劣質(zhì)油脂資源化利用概述

洪 鄭 鐘 凱 李伏益 方靈丹 洪玉倩 雷小英 裴壯壯

贊宇科技集團(tuán)股份有限公司，浙江杭州，311300

1 劣質(zhì)油脂的概念及現(xiàn)狀

劣質(zhì)油脂泛指在生活中存在的各類劣質(zhì)油，如回收的食用油、反復(fù)使用的炸油、各種動(dòng)物肉、內(nèi)臟等加工出的劣質(zhì)油脂、食用油生產(chǎn)中產(chǎn)生的含油廢棄物等。劣質(zhì)油脂是人們?nèi)粘Ｉ钪斜厝划a(chǎn)生的廢棄物，其最大來(lái)源為城市大型飯店下水道的隔油池的回收油，即通常所說(shuō)的“地溝油”。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局網(wǎng)站報(bào)道，2022年我國(guó)食用油消費(fèi)量3 758萬(wàn)噸，而劣質(zhì)油脂的產(chǎn)量約占食用油消耗量的15%[1]，即2022年劣質(zhì)油脂的產(chǎn)量約為563.7萬(wàn)噸。

劣質(zhì)油脂是質(zhì)量極差、極不衛(wèi)生，過(guò)氧化值、酸價(jià)、重金屬、微生物等嚴(yán)重超標(biāo)的非食用油。它含有毒素，流向江河會(huì)造成水體營(yíng)養(yǎng)化，一旦食用，則會(huì)破壞人體白細(xì)胞和消化道黏膜，引起食物中毒，甚至致癌[2-4]。

為抵制劣質(zhì)油脂重回餐桌，政府采取了一系列措施，如國(guó)務(wù)院辦公廳于2010年7月出臺(tái)的《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于加強(qiáng)地溝油整治和餐廚廢棄物管理的意見(jiàn)》，同期組織開(kāi)展的“地溝油”等城市餐廚廢棄物資源化利用和無(wú)害化處理試點(diǎn)工作；2011年12月衛(wèi)生部向社會(huì)公開(kāi)征集“地溝油”檢測(cè)方法，并于2012年5月初步確定了4個(gè)儀器法和3個(gè)可現(xiàn)場(chǎng)使用的快速檢測(cè)法[5-7]；2017年4月24日，國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)“地溝油”治理工作的意見(jiàn)》；同時(shí)各地方政府根據(jù)國(guó)務(wù)院辦公廳的指導(dǎo)意見(jiàn)，出臺(tái)了各項(xiàng)地方政策及處理措施，如2011年北京市出臺(tái)的《北京市餐廚垃圾和廢棄油脂排放登記管理暫行辦法》；2012年上海市出臺(tái)的《上海市餐廚廢棄油脂處理管理辦法》；2015年杭州市出臺(tái)的《杭州市餐廚廢棄物管理辦法》等。同時(shí)，為解決廢棄油脂的回收利用問(wèn)題，國(guó)家出臺(tái)了相關(guān)鼓勵(lì)政策，如2011年財(cái)政部、國(guó)家稅務(wù)總局下發(fā)了《關(guān)于對(duì)利用廢棄的動(dòng)植物油生產(chǎn)純生物柴油免征消費(fèi)稅的通知》（財(cái)稅〔2010〕118號(hào)），2021年上海市印發(fā)的《上海市支持餐廚廢棄油脂制生物柴油推廣應(yīng)用管理辦法》等。

雖然在政府運(yùn)用信息化手段對(duì)劣質(zhì)油脂回收、利用的各環(huán)節(jié)進(jìn)行跟蹤和監(jiān)管，嚴(yán)厲打擊非法收運(yùn)、非法處置等措施下，劣質(zhì)油脂收集、運(yùn)輸、處置的企業(yè)在企業(yè)規(guī)模、裝備配制、制度管理、市場(chǎng)監(jiān)管上都有極大提高，但部分生產(chǎn)單位受利益驅(qū)使，少報(bào)、瞞報(bào)，甚至不報(bào)產(chǎn)生量，將產(chǎn)生的劣質(zhì)油脂經(jīng)非法提煉后作為食用油用于生產(chǎn)或銷售給非法收運(yùn)公司等情況時(shí)有發(fā)生[8-9]。為解決劣質(zhì)油脂對(duì)人民和環(huán)境的危害，提高其資源化利用和市場(chǎng)價(jià)值是根本方法。

