生物柴油應(yīng)用進(jìn)展

■徐燕

（國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心 江蘇蘇州 215163）

生物柴油應(yīng)用進(jìn)展

■徐燕

（國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心 江蘇蘇州 215163）

生物柴油是以油料作物、動(dòng)物油脂等為原料制成的燃料，具有優(yōu)良的環(huán)保性能，可作為石油燃料的替代能源。世界各國對(duì)生物柴油都投入了非常大的力度進(jìn)行開發(fā)。我國的生物柴油產(chǎn)業(yè)面臨原料供應(yīng)不足、質(zhì)量參差不齊、市場(chǎng)接受度低和政策不完善的困境，而近期國家能源局公布的《生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策》為突破我國生物柴油產(chǎn)業(yè)的困局帶來了曙光。

生物柴油柴油地溝油

0 前言

2014年10月，被稱為“石油壟斷第一案”的生物柴油制造商盈鼎指控中石化拒絕銷售生物柴油并壟斷市場(chǎng)案，以盈鼎一審勝訴告終——云南省昆明市中院一審判定中石化云南分公司違反了《反壟斷法》，并判令其在判決生效后30日內(nèi)將云南盈鼎以“地溝油”、“泔水油”等為原料生產(chǎn)的生物柴油納入銷售體系進(jìn)行銷售。雖然中石化已提出上訴，但這一判決結(jié)果無疑給生物柴油制造商打了一針強(qiáng)心劑，也使得“生物柴油”再次引起了公眾的廣泛關(guān)注。

1 生物柴油的特點(diǎn)

生物柴油是指以油料作物（如大豆、油菜、棉、棕櫚等野生油料植物）、工程微藻等水生植物油脂，以及動(dòng)物油脂、餐飲垃圾油等為原料油，通過酯交換工藝制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料[1]。與傳統(tǒng)的礦物柴油相比，生物柴油具有以下特點(diǎn)：

（1）原料來源廣泛，具有持續(xù)的可再生性：生物柴油的原料來源極為廣泛，油料作物、工程微藻以及動(dòng)物油脂、地溝油等都可作為原料。而油料作物通過光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化為生物能，再加工為生物柴油，具有持續(xù)的可再生性。

（2）具有優(yōu)良的環(huán)保特性：生物柴油不含硫和芳香族烷烴，使得二氧化硫、硫化物等廢氣的排放量顯著降低。與普通柴油相比，使用生物柴油作燃料，尾氣中有毒有機(jī)物排放量?jī)H為石油柴油的1/10，顆粒物為20%，CO2和CO排放量?jī)H為10%，環(huán)保性能大大提高。

（3）具有良好的替代性能：生物柴油含碳量18-22，與柴油（16-18）基本一致，在酯化后，分子量大約280，與柴油220接近，它與柴油相溶性極佳，因而能夠與石化柴油一樣混合或者單獨(dú)用于汽車及機(jī)械。

2 各國生物柴油應(yīng)用進(jìn)展

2.1 美國

生物柴油技術(shù)誕生于上世紀(jì)80年代的美國，并被視做開啟了新能源革命。1990年，美國開始使用大豆油小規(guī)模生產(chǎn)生物柴油。1992年美國能源署及環(huán)保署都提出把生物柴油作為清潔燃料，進(jìn)行推廣應(yīng)用。

生物柴油已成為美國增長(zhǎng)最快的代用燃油。以美國西雅圖的Imperium可再生能源公司為例，該公司開發(fā)的將海藻轉(zhuǎn)化生產(chǎn)生物柴油和乙醇的技術(shù)，可年產(chǎn)4000萬加侖生物柴油和6000萬加侖乙醇，每年將產(chǎn)生超過3.5億美元的經(jīng)濟(jì)效益。

預(yù)計(jì)到2020年，美國生物柴油的產(chǎn)量將達(dá)到64.53億升，生物燃油將占美國交通燃油總量的20%[2]。

2.2 巴西

巴西不僅燃料乙醇的推廣應(yīng)用最為成功，同時(shí)也是最早掌握生物柴油技術(shù)的國家之一。

巴西早在20世紀(jì)80年代就推出“生物柴油計(jì)劃”，后因生產(chǎn)成本過高，并未進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。2002年，巴西重啟了該計(jì)劃，采用其豐產(chǎn)的蓖麻油為原料，建立了生物柴油工廠。2004年，巴西政府頒布了使用生物柴油的法令，宣布巴西于2007年開始必須在礦物柴油中摻加2%的生物柴油，到2012年增加到5%，2020年達(dá)到20%[3]。

