王鵬照，劉熠斌，楊朝合

（中國(guó)石油大學(xué)重質(zhì)油國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266580）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，餐飲行業(yè)日益繁榮，餐廚廢油產(chǎn)量空前增長(zhǎng)。餐廚廢油具有明顯的廢物與資源兩重性，研究開(kāi)發(fā)餐廚廢油資源化利用新技術(shù)至關(guān)重要，一方面可以緩解我國(guó)能源需求持續(xù)增長(zhǎng)的壓力，維持生態(tài)系統(tǒng)碳平衡，取得良好的環(huán)境經(jīng)濟(jì)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(lái)的食品安全問(wèn)題，同時(shí)取得良好的社會(huì)效益。

目前，我國(guó)每年產(chǎn)生餐廚廢油約700萬(wàn)噸，在巨大商業(yè)利益的驅(qū)動(dòng)下，不法商人每年會(huì)將350萬(wàn)噸廢油返回到餐桌[1]，對(duì)消費(fèi)者健康造成極大傷害。正確處置和有效利用餐廚廢油已成為中國(guó)社會(huì)亟需解決的問(wèn)題。近兩年，中國(guó)政府已認(rèn)識(shí)到嚴(yán)格監(jiān)管餐廚廢油處置的重要性，先后頒發(fā)了《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于加強(qiáng)地溝油整治和餐廚廢棄物管理的意見(jiàn)（國(guó)辦發(fā)[2010]36號(hào)）》、《關(guān)于依法嚴(yán)懲“地溝油”犯罪活動(dòng)的通知》等一系列相關(guān)法律法規(guī)，旨在從源頭上對(duì)濫用餐廚廢油的行為進(jìn)行綜合治理。

餐廚廢油是餐飲行業(yè)廢棄油脂的混合物[2]，其中大型飯店、企事業(yè)單位食堂產(chǎn)生的餐廚廢油具有產(chǎn)量大、來(lái)源多、分布廣的特點(diǎn)，比較容易回收，而各類(lèi)小餐館和小攤販沒(méi)有廢油回收設(shè)施，產(chǎn)生的廢油等都直接排放到了下水道或者污水管網(wǎng)中，無(wú)法進(jìn)行回收利用。餐廚廢油的主要成分是甘油三脂肪酸酯，通式為C3H5(OOCR)3（R為脂肪酸中的飽和或不飽和烴基），主要由C、H、O元素組成，S、N元素含量很少。油脂中的脂肪酸易發(fā)生氧化、氫化作用[3]，造成餐廚廢油比正常油脂顏色深、黏度大、酸值高，其中的有機(jī)物質(zhì)種類(lèi)復(fù)雜且含量較高[4-5]。

目前，國(guó)內(nèi)大中城市的餐廚廢油產(chǎn)量十分可觀，受季節(jié)、地域、回收條件、相關(guān)政策等因素影響，各地餐廚廢油的生產(chǎn)現(xiàn)狀及管理對(duì)策也有差別[6-10]。王攀等[11]通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)代表性城市餐廚垃圾調(diào)查結(jié)果表明，不同地域的飲食特色不同，餐廚廢油產(chǎn)量與成分也不相同，西北地區(qū)和東南地區(qū)城市人均餐廚廢油產(chǎn)量較大，應(yīng)重點(diǎn)管理和回收。在我國(guó)廣受人們喜歡的川菜普遍油重，所以川菜集中的地區(qū)餐廚廢油量較多[6]。另外，受經(jīng)營(yíng)項(xiàng)目、風(fēng)俗節(jié)日、寒暑假期等因素的影響，餐飲行業(yè)季節(jié)性特征顯著，有明顯的淡季與旺季之分。上述因素導(dǎo)致了餐廚廢油具有顯著的季節(jié)性變化特點(diǎn)，這對(duì)餐廚廢油的集中回收和產(chǎn)業(yè)化利用帶來(lái)的影響。

