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羅光碧，涂勇，林朝陽，劉明，吳勇

　　摘要：能源和環境問題是實現可持續發展所必須解決的問題，能源危機推動了生物柴油產業的發展，經濟發展對能源的依存度越來越高，開發替代石化能源的生物質能源，發展生物質能源是當今社會的一個重大課題。闡述了發展生物質能源的現狀以及前景展望，并從我國實際情況出發，提出建議。

　　1概述

　　柴油作為一種重要的石油煉制品，具有良好的燃燒性，廣泛應用于機械的一種動力燃料，在各國燃料結構中占有較高的份額，已成為重要的動力燃料，為整個人類社會經濟發展做出了巨大的貢獻。但是隨著我國經濟的高速發展，尤其是汽車工業的飛速發展，數億輛汽車尾氣排放帶來世界范圍的環境污染，日益嚴重的全球性能源短缺與環境的惡化。因此控制汽車尾氣的排放，保護人類賴以生存的自然環境成為目前人類急需解決的問題。世界各國的能源專家從環境保護和資源的戰略角度出發，積極探索發展替代燃料及可再生的能源，對解決石油資源的短缺、緩解石油供應壓力，減少環境污染都有重大的意義。生物柴油(脂肪酸甲酯)作為一種潛在的清潔型柴油替代燃料，是一種環境友好型的綠色燃料。具有深遠的經濟效益和社會效益，生物柴油的產業在我國具有巨大的發展潛力。對保障石油的安全、保護生態環境、促進農業和制造業的發展，起著相當大的積極作用。

　　2生物柴油的性能

　　生物柴油是指以動、植物油脂等可再生生物資源生產的，可用于壓燃式發動機的清潔燃料。主要成份是脂肪酸酯，一般是有菜籽油、大豆油、回收烹飪油、動物油等可再生油脂與醇類(甲醇、乙醇)經酯化反應制得。

　　石化煉油企業為了向市場提供清潔的油品，使燃燒柴油的尾氣排放達到標準要求，需要采取以下三種措施：一是要有性能優異的深度加氫脫硫催化劑，以脫除難以加氫脫硫的4，6-二甲基苯并噻吩等芳香基硫化合物；二是要有抗硫的貴金屬芳烴飽和催化劑，能使芳烴加氫飽和在較低壓力下進行，以節省投資；三是要有提高十六烷值的工藝。而生物柴油以其優異的環保性能可很容易達到“世界燃油規范”的柴油Ⅱ、Ⅲ類標準要求。

　　眾所周知，柴油分子是由15個碳左右的碳鏈組成的，研究發現動、植物油分子單體酸則一般由14~18個碳的碳鏈組成，其甲酯化后與柴油分子的碳數相近。因此，生物柴油是可以利用菜籽油、棉籽油等動、植物油生產的可再生資源，由這些動、植物油中所含的脂肪酸經與甲醇酯化而達到。已有研究結果表明，與常規柴油相比，生物柴油具有下述優良性能。

　　1)具有良好的燃料性能。十六烷值高，發火性能較好，使其燃燒性好于柴油，燃燒殘留物呈微酸性，使催化劑和發動機油的使用壽命加成。

　　2)具有可再生性能。作為可再生能源，與石油儲量不同的是，通過農業和專家的努力，可保證供應量而不會枯竭。

　　3)具有較好的安全性能。由于閃點高，生物柴油不屬于危險品，在運輸、儲存、使用方面是有顯而易見的優越性。

　　4)具有較好的潤滑性能。使噴油泵、發動機缸體和連桿的磨損率低，使用壽命長。

　　5)具有較好的低溫發動機啟動性能。無添加劑，冷凝點達-20℃。

　　6)具有優良的環保特性。動、植物油脂是由長鏈脂肪酸與甘油酯化而成，成分單一。它不含有或含有很微量的芳香族化合物、硫化物等有害成分。但生物柴油含氧量遠高于普通石化柴油，使其能夠較為完全地燃燒，從而降低了炭煙等有害物的生成，對環境更為有利。采用生物柴油，尾氣中有毒有機物排放量僅為1/10，顆粒物為普通石化柴油的20%，CO2和CO排放量僅為石化柴油的10%，無SO2和鉛及有毒物。

