我国生物柴油的发展前景

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1、2008 年 第 7 期 广 东 化 工 第 35 卷 总第 183 期 51 我国生物柴油的发展前景 吴杰 (深圳天阳工程设计有限公司 广州分公司，广东 广州 510180) 摘 要生物柴油是绿色可再生能源，近期有专家提出，要限制发展生物能源以平抑上涨过快的粮价。文章对发 展生物柴油的重要意义作了全面分析，简要介绍了生物柴油的主要生产方法，并介绍了生物柴油在世界各地的现状及 发展概况。文章综述了在我国发展生物柴油产业的良好基础及现状，展望了该产业的发展前景。 关键词生物柴油；可再生能源；现状；发展前景 Development of Bio-diesel Industry in China W

2、u Jie (Guangzhou Branch Company, Shenzhen Sunshine Engineering & Design Co., Ltd., Guangzhou 510180, China) Abstract: Bio-diese is a kind of renewable energy. Recently, some experts propose to limit bio-energy to restrain the price of foodstuff. In the paper, the signality of developing bio-diesel w

3、ere analyzed roundly. The main methods of producing bio-diesel were introduced. The actuality and the general situation of other countries were introduced too. Then the foundation and the actuality of industry in China were summarized. The development prospects were proposed. Keywords: bio-diesel；re

4、newable energy；actuality；the development prospect 近日，全球的粮食价格出现大幅度的上涨，有专家指出， 导致粮食等农产品价格大涨的原因主要是生物能源发展过快 所致。 美国利用玉米生产乙醇的幅度大升， 导致国际市场的玉 米价格大涨； 巴西的大豆越来越多地用于制作生物柴油， 这样 大豆的价格也上去了1； 大量农耕地用于种植某几种作物以生 产生物能源， 造成用来食用的部分农产品供应不足。 随着生物 能源的快速发展， 生物能源与民争粮、 进而影响到国家粮食安 全，早在 2006 年，作为燃料乙醇主要原料的玉米变得供不应 求， 国家发改委在 2006 年

5、12 月下发了紧急通知， 对玉米加工 项目进行清理， “限制玉米造乙醇”2。这些都给正在快速发 展的生物柴油产业热潮泼了一盆冷水。 其实， 粮价上涨有着多 方面的原因，在我国发展生物柴油，尽管有一定的副作用，经 综合比较还是利大于弊的。 生物柴油是清洁的可再生能源， 它以大豆和油菜籽等油料 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、 废餐饮油等为原料制成的液体燃料， 是优质 的石油柴油代用品。其主要指标与石油提炼的柴油基本一致， 是典型的绿色能源3。 1 发展生物柴油的意义 1.1 石油危机 原油是一种不可再生资源， 按现在全球消费水平， 全世界 现有原油储量

6、最多可供使用 50 年3。随着近一段时间全球消 耗型资源价格的疯狂上涨， 世界性的资源短缺与经济发展之间 的矛盾进一步突出地显示出来。 原油价格在今年一举突破 100 美元/桶，并持续走高，日前更是达到历史最高纪录，突破每 收稿日期 2008-05-06 作者简介 吴杰(1970-)，男，广东人，工学学士，工程师，主要从事化工工程设计工作。 广 东 化 工 2008 年 第 7 期 52 第 35 卷 总第 183 期 桶 120 美元。 世界能源成本不断上升， 已经威胁到中国乃至世 界的经济发展。在此背景下，寻找新型的、可再生的、可大规 模生产的能源成为当务之急。 1.2 环境污染 我国的一

7、氧化碳排放量仅次于美国居世界第二， 二氧化碳 排放量世界第一。主要原因是中国燃煤占世界煤炭消费量的 27 %，是全世界唯一的以煤炭为主的能源消费大国，同时中 国的机动车保有量每年成几何级数递增， 汽车的尾气中含有大 量的一氧化碳、碳氢化合物，造成严重的大气污染，加剧了温 室效应3。 生物柴油的优良性能使得采用生物柴油的发动机废气排 放指标不仅满足目前正在推行的国标准(等同于欧洲号排 放标准)3，而且由于生物柴油燃烧时排放的二氧化碳远低于 其原料植物生长过程中所吸收的二氧化碳， 从而改善由于二氧 化碳的排放而导致的全球变暖的重大环境问题。 因而生物柴油 是一种真正的绿色柴油。 1.3 柴油车的保

8、有量不断上升 随着现代柴油机技术的成熟， 目前出现的汽车车型柴油化 趋势在进一步加快，柴油车的保有量不断上升。我国 1994 年 颁布的汽车工业产业政策明确提出，总重量超过 5 t 的载 客汽车载货汽车在 2000 年后主要采用柴油为燃料。在未来的 几年，是中国汽车工业腾飞的时代。因此，我国柴油车产量的 增长趋势还将继续下去， 汽车柴油化是中国汽车工业的一个发 展方向。据专家预测，到 2010 年，世界柴油的需求量将从目 前的 38 %增加到 45 %4。同时，世界范围内柴油的供应量严 重不足，使得近期经常出现柴油脱销的情况。 综上所述，在我国大力发展生物柴油对经济可持续发展， 推进能源替代，

9、 减轻环境压力， 控制城市大气污染具有重要的 战略意义。 2 生物柴油的生产方法 2.1 化学法 目前生物柴油主要是用化学法生产， 即用动物和植物油脂和 甲醇或乙醇等低碳醇在酸或者碱性催化剂和高温(230250 ) 下进行转酯化反应， 生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯， 再经洗涤 干燥即得生物柴油。 甲醇或乙醇在生产过程中可循环使用， 生 产设备与一般制油设备相同，生产过程中可产生 10 %左右的 副产品甘油。化学法的缺点是：工艺复杂，能耗高，色泽深， 酯化产物难于回收，成本高。 2.2 生物酶法 生物酶法合成生物柴油， 就是用动物油脂和低碳醇通过脂 肪酶进行转酯化反应， 制备相应的脂肪酸甲酯及乙酯