餐廚廢油的主要成分甘油三酯是由綠色植物通過(guò)直接或間接的光合作用生成，其最初能量來(lái)源為太陽(yáng)能，是一種可再生的碳源[12]，由其轉(zhuǎn)化生成的液體燃料集可再生、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保三大優(yōu)勢(shì)于一體。若能尋找到一條經(jīng)濟(jì)技術(shù)合適的工藝路線，既對(duì)餐廚廢油具有良好的適應(yīng)性，又能取得良好的經(jīng)濟(jì)效益，可謂名副其實(shí)的變廢為寶、化害為利，可成功地解決食品安全、廢油污染等問(wèn)題。目前，將餐廚廢油作為化工原料生產(chǎn)各類(lèi)生物燃料或化工產(chǎn)品已成為科研人員研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。

1 制備生物柴油

餐廚廢油生產(chǎn)生物燃料一直以來(lái)都是人們研究的熱點(diǎn)。自20世紀(jì)80年代第一代生物柴油問(wèn)世以來(lái)，因其具有環(huán)境友好且可再生的特點(diǎn)得到了迅猛發(fā)展，這也為餐廚廢油的資源化利用提供了一條切實(shí)可行的途徑。

1.1 第一代生物柴油

以餐廚廢油為原料生產(chǎn)第一代生物柴油的技術(shù)有直接混合法[13]、微乳化法[14]、高溫?zé)峤夥╗15]和酯交換法等，前3種方法加工深度不足，產(chǎn)品性能較差，現(xiàn)已很少使用。酯交換法生產(chǎn)生物柴油由于適應(yīng)性強(qiáng)、反應(yīng)條件容易實(shí)現(xiàn)，是目前餐廚廢油利用方案中經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)相對(duì)顯著的方法之一[16]。該法是在催化劑作用下使餐廚廢油與醇類(lèi)（主要為甲醇）發(fā)生酯交換反應(yīng)，生成一種長(zhǎng)鏈脂肪酸的單烷基酯，即生物柴油。酯交換法反應(yīng)式如圖1所示。

酯交換法可以使用酸、堿或脂肪酶作為催化劑，不同催化劑類(lèi)型的酯交換反應(yīng)有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，如表1所示。

圖1 甘油三酯與醇類(lèi)酯交換反應(yīng)示意圖

餐廚廢油與新鮮動(dòng)植物油相比，其中的自由脂肪酸含量較高，酸值較大，一步酯交換工藝存在反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、生產(chǎn)效率低等弊端，采用兩步反應(yīng)可以較好地解決之一矛盾。兩步反應(yīng)工藝中，先酸后堿工藝仍存在強(qiáng)酸的腐蝕性強(qiáng)、副反應(yīng)多等問(wèn)題，因此，更多的研究致力于開(kāi)發(fā)環(huán)保、高效的催化兩步反應(yīng)工藝。阮榕生等[24]研究利用I2作為一種非均相固體催化劑，采用兩步催化高酸值餐廚廢油生產(chǎn)生物柴油的方法，第一步先使廢油中的游離脂肪酸在I2的催化作用下與甲醇發(fā)生酯化反應(yīng)生成脂肪酸甲酯，第二步再使甘油中的甘油酯與甲醇進(jìn)行酯交換反應(yīng)。該工藝生產(chǎn)工藝較簡(jiǎn)單、環(huán)境污染小、產(chǎn)品純度高，生物柴油總收率可達(dá)95%左右，且具有良好的環(huán)保特性。Jain等[25]分別使用H2SO4和NaOH催化酯化反應(yīng)和酯交換反應(yīng)，結(jié)果表明，自由脂肪酸的酯化反應(yīng)速率較慢，說(shuō)明通過(guò)兩步反應(yīng)工藝來(lái)處理含游離脂肪酸較多的廢油這一技術(shù)路線是合理可行的。

表1 酯交換法制備生物柴油的工藝技術(shù)及優(yōu)缺點(diǎn)

