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1、生物柴油(Biodiesel)是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油通过酯交换工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。生物柴油是生物质能的一种，它是生物质利用热裂解等技术得到的一种长链脂肪酸的单烷基酯。生物柴油是含氧量极高的复杂有机成分的混合物，这些混合物主要是一些分子量大的有机物，几乎包括所有种类的含氧有机物，如：醚、酯、醛、酮、酚、有机酸、醇等。我国近年来脂肪酸甲酯工业经历了一个飞跃性的发展。 由于原油价格不断高涨，寻求柴油替代品的努力不断被实践。我国存在大量可再生资源，比如油脂，这些油脂在生产过程中会产生大量副产物，其中包括以酯类形式存在
2、的脂肪酸甘油酯，也包括游离的脂肪酸。这里的脂肪酸的碳链为长链脂肪酸，当脂肪酸的碳链为12-18时，其甲酯就是生物柴油的基本成分。因此，06年后我国投资生产生物柴油的企业数量迅猛增加。 但是生物柴油与石化柴油相比，在性能和性价比方面难以与石化柴油抗衡，除了勉强用于船用柴油外，作为燃料很难在更多领域应用。因此，大量的生物柴油企业面临转型的困境。 由于脂肪酸甲酯可以进一步加工成环氧脂肪酸甲酯，而后者在增塑剂领域的应用得到了有效地推广，成为可在某种程度上替代邻苯二甲酸盐增塑剂的一种绿色环保型的增塑剂，生物柴油企业纷纷转型为增塑剂企业。用植物类资源生产的生物柴油，其碳链不饱和程度大，适合生产增塑剂；动物
3、类油脂，由于饱和程度高，则不适合生产增塑剂。 国际上，欧盟和美国出于可持续发展战略，也致力替代石油能源的生物柴油工业的发展，由于欧盟和美国对生物柴油工业实行政府补贴，其生物柴油生产的原料直接采用菜籽油等食用油脂。但是我国生产脂肪酸甲酯（生物柴油）的原料主要是油脂工业的下脚料以及餐饮业的可再生资源。我国也有用油脂和油料作物生产生物柴油的研究，目前处于概念阶段，尚无工业化生产。油是不饱和高级脂肪酸甘油酯，脂肪是饱和高级脂肪酸甘油酯，都是高级脂肪酸甘油酯，是一种有机物。植物油在常温常压下一般为液态，称为油，而动物脂肪在常温常压下为固态，称为脂，二者合称为油脂。油脂均为混合物，无固定的熔沸点。油脂不但
4、是人类的主要营养物质和主要食物之一，也是一种重要的工业原料。高级脂肪酸与甘油酯化形成的酯，即油脂。高级脂肪酸RCOOH通常指C6C26的一元羧酸。生物柴油最普遍的制备方法是酯交换反应。由植物油和脂肪中占主要成分的甘油三酯与醇（一般是甲醇）在催化剂存在下反应，生成脂肪酸酯。脂肪酸酯的物理和化学性质与柴油非常相近甚至更好。生物柴油（Biodiesel）又称为生质柴油，是用未加工过的或者使用过的植物油以及动物脂肪通过不同的化学反应制备出来的一种被认为是环保的生质燃料。这种生物燃料可以像柴油一样使用。从原理上说，未经加工的植物油只能在柴油发动机里短期直接使用。这是由于植物油含有饱和度不同的物质而会使柴
