化石燃料污染严重，生物柴油或将成为清洁新能源，这是否能实现？

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文|波义耳的笔记

编辑|波义耳的笔记

近年來，科技和经济社会发展迅速，传统化石燃料资源消耗过快，逐渐枯竭同时，化石燃料在燃烧过程中，也会产生许多环境问题，如大气污染、全球气候变暖、酸雨污染以及光化学烟雾等。

因此，开发一种能够代替化石燃料的绿色可再生能源成为世界各国研究的热点。近年来一种新型的可再生能源一生物质能源，成了世界各国研究者关注的焦点。

它不仅可以有效缓解化石燃料资源逐渐枯竭所带来的能源危机，而且可以解决化石燃料燃烧所引起的环境污染问题。生物质能源除了具备清洁和可再生的特性外，也是迄今为止唯一一种可以进行大规模生产的能源产品，同时还具有提供物质性生产和能源的功能，而且能以污染物为加工原料，实现废弃物的再利用。

生物质能源是将生物质通过物理和化学的方法转化成化学产品和燃料，其中最具代表性的就是生物柴油，它是一种可再生的液体燃料，同时对环境不会造成污染。

因此，研究将生物柴油取代传统的石化柴油，对人类文明的进步和社会的发展具有极为重要的意义。

生物柴油，是指通过酯交换反应，以动、植物油、餐饮废油等油脂与甲醇、乙醇等短链醇为原料得到的脂肪酸酯类混合物。

1981年，生物柴油的概念首次在南非被提出。1982年，中欧地区如德国和奥地利等国开始研究生物柴油，并将菜籽油生物柴油运用在柴油机上。

之后，生物柴油作为一种优秀的化石燃料替代能源，引起了欧美各国研究者的广泛关注，并对生物柴油的各方面开展了研究，生物柴油产业己经形成了规模化的生产生产生物柴油的原料很多，一般包括植物油（如稻米油、橄榄油、棕榈油、麻疯树油、椰子油、红花油、棉籽油、橡胶树籽油、菜籽油等），动物脂肪（如猪油、牛油、鱼油等）和废弃油脂（如地沟油）等。

生物柴油，也被称作生质柴油、生化柴油，含硫量很低，基本上不含有芳香烃，可以完全燃烧，且对空气不会造成污染，是一种环境友好型生物燃料。

生物柴油具有很多优势，例如，可生物降解，无毒无害，无论是生产还是使用生物柴油的过程中都不会对水和土壤产生污染，而且来源很广泛，资源永远不会枯竭，可以在一定程度上缓解化石燃料能源紧缺的问题；其次，生物柴油燃烧后排放到空气中的二氧化硫和硫化物很少，排出的粉尘和一氧化碳等较低，对空气的污染比较小。

同时，由于生物柴油的成分中儿乎不含芳香烃，燃烧产物对人体的伤害也比较小；而且，生物柴油产业还可以促进农林发展。

我国有很大面积的荒山和丘陵，由于土壤品质较差，不利于农作物生长而被荒废，如果在这些地区种植棕榈树、麻风树等木木油料作物，不仅可以提供大量的生物柴油原料，而且可以使农民提高收入，改善农民的经济状况。

除此之外，生物柴油还具有燃烧性好、润滑性好、运输安全等优良品质。

生物柴油虽然具备很多优势，但其也有一定的缺陷。生物柴油主要是由饱和的脂肪酸酯和不饱和的脂肪酸酯组成，其中，不饱和的脂肪酸酯稳定性较差，在运输和储存过程中容易氧化变质，破坏生物柴油的性能。

生物柴油在使用过程中，会损坏发动机上的橡胶部件，损坏发动机的性能。生物柴油最大的缺陷是其低温流动性差，其中的饱和脂肪酸甲酯在０°Ｃ左右时容易结晶析出，造成柴油机的燃油管和过滤器阻塞，从而影响发动机的正常启动。

因此，针对生物柴油的这些缺陷，必须对其进行一定的处理，减少其对发动机的影响。如何改善生物柴汕的低温流动性，使其在低温条件下可以正常使用，是目前亟需解决的问题。

生物柴油的质量标准包括密度、酸值、铜片腐蚀、氧化安定性、热值、运动粘度、灰分含量、闪点、十六烷值、水分含量等普通石化柴油的质量标准和甘油含量、游离脂肪酸含量、甲醇含量等生物柴油专用的质量标准。

世界上第一个生物柴油国际标准是ISO 14214A，后来美国环保局和欧盟又分别制定和推出了自己的生物柴油质量标准。

德国制定的是迄今为止全世界最完善的生物柴油标准，涵盖了几乎所有的生产生物柴油原料相对应的生物柴油。此外，欧洲国家如奥地利、瑞典、捷克等，亚洲国家如澳大利亚等也相继制定了符合自己国情的生物柴油质量标准。