第一代生物柴油的生產(chǎn)有間歇法和連續(xù)法兩類(lèi)操作方式。目前，生物柴油生產(chǎn)規(guī)模較?。ǎ?萬(wàn)噸/年）的工業(yè)裝置大都采用間歇式操作[26]，生產(chǎn)過(guò)程比較簡(jiǎn)單，投資少，操作靈活，但存在生產(chǎn)規(guī)模小、操作費(fèi)用高等缺點(diǎn)。連續(xù)法工藝克服了傳統(tǒng)的間歇反應(yīng)器自動(dòng)化程度低、操作成本高的缺點(diǎn)[27]，熱量利用、過(guò)量甲醇的回收與循環(huán)、產(chǎn)品精制等過(guò)程易于實(shí)現(xiàn)[26]，但酯交換反應(yīng)過(guò)程受質(zhì)量傳遞、催化劑穩(wěn)定性影響較大[28]。

近年來(lái)，餐廚廢油酯交換法生產(chǎn)生物柴油的技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，科研人員開(kāi)發(fā)出了多種形式的新型反應(yīng)器和過(guò)程強(qiáng)化技術(shù)，表2中列出了這些工藝技術(shù)及其特點(diǎn)。

常規(guī)酸堿催化酯交換反應(yīng)對(duì)餐廚廢油原料中的自由脂肪酸和雜質(zhì)含量要求較高。中國(guó)石化石油化工科學(xué)研究院[35]開(kāi)發(fā)了一套超臨界甲醇酯交換法處理餐廚廢油的工藝，在超臨界溫度、壓力下反應(yīng)，解決了廢油在甲醇中的溶解問(wèn)題，尋找到了能生產(chǎn)出高質(zhì)量生物柴油的操作工藝參數(shù)，并于2009年建立了一套年產(chǎn)6萬(wàn)噸的生物柴油工業(yè)示范裝置，其生物柴油產(chǎn)品質(zhì)量滿(mǎn)足GB/T 20828—2007要求。超臨界酯交換工藝具有無(wú)需催化劑、反應(yīng)速度快、產(chǎn)物分離簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)存在反應(yīng)條件苛刻、對(duì)設(shè)備要求較高、操作費(fèi)用高的缺點(diǎn)[36-39]。

利用餐廚廢油生產(chǎn)第一代生物柴油雖然已有工業(yè)化應(yīng)用，但受原料與副產(chǎn)物甘油價(jià)格的影響，裝置生產(chǎn)負(fù)荷不足規(guī)劃中的50%。廢油原料的地域性、季節(jié)性和分散性影響其成分、酸值和碳鏈結(jié)構(gòu)，其中廢油酸值波動(dòng)對(duì)生產(chǎn)工藝影響較大，碳鏈結(jié)構(gòu)對(duì)生物柴油的理化性質(zhì)影響顯著[40]。油脂中的天然抗氧化成分在油脂加工和空氣裸露中被破壞，造成由廢油制備的生物柴油氧化穩(wěn)定性差[41]。另外，第一代生物柴油中的含氧官能團(tuán)造成產(chǎn)品密度大、熱值低，與常規(guī)石化油品的兼容性較差，不能滿(mǎn)足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)燃料使用性能的要求，經(jīng)濟(jì)效益低下，應(yīng)用前景不佳。

表2 餐廚廢油制備第一代生物柴油的新型反應(yīng)形式及其特點(diǎn)

1.2 第二代生物柴油

針對(duì)第一代生物柴油的上述弊端，更多的研究者致力于對(duì)餐廚廢油進(jìn)行異構(gòu)化、加氫脫氧、催化裂化等工藝處理，得到第二代生物柴油。第二代生物柴油幾乎不含硫、氮元素，密度、黏度和濁點(diǎn)均比較低，且具有較高的十六烷值和熱值[42-43]，在理化性能上更加接近于石化燃料。目前，工業(yè)化的第二代生物柴油生產(chǎn)工藝主要有廢油單獨(dú)或與石油餾分油混合加氫脫氧、催化裂化工藝。