5、油发动机上的润滑油发生聚合。而且植物油和柴油分子结构不同，这也可能造成雾化不良、燃烧不完全、喷嘴堵塞等问题。生产生物柴油最常用的是酯交换反应。此外还有氢化裂解、不使用催化剂的超临界方法、e-柴油、高温分解、微乳状液等方法。酯交换反应是将植物油和甲醇或乙醇混合，生成脂肪酸酯，即生物柴油。催化剂可以是酸，也可以是碱，但是由于碱催化的转化率更高（98%），若要提高为98%转化率必需二级反应以上，通常一级反应酯化率在98%以下，而且常压反应，没有中间步骤，对设备的要求也低，因此一般是采用碱催化反应生物柴油一般不是直接作为燃料使用；而是与普通柴油混合使用。一个公认的经验值是调和20%生物柴油 (B20)
6、。但是这个比例在使用有毒性成分的生质柴油时，可能会有争议，例如非食品级的蓖麻油可能含有蓖麻毒素，如果燃烧不完全，可能导致安全性隐忧。因此在台湾采用99:1的低混合比。生质柴油另一个环保优势，是其可降低引擎废气排放。生质柴油几乎没有含硫化物，排放的废气自然也没有硫化物。研究显示如果用20%生质柴油的比例混合的话，柴油引擎NOx排放会增加2%，但微粒排放会降低12%，碳氢化合物排放会降低20%，一氧化碳的排放会降低12%如果生质柴油的来源是回锅油，可以减少餐厅换油成本，减少油炸用油的健康风险。一般认为，生物柴油的优点在于可以减少一氧化碳等废物的排放量，而且运输也比普通柴油安全。此外，研究发现，生物
7、柴油的润滑性能很高。有趣的是，调和5%以内可以提高润滑性能，但是如果高于5%，润滑性能却不再增强虽然生物柴油的开发作为一种替代能源被业界看好，但是却鲜有生产商业化的例子。这主要来自植物油的成本。植物油的采购、运输、储存以及提取占了生物柴油生产的大部分成本。但是也有观点认为，由于生产生物柴油，需要大量的植物油原料，因此势必需要兴建种植园，因而可以带动相关的农业生产。生物柴油也存在一些技术限制。由于它比普通柴油粘度高，因此在低温下会降低可用性。如同鸡汤、红烧肉放到冰箱冷藏，油脂会凝结成白色黏稠状，学术上的名词就叫做“云化(cloud)”，凝结的温度则叫做“云点(cloud point)”。石油基柴
8、油的云点大约在摄氏零下15度，而100%生质柴油B100在摄氏零度时便会开始云化，低温时很容易堵塞汽车油路。在冬天使用生物柴油必须加入添加剂或者其他的保温措施。而在湿热环境下，长期储存生物柴油还需要考虑到抑制微生物和细菌的滋生。生质柴油另一个劣势，是(B100)的蕴含能量比石油基的柴油燃料低11%，最大马力输出大约会减少57%。但这个差距并不大，如果是使用5%生质柴油更几乎没有差别。反而是生质柴油的黏性大于石油基柴油，对燃喷射料系统和引擎元件能提供较好的润滑性。许多车主指定使用(B2)柴油，2%生质柴油，98%石油基柴油，目的就是在帮助润滑引擎。而前面提到美国小学生乘坐的这些大豆动力车，则是使
9、用(B5)到(B30)的柴油。为协助生物柴油的开发，在不少国家（如：加拿大、韩国等）都会投入生物科技工业园的发展，透过把相关物料的生产和开发的过程放在一起，以减低生物柴油的开发成本。国际上对生物柴油的开发形势看好，而制造生物柴油的途径主要有三条：一是利用食用油生产生物柴油；二是利用甘蔗渣发酵生产柴油；三是利用工程微藻生产柴油。日本每年的食用油消费量为200万吨，产生的废食用油达40万吨，为生产生物柴油提供了原料。借助酶法即脂酶进行酯交换反应，混在反应物中的游离脂肪酸和水对酶的催化效应无影响。反应液静置后，脂肪酸甲酯即可与甘油分离，从而可获取较为纯净的柴油。利用此种方法生产生物柴油有几点值得注意并有待研究解决：1不使用有机溶剂就达不到高酯交换率；2反应系统中的甲醇达到一定量时，脂酶就失活；3反应时间比较长；4一般来说，酶的价格较高。