10、。 酶法合 成生物柴油具有条件温和、醇用量小、无污染排放的优点。但 主要问题有： 对甲醇及乙醇的转化率低， 一般仅为 40 %60 %。 由于目前脂肪酶对长链脂肪醇的酯化或转酯化有效， 而对短链 脂肪醇(如甲醇或乙醇等)转化率低，而且短链醇对酶有一定毒 性，酶的使用寿命短。副产物甘油和水难于回收。 2.3 工程微藻法 通过现代生物技术建成 “工程微藻” ， 即硅藻类的一种 “工 程小环藻” 。在实验室条件下可使“工程微藻”中脂质含量增 加到 60 %以上，户外生产也可增加到 40 %以上。利用“工程 微藻” 生产柴油具有重要经济意义和生态意义， 其优越性在于： 微藻生产能力高、 用海水作为天然

11、培养基可节约农业资源； 比 陆生植物单产油脂高出几十倍； 生产的生物柴油不含硫， 燃烧 时不排放有毒害气体， 排入环境中也可被微生物降解， 不污染 环境， 发展富含油质的微藻或者“工程微藻”是生产生物柴油的 一大趋势3。 3 生物柴油在世界各地的发展概况 在美国， 生物柴油的发展非常迅速， 大大小小的生物柴油 工厂分布于各地。根据美国生物柴油局统计，截至 2007 年 6 月， 美国已经建成的生物柴油工厂数量为 148 家， 总产能达到 13.9 亿加仑/年，约合 463 万 t/a；另外还有 96 家工厂在建，5 家工厂扩充产能， 这部分处于在建及扩充产能的工厂产能合计 达到 18.9 亿加

12、仑/年，约合 630 万 t/a5。 在欧洲， 欧盟制定优惠政策鼓励开发和使用生物柴油， 如 免征生物柴油增值税， 并规定机动车使用生物燃料占动力燃料 总额的最低份额。欧洲各国在这方面行动较为一致，德国、意 大利、奥地利、比利时、丹麦、匈牙利、爱尔兰、西班牙等国 纷纷制定了各自的发展战略， 在生物柴油研究开发和产业化方 面取得了相当的进展6。 日本、 巴西、 菲律宾和南非等国的生物柴油项目也发展得 如火如荼。此外，阿根廷、哥伦比亚、韩国、印度以及俄罗斯 等国也正积极地加入发展生物柴油的队伍。 随着生物柴油生产工艺的改进， 普通的柴油发动机无需作 任何改动就可使用生物柴油(对有些机型仅需换密封圈

13、和滤 芯)，生物柴油可与普通柴油在油箱中以任何比例相混，并对 驾驶动力无任何影响3。随着规模种植价格日趋低廉，生物柴 油的生产成本逐步下降，目前已经完全具备了工业化的条件。 4 我国发展生物柴油产业的基础、现状及前景 我国生物柴油产业起步较晚， 从 20 世纪 90 年代开始开发 生物柴油技术，到目前为止，已取得重大成果，成功开发出拥 有自主知识产权的技术。近年来，我国相继在福建、贵州、安 徽、 山东、 山西等地建成了数十家年产量过万 t 的生物柴油厂。 据专家预计到 2010 年， 我国生物柴油需求量将达 2000 万 t7。 发展生物柴油在我国有十分丰富的原料资源。 我国是一个 发展中的农

14、业国家， 一方面传统农业经济上处于劣势； 另一方 2008 年 第 7 期 广 东 化 工 第 35 卷 总第 183 期 53 面在土地、 山林资源上拥有较大的优势。 为了使生物柴油产业 不影响农产品的正常生产，应注意到以下发展原则：不能“与 农争粮(油)” 、 “与粮(油)争地” ，尽量不占和少占用农耕地，可 利用冬闲田、 荒坡滩涂和幼林果园间套种油菜等非食用草本油 料植物，在绿化山区、退耕还林过程中，因地制宜种植合适的 油料树木，通过选育培养若干种适合不同地域的高产含油树 种、含油植物，在绿化荒山、改善生态环境的同时，为生物柴 油的发展建设长期提供原料基地。 我国能源植物资源种类丰富 多

15、样，仅以木本植物为例，就有 12 年可收获的绿玉树、麻 疯树、桉树和一些樟科植物如沉水樟等，以及 35 年可收获 的光皮树、山桐子等8。另外，我国有漫长的海岸线，具备大 面积种植油脂藻类的条件。可以说，我国完全需要、也十分适 合发展生物柴油产业。 据专家预计，至 2020 年，随着生物能源在整个能源市场 的消费比重的上升，我国生物柴油年需求量将达 6000 万 t 左 右3。在生物乙醇的发展受到限制的同时，在我国发展非食用 植物的油料为原料生产生物柴油正面临巨大的机遇。 发展生物 柴油， 除缓解我国进口油品的压力外， 还可以创造大量就业机 会， 促进农业劳动力向第二和第三产业转移， 带动农村及周边 地区的经济发展。 目前我国生物柴油的开发利用还处于发展初期， 要从总体 上降低生物柴油成本， 使其在我国能源结构转变中发挥更大的 作用，只有向基地化和规模化方向发展，实行集约经营，形成 产业化， 才能走符合中国国情的生物柴油发展之路。 大规模发 展生物柴油产业， 可以使我国的能源供给达到就地取材， 自给 自足。而且由于植物是可再生资源，生物柴油的“油田”资源 就与石化油田有了本质区别，取之不尽，用之不竭。从长远来 说，石化原油必将走向枯竭，其价