1.2.1 摻煉加氫工藝

利用現(xiàn)有煉廠加氫裝置，將廢棄油脂與常規(guī)柴油混合，進(jìn)行加氫處理，既可以節(jié)省裝置投資，又可以提高產(chǎn)品的十六烷值。Mikulec等[44]、巴西石油（Petrobras）、英國(guó) BP 公司、美國(guó)康菲（COP）公司和日本石油公司等都對(duì)此做過(guò)研究，結(jié)果表明，混合加氫工藝雖然能有效提高產(chǎn)品的十六烷值、改善產(chǎn)品的氣體排放性能，但在加氫過(guò)程中產(chǎn)生的正構(gòu)烷烴組分會(huì)影響柴油產(chǎn)品的低溫使用性能[45]，使這類(lèi)工藝技術(shù)的應(yīng)用受到限制。

1.2.2 加氫脫氧工藝

餐廚廢油加氫工藝分為直接加氫和間接加氫兩種工藝，前者是以Co-Mo/Al2O3或 Ni-Mo/Al2O3為催化劑，在260～340 ℃、4～10 MPa、空速0.5～5.0 h?1條件下，對(duì)油脂分子進(jìn)行加氫處理，包括加氫飽和、加氫脫水及加氫脫羧等反應(yīng)，得到汽油、煤油和柴油餾分[46]，同時(shí)副產(chǎn)一定量的CO2、H2O、C1～C5烷烴等。Pavel等[47]對(duì)不同植物油進(jìn)行的加氫直接脫氧研究表明，菜籽油加氫產(chǎn)物的基本性質(zhì)和組成幾乎不因催化劑的改變而改變，反應(yīng)生成的有機(jī)液體產(chǎn)品（OLP）性質(zhì)與反應(yīng)溫度密切相關(guān)。直接加氫脫氧工藝比較簡(jiǎn)單，生成的柴油餾分十六烷值較高，但其中含有較多的長(zhǎng)鏈正構(gòu)烷烴，這使得產(chǎn)品的濁點(diǎn)過(guò)高，低溫流動(dòng)性差，不能直接作為最終柴油產(chǎn)品使用，一般只能作為高十六烷值柴油添加組分。間接加氫工藝[48]是在直接加氫脫氧得到長(zhǎng)鏈烷烴的基礎(chǔ)上進(jìn)行臨氫異構(gòu)化反應(yīng)，生成十六烷值（84～99）高[49]、低溫流動(dòng)性好的柴油餾分，可提高產(chǎn)品附加值。

目前固定床加氫工藝技術(shù)成熟，但由于沒(méi)有催化劑在線置換和更新系統(tǒng)，因而對(duì)餐廚廢油原料的適應(yīng)性較差。餐廚廢油來(lái)源多樣，組成及理化性質(zhì)差異較大，廢油中的水會(huì)汽化而造成裝置壓力波動(dòng)，高溫水還會(huì)導(dǎo)致催化劑顆粒發(fā)生粉化現(xiàn)象，堵塞反應(yīng)器[50]；廢油中的重雜質(zhì)容易生焦，逐漸堵塞反應(yīng)床層空隙，造成催化劑失活，影響裝置正常運(yùn)行[51]，因此，廢油在進(jìn)加氫反應(yīng)器前，必須經(jīng)過(guò)高效的預(yù)處理過(guò)程。

