應(yīng)對能源危機是本世紀(jì)人類面臨的巨大挑戰(zhàn)。據(jù)國際機構(gòu)最新估算，世界上石油穩(wěn)定供給不會超過20年，枯竭期僅為50年。中國是世界上石油資源相對貧乏的國家，因此對生物能源及新材料的研究尤為重要。
我國“十一”五規(guī)劃中確認(rèn)了生物汽、柴油代替車用石油燃料的重要性。而生物質(zhì)能替代車用油品發(fā)展的難點在于，中國耕地面積有限，原料來源受限；目前國內(nèi)相關(guān)企業(yè)的綜合開發(fā)和利用水平較低，實現(xiàn)盈利仍然需要國家補貼。
典型的“綠色能源”
生物柴油是清潔的可再生能源，是優(yōu)質(zhì)的石油柴油代用品。它以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黃連木等油料林木果實、工程微藻等油料水生植物以及動物油脂、餐飲廢油等為原料制成。
檢測表明，與普通柴油相比，使用生物柴油可降低90%的空氣毒性，降低94%的患癌率；由于生物柴油含氧量高，燃燒時排煙少，一氧化碳的排放與普通柴油相比約可減少10%(有催化劑時為95%)；生物柴油的生物降解性高，因此具有優(yōu)良的環(huán)保特性。主要表現(xiàn)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，可減少約3 0%(有催化劑時為70%)；生物柴油中不含對環(huán)境造成污染的芳香族烷烴，因而廢氣對人體損害低于普通柴油。
生物柴油具有較好的安全性能。由于閃點高，生物柴油不屬于危險品。因此，在運輸、儲存、使用方面的安全性是顯而易見的。同時，生物柴油具有良好的燃料性能。由于十六烷值高，使其燃燒性好于普通柴油。生物柴油燃燒殘留物呈微酸性，使催化劑和發(fā)動機機油的使用壽命加長。最為顯著的優(yōu)點在于作為可再生能源，與石油儲量不同，通過農(nóng)業(yè)和生物科學(xué)家的努力，其供應(yīng)量不會枯竭。
生物柴油從何而來
目前生物柴油主要是用化學(xué)法生產(chǎn)，即用動物和植物油脂與甲醇或乙醇等低碳醇在催化劑和高溫作用下進行轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)，生成相應(yīng)的脂肪酸甲酯或乙酯，再經(jīng)洗滌干燥后生成。生產(chǎn)過程中還可產(chǎn)生10%左右的副產(chǎn)品甘油。
生物柴油產(chǎn)業(yè)化的主要問題是成本高。據(jù)統(tǒng)計，生物柴油制備成本的75%是原料成本。因此采用廉價原料及提高轉(zhuǎn)化從而降低成本是生物柴油能否實用化的關(guān)鍵。美國己開始通過基因工程方法研究高油含量的植物，日本采用工業(yè)廢油和廢煎炸油，歐洲是在不適合種植糧食的土地上種植富油脂的農(nóng)作物。
由于化學(xué)法合成生物柴油有工藝復(fù)雜、成本高、生產(chǎn)過程有廢堿液排放等缺點，人們開始研究用生物酶法合成生物柴油。即用動物油脂和低碳醇通過脂肪酶進行轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)，制備相應(yīng)的脂肪酸甲酯及乙酯。
“工程微藻”為生物柴油生產(chǎn)開辟了一條新的技術(shù)途徑。“工程微藻”，即硅藻類的一種“工程小環(huán)藻”。在實驗室條件下可使“工程微藻”中脂質(zhì)含量增加到60%以上，戶外生產(chǎn)也可增加到40%以上。利用“工程微藻”生產(chǎn)柴油其優(yōu)越性在于：微藻生產(chǎn)能力高、用海水作為天然培養(yǎng)基可節(jié)約農(nóng)業(yè)資源；比陸生植物單產(chǎn)油脂高出幾十倍；生產(chǎn)的生物柴油不含硫，燃燒時不排放有毒害氣體，排入環(huán)境中也可被微生物降解，不污染環(huán)境，發(fā)展富含油質(zhì)的微藻或者“工程微藻”是生產(chǎn)生物柴油的一大趨勢。
國外迅速產(chǎn)業(yè)化
生物柴油于1988年誕生，由德國聶爾公司發(fā)明，以菜籽油為原料提煉而成的潔凈燃油。突出的環(huán)保性和可再生性，引起了世界發(fā)達(dá)國家，尤其是資源貧乏國家的高度重視。西方國家為發(fā)展生物柴油，在行業(yè)規(guī)范和政策鼓勵下采取了一系列積極措施。為了便于推廣使用，美、德、意等國都制定了生物柴油技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，完善生物柴油的產(chǎn)業(yè)化條件。各國政府還實行積極鼓勵的政策，在生物柴油的價格上給予一定的補貼或者免稅優(yōu)惠。
與常規(guī)柴油相比，生物柴油價格要貴1倍以上，為此歐盟發(fā)布了兩項新指令要求歐盟各國降低生物柴油稅率，并對生物柴油在歐洲汽車燃料中的銷售比例作出規(guī)定。
