馬師晴

[摘要]：隨著當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，環(huán)境及能源問題逐步凸顯，與此同時(shí)，生物液體燃料的生產(chǎn)規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，其發(fā)展對(duì)能源短缺問題的改善和對(duì)農(nóng)產(chǎn)品加工等方面的影響逐漸引起公眾關(guān)注。總結(jié)目前生物柴油的發(fā)展背景，對(duì)國(guó)內(nèi)外在該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀做了進(jìn)一步歸納，指出制約生物柴油發(fā)展的因素以及解決策略。

[關(guān)鍵詞]：生物柴油；研究進(jìn)展；制約因素

1、生物柴油概述

生物柴油（Biodiesel）是以棕櫚等油料作物、動(dòng)物油脂甚至餐飲垃圾油等為原料所提煉出的“綠色燃料”，屬于一種生物質(zhì)能。因其優(yōu)良穩(wěn)定性以及環(huán)境友好等相對(duì)于其他燃料的突出優(yōu)點(diǎn) 而被廣泛應(yīng)用于船舶、重型卡車等交通工具。

1.1原料

生物柴油本身作為一種清潔能源，其原料一般為油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及動(dòng)物油脂、餐飲垃圾油。目前來(lái)講，歐盟國(guó)家生物柴油80%左右的原料為低硫甙含量和低芥酸含量的雙低菜籽油。美國(guó)、巴西等國(guó)主要是以大豆為代表的豆類作物，而我國(guó)主要是以木本油料作物、廢棄油脂和微藻油脂為原料。值得一提的是，我國(guó)微藻固碳生物能源示范項(xiàng)目已經(jīng)在內(nèi)蒙古進(jìn)行試點(diǎn)，同時(shí)，已在川貴地區(qū)和海南等地開展了小油桐生物柴油產(chǎn)業(yè)化示范項(xiàng)目。這些都為生物柴油的原料來(lái)源擴(kuò)大化和提高原料利用率開辟了新的思路

1.2理化性質(zhì)

生物柴油是一些可再生的油脂資源（ 例如動(dòng)微生物油脂、植物油脂以及餐飲廢油等） 經(jīng)過酯交換或酯化工藝制得的主要成分為長(zhǎng)鏈脂肪酸甲酯的液體燃料[3]。作為一種生物質(zhì)能，它素有綠色柴油之稱。相比于傳統(tǒng)的石油，它們的性能相似而生物柴油更為環(huán)保。下表為生物柴油生物柴油與柴油主要理化特性的比較。

由表中數(shù)據(jù)顯而易見，生物柴油具有一下幾個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)：1.生物柴油具有非常優(yōu)越的環(huán)保性能；2.它的含硫量極低，因而柴油機(jī)在使用生物柴油過程中幾乎不會(huì)排放出二氧化硫等污染環(huán)境的硫化物；3.其燃燒性能較好。生物柴油氧含量明顯高于普通柴油，十六烷值只有普通柴油的三分之二左右。與此同時(shí)，生物柴油的閃點(diǎn)遠(yuǎn)高于普通柴油，這使得生物柴油在運(yùn)輸和使用過程中更加能夠保證安全。值得一提的是，由于生物柴油具有相對(duì)較大的運(yùn)動(dòng)黏度，使其能夠在不影響燃料霧化的同時(shí)又在汽缸內(nèi)壁形成一層油膜，從而大大延長(zhǎng)了機(jī)器的使用壽命，為人們的生產(chǎn)生活提供便利。

2、.生物柴油研究現(xiàn)狀

2.1美國(guó)

眾所周知，作為首先涉足生物柴油領(lǐng)域的國(guó)家，美國(guó)早已在上個(gè)世紀(jì)八十年代初就提出了以生物柴油取代石化柴油的戰(zhàn)略目標(biāo)。1990年，美國(guó)頒布了空氣清潔法案修正案（Clean Air Act Amendments in 1977 and 1990）。在本次修正案中，酸性物質(zhì)排放、有毒氣體排放、臭氧層保護(hù)等都列入了管理范圍，這直接開辟了生物柴油在商業(yè)用途的新局面。截至2005年上半年美國(guó)已經(jīng)有了60家生物柴油制造工廠（包括正在籌建和正在建設(shè)的工廠），到2006年，生產(chǎn)能力達(dá)到八十萬(wàn)到一百萬(wàn)噸。截至2016年，美國(guó)的生物柴油年產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到3.3x106t。