2.3 歐洲[4]

歐洲是世界上生物柴油生產(chǎn)量最大的地區(qū)，并且產(chǎn)量以年均33%的幅度持續(xù)增長(zhǎng)，是生物柴油發(fā)展最快的地區(qū)。預(yù)計(jì)到2020年，生物柴油在歐洲的市場(chǎng)占有率將達(dá)到20%。

歐盟非常注重生物交通燃料，特別是生物柴油的發(fā)展，生物柴油使用量在生物燃料中占75%。為刺激生物柴油的發(fā)展，歐盟發(fā)布了一系列促進(jìn)市場(chǎng)營銷的指令，要求成員國降低生物柴油稅率，同時(shí)對(duì)利用休耕地種植生物柴油料進(jìn)行補(bǔ)貼。以德國為例，德國不僅全面免除了生物柴油的能源稅，還建立了900多家生物柴油加油站，在主要交通要道只允許銷售生物柴油[5]。

2.4 日本

日本是亞洲最早開始研究和應(yīng)用生物柴油的國家，1995年就開始研究生物柴油。

受植物油資源貧乏的制約，日本主要以廢棄食用油脂為原料生產(chǎn)生物柴油。1999年建立了耗用259 L/天廢煎炸油的工業(yè)化實(shí)驗(yàn)裝置，目前日本的生物柴油生產(chǎn)能力已達(dá)每年40萬噸，油品質(zhì)量已達(dá)到德國標(biāo)準(zhǔn)，生物柴油產(chǎn)品售價(jià)與石化柴油相當(dāng)[6]。

2.5 中國

我國對(duì)生物柴油的研究起步較晚，1981年才開始進(jìn)行用菜籽油、棉籽油等生產(chǎn)生物柴油的試驗(yàn)研究。2001年，海南正和生物能源有限公司建成年產(chǎn)近1萬kt的生物柴油試驗(yàn)廠，油品經(jīng)石油化工科學(xué)研究院、中國環(huán)境科學(xué)研究院測(cè)試，主要指標(biāo)達(dá)到美國生物柴油標(biāo)準(zhǔn)，這成為我國生物柴油產(chǎn)業(yè)化的標(biāo)志[7]。

盡管我國生物柴油起步較晚，但由于國家給予了大力支持，因而取得了較快的發(fā)展，目前已躋身世界第六大生物柴油生產(chǎn)國?！秶抑虚L(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020年）》將生物柴油等可再生能源低成本規(guī)?；_發(fā)利用列為重點(diǎn)領(lǐng)域及優(yōu)先主題。2006年1月正式實(shí)施的《中華人民共和國可再生能源法》鼓勵(lì)發(fā)展以能源作物為主要原料的生物質(zhì)液體燃料，計(jì)劃到2020年達(dá)到年替代石油1000萬噸的能力。2007年國家發(fā)改委在《可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》中明確提及，生物柴油年利用量到2020年要達(dá)到200萬噸。2007年，我國出臺(tái)《柴油機(jī)燃料調(diào)合用生物柴油（BD100）國家標(biāo)準(zhǔn)》，對(duì)生物柴油的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法進(jìn)行了規(guī)定。2011年2月，由中國石化石油化工科學(xué)研究院及中糧集團(tuán)有限公司負(fù)責(zé)起草并完成的《生物柴油調(diào)合燃料（B5）》標(biāo)準(zhǔn)正式施行。2013年，國務(wù)院下發(fā)《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃（2014-2020）》，指出要積極發(fā)展交通燃油替代，重點(diǎn)發(fā)展新一代非糧燃料乙醇和生物柴油。

2011年，云南盈鼎生物科技有限公司與昆明市公交集團(tuán)合作，在47輛公交車兩條線路連續(xù)運(yùn)行4個(gè)月的生物柴油 （生物柴油按照10%的比例混配在石化柴油中），效果良好。經(jīng)技術(shù)鑒定，發(fā)動(dòng)機(jī)油嘴油路干凈且無異常；動(dòng)力充沛，成本下降18%；更重要的是，尾氣排放降低了40%。

