地溝油的華麗轉(zhuǎn)身

當(dāng)如期聽(tīng)到播種機(jī)"轟……轟……"的啟動(dòng)聲，我們壓抑著一份喜悅;當(dāng)播種機(jī)不出任何問(wèn)題地行駛過(guò)我們所設(shè)定的試驗(yàn)路程后，我們的激動(dòng)不需要描述。這一過(guò)程發(fā)生在中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院北京農(nóng)機(jī)實(shí)驗(yàn)站一場(chǎng)真機(jī)點(diǎn)燃實(shí)驗(yàn)。忐忑的是我們的試驗(yàn)對(duì)象來(lái)自實(shí)驗(yàn)室、來(lái)自地溝油變身后的生物柴油 。驚喜沖刷了一切的忐忑。原來(lái)地溝油真的可以變廢為寶，原來(lái)經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室處理后的地溝油，真的可以作為燃料驅(qū)動(dòng)真正的柴油機(jī)，能像石化柴油一樣，發(fā)動(dòng)汽車(chē)，讓汽車(chē)跑起來(lái)。

我們的試驗(yàn)對(duì)象來(lái)自北京師范大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。在真機(jī)試驗(yàn)前，我們探訪了它產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。在實(shí)驗(yàn)室里，最先看到的是有著異味、顏色渾濁的地溝油。經(jīng)過(guò)科研工作人員的預(yù)處理，去除地溝油中的機(jī)械雜質(zhì)膠質(zhì)和水分，剩下一些脂肪酸和甘油三酯，而這兩種元素正是制作生物柴油的元素。隨后，堿性催化劑氫氧化鈉與低碳醇發(fā)生酯交換反應(yīng)，將得到的溶液干燥，分離出甲醛酯溶液從而獲得生物柴油。經(jīng)過(guò)“變身”的地溝油，無(wú)論從味道還是清潔度上都和最開(kāi)始的地溝油有明顯區(qū)別。

北京化學(xué)會(huì)推薦專家，北京師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師盧忠林有這樣一番介紹：“地溝油由于其來(lái)源，會(huì)含有一些有毒物質(zhì)，如重金屬、細(xì)菌，是絕對(duì)不允許用于餐飲業(yè)的。生物柴油也不是什么新鮮事。早在1910，發(fā)明柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的工程師狄塞爾（ Diesel，柴油，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的英文名稱）在巴黎博覽會(huì)上就展示了花生油可以做柴油發(fā)動(dòng)機(jī)燃料，這是最 早的生物柴油，但后來(lái)由于石化柴油的物美價(jià)廉，生物柴油的發(fā)展就被人們忘記了。直到1973年的能源危機(jī)和后來(lái)的環(huán)保運(yùn)動(dòng)和生態(tài)保護(hù)，生物柴油又被提到了議事日程。目前的生物柴油，化學(xué)成分是脂肪酸的低碳醇酯，主要是甲醇酯，它是通過(guò)植物油與低碳醇在催化劑作用下的酯交換反應(yīng)制得，其燃燒性能接近石化柴油。但地溝油和植物油一樣，由于其粘度大，燃點(diǎn)高，燃燒性能不好，不能直接做柴油發(fā)動(dòng)機(jī)燃料。因此，地溝油要華麗轉(zhuǎn)身，必須經(jīng)過(guò)酯交換反應(yīng)，這就是其中的奧秘?！?/p>

既然講到地溝油，在此重溫一下地溝油的概念。地溝油可分為三類(lèi)：一是狹義的地溝油， 即將下水道中的油膩漂浮物或者將賓館、酒樓的剩飯、剩菜（通稱泔水）經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單加工、提煉出的油;二是劣質(zhì)豬肉、豬內(nèi)臟、豬皮加工以及提煉后產(chǎn)出的油;三是用于油炸食品的油使用次數(shù)超過(guò)一定次數(shù)后，再被重復(fù)使用或往其中添加一些新油后重新使用的油。

地溝油含有毒素，流向江河會(huì)造成水體營(yíng)養(yǎng)化;一旦食用，則會(huì)破壞白血球和消化道黏膜，引起食物中毒，甚至致癌。這也正是大家談“地溝油” 色變的原因所在。