1.2.3 催化裂化（FCC）工藝

餐廚廢油的氧含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）一般為11%～13%，不同類(lèi)型的餐廚廢油不飽和程度各異，其催化加氫脫氧、飽和過(guò)程需要大量清潔的高密度能量，耗氫量為原料的1.5%～3.8%，一般需要設(shè)有制氫單元[44]，而催化裂化技術(shù)憑借其零耗氫量的特點(diǎn)，已成為生物燃料研究的熱點(diǎn)。餐廚廢油催化裂化過(guò)程中不僅有常規(guī)催化裂化反應(yīng)，例如質(zhì)子化裂化（C—C鍵斷裂）、氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)、異構(gòu)化反應(yīng)等，還有一些與氧脫除過(guò)程有關(guān)的反應(yīng)，如脫水、脫羧、脫酮等反應(yīng)。Ong等[52]對(duì)生物油催化裂化反應(yīng)機(jī)理、不同類(lèi)型催化劑對(duì)反應(yīng)的影響進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，現(xiàn)有FCC工藝的催化劑、反應(yīng)器、工藝條件均可用于生物油催化裂化，無(wú)需對(duì)工藝進(jìn)行大的改動(dòng)即可獲得較好的反應(yīng)效果。Gong等[53]使用La/HZSM-5催化生物油反應(yīng)，通過(guò)對(duì)反應(yīng)條件進(jìn)行優(yōu)化達(dá)到多產(chǎn)輕烯烴的目的。國(guó)內(nèi)，田華[54]在固定床微反、小型提升管催化裂化裝置上進(jìn)行了脂肪酸酯催化裂化反應(yīng)規(guī)律研究，結(jié)果表明，利用FCC工藝可以加工脂肪酸酯原料，通過(guò)對(duì)催化劑和反應(yīng)條件進(jìn)行調(diào)整，可達(dá)到生產(chǎn)LPG、丙烯以及生物燃料的目的，同時(shí)產(chǎn)品質(zhì)量高，汽油的餾程、膠質(zhì)、水分、氧含量等大部分性質(zhì)均能滿(mǎn)足我國(guó)車(chē)用汽油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 17930—2006），其研究法辛烷值（RON）高達(dá)95.6，柴油的氧化穩(wěn)定性、硫氮含量、灰分、濁點(diǎn)等性質(zhì)也滿(mǎn)足GB/T 19147—2003標(biāo)準(zhǔn)。

目前，餐廚廢油在數(shù)量上很難滿(mǎn)足現(xiàn)有工業(yè)FCC裝置處理量要求，科研人員在研究餐廚廢油與普通催化原料混合 FCC反應(yīng)時(shí)發(fā)現(xiàn)混合裂化存在協(xié)同作用。Doronin等[55]研究表明，植物油與減壓蠟油混合作為FCC原料時(shí)，由于氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)與競(jìng)爭(zhēng)吸附作用，可使得汽油產(chǎn)率提高10%。Melero等[56]在研究植物油與減壓蠟油混合催化裂化時(shí)，發(fā)現(xiàn)混合進(jìn)料比減壓蠟油單獨(dú)進(jìn)料轉(zhuǎn)化率提高 1%～1.5%，認(rèn)為這可能是由于生物油中難轉(zhuǎn)化的芳烴含量少造成的。中國(guó)石油大學(xué)（華東）已經(jīng)在工業(yè)裝置上進(jìn)行了減壓蠟油摻煉餐廚廢油催化裂化試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，摻煉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 22.3%的餐廚廢油后，總液收率可達(dá)86%，LPG中的丙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)也提高了1.88個(gè)百分點(diǎn)，汽、柴油的大部分性質(zhì)均能滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求[57]。

1.2.4 微波極化脂肪酸皂類(lèi)脫羧成烴技術(shù)

上述加氫脫氧與催化裂化工藝均需傳導(dǎo)式加熱，通過(guò)復(fù)雜的自由基反應(yīng)脫羧脫酯生成小分子含氧化合物，過(guò)程選擇性低。由阮榕生課題組[58]提出的微波輔助裂解技術(shù)利用微波在原料內(nèi)部的能量耗散來(lái)直接加熱原料，可顯著提高生物質(zhì)裂解的催化定向性，使裂解產(chǎn)物表現(xiàn)出良好的選擇性。該課題組劉玉環(huán)等[59]對(duì)微波輻射極化脂肪酸鹽羧基端脫羧成烴的機(jī)理進(jìn)行了研究，結(jié)果表明微波能選擇性地作用于脂肪酸鹽羧基端，在甘油作為供氫體的條件下，脂肪酸鹽脫羧可生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的烴類(lèi)燃料，為餐廚廢油脫羧成烴制備可再生烴類(lèi)生物柴油技術(shù)提供了理論基礎(chǔ)。對(duì)于餐廚廢油裂解過(guò)程，本身會(huì)副產(chǎn)甘油，將一部分甘油分離出來(lái)，允許少量甘油作為天然催化劑殘留在反應(yīng)體系中，同時(shí)甘油可以在微波場(chǎng)中形成“高熱位點(diǎn)”，降低脫羧反應(yīng)的活化能并作為脫羧過(guò)程的供氫體。