　　3國內外技術現狀

　　3.1國外發展現狀

　　生物柴油最早是1988年在德國誕生的，有德國的聶耳公司發明的，它是以菜籽油為原料，提煉而成的潔凈燃料。完全可以替代柴油，并且具有較好的環保性和可再生性，引起了世界發達國家的高度重視。美國是最早研究生物柴油的國家，生產主要以大豆油為主，年產量大約100萬t。美國前總統克林頓在1999年還專門簽署了開發生物質能的法令，生物柴油B20被列為重點的清潔能源之一。美國聯邦政府、國會以及有關州政府通過政令和法案支持生物柴油的生產和消費，并采取補貼、免稅等措施，使生物柴油的發展非常迅速。為降低生物柴油的生產成本，采用廉價原料以及提高轉化率，從而降低原料成本是生物柴油能否工業化的關鍵。美國通過基因工程方法研究高油含量的植物。

　　日本也是一個生產和使用生物柴油的國家，主要以煎炸油為原料生產生物柴油，1999年建立了煎炸油為原料生產生物柴油的工業化試驗裝置，生產能力為259L/d，到2003年就達到40萬t的生產水平。目前日本的生物柴油產量在逐年增加。

　　生物柴油使用最多的是歐洲，2010年生物柴油占成品油市場份額的5.27%，歐洲各國為了鼓勵生物柴油的生產，制定了一系列促進機制、激勵和扶持政策，如對生物柴油免征增值稅。并且制定了生物柴油相應的標準。在歐洲德國是最大的生物柴油生產國，2010年生產已達到800萬，t全國有近700多個生物柴油加油站。

　　3.2國內發展現狀

　　隨著我國經濟的增長，能源和環保就成為中國當前面臨的嚴重問題。生物柴油是解決當前能源危機和嚴重的環境污染的一項重大突破。我國對生物柴油的應用研究尚處于起步階段，但是生物柴油及脂肪酸甲酯的生產已有比較成熟的技術和工藝。同時也已成功利用菜籽油、大豆油、米糠油腳料、工業豬油、牛油以及野生植物小桐籽油等作原料，經預酯化、再酯化生產生物柴油的工藝。我國研究起步晚，但成績顯著，一些成果甚至達到了世界先進水平。而且我國有相對比較豐富的動植物油資源，如果對這些資源加以充分利用，有較大的市場潛力。但是，在生產方面，與發達國家相比，差距還比較大。生產能力低，產油少，我國生物柴油設計300萬，t實際產量只有40萬t左右。生產的技術設備比較落后，同時政府沒有給予相應的稅收減免和財政補貼等一系列的優惠政策，造成成本較高，價格偏高。而且國家缺乏行業規范，更沒有制定生物柴油統一的標準和實施產業化發展的戰略。因此面對經濟高速增長和綠色環保的雙重壓力下，加快高效清潔的生物柴油產業化進程就更為迫切了。

　　4生物柴油應用前景

　　生物柴油的優越性在于生產與應用中的廣泛體現。其一是原料易得且價廉；二是有利于土壤優化；三是副產品具有經濟價值，尤其是生產過程中產生的甘油、油酸、卵磷脂等一些副產品市場前景較好；四是環保效益顯著，生物渣燃燒時不排放二氧化硫，排出的有害氣體比石油柴油減少70%左右，且可獲得充分的降解，有利于生態環境的保護。此外生物柴油由于競爭力不斷提高、政府的扶持和世界范圍內汽車車型柴油化的趨勢加快而前景更加廣闊。

　　4.1產品優化

　　隨著生物柴油生產工藝的改進，普通柴油的發動機無需更改便可直接使用生物柴油，而且生物柴油可與普通柴油在油箱中以任何比例相混，這都對駕駛力無任何影響，駕駛者根本無法區分兩者的駕駛動力差別。加之柴油替代燃料所用原料隨著規模種植價格日趨低廉，使柴油替代燃料的生產成本逐步下降。