地溝油的產(chǎn)生不可避免，那么，最大程度將地溝油利用起來(lái)，變廢為寶，便是有了個(gè)好的去向，而不是大家所擔(dān)心的再次流向餐桌。相信廢物利用、變廢為寶是最佳正解，也是科技發(fā)展的硬道理。

地溝油是一種很復(fù)雜的有機(jī)物，其中含有各種烴的衍生物，絕大部分是可燃的，經(jīng)過(guò)加工處理，提高熱值和燃燒效率即可作為燃料使用。地溝油在經(jīng)過(guò)加工之后，和我們?nèi)粘Ｖ惺秤玫氖澄镉偷幕瘜W(xué)成分是一樣的，是一種脂肪酸的甘油酯，因?yàn)槠湫阅芎褪裼筒畈欢?，得名生物柴油。生物柴油是生物質(zhì)能的一種，它是生物質(zhì)利用熱裂解等技術(shù)得到的一種長(zhǎng)鏈脂肪酸的單烷基酯;生物柴油也是含氧量極高的復(fù)雜有機(jī)成分的混合物，這些混合物主要是一些分子量大的有機(jī)物，幾乎包括所有種類(lèi)的含氧有機(jī)物，如：醚、醛、酮、酚、有機(jī)酸、醇等。

至于從地溝油中提煉出生物柴油，轉(zhuǎn)化率是多少？北京師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院盧忠林教授同樣給出解答：“在好的催化劑和工藝條件下，地溝油與生物柴油的轉(zhuǎn)化率可達(dá)到90%以上。”

相較石化柴油，生物柴油有著不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。（1）地溝油轉(zhuǎn)化的生物柴油含氧，燃燒過(guò)程中不會(huì)積碳，而礦物油積碳，所以會(huì)冒黑煙;（2）生物柴油含硫量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于普通柴油，無(wú)論是對(duì)大氣污染還是對(duì)車(chē)子腐蝕都會(huì)減少;（3）具有可再生性。

地溝油制為生物柴油，這一切遠(yuǎn)不止步于實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證;同時(shí)，因?yàn)檫@一路徑的實(shí)現(xiàn)，也使得地溝油具有了新的利用空間，在未來(lái)綠色低碳發(fā)展中也將是燃料發(fā)展的重要方向。例如，地溝油已然成為航空燃料的新成員，中國(guó)石化將餐飲廢油經(jīng)過(guò)加氫處理后，與普通航油按照1∶1的比例調(diào)和成生物航油。該項(xiàng)技術(shù)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)5年的研發(fā)和安全監(jiān)測(cè)：2009年，中國(guó)石化成功開(kāi)發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的生物航油生產(chǎn)技術(shù);2013年4月24日，中國(guó)石化1號(hào)生物航油在上海虹橋機(jī)場(chǎng)成功完成技術(shù)試飛;2014年2月12日，中國(guó)石化獲得中國(guó)民航局頒發(fā)的生物航油適航許可證，可投入商業(yè)化應(yīng)用;2015年3月21日，首次用于海南航空737-800型客機(jī)的商業(yè)載客飛行。這里也相應(yīng)誕生了國(guó)內(nèi)第一條地溝油轉(zhuǎn)化為生物航油的生產(chǎn)線，技術(shù)工藝流程分三步：首先，使地溝油成為初步的生物柴油;其次，在高溫高壓條件下將生物柴油通過(guò)催化劑進(jìn)行加氫處理，使生物柴油轉(zhuǎn)變?yōu)槎喾N有機(jī)物的混合物;最后，利用這些混合有機(jī)物沸點(diǎn)不同的特性，將其在分餾塔中分餾，最終得到包括航空煤油在內(nèi)的多種產(chǎn)物。

參考文獻(xiàn)

[1]高峰.航空燃料的新成員：“地溝油”航油[J].石油知識(shí)，2016（2）：62

1. 實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)景1

2. 實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)景2

3. 地溝油轉(zhuǎn)化成的生物柴油能夠驅(qū)動(dòng)播種機(jī)

推薦單位 / 北京化學(xué)會(huì)

成果來(lái)源 / 北京師范大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心

科研代表 / 盧忠林