目前，微波極化脂肪酸皂類(lèi)脫羧成烴技術(shù)研究較多，餐廚廢油微波極化制備燃料研究不多，但其發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

2 餐廚廢油制備化工原料或產(chǎn)品

除可用來(lái)制備生物柴油外，餐廚廢油還可用于生產(chǎn)高附加值化工產(chǎn)品，如脂肪酸、脂肪醇、潤(rùn)滑劑、表面活性劑等。餐廚廢油主要成分是甘油三酯和自由脂肪酸，其中的脂肪酸鏈以天然的碳?xì)浠衔镄问酱嬖赱60]，通過(guò)較為簡(jiǎn)單的化學(xué)處理就可制備出各類(lèi)化學(xué)品，產(chǎn)品質(zhì)量能達(dá)到與石化原料相同甚至更好。

2.1 生產(chǎn)表面活性劑

張威等[61]利用泔水油與丙二胺直接反應(yīng)合成了脂肪酰胺丙基·二甲基胺，該技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)對(duì)于廢油制備陽(yáng)離子型和兩性表面活性劑的工業(yè)生產(chǎn)具有重要的實(shí)際意義。劉先杰等[62]以餐廚廢油與二乙醇胺為原料，采用甘油酯法，在溫度200 ℃、反應(yīng)時(shí)間330 min的條件下，制備出理化性能優(yōu)良、部分性能達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的表面活性劑（脂肪酸二乙醇胺）。該產(chǎn)物乳化能力強(qiáng)，能夠有效降低水溶液表面張力，但發(fā)泡及穩(wěn)泡性能有待提高。

2.2 生產(chǎn)洗滌劑

餐廚廢油主要成分為甘油三脂肪酸酯，經(jīng)過(guò)脫色、除臭等預(yù)處理后可直接皂化生成甘油及表面活性劑堿皂。鄧琪等[63]研究了廢棄油脂的皂化方法和皂化機(jī)理，趙玲等[64]則探討了餐廚廢油脫色皂化生產(chǎn)肥皂基的最佳工藝路線和操作參數(shù)，先將廢油皂化生成堿皂體，再進(jìn)一步制成肥皂和洗滌劑。魏正妍等[65]通過(guò)對(duì)餐廚廢油進(jìn)行皂化、鹽析、水洗、干燥定型等工序，利用餐廚廢油和柑橘皮制成肥皂，該方法具有成本低、操作簡(jiǎn)便、無(wú)污染的優(yōu)勢(shì)。馬毅紅[66]、梁芳慧等[67]通過(guò)正交試驗(yàn)得到了以脫色地溝油為原料生產(chǎn)無(wú)磷洗衣粉的最佳配方，其產(chǎn)品性能優(yōu)良，主要技術(shù)指標(biāo)符合國(guó)家要求。由餐廚廢油生產(chǎn)的洗滌產(chǎn)品，比化學(xué)合成的洗滌劑更加容易生物降解，對(duì)環(huán)境的危害更小。

2.3 生產(chǎn)油酸和硬脂酸

餐廚廢油進(jìn)行水解可制備油酸、亞油酸及硬脂酸等脂肪酸，傳統(tǒng)的廢棄油脂水解工藝有常壓催化間歇裂解法[68-69]、中壓加熱間歇裂解法、皂化酸化法[70-71]和連續(xù)高壓逆流裂解法[72]。其中，常壓催化間歇裂解法存在脂肪酸色澤深、污水處理困難等缺點(diǎn)，皂化酸化法中強(qiáng)酸、強(qiáng)堿催化劑和有機(jī)溶劑對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，這兩種工藝已逐漸被淘汰。中壓加熱間歇裂解法不用高壓蒸汽、操作方便，適用于小批量生產(chǎn)，目前仍有應(yīng)用。連續(xù)高壓水解法在3.9～5.9 MPa、243～290 ℃、油水比為6∶1時(shí)，反應(yīng)2 h，水解率可達(dá) 98%以上。這種工藝技術(shù)先進(jìn)、產(chǎn)品質(zhì)量好，在工業(yè)上廣為應(yīng)用，但在不飽和度較高的熱敏性脂肪酸水解中不宜采用。