2.2歐盟

歐盟作為目前生物柴油的主要生產(chǎn)和使用地區(qū)，截至2003年就已經(jīng)集中了全世界生物柴油總產(chǎn)量的百分之五十以上。截至2016年，歐盟國(guó)家生物柴油國(guó)內(nèi)總產(chǎn)量接近1.3億升，生物柴油國(guó)內(nèi)消費(fèi)量超過1.3億升。在歐盟國(guó)家內(nèi)部，各個(gè)國(guó)家的生物柴油發(fā)展現(xiàn)狀和速度也不盡相同。截至2014年，西班牙、德國(guó)、荷蘭和法國(guó)分別占了歐盟國(guó)家生物柴油總產(chǎn)能的21%、20%、11%和10%。

2.3中國(guó)

我國(guó)的生物柴油研究進(jìn)程與石化柴油的價(jià)格聯(lián)系十分密集，在除去1999年以外的19世紀(jì)八十年代以來(lái)，石化柴油的價(jià)格持續(xù)上升但漲幅較小，21世紀(jì)以來(lái)，由于石油資源的枯竭和生產(chǎn)成本的升高，石化柴油的價(jià)格持續(xù)走高。

近年來(lái)，隨著我國(guó)各方面實(shí)力的不斷提高，企業(yè)的柴油產(chǎn)量不斷增加，但這仍不能滿足目前的消費(fèi)需求。另外，生物柴油屬于較為清潔的能源，政府也在大力扶持利于生態(tài)保護(hù)的能源的生產(chǎn)與銷售。因此，巨大的市場(chǎng)空間以及市場(chǎng)需求為生物柴油產(chǎn)業(yè)提供了廣闊的發(fā)展空間。

3、制約生物柴油發(fā)展的因素和解決策略

3.1制約因素

3.1.1氮氧化物排量較高

眾所周知，氮氧化物是一種常見污染物。它種類較多，其中，處理二氧化氮以外，其他氮氧化物多是不穩(wěn)定的。且不同氮氧化物又具有不同程度的毒性，危害人們的身體健康狀況。另外，氮氧化物又多是溶于水的，所以，氮氧化物常常會(huì)與空氣中的水蒸氣或者雨水作用，形成酸雨，腐蝕各種建筑物、破壞農(nóng)作物，影響人們的正常生活以及生產(chǎn)。

與此同時(shí)，生物柴油具有較高的氧含量，搞定氧含量又是致使氮氧化物生成的重要條件之一。所以，當(dāng)柴油機(jī)燃燒生物柴油時(shí)會(huì)明顯增加氮氧化物的排放量，從而對(duì)環(huán)境造成一定的影響。

3.1.2生物柴油的黏度較大

生物柴油的粘度比較大，從而也就導(dǎo)致它的安定性比較差。生物柴油的分子中含有雙鍵，而這些雙鍵多是不穩(wěn)定的。長(zhǎng)期使用生物柴油會(huì)有聚合反應(yīng)出現(xiàn)在油路中，從而形成了大分子顆粒的膠狀物質(zhì)。這種情況下，會(huì)導(dǎo)致燃料系統(tǒng)出現(xiàn)結(jié)膠現(xiàn)象，致使柴油機(jī)中噴油嘴或者濾清器的堵塞。這種情況就需要工人定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行疏通，加大了工程作業(yè)的難度與成本，限制了柴油機(jī)的工作效率。

3.1.3生物柴油原料來(lái)源不穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量水平較低

這種約束及限制因素主要是針對(duì)我國(guó)生物柴油的行業(yè)現(xiàn)象。與國(guó)際上其他國(guó)家普遍使用的植物油脂為原料不同，我國(guó)生物柴油行業(yè)所使用的原料主要為例如泔水油、地溝油的餐飲廢油。通過國(guó)家糧油信息中心的調(diào)查數(shù)據(jù)可以得知，在2013年我國(guó)的食用商品油的消費(fèi)量達(dá)到了2 550萬(wàn)噸，由此可產(chǎn)生出約440萬(wàn)噸的地溝油，這是價(jià)格低廉且容易獲得的生物柴油原料。使用餐飲廢油作為原料，無(wú)疑可大大減少生物柴油的生產(chǎn)與使用成本，且對(duì)廢物進(jìn)行回收以及再次利用，無(wú)疑是一種生態(tài)友好的生產(chǎn)方式。但是，由于收集的餐飲廢油來(lái)源過于復(fù)雜，性能差異大，廢油的雜質(zhì)含量又比較高，從而使得生物柴油產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊。另外，整個(gè)利用廢油制備生物柴油的過程中會(huì)產(chǎn)生的廢氣、廢物、廢水等污染物，其排放與處理問題也會(huì)在一定程度上增加生產(chǎn)生物柴油的成本費(fèi)用，同時(shí)對(duì)環(huán)境也會(huì)產(chǎn)生一定影響，稍有不慎就會(huì)產(chǎn)生二次污染，危害人們的生產(chǎn)生活環(huán)境。

