生物柴油的应用现状及前景

生物柴油的应用现状及前景
李论
2012级车辆工程1班222012322220013
摘要：生物柴油是一种新的生物质可再生能源，是一种“安全、清洁、高效”的能源。

本文从生物柴油的化学反应原理、优点、缺点、生产方法、应用以及发展现状等方面详细介绍了生物柴油。

关键词：可再生能源；环保特性；发展现状；发展前景
0. 引言：随着化石燃料的枯竭以及环境污染的日益严重，全球范围内的能源危机使得寻求新的代替型能源已经是必然趋势，生物柴油 ( Biodiesel) 是指以油料作物、野生油料植物、餐饮废油等为原料，通过酯交换工艺制成有机脂肪酸酯类燃料, 是典型的“绿色能源”。

生物柴油作为一种可再生能源，因十六烷值高、无毒、无硫、可再生以及可生物降解等突出优势成为倍受关注的研究热点课题]。

1．生物柴油的简介
生物柴油是指以油料作物、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。

2. 生物柴油的制备方法
近年来，实验室研究的生物柴油生产技术非常多，而且针对各种不同的原料进行的工艺试验很多。

从反应来讲，涉及物理法、化学催化、生物催化、超临界无催化剂的酯化/酯交换反应。

2. 1 直接混合法
直接混合法是将植物油与矿物柴油按一定的比例混合后作为发动机燃料使用。

国外研究人员曾用50%植物油和50%的矿物柴油混合作燃料，结果表明曲轴箱变稠，喷油嘴积炭较厚。

美国阿拉巴马州罕次准尔大学约翰逊环境与能源中心用1：2 的混合燃料(1/3 的豆油和2/3 的矿物柴油)，结果表明：1/3 的脱胶豆油和2/3 的矿物柴油混合可代替柴油，他们对该混合燃料进行了900h 的耐力试验，发现曲轴箱污染物不多，也未发生变硬和凝胶现象。

但是植物油的黏度比柴油高11~13倍，加热到100℃才能接近柴油的黏度。

因此柴油机发动时需燃用矿物柴油，正常行驶时候再切换为植物油，但这在运输时这是很难实现的。

2.2 微乳液法
微乳液法是将动植物油与溶剂混合制成微乳状液。

微乳液是由两种不相溶液体与其它两性分子混合形成胶体分散系统，透明 热力学稳定，且各向同性，分散相粒径为1~150 nm 之间微乳化法生产生物柴油是利用乳化剂，使植物油分散到猫度较低溶剂中，例如1~5元醇类，从而将植物油稀释，降低猫度，以满足作为燃料使用要求，微乳液组分中含有低沸点成分，因此能改善雾化特性。

微乳液法可以在一定程度上改善植物油的性能，但是易出现破乳现象，稳定性差。

2.3 酯交换法
酯交换反应是动植物油脂在催化剂存在或超临界条件下，与低链醇类发生醇解反应生成脂肪酸单酯的反应过程。

酯交换反应过程很多因素影响到生物柴油的生产工艺和生物柴油的质量，如原料脂肪酸的组成、脂肪酸的含量、催化剂的种类和用量、低链醇的类别和用量、原料中水含量、反应温度、反应时间、搅拌等。

酯交换反应由于催化剂选择的不同主要有酸碱催化法、酶催化法、超临界法。

3．生物柴油的应用现状
生物柴油可用作锅炉、涡轮机、柴油机
等的燃料，工业上应用的主要是脂肪酸甲酯。

生物柴油是一种优质清洁柴油，可从各种生物质提炼，因此可以说是取之不尽，用之不竭的能源，在资源日益枯竭的今天，有望取代石油成为替代燃料。

3.1世界各国对生物柴油的应用
目前，世界各国，尤其是发达国家，都在致力于开发高效、无污染的生物质能利用技术。

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。

3.2中国生物柴油的应用
中国政府为解决能源节约、替代和绿色环保问题制定了一些政策和措施，早有一些学者和专家己致力于生物柴油的研究、倡导工作。

中国生物柴油的研究与开发虽起步较晚，但发展速度很快，一部分科研成果已达到国际先进水平。

研究内容涉及到油脂植物的分布、选择、培育、遗传改良及其加工工艺和设备。

目前各方面的研究都取得了阶段性成果，这无疑将有助于中国生物柴油的进一步研究与开发。

可以预计，在2-3年内，中国在该领域的研究将会有突破性进展并达到实用水平。

但是与国外相比，中国在发展生物柴油方面还有相当大的差距，长期徘徊在初级研究阶段，未能形成生物柴油的产业化：政府尚未针对生物柴油提出一套扶植、优惠和鼓励的政策办法，更没有制定生物柴油统一的标准和实施产业化发展战略。