3 生物柴油發(fā)展困局

目前我國生物柴油生產(chǎn)技術(shù)已較為成熟，相應(yīng)的調(diào)和燃料國家標(biāo)準(zhǔn)也已出臺(tái)，但2014年全行業(yè)生產(chǎn)的生物柴油還不到100萬噸，生物柴油占柴油銷售總量不足1%。放眼國際，美國已有多個(gè)州使用生物柴油，年產(chǎn)量超過300萬噸；法國、巴西等國家要求柴油必須混

用5%的生物柴油。我國生物柴油產(chǎn)業(yè)之所以停滯不前，原因主要有三個(gè)：

3.1 原料成本上漲，產(chǎn)能不足

目前，我國的食用油消費(fèi)量有2500多萬噸，人均消費(fèi)食用油約20kg，但食用油加工及消費(fèi)時(shí)植物油的利用率約為80%，其余的則轉(zhuǎn)化為了廢棄油脂。由此可見我國的地溝油、酸化油等廢棄油脂年產(chǎn)量達(dá)到500萬噸以上，供應(yīng)充足、資源量大，如能夠集中處理作為生物柴油的原料使用，其供應(yīng)量十分可觀[8]。

但事實(shí)上，雖然生物柴油企業(yè)在各餐飲企業(yè)和社區(qū)建有上萬個(gè)餐廚廢棄物回收點(diǎn)，但依舊有大量地溝油流向了食用油非法提煉，回收的地溝油遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足生物柴油生產(chǎn)線的需求，很多產(chǎn)能達(dá)200噸的生物柴油生產(chǎn)線，每月產(chǎn)量才200噸。

3.2 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不健全，油品質(zhì)量參差不齊

雖然我國已經(jīng)出臺(tái)了生物柴油 （BD100）、生物柴油調(diào)合燃料（B5）兩個(gè)國家標(biāo)準(zhǔn)，但對(duì)生產(chǎn)流程、工藝設(shè)計(jì)和安全生產(chǎn)方面的國家標(biāo)準(zhǔn)仍不健全。并且，全行業(yè)不到100萬噸的產(chǎn)量卻容納著超過100家生物柴油廠商，難免在質(zhì)量要求上參差不齊。

3.3 受“石油巨頭”冷落

由于生物柴油企業(yè)沒有石油經(jīng)銷資質(zhì)，只能將產(chǎn)品賣給“三桶油”等“石油巨頭”。如果銷售生物柴油，將會(huì)擠占各石化企業(yè)本身的柴油銷售份額，且還需要對(duì)倉儲(chǔ)設(shè)備、加油站等設(shè)備進(jìn)行增加或改造，無疑要增加更多的投入。因此，生物柴油雖有價(jià)格優(yōu)勢(shì)，卻受到“石油巨頭”冷落，無緣龐大的正規(guī)車用油市場(chǎng)，企業(yè)只能自建銷售渠道，零散賣給漁船、運(yùn)輸車隊(duì)等客戶，難以實(shí)現(xiàn)規(guī)模效益。

3.4 政策配套不完善

雖然國家對(duì)生物柴油扶持政策不少，但相對(duì)石化柴油產(chǎn)銷體系還有諸多待完善之處，如石化柴油在煉油環(huán)節(jié)和城市公交使用中，國家均有補(bǔ)貼，而生物柴油則沒有。

由于政策不一致以及最具影響力的能源企業(yè)的拖延，投資者對(duì)這一行業(yè)最初熱情也已經(jīng)變成了毫無動(dòng)力。在經(jīng)歷5年虧損后，中海油終于在2014年叫停了其在海南的生物柴油試點(diǎn)項(xiàng)目。

4 前景展望

2015年1月，國家能源局正式公布《生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策》，這無疑為解決當(dāng)前生物柴油的行業(yè)困局帶來了曙光。筆者仔細(xì)研究了該文件，認(rèn)為有以下幾處亮點(diǎn)：

4.1 多渠道保障原料供給

文件指出，要因地制宜，以利用廢棄油脂為重點(diǎn)，積極開展非食用木本油料能源林建設(shè)，探索開發(fā)非食用草本油料和微藻資源，逐步建成適合我國國情的可持續(xù)原料供應(yīng)保障體系。