我国政府也高度重视生物柴油产业的发展和生物柴油标准规范的制定，于2007年５月制订了标准，它是我国在生物柴油领域里的第一个国家标准。

国外对生物柴油的研究比较成熟美国是世界上石油资源需求量最大的国家，同时，也是最早对生物柴油的各方面展开系统性研究的国家。二十世纪九十年代初，生物柴油产业在美国迅速发展，逐渐形成商业化。

为了刺激生物柴油产业的发展，美国政府制订了一系列鼓励生物柴油生产和销售的法令和优惠政策，如免税和给予相应补贴等。美国生产的大豆油生物柴油作为石化柴油的掺混油已经应用到柴油机上，同时也有报道说生物柴油已经达到了国际航空煤油的标准。

欧盟是全球生产生物柴油最多的地区，年产量几乎等于其他地区产量的总和，同时，也是使用生物柴油最多的地区。在生物柴油领域，德国在欧盟地区一骑绝尘，早在１９８８年就已经通过化学方法合成菜籽油生物柴油，并投入生产。

目前，德国已经拥有八个大型屯物柴油生产公司，并且制定了生物柴油标准，同时也是目前最完善的标准。随后，法国、英国、奥地利、意大利等国不甘落后，也相继开展对生物柴油的研究和推广，大大促进了生物柴油的发展。

日本国土狭小，四面环海，资源比较匮乏，可选的原料不多，但日本经济和科技发展迅速，以废煎炸油为原料生产生物柴油的工艺非常成熟，目前年产量己经达到４０万吨。

印度由于盛产麻疯树，以麻疯果为原料生产麻疯树生物柴油，并己经开始出售含有５％生物柴油的混合燃料。马來西亚盛产棕榈树，棕榈油生物柴油产业发展迅速，已经开始使用含有５％棕榈油生物柴油的调和油。

我国对生物柴油的研究比较晚，但是生物柴油产业发展迅速。闵恩泽院士首先提出了发展清洁燃料的课题，并对生物柴油进行了初步研究和探索。

同时，国务院也高度重视生物柴油的研究和推广，并将发展生物柴油列入第十个五年计划，生物柴油产业从此成为了国家重要产业之一。

随后，“十一五”将油脂加工生产生物柴油技术作为重点研宄课题，各大知名院校、科研机构对生物柴油开展了广泛的研究，取得了很大的成就。目前，我国生物柴油产业蓬勃发展，形成一系列产业链。

中石化、中石油和中海油相继展开对生物柴油的研究、开发、生产和销售，先后建立了包括海南正和生物能源有限公司在内的一大批生物柴油企业，并且制定了生物柴油国家标准。

我国目前生物柴油年产量约300万吨。

由于生产成本较高，生物柴油的价格一般比较贵，这成为了限制生物柴油产业发展的主要问题。国内外学者对影响生物柴油成本的各方面因素进行了大量分析，发现原料费用、生产工艺、政府补贴和甘油价值等是主要因素。

因此，各国政府正努力通过使用廉价易得的原料、优化和改进生产工艺、给予免税或者补贴等措施来降低生物柴油的成本。原料方面，各国根据自己的国情，因地制宜，选择适合自己国情的原料。

美国由于盛产大豆，资源极其丰富，大豆油压榨工艺技术比较先进，将大豆油作为生物柴油的主要原料；欧盟国家如德国、法国和奥地利等由于盛产油菜，将菜籽油作为主要原料；曰本由于国土狭小、资源稀少，没有富余的天然油脂作原料来生产生物柴油，但是曰本科技发达，以煎炸油为原料制备生物柴油的技术比较成熟。

东南亚一带比较贫穷，天然植物油人吃尚且不能满足，但是当地盛产棕榈树，出油量也比较大，棕榈油成为生物柴油的主要制备原料；印度使用麻疯树油；我国以油料作物和海洋藻类植物作为生物柴油的廉价原料。

生产工艺方面，近些年来，一些新的技术工艺如超临界流体技术已经应出生物柴油领域，此外，生物酶做催化剂代替传统的酸碱催化剂也越来越受到人们的关注，由于超临界流体技术不需要催化剂，酶催化技术由于生物酶可以多次重复利用，使得后续处理工艺变得简单。

目前，为了促进生物柴油产业发展，各国政府基本上都是给予免税政策，使得生物柴油成本比石化柴油还低。

在副产物甘油的综合利用方面，甘油作为中间体、介质、添加剂和化工原料等己被广泛用于化学工业中。目前，虽然生物柴油在价格上的竞争力还是与石化柴油有一定的差距，但是生物柴油是最具发展潜力的石化柴油的替代燃料，随着石油资源的日渐枯竭，未来生物柴油的竞争力将会与日俱增，生物柴袖产业的发展将会越来越繁荣。