　　4.2政策扶持

　　目前許多國家如美國、德國、法國、丹麥、意大利、愛爾蘭和西班牙等對生物柴油采取了相應的扶持政策。為了鼓勵生物柴油的廣泛應用，美國農業部出臺補貼生物柴油等生物燃料使用的政策。歐洲生產生物柴油可享受到政府的稅收政策優惠，其零售價低于普通柴油。歐盟也擬出臺鼓勵開發和使用生物柴油的新規定，如對生物柴油免征增值稅，規定機動車使用生物動力燃料占動力燃料營業總額的最低份額。

　　4.3發展速度

　　汽車車型柴油化趨勢的加快主要是由于現代柴油機采用了電控發動機控制系統、高壓燃油直噴式燃燒系統以及廢氣排放控制裝置，已完全克服了傳統柴油機的缺點，能夠滿足現行的國際排放標準，而這些裝置和技術要求柴油含硫量低，有良好的安全性及潤滑性，較高的十六烷值和清凈性等。隨著現代柴油機使用生物柴油燃料技術的成熟，目前在世界范圍內出現的這種汽車車型柴油化趨勢會進一步加快，使生物柴油作為替代的清潔能源得到廣泛運用。

　　5生物柴油發展與對策

　　目前，發展生物柴油產業的主要障礙是生產成本高。采用廉價原料，提高生物柴油生產過程的轉化率來降低成本。因此擁有充足、低值和高質量的原料來源是發展生物柴油產業的前提，是整個生物柴油產業最重要的因素。

　　5.1原料展望

　　食用油料來源。我國是食用油的消費大國，利用食用油作原料，不符合我國不與農爭糧(油)、與糧(油)爭地的國情和政策。最有可能利用食用油作原料發展生物柴油的優勢作物為油菜。而油菜可以根據農作物的種植季節不同，進行油菜種植。

　　木本油料來源。每公頃木本油料樹木可產出750kg生物柴油。可在綠化區及退耕還林過程中，因地制宜，種植合適的油料樹木。

　　廢棄油脂來源。以廢棄的油脂生產出來的生物柴油成本低，其困難在于來源不同的廢棄油脂品質難以控制，給生物柴油的生產帶來很大的麻煩，需特別注意油脂的品質和穩定性的控制。同時收購困難，原料難以滿足需要。因此，目前迫切需要解決的：一是研究出從潲水油中收集、處理并避免回收過程中二次污染的廢棄油脂生產技術和設備；二是研究不同來源的廢棄油脂原料性質，開發出廢棄油脂的特殊工藝和成套的技術設備，以利于降低生產成本和保證生物柴油的質量。

　　工程微藻來源。工程微藻是極為重要的生物柴油潛在能源資源，提高微藻中脂質含量關鍵技術是未來的核心研究方向。運用現代生物工程技術，在我國廣闊的沿海和內地水域過大規模種植工程藻類，研究開發和建立工程微藻大型工廠，是穩定提供生物柴油原料的重要途徑。而且工程微藻類還可作為蛋白質、精細化學藥品的潛在來源。

　　5.2技術展望

　　改進均相生產技術，提高生物柴油生產水平。我國生物柴油產業的發展，除了有充足、高品質的原料以外，還必須有自主創新的高效生產技術和生產水平，提高生物柴油產率和質量。生物柴油生產的關鍵技術在于酯交換工藝的改進，均相催化法的特點是催化效率高，工藝成熟。缺點是酯化過程中的非酸(堿)液的排放，不利于環境保護，影響生態。對均相催化工藝的改進主要集中在如何降低催化劑的用量，提高催化效率和生產工藝，如改進常壓連續轉酯化工藝、加壓連續轉酯化工藝、對不同原料的工藝優化等。

　　研究出一種新的酯交換法來替代現行的酯交換法，是提高生物柴油生產水品的關鍵所在。目前研究最多的酯交換工藝為固體超強酸(堿)催化劑法、生物酶法、超臨界法等。新的酯交換法必須具備在保持高催化效果的前提下，既能克服化學法酯交換過程廢酸(堿)液的排放，利于環境保護，同時又避免催化劑成本高，使用壽命短等。副產品的綜合利用技術。生物柴油在生產過程中，產生附加值較高的副產品，因此降低生物柴油生產成本，是對生物柴油生產過程中產生的副產物進一步深加工，利用新產品附加值降低原料的總成本。如在米糠油生產生物柴油過程中，回收可用于制藥、化妝品、食品等行業中高值的糠甾醇，以保障生物柴油原料總體價格。

