帶給你更多意外的可再生柴油

■ 陸 鳴

綠色話題

帶給你更多意外的可再生柴油

■ 陸 鳴

沃爾沃卡車北美公司于2015年12月9日宣布，已批準(zhǔn)其所有的專有沃爾沃發(fā)動機使用可再生柴油燃料。沃爾沃卡車公司因此成為世界上第一家支持使用可再生柴油燃料的OEM制造商。

可再生柴油燃料究竟有哪些優(yōu)點？值得沃爾沃公司如此重視？

清潔與減排

可再生柴油是一種第二代替代燃料，與第一代生物柴油有相同的生物原料（如植物油、動物脂肪），不過卻是通過酯交換過程完成的，因此油品有更好的低溫性能。用它作為燃料，車輛的燃油經(jīng)濟性有所改善，同進(jìn)還可以減少二氧化碳排放量。據(jù)美國加利福尼亞州空氣資源委員會分析，按低碳燃料標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生命周期分析，可再生柴油可減少15%~80%的溫室氣體排放。沃爾沃公司使用的可再生柴油就是這樣一種燃料。

加氫酯和脂肪酸（Trans ester and fatty acids，簡稱“HEFA”）是常見的烴類而非醇或酯燃料，可以用于柴油發(fā)動機。目前，HEFA燃料已通過ASTM國際認(rèn)證，與石油噴氣燃料以50%的調(diào)合率用于噴氣發(fā)動機。自2011年以來，阿拉斯加航空公司、荷蘭皇家航空公司和美國聯(lián)合航空公司已在商業(yè)航班中驗證了HEFA燃料使用的可靠性。美國國防部也是HEFA生物噴氣燃料的一個潛在消費者，計劃在其JP-8噴氣燃料中使用該燃料。

根據(jù)美國能源信息署發(fā)布的資料，2014年全世界生產(chǎn)了超過10億加侖的HEFA燃料。美國耐斯特石油公司預(yù)測，全球可再生柴油目前的需求約1000萬噸/年，但當(dāng)更嚴(yán)格的法令生效后，整個歐洲的消費量約為2000萬噸，亞洲的消費量也將大幅增長。

2011～2014年全球可再生柴油的產(chǎn)量

更多的“通行證”

歐洲是可再生柴油的主要市場。目前，在世界范圍內(nèi)已有10套裝置生產(chǎn)可再生柴油，大多集中在歐洲。芬蘭耐斯特公司是目前世界上最大的可再生柴油生產(chǎn)商，2011年時其產(chǎn)能已經(jīng)達(dá)到200萬噸/年。其他主要的生產(chǎn)商有意大利的埃尼集團(tuán)、美國綠色鉆石柴油公司等。

在歐洲銷售的可再生柴油，除了要符合普通柴油的各項標(biāo)準(zhǔn)外，還必須獲得專門的認(rèn)證，那就是ISCC（國際可持續(xù)性和碳鑒定，International Sustainability & Carbon Certification）證書。ISCC體系是基于歐盟新的可再生能源指令可持續(xù)性的第一個標(biāo)準(zhǔn)，已被德國農(nóng)業(yè)和食品辦公室（BLE）核準(zhǔn)。2011年初，德國出售的所有生物燃料必須具有可持續(xù)性認(rèn)證。耐斯特公司在芬蘭帕爾沃（Porvoo）有兩套年產(chǎn)能為19萬噸的可再生柴油裝置，產(chǎn)品NExBTL可再生柴油（HEFA燃料中一種）已獲德國ISCC證書。這表明，由已被鑒定的原材料生產(chǎn)的NExBTL柴油，適用于符合生物含量指令的德國市場使用。

與普通柴油相比，NExBTL柴油溫室氣體排放可以減少50%以上。這涵蓋了該產(chǎn)品從原材料生產(chǎn)到最終產(chǎn)品的整個生命循環(huán)周期。

逐漸被接受

2011年，荷蘭鹿特丹煉油廠使用耐斯特公司NExBTL技術(shù)的80萬/年可再生柴油裝置投運生產(chǎn)。產(chǎn)品以植物油或廢棄油脂為原料，可與礦物柴油調(diào)合使用，與化石柴油相比，尾氣排放減少40%～80%，在人口密集的城市地區(qū)有助于提高整體的空氣質(zhì)量。

在芬蘭的汽車中已開始試用可再生原材料生產(chǎn)、不含礦物石油成份的Neste Green 100柴油。2012年4月，由芬蘭波爾沃煉油廠用廢油脂生產(chǎn)的NExBTL可再生柴油，已銷售到美國市場。

