随着石油资源的枯竭、人们环保意识的提高,燃料的替代品正进入人们的视野。除了汽油醇以外,还有生物柴油。柴油的供需平衡问题是我国石油市场发展的焦点问题。大家可能都还清楚地记得过去的几年里我国各地所发生的“柴油荒”问题,柴油在市场上的短缺给我国的经济发展造成了阻碍。在这些年里我国还面临着柴油的供应缺口。开发生物柴油不仅与石化行业调整油品结构的方向相契合,而且对我国能源安全和生态环境的综合治理都有十分重大的战略意义。
按化学成分分析,生物柴油是一种高脂酸甲烷,它是通过以不饱和油酸C18为主要成分的甘油酯分解而获得的。与常规柴油相比,生物柴油具有许多无法比拟的性能。首先是具有优良的环保特性,由于生物柴油硫含量低,使得二氧化硫和硫化物的排放可减少约30%(有催化剂时为70%);生物柴油中不含对环境会造成污染的芳香族烷烃,因而废气对人体损害低于柴油。检测表明,与普通柴油相比,使用生物柴油可降低90%的空气毒性,由于生物柴油含氧量高,使其燃烧时排烟少,一氧化碳的排放与柴油相比减少约10%(有催化剂时为95%)。另外,生物柴油还具有较好的低温发动机启动性能,较好的润滑性能,较好的安全性能,以及良好的燃料性能和可再生能力。
目前生物柴油主要是用化学法生产,即用动物和植物油脂、甲醇或乙醇等低碳醇在酸性或者碱性催化剂及高温(~℃)的条件下进行转酯化反应,生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯,再经洗涤干燥即得生物柴油。目前生物柴油的主要问题是成本高,因而采用廉价原料提高转化、降低成本成为关键。美国已开始通过基因工程方法研究高油含量的植物,日本则采用工业废油和废煎炸油,欧洲是在不适合种植粮食的土地上种植富油脂的农作物。但化学法合成生物柴油有以下缺点:工艺复杂,醇必须过量,后续工艺必须有相应的醇回收装置,能耗高;色泽深,因为脂肪中不饱和脂肪酸在高温下容易变质;酯化产物难于回收,成本高;生产过程有废碱液排放等。
为解决上述问题,人们开始研究用酶法合成生物柴油,即用动物油脂和低碳醇通过脂肪酶进行转酯化反应制备相应的脂肪酸甲酯及乙酯。生物柴油的原料既可以是大豆、油菜籽等油料作物,油粽、黄连木等油料林木果实,工程微藻等水生植物,也可以是动物油脂、废食用油、垃圾油、泔水油等。酶法合成生物柴油具有条件温和、醇用量小、无污染排放的优点。随着酶制剂新技术的提高,酶法合成生物柴油必将取代化学法。
今天的内容学会了么?