4.2 實(shí)行行業(yè)準(zhǔn)入制度，保障油品質(zhì)量

文件明確了生產(chǎn)企業(yè)的生物柴油產(chǎn)品收率 （以可轉(zhuǎn)化物計(jì)）應(yīng)達(dá)到90%以上，噸生物柴油產(chǎn)品耗甲醇不高于125千克、新鮮水不高于0.35立方米、綜合能耗不高于150千克標(biāo)準(zhǔn)煤；副產(chǎn)甘油須回收、分離與純化；“三廢”達(dá)標(biāo)排放。

4.3 嚴(yán)格執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)生物柴油推廣應(yīng)用

文件要求嚴(yán)格執(zhí)行生物柴油（BD100）、生物柴油調(diào)合燃料（B5）國家標(biāo)準(zhǔn)。相關(guān)職能部門應(yīng)加強(qiáng)對(duì)生物柴油調(diào)合燃料流通市場(chǎng)監(jiān)管，堅(jiān)決查處產(chǎn)品質(zhì)量違法行為；對(duì)不合格產(chǎn)品流入市場(chǎng)或在確定封閉推廣區(qū)域銷售非生物柴油調(diào)合燃料的，由相關(guān)職能部門依法進(jìn)行管理和處罰。

此次出臺(tái)的政策中，最引人關(guān)注的莫過于“嚴(yán)格執(zhí)行生物柴油調(diào)合燃料（B5）國家標(biāo)準(zhǔn)”這一項(xiàng)?！渡锊裼驼{(diào)合燃料（B5）》標(biāo)準(zhǔn)指出，B5柴油是指2%~5%（體積分?jǐn)?shù)）生物柴油（BD100）與95%~98%（體積分?jǐn)?shù)）石油柴油的調(diào)合燃料。根據(jù)2014年石油柴油的消耗量，如果按照添加5%計(jì)算，生物產(chǎn)油的表觀消費(fèi)量將達(dá)到800萬噸左右，而當(dāng)前國內(nèi)生物柴油總產(chǎn)能約300-350萬/噸，行業(yè)缺口達(dá)400多萬噸，市場(chǎng)空間廣闊。如果強(qiáng)制國內(nèi)的“石油巨頭”執(zhí)行上述標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)生物柴油生產(chǎn)企業(yè)有望迎來“春天”。

世界對(duì)生物柴油的需求量2010年已達(dá)到4480萬噸，并且全球生物柴油需求年均增速將達(dá)到101%甚至更高[9]。隨著石油柴油產(chǎn)量和價(jià)格的波動(dòng)，生物柴油在能源結(jié)構(gòu)中必將占有越來越重要的地位。

[1]Hao j，Wang L，Shen M，et al.Air Quality Impacts of Power Plant Emissions in Beijing [J].Environmental Pollution，2007，147(3)：401-408.

[2]張志穎，張遒瑋，車用生物柴油的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望 [J]，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2010（9）：263-264.

[3]牛曉娟，國內(nèi)外生物柴油的原料來源及應(yīng)用現(xiàn)狀 [J]，農(nóng)業(yè)機(jī)械，2011（4）：93-95.

[4]張春化，邊耀璋，蹇小平，馬志義，生物柴油的特性及其應(yīng)用，第二屆中國西部綠色低碳節(jié)能減排及可再生能源技術(shù)研討會(huì)論文集，2010：16-21.

[5]王永強(qiáng)，謝紅兵，常新耀，苗志國，生物柴油的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) [J]，河南科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，38（4）：79-83.

[6]謝玉強(qiáng)，黃昭月，生物柴油的應(yīng)用和研究現(xiàn)狀及進(jìn)展 [J]，SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION，2011（7）：378.

[7]于鵬浩，唐勇，張怡，張春雷，揭元萍，淺析生物柴油開發(fā)和應(yīng)用前景 [J]，化工進(jìn)展，2010，29：64-67.

[8]趙光輝，佟華芳，李建忠，何玉蓮，生物柴油產(chǎn)業(yè)開發(fā)現(xiàn)狀及應(yīng)用前景 [J]，化工中間體，2013（2）：6-10.

[9]汪多仁，生物柴油的開發(fā)與應(yīng)用進(jìn)展 [J]，精細(xì)化工原料及中間體，2012（10）：14-17.

U473.1+2[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-10-280-1

徐燕（1980～），女，碩士，研究方向?yàn)殂@井組合物領(lǐng)域?qū)嵸|(zhì)審查以及PCT審查。