对经济可持续发展，推进能源替代，减轻环境压力，控制城市大气污染具有重要的战略意义。

　　生物柴油的优良性能使得采用生物柴油的发动机废气排放指标不仅满足目前的欧洲II号标准，甚至满足随后即将在欧洲颁布实施的更加严格的欧洲Ⅲ号排放标准。而且由于生物柴油燃烧时排放的二氧化碳远低于该植物生长过程中所吸收的二氧化碳，从而改善由于二氧化碳的排放而导致的全球变暖这一有害于人类的重大环境问题。因而生物柴油是一种真正的绿色柴油。

　　生物柴油的特点在于：1.具有优良的环保特性。主要表现在由于生物柴油中硫含量低，使得二氧化硫和硫化物的排放低，可减少约30%(有催化剂时为70%); 2.具有较好的低温发动机启动性能。3.具有较好的润滑性能。4.具有较好的安全性能。由于闪点高，生物柴油不属于危险品。5.具有良好的燃料性能。6.具有可再生性能。作为可再生能源，与石油储量不同，其通过农业和生物科学家的努力，可供应量不会枯竭。 7.无须改动柴油机，可直接添加使用，同时无需另添设加油设备、储存设备及人员的特殊技术训练。

　　1、国外发展现状

　　欧洲和北美利用过剩的菜籽油和豆油为原料生产生物柴油已获得推广应用。推动欧洲生物燃料市场发展的主要动力来自于欧盟推动生物燃料应用的努力和哥本哈根联合国环境大会的要求。欧盟最新指令要求至2020年生物燃料要占全欧洲的运输能源的10%。欧洲地区2009年生物柴油和生物乙醇消耗量各为710万吨和700万吨，按哥本哈根大会的要求，至2020年，这两个数字有望达到2270万吨和1800万吨，分别增长220%和157%。据分析指出，生物柴油排放的二氧化碳比矿物柴油要少约50%。与常规柴油相比，生物柴油价格要贵一倍以上，全球知名增长咨询公司Frost&Sullivan近期发表研究报告，认为至2020年前，欧洲市场生物燃料市场将保持发展活力。 为此，指令要求欧盟各国降低生物柴油税率，对生物柴油的税率征收仅为石油柴油税率的0—4.6%，并对生物柴油在欧洲汽车燃料中的销售比例作出规定。

　　美国历来是个相当重视能源战略的国家，积极发展可替代能源是美国能源战略中的重要部分，生物柴油在美国已经发展了相当长的时间。1980年美国制定了国家能源政策，明确提出以生物柴油替代石化柴油战略。1992年的能源政策措施(Energy Policy Act) 规定，到2010年止，计划以非石油的替代燃料替代总进口石油燃料的10%。2003年布什政府迫于国际和国内的压力真正起动了美国的生物柴油发展程序，特别是在2004年美国能源法确定了意在鼓励生物燃油的政府补助方案(即生物柴油厂每生产出1加仑生物柴油政府补贴0.5美金到1美金),美国的生物柴油由此进入了高速发展阶段。与此同时许多州也纷纷立法规定当地所销售的柴油里的生物柴油的含量。美国的生物柴油产量7年内增加了1000倍，但就其产量还远远达不到国内的需求。

　　2、生物技术及进展

　　目前生物柴油主要用化学法生产，采用植物和动物油脂与甲醇或乙醇等低碳醇在酸或碱性催化剂和230-250℃下进行酯化反应，生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯生物柴油。

　　现在，国外开发了一些主产生物柴油新工艺和利用下脚料原料生产生物柴油技术。加拿大BIOX公司生产和销售的生物柴油采用多伦多大学开发的工艺，该工艺将回收的植物油、农业种子油或废弃的动物脂肪、油脂转化为生物柴油。Biox工艺使用较多甲醇增加混合物极性，经保持催化剂离子化，使用单相酸催化步骤转化脂肪酸，循环甲醇和共溶剂，利用冷凝的潜热加热进入的原料等方法，改变了生物柴油生产的经济性。

　　3、我国的发展机遇

　　近年来，我国几大国营石油集团如中石油、中石化、中海油和中粮集团都设立了专门的机构研究生物柴油。中石油与国家林业局、云南省及山东省政府签订发展生物质能源的战略合作协议，在云南地区种植麻风树发展生物柴油产业，还在四川南充市建立了研发基地，并建立了生物柴油的中试装置。同时，中海油还在海南种植了面积达数十万亩的麻风树，待原料基地建成并形成规模后，炼油厂原料将转换为麻风树。

　　除了利用植物制造生物柴油，由“地沟油”炼制生物柴油将是另一个发展方向。我国由于饮食习惯，决定了中国地沟油产量巨大，这些地沟油不能得到相关部门的有利监管，极易为不法份子利用重新回流到千家万户的餐桌。

　　2011年6月22日，荷兰皇家航空公司宣布，从9月开始，在200架阿姆斯特丹-巴黎航线上使用“地沟油”燃料，形成一条“绿色飞行通道”。根据荷航的声明，航空公司无需对飞机引擎做任何改动，就可以使用“地沟油”燃料。

　　从地沟油到生物柴油要通过酯化和蒸馏两个步骤，在苏州洁净，其转化率在95%左右，其中，酯化就是将地沟油全部变成脂肪酸甲酯，这就是我们通常所说的生物柴油;蒸馏的作用是去除脂肪酸甲酯中的色素、胶质以及没有被转化的油脂。”

　　但是，这种生物柴油还不能直接当成航空燃料来使用。荷兰皇家航空公司采用了“加氢可再生飞行燃料”技术。先将生物柴油进行脱氧处理，然后通过一系列的有机化学过程，关键一步是进行加氢裂化，在持续的氢气压力作用下，分子间碳键被破坏，生成较小的碳氢化合物，其产物就是不饱和烃，此时就已经很接近燃料了，然后再进行“异构化”，即将化学物质的自身组成结构进行改变，真正成为所需要的“可再生飞行燃料”。

　　传统的生物燃料大多以玉米、油菜籽、棕榈油等为原料。而地沟油转化成生物柴油，最大优点就是越过了“与粮争地”的难题，为技术推广扫清障碍。

　　目前我国生物柴油的开发利用还处于发展初期，要从总体上降低生物柴油成本，使其在我国能源结构转变中发挥更大的作用，只有向基地化和规模化方向发展，实行集约经营，形成产业化，才能走符合中国国情的生物柴油发展之路。随着改革开放的不断深入，在全球经济一体化的进程中，中国的经济水平将进一步提高，对能源的需求会有增无减，只要把关于生物柴油的研究成果转化为生产力，形成产业化，则其在柴油引擎、柴油发电厂、空调设备和农村燃料等方面的应用是非常广阔的。

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