西方國家生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。近年來，西方國家加大生物柴油商業(yè)化投資力度，使生物柴油的投資規(guī)模增大，開工項目增多。美國、加拿大、巴西、日本、澳大利亞、印度等國都在積極發(fā)展這項產(chǎn)業(yè)。據(jù)統(tǒng)計資料顯示，美國有4家生物柴油生產(chǎn)廠，總能力為30萬噸／年；歐盟國家早在2001年生物柴油產(chǎn)量已超過100萬噸；2000年德國的生物柴油已達(dá)45萬噸；法國有7家生物柴油生產(chǎn)廠，總能力為40萬噸／年；意大利有9個生物柴油生產(chǎn)廠，總能力33萬噸／年；奧地利有3個生物柴油生產(chǎn)廠，總能力5.5萬噸／年；日本生物柴油生產(chǎn)能力也達(dá)到了4 0萬噸／年。
我國起步晚進展快
我國政府為解決替代能源和環(huán)保問題制定了一系列政策和措施。雖然我國生物柴油的研究與開發(fā)起步較晚，但發(fā)展速度很快，一部分科研成果已達(dá)到國際先進水平。研究內(nèi)容涉及到油脂植物的分布、選擇、培育、遺傳改良及其加工工藝和設(shè)備。
早在上世紀(jì)80年代，原機械工業(yè)部和原中國石化總公司就撥出專款立項，對生物柴油進行系統(tǒng)研究。中國科學(xué)院還把生物柴油列入“八五”重點科研項目。20世紀(jì)90年代初開始，長沙市新技術(shù)研究所與湖南省林業(yè)科學(xué)院對能源植物和生物柴油進行了長達(dá)10年的合作研究，“八五”期間完成了光皮樹油制取甲脂燃料油的工藝及其燃燒特性的研究；“九五”期間完成了國家重點科研攻關(guān)項目“植物油能源利用技術(shù)”。
近幾年，我國生物柴油技術(shù)已取得重大成果。由中科院海洋研究所與山東省花生研究所共同承擔(dān)的 “生物柴油生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新材料的研究”去年通過了相關(guān)單位組織的驗收。經(jīng)過兩年的努力，建立了化學(xué)法和脂肪酶法生產(chǎn)生物柴油關(guān)鍵技術(shù)與工藝路線，生物柴油的采得率達(dá)到98%以上，各項指標(biāo)優(yōu)于國家現(xiàn)行的生物柴油標(biāo)準(zhǔn)GB/T20828-2007，達(dá)到德國生物柴油標(biāo)準(zhǔn)。該項研究還對海藻油脂的提取進行了研究，取得了大量的技術(shù)儲備。該項目技術(shù)已經(jīng)完成了小試、中試試驗，取得一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的成果，并初步實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。其他如海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司和福建卓越新能源發(fā)展公司都已開發(fā)出擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，相繼建成了規(guī)模超過萬噸的生產(chǎn)廠，這標(biāo)志著生物柴油這一高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)已在中國大地上誕生。
產(chǎn)業(yè)化前景誘人
我國石油儲量有限，是一個石油凈進口國，大量進口石油對我國的能源安全造成威脅。因此提高油品質(zhì)量對中國來說具有重大的現(xiàn)實意義。而生物柴油具有可再生、清潔和安全三大優(yōu)勢,目前各方面的研究又都取得了階段性成果，可以預(yù)計在2至3年內(nèi)，我國在該領(lǐng)域的研究將會達(dá)到實用水平。
發(fā)展生物柴油，我國有著十分豐富的原料資源。我國幅員遼闊，地域跨度大，水熱資源分布各異，能源植物資源種類豐富多樣。目前我國生物柴油的開發(fā)利用還處于發(fā)展初期，要從總體上降低生物柴油成本，使其在我國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變中發(fā)揮更大的作用，只有向基地化和規(guī)模化方向發(fā)展，實行集約經(jīng)營，形成產(chǎn)業(yè)化，才能走出符合中國國情的生物柴油發(fā)展之路。
汽車柴油化已成為汽車工業(yè)的一個發(fā)展方向，據(jù)專家預(yù)測，到2010年，世界柴油需求量將從38%增加到45%，而柴油的供應(yīng)量嚴(yán)重不足，這都為生物柴油提供了廣闊的發(fā)展空間。發(fā)展生物柴油產(chǎn)業(yè)還可以促進中國農(nóng)村和經(jīng)濟社會發(fā)展，有利于調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，增加農(nóng)民收入。如發(fā)展油料植物生產(chǎn)生物柴油，可以走出一條農(nóng)林產(chǎn)品向工業(yè)品轉(zhuǎn)化的富農(nóng)強農(nóng)之路。 |
