生物柴油

夹竹桃
樟树
我国不仅是世界上餐饮业最发达的国家之一，而且中国料理 也是用油最多的料理之一，餐饮业每天都会产生大量的含有动 植物油脂的废水，打捞废弃油脂制成地沟油，废弃食用油我国 每年产生约二百五十万t，此数字还在逐年增长，食品制造与 加工企业 、饭店 以及饮食摊贩等产生大量的煎炸油并且大量 流回餐桌，为人体健康造成巨大隐患。如加以集中充分利用 即可生产 生物柴油以替代柴油，减少环境污染，因此有极大 的发展空间．但是对废弃动植物油生产生物柴油的政策朝令夕 改，直至2011年6月，国家财政部与税务总局再次发布通知对 以利用废弃的动植物油生产纯生物柴油免征消费税。
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0 1995 1997 1999 2001 2003 2005
消费量
产量
发展生物柴油，我国有十分丰富的原料资源。我国幅员 辽阔，地域跨度大，水热资源分布各异，能源植物资源种类丰 富多样，主要的科有大戟科、樟科、桃金娘科、夹竹桃科、菊 科、豆科、山茱萸科、大风子科和萝摩科等。多年生能源树木 可做到一次种植, 多年收益, 可利用荒山、荒坡及非耕地种植, 不与农业争地。
中国生物柴油的发展情况
我国生物柴油起步较晚，但发展迅速 我国发展生物柴油的课题首先由闵恩泽院士明确提出 。 1981年已有用菜籽油、棉籽油等植物油生产生物柴油的试验 研究。 1985 年 ,中国农业工程研究设计院的施德路先生进行了生物柴 油的试验探索 。 2001年海南正和生物能源公司在河北邯郸建成以回收废油、 野生油料为原料的年产1万t生物柴油试验厂。 2002年8月四川古杉油脂化学公司以植物油下脚料为原料生产 生物柴油，年生产能力1.5万t。 2002年9月福建龙岩卓越新能源发展有限公司建成年产2万t生 物柴油装置，并在2003年建成年生产能力10万t的生产装置。 2004年科技部启动了“十五”国家科技攻关计划“生物燃料 油技术开发”项目。
“十一五”期间，中国将建设能源林示范基地1200多万 亩，以满足600万吨生物柴油和装机容量1500万千瓦年发电 原料供应的林业生物质能源发展目标。中国将重点在云南、 四川、贵州、重庆等省市发展小桐子600万亩；在河北、陕西、 安徽、河南等省发展黄连木375万亩，在湖南、湖北、江西等 省发展观皮树75万亩，在内蒙古、辽宁、新疆等省区发展文 冠果200万亩，并推动这些地区合理布局生物柴油产业化项目， 最终使林业生物质能源达到从原料培育、加工生产到销售的 “林油一体化”格局。
生物质柴油的发展历史
• 1896年，Rudolph Diesel试制出压力点火内燃机——柴油 机，驱动燃料为花生油，这也被认为是最初意义上的生物 柴油。 • 1912年，R. Diesel预言植物油将成为一个新的能源方向。 • 1980年美国开始研究用豆油代替柴油； • 1983年Craham Quick首先将亚麻子油的甲酯用于发动机， 并将可再生的脂肪酸甲酯定义为生物柴“Biodiesel”； • 1984年脂肪酸甲酯或乙酯用于代替柴油燃料；
中国原油消费量及产量供需不平衡（百万吨） 350
120
中国柴油总销售量（百万吨）
110.2 101.1
300 250 200 150
60 100
85.0
80
70.2 62.2 72.7
77.4
100
40
38.4
42.9
46.1
48.7
50 0
1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005
2009年，世界生物柴油的总产量近1 400万t，主要生产 国包括德国、法国、美国、巴西和阿根廷等，其产量分别达 250万t、200万t、180万t、140万t和130万t
全球生物柴油产能和需求年均增速将分别达到11%5 和 101% 甚至更高。2010年，美国占全球消费量的18%，新的大 型消费市场将出现在中国和印度，其他国家的消费总和将占到 全球消费量的44 %。 2011年世界生物柴 油总产量约为2050万吨， 其中欧盟占51%，南美 占24%，亚洲占13%， 中北美占11%，其他地 区1%.