使用了NExBTL可再生柴油的賽車

相比于其他國家，美國對可再生生物柴油的接受度要高一些。2015年10月16日，美國加利福尼亞州奧克蘭市宣布，為減少排放，市政車隊開始使用NExBTL可再生柴油。奧克蘭成為整個市政車隊都使用可再生柴油的第一個美國城市，年消耗約23萬加侖。另外，越來越多的城市和私人車隊正在轉(zhuǎn)向使用NExBTL可再生柴油，如舊金山和核桃溪（Walnut Creek）市，谷歌gBuses和UPS公司運輸卡車等。2015年6月，一組賽車運動愛好者嘗試用NExBTL柴油驅(qū)車從佛羅里達(dá)大西洋海岸開車到加州的太平洋海岸。

美國推進(jìn)燃料（Propel Fuels）公司報道，2015年8月在加利福尼亞州南部HPR柴油的銷量比生物柴油（B20）高出300%。加利福尼亞州空氣資源委員會的研究也表明，可再生柴油的溫室氣體排放量比石油柴油可減少約70%。HPR柴油可減少有害的氮氧化物和微粒（PM 2.5）排放，改善當(dāng)?shù)氐目諝赓|(zhì)量，減少兒童、老人有肺部疾病（如哮喘）的產(chǎn)生。

更多的原料來源

耐斯特公司新加坡可再生柴油裝置（可生產(chǎn)80萬噸/年NExBTL）于2010年投產(chǎn)，裝置開車時僅利用棕櫚油為原料。但耐斯特公司表示，將使用更多的廢物來生產(chǎn)NExBTL可再生柴油，包括棕櫚脂肪酸餾出物和一些廢物如動物脂肪。研究工作主要集中在兩種原材料：一是微生物、微藻和木基生物質(zhì)，還有就是現(xiàn)有的原材料，如麻瘋果油、亞麻薺油、魚類產(chǎn)生的廢棄物油等。

例如，芬蘭和其他地方有大量的、沒有被有效利用的農(nóng)業(yè)秸桿，耐斯特公司就研究如何將秸稈轉(zhuǎn)化為可再生柴油的原料。2012年10月，耐斯特公司位于芬蘭Porvoo生產(chǎn)基地的歐洲首個中型裝置正式投產(chǎn)。不過，NExBTL過程沒有選擇利用纖維素生物質(zhì)作為原料，他們認(rèn)為木質(zhì)纖維素材料商業(yè)規(guī)模的微生物油裝置時機還沒有成熟。

油藻類微生物可以產(chǎn)生占其細(xì)胞重量高達(dá)80%的油，通過酵母和真菌從廢物和殘余物中的糖類轉(zhuǎn)化成NExBTL柴油的原料還有許多。2012年，耐斯特公司新加坡煉廠開始以魚類廢物脂肪為原料生產(chǎn)可再生柴油。選中淡水鯰魚的原因是：一是原料來源豐富，二是其加工后產(chǎn)生的廢物中脂肪含量可高達(dá)30%～35%，但只含有很少的ω-3或6脂肪酸。這是其他海水魚無法相比的。

市場潛力巨大

除了提供可再生柴油，這一生產(chǎn)裝置還有其他潛力可挖。

2011年，荷蘭鹿特丹煉油廠80萬/年的可再生柴裝置投運，以植物油或廢棄油脂為原料，生產(chǎn)NExBTL柴油。在NExBTL生產(chǎn)過程中，可再生原料（植物油和脂肪殘留物）經(jīng)加氫處理成為可再生柴油燃料。與替代的酯交換法可再生柴油工藝不同，NExBTL過程不會產(chǎn)生甘油作為副產(chǎn)物。取而代之的是，甘油三酯的甘油鏈被催化氫化成為丙烷，脂肪酸組分被加氫脫氧、脫羰或脫羧成為相應(yīng)的較長鏈烷烴（可再生柴油燃料）。這個過程發(fā)生在填充有專有催化劑的床層反應(yīng)器中。

2016年年底前，荷蘭鹿特丹煉油廠將利用新的分離過程回收和凈化生物丙烷，年產(chǎn)3~4萬噸。原料為其80萬/年的可再生柴油燃料裝置的側(cè)線物流氣體。生物丙烷與化石丙烷性質(zhì)相似，可用于現(xiàn)在的液化石油氣，作為發(fā)電廠燃料出售。這一裝置將顯著提高側(cè)線物流的附加價值。

探索還將繼續(xù)

從事紙漿、紙張和木材業(yè)務(wù)的芬蘭公司UPM于2014年8月宣布，已在芬蘭拉彭蘭塔（Lappeenranta）建成生產(chǎn)世界上第一個商業(yè)化規(guī)模、基于木質(zhì)的生物煉制廠，生產(chǎn)約10萬噸/年的可再生柴油，被UPM公司稱為BioVerno的柴油。該柴油可適用于任何類型的柴油發(fā)動機。

日本京都大學(xué)的一個團(tuán)隊于2015年11月27日宣布，研究出利用菜籽油生產(chǎn)可再生柴油的途徑。該途徑以Pd/ C為催化劑，先將甘油三酯被水解和氫化成為飽和脂肪酸，然后再在催化劑的作用下脫羧化成為烴類。將得到的烴類與適量化石柴油相調(diào)合后，可以滿足日本化石柴油規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。