地沟油到生物柴油的转变之路

文/陈小艺

1895年德国工程师鲁道夫·德泽尔在发明发动机时，并没有打算以石油做燃料。在1900年的巴黎博览会上，第一次向公众展示的发动机是以花生油做燃料的。颇有远见的鲁道夫认为，选择菜子油做发动机燃料尽管有点不可思议，但在未来它的地位将会变得和石油一样重要。在20世纪70年代全球陷入能源危机以后，生物柴油果然成了各国研究的热门课题。

作为优质的普通柴油替代品，生物柴油一般以大豆和油菜子等油料作物、油棕和黄连木等油料林木果实、工程微藻等油料水生植物以及动物油脂、废餐饮油等为原料，与甲醇或乙醇等醇类物质经过交脂化反应改性，最终变成可供内燃机使用的一种燃料。而作为典型的绿色能源，生物柴油特性也十分突出。

首先，它具有很强的环保性。生物柴油中硫含量低，燃烧后产生的二氧化硫和硫化物可减少30%（有催化剂时为70%）;因为在成分中不含有芳香族烷烃，因而产生的废气对人体的损害明显低于柴油。有检测表明，与普通柴油相比，生物柴油可降低90%的空气毒性，降低94%的患癌率。它的含氧量高，燃烧时排烟少，而一氧化碳的排放也能减少约10%（有催化剂时为95%）。

生物柴油不需要在高温条件下才能启动发动机，它的润滑性好，喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损率也因此变低，使用寿命增长。它的闪点较高，因此不属于危险品，在运输、储存和使用上更方便也更安全。经试验证明，生物柴油的燃烧性好于柴油，具有可再生性，而且无须改动柴油发动机就能直接添加使用——与一定比例的石化柴油调和使用，可以降低油耗、提高动力性，并降低尾气污染。

1988年，德国著名的聂尔化工公司首先从油菜子中提炼出生物柴油，这种柴油以植物做原料，燃烧彻底，汽车尾气排放的二氧化碳比普通柴油要低50%。这种新型燃料有效地减轻了石油紧缺的负担，因此得到德国政府的大力扶持。政府不仅每年向种植油菜的菜农提供适当的经济补贴，还对生物柴油的生产、销售企业减免税收，并且为开发新品提供资金。在德国15%的加油站供应生物柴油，从2004年起，德国政府做出在汽油、柴油中加入不超过5%的生物燃油的强制决定。

生物柴油的出现因其环保性和可再生性引起了各国，尤其是资源贫乏国家的高度重视，各国都加大了生物柴油的研发力度。目前生物柴油的主要问题是成本高，据统计，生物柴油制备成本的75%是原料成本，因此采用廉价原料及提高转化从而降低成本是生物柴油能否实用化的关键。美国已开始通过基因工程方法研究高油含量的植物，日本采用工业废油和废煎炸油，欧洲是在不适合种植粮食的土地上种植富油脂的农作物。

然而就中国的现实来说，无论是美国的大豆油，还是西欧的菜子油模式，成本还是过高，以低廉的原料比如地沟油、棉籽油等提炼生物柴油才是切实可行的方案。据统计我国的地沟油每年大约有300万吨，废油脂大约200万吨，如果利用得当，至少每年可以生产出200万吨生物柴油，这能大大缓解中国的能源需求。

目前制作生物柴油主要采用3种方法:化学碱法、超临界方法和酶法。化学法的特点是工艺简单，但对原料有选择，不适用于酸值特别高的废油脂;超临界方法也是发展方向，因为它不需要催化剂，但设备要求高，适合于大规模装置;酶法是一种新的清洁生产工艺，优点是对原料没有选择性，设备简单、能耗低，而且环境友好，但是成本较高。前两者方法应用较为普遍，现在各国都在加大对酶法的研发。

去年9月秦皇岛国内首家10万吨生物酶法生产生物柴油项目正式动工，据该项目负责人、领先科技有限公司董事长徐志文介绍，领先科技和北京化工大学合作成功开发出固定化脂肪酶，价格仅为进口酶的2.5%，对原料的适应性也很强，完全可以实现生物酶法生产生物柴油的产业化，并且该技术拥有完全自主知识产权。在项目投产后不仅能做到生产过程零污染、零排放，投产后年生产的生物柴油相当于1万吨标准煤，汽车使用这种柴油能降低90%的二氧化碳和硫化物排放量。而在此之前，北京亦庄已经建立了500吨的酶法生物柴油生产示范基地。

在国外，合成生物柴油的酶每公斤价格高达1万元，由于成本过高都没有推广成大型工业装置，而北京化工大学早在实验阶段就把酶的成本降到每公斤100元左右，现在的成本仅为每公斤50元。而回收的地沟油生产成本不高于3500元/吨，在酶的催化下，反应转化率可达95%以上。该酶是目前国内外用于酯化价格性能比最好的产品，质量和成本均优于化学法。

专家认为，生物柴油对我国这个石油进口国的农业结构调整、能源安全和生态环境综合治理均有十分重大的战略意义。柴油的供需平衡问题是我国未来较长时间石油市场发展的焦点问题，预计到2010年我国的柴油需求量将突破1亿吨，而以地沟油等为原料的生物柴油也将起到缓解这一压力的作用。 生物柴油柴油地沟油