　　5.3對策

　　生物燃料不是萬能的，也存在局限性。中國在生物燃料的發展上主要面臨農業基礎薄弱、人口壓力、價格高昂、技術瓶頸這幾個問題。政府可以根據我國優勢制定出政策。我國生物柴油產業起步較慢，與發達國家和地區存在一定差距，只有制定相關的政策和得到政府各部門的強力支持，才能保證可再生能源在中國有序、正常、健康地發展。

　　盡快制定出生物柴油新的規劃。在2006年，國務院頒布了《中長期科學和技術發展規劃綱要》，《國民經濟和社會發展第十一個五年計劃綱要》，強調要大力發展可再生能源，實行優惠的財稅、投資政策和強制性市場份額政策，鼓勵生產和消費可再生能源，提高在一次性能源消費中的比重，以利于可再生能源的研發在全國順利開展。

　　盡快制定出生物柴油的各項政策，扶持和保證生物柴油產業的順利發展，我國已相繼頒布了《可再生能源產業發展之道目錄》，然而具體到生物柴油的相關政策還未出臺，國家對生物柴油企業還沒有財政補貼，導致許多生物柴油企業入不敷出。因此要盡快制定我國生物柴油優惠的財稅政策、投資政策、質量標準和生物柴油標準體系，如生物柴油抗氧化添加劑、原料儲存、運輸、處理、安全生產等一系列完備的標準體系，用政策來扶持和保障生產企業的順利發展，并為各級質量技術監督部門提供執法依據。

　　政府應加大對生物燃料相關農業產品種植的補貼力度，使農民種植生物燃油用經濟作物沒有后顧之憂。歐美國家是農產品的補貼大國。糧食價格由于政府的高額補貼和高度機械化生產而變得非常低廉。中國加入WTO后，中國農產品市場的大門被打開，2008年中國農產品的進口關稅簡單平均稅率已經被降到了15%左右，和歐盟的農產品關稅相當。因而歐盟的糧食價格在國際糧食市場上有足夠的競爭力，有可能沖擊中國的農產品市場，導致中國農民喪失種糧的積極性。雖然中國受“入世議定書”中的承諾所限，但我們可借鑒他們的某些可取做法，在不違反WTO原則的基礎上，完善關稅結構，使其能最大限度地發揮保護作用。另外一方面中國應該將農產品補貼作為今后農業發展的重點。

　　中國可以吸收美國、巴西和歐盟的科學技術，結合中國生物資源的特點，開發出適應中國生物能源發展的新路。目前在國內發展生物燃料存在極大的機遇和優勢：其一收集農作物廢料的人力成本低，具有極大的競爭力；其二發展以秸稈、纖維素、菜籽油、大豆油、回收烹飪餐飲廢油、動物油等為原料的第二代生物燃料，有利于農民增收和農村經濟發展；其三國內生物燃料市場龐大，有利于生物燃料大規模的生產、推廣。盡管目前中國與發達國家相比，在發展生物能源上仍有很大的差距，但只要制定出適當的政策鼓勵生物燃料及原材料的生產、研發和消費，相信中國將來一定會使生物能源在中國能源結構中發揮巨大作用，造福中國，造福世界。

　　6結語

　　發展生物柴油作為國家的一項戰略性舉措，政策性強，難度大，需要通過調配站、加油站等系統進入汽車燃料市場，需要國家有關部門積極協調和制訂原料供應、生產、混配、儲運和流通及相關配套等政策和措施。通過政府引導、政策支持、市場推動和優惠的價格政策，必能促進我國生物柴油的開發利用和產業發展。發展生物柴油對我國有很現實的意義，不僅可以解決能源危機問題，而且可以保護環境，維護生態，同時還可以促進我國經濟的發展。

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