與傳統(tǒng)化學(xué)方法相比，脂肪酶催化水解餐廚廢油生產(chǎn)脂肪酸因具有反應(yīng)條件溫和、副產(chǎn)物少、能耗低、環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì)而逐步受到人們的關(guān)注。但由于酶源太少，溫度要求苛刻，脂肪酶水解工藝目前多數(shù)尚處于實(shí)驗(yàn)室階段[73-74]，工業(yè)應(yīng)用基本沒(méi)有，但發(fā)展前景廣闊。

2.4 生產(chǎn)合成氣

合成氣具有高附加值、清潔環(huán)保、使用范圍廣的特點(diǎn)，用餐廚廢油生產(chǎn)合成氣成本低，經(jīng)濟(jì)可行，已逐步受到人們的關(guān)注。Li等[75]研究了以Fe2O3、Al2O3、CaO及活性炭作為催化劑，在高溫下催化餐廚廢油制備合成氣的工藝過(guò)程，結(jié)果表明，在 750℃、Fe2O3催化作用下，廢油轉(zhuǎn)化率可達(dá)100%，H2和CO含量達(dá)到48%、10%，其余為副產(chǎn)物CH4、CO2、C2、C3等。李潔等[76]采用非催化部分氧化歧化制得的合成氣，生物油的總轉(zhuǎn)化率為98.7%，H2含量最高可達(dá)64.4%，此時(shí)，CO含量為14.9%。合成氣可用于合成氨、甲醇、乙酸、低碳烯烴等，提高利用價(jià)值。

3 餐廚廢油其他方面的用途

餐廚廢油還可用于制備涂料、藥劑、脫模劑等產(chǎn)品。梁建新等[77]以地溝油和對(duì)苯二甲酸廢料為原料，在分子篩固定的酚類(lèi)催化劑作用下，采用兩段工藝法合成出了醇酸樹(shù)脂，并通過(guò)中試和擴(kuò)大生產(chǎn)，證實(shí)了此技術(shù)是一條經(jīng)濟(jì)有效的資源化利用路線。安徽金盾公司利用地溝油、滌綸絲來(lái)生產(chǎn)醇酸樹(shù)脂，產(chǎn)品質(zhì)量較好[78]，利用廢棄原材料生產(chǎn)1 t改性醇酸樹(shù)脂的成本要比傳統(tǒng)工藝下降3500元左右，因而具有很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。王益民等[79]以餐廚廢油為原料，將其與乳化劑、水混合制成可用于混凝土脫模劑的乳化油，該乳化油穩(wěn)定性好，脫模性能佳，對(duì)鋼模銹蝕危害小。張鵬超等[80]將廢油經(jīng)過(guò)皂化、酸化、干燥等處理后制得混合脂肪酸，然后使用赤磷作為催化劑，制得一種α衍生脂肪酸礦用浮選藥劑——M-105。

雖然可以利用上述多種途徑將餐廚廢油轉(zhuǎn)化為有用的資源，但由于餐廚廢油來(lái)源復(fù)雜、預(yù)處理工藝深度不一、游離脂肪酸含量差異較大等問(wèn)題，相對(duì)于制備生物燃料來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)化工中間體或其他產(chǎn)品對(duì)原料適應(yīng)性差，處理規(guī)模小，難以工業(yè)化。

4 餐廚廢油資源化利用前景展望

我國(guó)餐廚廢油資源豐富，如何實(shí)現(xiàn)餐廚廢油集中回收與工業(yè)化處理，將其有效地轉(zhuǎn)化為有用的資源，是當(dāng)前亟需解決的問(wèn)題。