3.2相應(yīng)對(duì)策

3.2.1 解決氮氧化物排放較高問題

針對(duì)柴油機(jī)在直接燃燒生物柴油的情況下會(huì)排放較多的氮氧化物從而影響生態(tài)環(huán)境的現(xiàn)象，科研人員們對(duì)其進(jìn)行了深入的探索與研究?？茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)，解決這一問題可以從機(jī)內(nèi)凈化以及機(jī)外凈化兩個(gè)方面進(jìn)行控制。機(jī)內(nèi)凈化主要是使用例如乙醇這樣的汽化潛熱較大的燃料與生物柴油進(jìn)行混合摻雜的燃燒或者將廢氣進(jìn)行再循環(huán)操作以及完善改變噴油系統(tǒng)的噴油規(guī)律等技術(shù)；而機(jī)外凈化則會(huì)選擇氮氧化物的吸附等技術(shù)對(duì)機(jī)外環(huán)境進(jìn)行控制，從而降低氮氧化物的排放量，減少對(duì)環(huán)境的污染。

3.2.2 關(guān)于生物柴油的降粘技術(shù)的探究

我國(guó)于上個(gè)世紀(jì)80年代初期在國(guó)內(nèi)例如大慶等油田開展了關(guān)于生物柴油降粘技術(shù)的研究。其中包括利用磁場(chǎng)作用進(jìn)行的靜置磁化降粘，以及流動(dòng)磁化降粘技術(shù)。這兩項(xiàng)技術(shù)都是運(yùn)用了磁場(chǎng)作用，只改變了生物柴油的物理性質(zhì)，從而達(dá)到了降低粘度的作用。由此可見，采用物理方法對(duì)生物柴油進(jìn)行降黏處理是復(fù)合實(shí)際條件，較為簡(jiǎn)單可行的。

3.2.3 解決原料來(lái)源問題

首先，我國(guó)需要建立一個(gè)較為完善的從個(gè)體的收集、處理再到集中回收最后處理生產(chǎn)出生物柴油的較為完整的廢棄餐飲用油回收體系，這樣可以保證生物利用餐飲廢油生產(chǎn)出生物柴油的質(zhì)量。其次，我國(guó)是一個(gè)植物資源相對(duì)豐富的國(guó)家，且植物的分布較為廣泛、易于獲得，也可作為生物柴油的原料之一。同時(shí)，我國(guó)也需要發(fā)展新型生物柴油生產(chǎn)技術(shù)，利于如運(yùn)用催化劑等技術(shù)提高生物柴油的質(zhì)量，降低成本。

4、結(jié)語(yǔ)

我們身處在一個(gè)快速發(fā)展的時(shí)代中，周圍的環(huán)境以及各種生產(chǎn)技術(shù)在無(wú)時(shí)無(wú)刻地影響著我們的生活方式以及生活質(zhì)量。生物柴油作為一種環(huán)境友好，可持續(xù)發(fā)展的燃料，不僅實(shí)在國(guó)際范圍還是國(guó)內(nèi)都屬于研究的初期階段?？蒲腥藛T們也都在為生物柴油的進(jìn)一步發(fā)展做著大量研究。隨著世界汽車等行業(yè)的急速發(fā)展，生物柴油在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力也在大幅度提高，政府也在不斷加大對(duì)生物柴油產(chǎn)業(yè)的扶持力度。相信生物柴油會(huì)在未來(lái)有更好的發(fā)展空間與發(fā)展前景，為我們的環(huán)境友好型、生態(tài)友好型社會(huì)做出巨大貢獻(xiàn)，

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