中国对生物柴油的开发利用
原因 中国是世界第二大石油消费国，对外依存度接近50％。 2010年柴油需求量约1 亿t ，2015年将达到1.3 亿t 。另一方面， 我国大气污染趋于恶化，2005年二氧化硫排放量达2 549 万t ， 居世界首位，较2000年增加27％，节能减排、保障能源和环 境安全是我国长期面对的难题，发展环保、可再生的生物燃料 成为国家的战略需求。
生物柴油的生产
• 原料： 大豆、玉米、动物脂肪、油菜籽、棕榈油、地沟油、 棉花子、桐油树、蓖麻籽、痳疯树、黄连木、夹竹桃的果 实等。
麻风树 油 菜
油棕
• 不同国家和地区选用材料不同
美国：大豆
巴西：蓖麻子
欧盟：油菜籽 中国;地沟油
生物柴油的制备过程
生物柴油的制备方法
• 物理法：直接使用法、混当时用法（稀பைடு நூலகம்）、微乳液法 • 化学法：酯交换法 、高温热裂解法、超临界法 藻法、生物酶合成法
、工程微
酯交换反应
酯交换反应是指在催化剂存在或超临界条件下，利用醇类物质 与植物油或动物脂肪中主要成分甘油三酯发生酯交换反应, 利用 甲氧基取代长链脂肪酸上的甘油基, 将甘油三酯断裂为3个长链 脂肪酸甲酯, 从而减短碳链长度, 降低油脂黏度, 改善油脂性能, 达到燃料的使用要求。
R1COOCH 2 R2 COOCH 2 3M e OH 催化剂 .......... ..........↓ .......... .......... .......... .......... ......... R 1 ( R2 , R3 )COOM e [ R1 ( R 2 , R3 )COOEt ] .......... .......... . .......... .......... .......... ... 2CH 2 (OH )CH (OH ) R3 COOCH 2
生物柴油的概述
• 定义： 生物柴油(Biodiesel)又称生质柴油，指以油料作物、 野生油料植物和工程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。 美国材料实验学会(ASTM)将生物柴油定义为:来源于 可再生液体原料的长链脂肪酸甲酯。 目前在中国来说，对于可以用于柴油机燃烧生物质制 取的燃料来说，都称为生物柴油。但是从确切的欧盟或者 美国的定义来说，这些都只能是生物质燃料，而非符合标 准的生物柴油。
生物柴油
杨万坤 114120238 11应用生物教育A班
1、背景 2、生物柴油的概述
3、生物柴油的发展历史
4、生物柴油的生产
5、生物柴油的开发应用现状（国际）
6、中国对生物柴油的开发利用
生物柴油
背景
• 自工业革命以来，建立在煤炭、石油、天然气等化石 燃料基础上的能源体系极大地推动了人类社会的发展；随 着世界经济的发展，未来对能源需求量越来越大,与此同 时，化石燃料资源日益枯竭及石化柴油燃烧带来环境问题， 随之而来的是国与国、地区之间的政治经济纠纷、冲突、 战争等。 • 能源危机促使人类必须寻求一种新的、清洁的、安 全的、可靠的、可再生的能源来维持促进社会发展，生物 能源作为一类可再生、可持续的能源成为当今国际上新能 源开发的热点。
美国 于 1998年制订了相应的生物柴油标准 ,严格规范生物柴 油 的 使 用 和 生 产。 2002 年 美 国 材 料 试 验 学 会 (AST M )通过了生物柴油标准 ,同时制定了更加严格的石化 柴油标准 , 已于 2006 年开始执行。美国计划于2012 年使 美国的生物柴油消费量增加到 4 . 62 亿升。 欧洲 生物柴油使用最多的是欧洲 , 份额已占成品油市场的 5 %以上 。2006 年中期 , 欧盟生物柴油产量超过400 万吨 。 德国是生物柴油利用最广泛的国家 , 生产和消费生物柴油占 世界总生产量的 1 / 3。 2004 年德国已有 1 800 个加油站供 应生物油 ,并已颁布了德国工业标准 ( E D I N51606 )，德国 的DIN生物柴油系列标准，是迄今为止最为详细系统的生物 柴油标准，目前已拥有8个生物柴油工厂。
到2020年，中国将力争培育专用能源林1300多万公顷， 可提供年产近600万吨生物柴油原料和总装机容量达1200万 千瓦发电的年耗木质原料，林业生物质能源份额将占国家生 物质能源发展目标的50%以上
有关生物柴油的最近报道
