曹　丹

應(yīng)對(duì)能源危機(jī)是本世紀(jì)人類面臨的巨大挑戰(zhàn)。據(jù)國(guó)際機(jī)構(gòu)最新估算，世界上石油穩(wěn)定供給不會(huì)超過(guò)20年，枯竭期僅為50年。中國(guó)是世界上石油資源相對(duì)貧乏的國(guó)家，因此對(duì)生物能源及新材料的研究尤為重要。

我國(guó)“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(diǎn)在于，中國(guó)耕地面積有限，原料來(lái)源受限；目前國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)的綜合開發(fā)和利用水平較低，實(shí)現(xiàn)盈利仍然需要國(guó)家補(bǔ)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(shí)、工程微藻等油料水生植物以及動(dòng)物油脂、餐飲廢油等為原料制成。

檢測(cè)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(shí)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(shí)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30%(有催化劑時(shí)為70%)；生物柴油中不含對(duì)環(huán)境造成污染的芳香族烷烴，因而廢氣對(duì)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(diǎn)高，生物柴油不屬于危險(xiǎn)品。因此，在運(yùn)輸、儲(chǔ)存、使用方面的安全性是顯而易見的。同時(shí)，生物柴油具有良好的燃燒性能。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(dòng)機(jī)機(jī)油的使用壽命加長(zhǎng)。最為顯著的優(yōu)點(diǎn)在于作為可再生能源，與石油儲(chǔ)量不同，通過(guò)農(nóng)業(yè)和生物科學(xué)家的努力，其供應(yīng)量不會(huì)枯竭。

生物柴油從何而來(lái)

目前生物柴油主要是用化學(xué)法生產(chǎn)，即用動(dòng)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(jìn)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(guò)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(jì)，生物柴油制備成本的75%是原料成本。因此采用廉價(jià)原料及提高轉(zhuǎn)化從而降低成本是生物柴油能否實(shí)用化的關(guān)鍵。美國(guó)己開始通過(guò)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(guò)程有廢堿液排放等缺點(diǎn)，人們開始研究用生物酶法合成生物柴油。即用動(dòng)物油脂和低碳醇通過(guò)脂肪酶進(jìn)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(shí)驗(yàn)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(shí)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(shì)。

國(guó)外迅速產(chǎn)業(yè)化

生物柴油于1988年誕生，由德國(guó)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(guó)家，尤其是資源貧乏國(guó)家的高度重視。西方國(guó)家為發(fā)展生物柴油，在行業(yè)規(guī)范和政策鼓勵(lì)下采取了一系列積極措施。為了便于推廣使用，美、德、意等國(guó)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(guó)政府還實(shí)行積極鼓勵(lì)的政策，在生物柴油的價(jià)格上給予一定的補(bǔ)貼或者免稅優(yōu)惠。

與常規(guī)柴油相比，生物柴油價(jià)格要貴1倍以上，為此歐盟發(fā)布了兩項(xiàng)新指令，要求歐盟各國(guó)降低生物柴油稅率，并對(duì)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(guó)家生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。近年來(lái)，西方國(guó)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(xiàng)目增多。美國(guó)、加拿大、巴西、日本、澳大利亞、印度等國(guó)都在積極發(fā)展這項(xiàng)產(chǎn)業(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料顯示，美國(guó)有4家生物柴油生產(chǎn)廠，總能力為30萬(wàn)噸／年; 歐盟國(guó)家早在2001年生物柴油產(chǎn)量已超過(guò)100萬(wàn)噸; 2000年德國(guó)的生物柴油已達(dá)45萬(wàn)噸; 法國(guó)有7家生物柴油生產(chǎn)廠，總能力為40萬(wàn)噸/年; 意大利有9個(gè)生物柴油生產(chǎn)廠，總能力33萬(wàn)噸／年; 奧地利有3個(gè)生物柴油生產(chǎn)廠，總能力5.5萬(wàn)噸／年; 日本生物柴油生產(chǎn)能力也達(dá)到了40萬(wàn)噸／年。

我國(guó)起步晚，進(jìn)展快

我國(guó)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(guó)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(guó)際先進(jìn)水平。研究?jī)?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(jī)械工業(yè)部和原中國(guó)石化總公司就撥出?？盍㈨?xiàng)，對(duì)生物柴油進(jìn)行系統(tǒng)研究。中國(guó)科學(xué)院還把生物柴油列入“八五”重點(diǎn)科研項(xiàng)目。20世紀(jì)90年代初開始，長(zhǎng)沙市新技術(shù)研究所與湖南省林業(yè)科學(xué)院對(duì)能源植物和生物柴油進(jìn)行了長(zhǎng)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(guó)家重點(diǎn)科研攻關(guān)項(xiàng)目“植物油能源利用技術(shù)”。

近幾年，我國(guó)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(guò)了相關(guān)單位組織的驗(yàn)收。經(jīng)過(guò)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(xiàng)指標(biāo)優(yōu)于國(guó)家現(xiàn)行的生物柴油標(biāo)準(zhǔn)GB/T20828-2007，達(dá)到德國(guó)生物柴油標(biāo)準(zhǔn)。該項(xiàng)研究還對(duì)海藻油脂的提取進(jìn)行了研究，取得了大量的技術(shù)儲(chǔ)備。該項(xiàng)目技術(shù)已經(jīng)完成了小試、中試試驗(yàn)，取得一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的成果，并初步實(shí)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(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，相繼建成了規(guī)模超過(guò)萬(wàn)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(guó)大地上誕生。

產(chǎn)業(yè)化前景誘人

我國(guó)石油儲(chǔ)量有限，是一個(gè)石油凈進(jìn)口國(guó)，大量進(jìn)口石油對(duì)我國(guó)的能源安全造成威脅。因此提高油品質(zhì)量對(duì)中國(guó)來(lái)說(shuō)具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。而生物柴油具有可再生、清潔和安全三大優(yōu)勢(shì),目前各方面的研究又都取得了階段性成果，可以預(yù)計(jì)在2至3年內(nèi)，我國(guó)在該領(lǐng)域的研究將會(huì)達(dá)到實(shí)用水平。

發(fā)展生物柴油，我國(guó)有著十分豐富的原料資源。我國(guó)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(guó)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(guó)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(shí)行集約經(jīng)營(yíng)，形成產(chǎn)業(yè)化，才能走出符合中國(guó)國(guó)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(gè)發(fā)展方向，據(jù)專家預(yù)測(cè)，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(jìn)中國(guó)農(nóng)村和經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(qiáng)農(nóng)之路。