不同來(lái)源的餐廚廢油成分復(fù)雜多樣，導(dǎo)致了其資源化利用方向的不確定性。因此，一方面需要對(duì)餐廚廢油進(jìn)行預(yù)處理，得到符合工藝要求的原料；另一方面，需要研發(fā)新的對(duì)原料適應(yīng)性強(qiáng)的轉(zhuǎn)化工藝。利用餐廚廢油生產(chǎn)化工產(chǎn)品對(duì)原料的預(yù)處理要求高，不同來(lái)源的廢油原料需要用到不同的生產(chǎn)工藝參數(shù)，且產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)較大，目前多數(shù)研究還處于實(shí)驗(yàn)室階段，工業(yè)化應(yīng)用報(bào)道很少。

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)家對(duì)生物柴油產(chǎn)業(yè)的支持，尤其是自2007年制定了首個(gè)生物柴油國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)——GB/T 20828，2010年又頒發(fā)了《關(guān)于對(duì)利用廢棄的動(dòng)植物油生產(chǎn)純生物柴油免征消費(fèi)稅的通知》以來(lái)，生物柴油因其清潔環(huán)保且可再生的特點(diǎn)，得到了迅猛發(fā)展，預(yù)計(jì)到2015年生物柴油產(chǎn)能將達(dá)到400萬(wàn)噸，需求量達(dá)990萬(wàn)噸。與普通柴油相比，生物柴油中硫、氮含量極低，污染物排放量可降低90%；與制備化學(xué)品相比，目前我國(guó)社會(huì)對(duì)柴油需求量以每年4%～6%的速度持續(xù)增長(zhǎng)，生產(chǎn)生物柴油有利于緩解石化柴油的供應(yīng)壓力，且易于規(guī)?；?、工業(yè)化，符合市場(chǎng)需求，社會(huì)效益顯著。目前，以動(dòng)植物油為原料生產(chǎn)生物柴油時(shí)原料費(fèi)用占到總費(fèi)用的75%，因此，政府開(kāi)始鼓勵(lì)利用餐廚廢油生產(chǎn)生物柴油，以提高生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。

目前，第一代生物柴油多采用化學(xué)催化法制備，酸堿廢液污染環(huán)境，制備工藝落后且無(wú)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，而脂肪酶催化法中酶的價(jià)格昂貴，超臨界法設(shè)備投資和操作費(fèi)用太高，產(chǎn)品中含有氧元素，熱值與十六烷值低，導(dǎo)致其市場(chǎng)不景氣。

生物柴油正在由第一代向第二代過(guò)渡，我國(guó)利用餐廚廢油生產(chǎn)第二代生物柴油起步較晚，但發(fā)展較快，目前廢油加氫、催化裂化工藝進(jìn)入工業(yè)試驗(yàn)階段。不同于傳統(tǒng)的酯交換生物柴油，第二代生物柴油與石化柴油的兼容性好，在化學(xué)組成上與石化柴油相同，理化性質(zhì)更加接近甚至優(yōu)于石化柴油。與加氫工藝相比，餐廚廢油催化裂化生產(chǎn)低碳烯烴、汽油及柴油前景廣闊。廢油加氫工藝受原料中水含量和固體雜質(zhì)影響較大，原料預(yù)處理成本較高，而且還需要大量的高純度氫氣，而催化裂化工藝可以充分利用現(xiàn)有煉廠裝置，節(jié)約設(shè)備投資，并生產(chǎn)出高質(zhì)量的LGP、汽油及柴油等多種產(chǎn)品，緩解我國(guó)社會(huì)較高的汽柴油需求比這一現(xiàn)狀，是一條餐廚廢油行之有效的資源化利用途徑。

目前，我國(guó)需要建立合理的餐廚廢油回收制度，實(shí)施多元化的原料來(lái)源，完善相關(guān)的監(jiān)測(cè)方案，同時(shí)加大對(duì)餐廚廢油資源化利用的政策支持，實(shí)現(xiàn)餐廚廢油的凈化處理和高效轉(zhuǎn)化，在有效解決餐廚廢油帶來(lái)的餐桌安全、環(huán)境污染等問(wèn)題的同時(shí)，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

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