1、5 万吨生物柴油基地落户永州，湖南中鑫生物柴油科 技有限公司，以光皮树和蓖麻为原料。（2012年9月22日， 中国经济导报） 2、福建福清源华能源公司的生物柴油Ⅲ期工程预计2013 年3月投产，以地沟油为原料，将现有的年产3万t扩增至 年产18万t。（2012年5月，能源与环境） 3、融鑫集团在武汉启动200kt/a 生物柴油项目，利用棉籽 油转化成生物柴油，年利润可达4亿元。（2012 齐鲁石油 化工） 4、新奥油藻生物柴油项目2015年将实现产业化，年产生 物柴油可达5000吨，新奥科技发展有限公司承担的国家 863 计划项目“CO2-油藻-生物柴油关键技术研究”通过 科技部组织的专家验收，并与国家开发银行签署 3亿元的 贷款合作协议，2015 年将实现油藻生物柴油产业化。 （2012年10月18日，河北日报）
发展中的问题
生物柴油的发展存在着争议，但权衡生物柴油的利与弊， 其发展仍然不容忽视。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，生物柴油也存在一些技术限制。生物柴油发展 导致对有限耕地资源的挤占，推动农产品的价格上涨并对一些 国家的粮食安全构成威胁,而开垦新的农地则会破坏生态，而一 些研究显示，开垦新农地所制造的二氧化碳可以提供这块农地 上的作物吸收数十年，换句话说就是在环保上不值得。 就单位土地面积生物柴油产出效率来说，油棕榈和麻疯树 等木本油料植物比传统的油菜籽和大豆等传统油料作物要高， 更具发展前景，且能更充分利用土地资源（可以利用无法种植 作物的土地）。研究报道，美国可再生资源国家实验室通过现 代生物技术制成“工程海藻”，在实验室条件下可以使其油脂 含量达到40％～60％，单位面积物柴油产量可达16000～ 40000 L／hm2，可以为未来生物柴油发展开辟一条新途径。
生物柴油的应用现状
20 世纪 90 年代以来 , 生物柴油研究发展非常迅速 ,美 国 、欧洲各国 、加拿大 、巴西 、日本等都在积极发展这项 产业 。欧洲已成为全球生化柴油的主要生产地，美国、意大 利、法国已相继建成生物柴油生产装置数十座。在美国和欧 洲各国 , 生物柴油已被核准为可替代型燃料 , 并有了较大范 围的应用实践 , 使生物柴油迅速成为新经济产业。
我国在“九五”期间就制定了可再生能源中长期发展规划， 2005 年又出台了《可再生能源法》。2005年生物柴油的产量为 10万t 左右，2007年产量达100 万t 左右。国家规划2010年生 物燃料 (包括生物柴油) 将替代石油200 万t ，2020年生物燃 料年替代石油1 000 万t ，占交通燃料的15％左右。 中国“十五”计划发展纲要提出发展各种石油替代品，将 发展生物液体燃料确定为国家产业发展方向。生物柴油产业得 到了国务院领导和国家计委、国家经贸委、科技部等政府部门 的支持，并已列入有关国家计划。 2010年国家质检总 局、国家标准委公布了 《生物柴油调和燃料（B5） 》标准。该标准于2011年 2月1日开始实施。
生物柴油的优缺点
• 优点：
(1)具有优良的环保特性 (6)具有优良的燃烧性能 (2)低温启动性能 (7)具有经济性 (3)生物柴油的润滑性能比柴油好 (8)可调和性 (4)具有良好的安全性能 (9)可降解性 (5)具有可再生性
缺点：
（1）以菜籽、大豆等为原料的成本高、回收成本也很高，在一些少耕地 国家种植油料作物会造成粮食危机。 （2）工艺复杂、能耗高，设备投入大 （3）不饱和脂肪酸在高温下容易变质 （4）生产过程有污染物排放
工艺流程
1、物理精炼 2、甲醇预酯化 3、酯交换反应 4、重力沉淀、水洗与分层 5、甘油的分离与粗制甲酯的获得 6、水份的脱出、甲醇的释出、催化剂的脱出与精制生物柴 油的获得
工程微藻法
利用“工程微藻”生产柴油。美国国家可更新实验室(NREL)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”。 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 增加到40%以上，而一般自然状态下微藻的脂质含量为5%-20%。 “工程微藻”中脂质含量的提高主要由于乙酰辅酶A羧化酶(ACC)基因 在微藻细胞中的高效表达，在控制脂质积累水平方面起到了重要作 用。