因此，中国进入了WTO之后，在如何面对经济高速发展和环境保护和双重压力这种背景下，加快高效清洁的生物柴油产业化进程就显得更为迫切了。

4.生物柴油的发展现状
4.1世界各国生物柴油发展的现状
目前，世界各国，尤其是发达国家，都在致力于开发高效、无污染的生物质能利用技术。

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。

美国是最早研究生物柴油的国家。

总生产能力1300，000吨。

对生物柴油的税率为0%。

美国在黄石公园进行的60万公里的行车实验，没有任何结焦现象，空气污染物排放降低了80%以上。

而且使用生物柴油还吸引了附近300公里外的棕熊来到公园。

美国B20是采用20%生物柴油的柴油，尾气污染物排放可降低50%以上。

1992年美国能源署及环保署都提出生物柴油作为清洁燃料，美国总统克林顿1999年专门签署了开发生物质能的法令，其中生物柴油被列为重点发展的清洁能源之一，国家对生物柴油不收税。

日本1995年开始研究用饭店剩余的煎炸油生产生物柴油，在1999年建立了259 升/ 天用煎炸油为原料生产生物柴油的工业化实验装置，可降低原料成本。

目前日本生物柴油年产量可达400，000吨。

德国目前已拥有8个生物柴油的工厂，德国拥有300多个生物柴油加油站，并且制定了生物柴油的标准，对生物柴油不予征税。

2006年生物柴油产量达100万吨。

法国、意大利等欧洲国家都建立生物柴油的企业。

法国雪铁龙集团进行了生物柴油的试验，通过10万公里的燃烧试验，证明生物柴油是可以用于普通柴油发动机的。

其使用的标准是在普通石油柴油中添加5%的生物柴油。

4.2我国生物柴油的发展现状
中国政府为解决能源节约、替代和绿色环保问题制定了一些政策和措施，早有一些学者和专家己致力于生物柴油的研究、倡导工作。

中国生物柴油的研究与开发虽起步较晚，但发展速度很快，一部分科研成果已达到国际先进水平。

研究内容涉及到油脂植物的分布、选择、培育、遗传改良及其加工工艺和设备。

目前各方面的研究都取得了阶段性成果，这无疑将有助于中国生物柴油的进一步研究与开发。

可以预计，在2-3年内，
中国在该领域的研究将会有突破性进展并达到实用水平。

5．我国生物柴油的发展前景
发展生物柴油，中国有十分丰富的原料资源。

中国幅员辽阔，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。

目前中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，使其在中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。

6.结论
随着改革开放的不断深入，在全球经济一体化的进程中，在中国加入WTO的大好形势下，中国的经济水平将进一步提高，对能源的需求会有增无减，只要把关于生物柴油的研究成果转化为生产力，形成产业化，则其在柴油引擎、柴油发电厂、空调设备和农村燃料等方面的应用是非常广阔的。

【参考文献】
[1]冀星郗小林等.生物柴油技术进展与产业前景[J].中国工程科学,2002(9):86-93.
[2]于凤文计建炳 .生物柴油的现状和发展方向[J].能源环境保护,2003(6):16-17.
[3]汪家铭 .开发生物柴油蕴含市场潜力[J].上海化工,1999,(10):42.
[4]付玉杰 .生物柴油[M].北京：科学出版社,2006：5-63.
[5]孙尚德,等,生物柴油研究与开发进展,粮食与油脂,2007(4),8-13.
[6] 许家胜, 阴翔宇, 张杰, 等. 生物柴油制备新工艺的研究进展[ J] . 可再生能源, 2010, 28( 3) : 107-111.
[7] 贾利欣, 贾利忠,融晓萍.生物柴油产业的发展.内蒙古农业科技, 2007 , (1 ):63 ~ 65.
[8] 朱建良,张冠杰.国内外生物柴油研究生产现状及发展趋势.化工时刊, 2004 ,
1(18 ):23 ~ 27 .
[9] 刘伟,李茉莉.生物柴油能源作物研发现状.杂粮作物, 2007 , 27 (3 ):25 0~ 25 1.
[10] 严伯昌.我国生物柴油的发展状况及产业前景.河北农机, 20 8 , (1 ) :25 .。