2 劣質(zhì)油脂的利用

事實(shí)上，劣質(zhì)油脂主要成分仍然是甘油三酯，是一種寶貴的油脂資源，可以經(jīng)過(guò)處理和生產(chǎn)得到有效利用，是一種放錯(cuò)位置的資源。劣質(zhì)油脂利用方式大體上可以分為三種：①用于制備生物柴油及衍生物；②用于制備脂肪酸及衍生物；③用于生產(chǎn)油脂基表面活性劑[10]。

2.1 劣質(zhì)油脂制備生物柴油及衍生物

生物柴油又被廣泛稱為“陽(yáng)光燃料”“清潔燃料”和“綠色燃料”，是以動(dòng)植物油脂為主要原料生產(chǎn)的液體可再生燃料，具有十六烷值高、幾乎不含硫、無(wú)芳烴等特點(diǎn)，一般與石化柴油以一定比例混合后使用，對(duì)于改善傳統(tǒng)柴油車尾氣中烴類、一氧化碳和黑煙排放效果明顯[11]。

得益于生物柴油在能源替代、降低碳排放、減輕城市大氣污染方面的重要作用，在研發(fā)、生產(chǎn)、推廣上一直享有大量政策支持及補(bǔ)助。在《“十四五”生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》和《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》中就明確指出，開(kāi)展新型生物質(zhì)能技術(shù)研發(fā)與培育，推動(dòng)生物燃料與生物化工融合發(fā)展，建立生物質(zhì)燃燒摻混標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)各省市也圍繞《“十四五”生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》和《生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策》，紛紛出臺(tái)地方生物柴油發(fā)展政策，如上海市2021年推出的《上海市支持餐廚廢棄油脂制生物柴油推廣應(yīng)用管理辦法》中規(guī)定上海市餐廚廢棄油脂的收運(yùn)、處置以及在加油站推廣應(yīng)用等各個(gè)環(huán)節(jié)，按照“閉環(huán)管理、市場(chǎng)化運(yùn)作、支持應(yīng)用”的原則，形成本市餐廚廢棄油脂資源化全產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)管理、價(jià)格聯(lián)動(dòng)、托底保障、產(chǎn)品順暢應(yīng)用的體系，促進(jìn)資源化利用，保障食品安全；浙江省2019年推出的《浙江省生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2019—2022年）》中明確提出加快培育“生物+”相關(guān)產(chǎn)業(yè)，重點(diǎn)發(fā)展污水高效處理生物制劑、有機(jī)廢棄物處理生物制劑等生物環(huán)保產(chǎn)業(yè)，農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電、生物柴油等生物能源；安徽省2022年印發(fā)的《安徽省“十四五”節(jié)能減排實(shí)施方案》中表示統(tǒng)籌布局生物燃料乙醇項(xiàng)目，適度發(fā)展先進(jìn)生物質(zhì)液體燃料，到2025年，非化石能源占能源消費(fèi)總量比重達(dá)到15.5%以上。

據(jù)智研咨詢報(bào)告，近年來(lái)全球生物柴油產(chǎn)量保持穩(wěn)定增長(zhǎng)，從2017年的2 648.8萬(wàn)噸上升至2021年的4 159.5萬(wàn)噸，與此同時(shí)我國(guó)2022年生物柴油產(chǎn)量同比增長(zhǎng)32.4%，至211.41萬(wàn)噸。發(fā)展生物柴油最關(guān)鍵的是原料油的問(wèn)題。雖然我國(guó)已經(jīng)成功利用大豆油、菜籽油、動(dòng)物油、廢棄油等作為原料，經(jīng)過(guò)預(yù)酯化和再酯化等生產(chǎn)過(guò)程生產(chǎn)生物柴油，如王群，王治澤等[12]利用棉籽毛油生產(chǎn)生物柴油，在最佳條件下生物柴油的得率達(dá)到了98.81%，且生產(chǎn)成本較精煉棉籽油生產(chǎn)成本有所降低；桂小華，鄭竟成等[13]利用高酸值米糠毛油生產(chǎn)生物柴油，在最佳條件下生物柴油的得率達(dá)到了99.3%；安青[14]利用固體催化劑（KOH）催化地溝油生產(chǎn)生物柴油，在最佳條件下生物柴油的得率達(dá)到了88%等。但是植物油價(jià)格高昂，這使得生產(chǎn)生物柴油的成本遠(yuǎn)高于礦物柴油，這對(duì)于生物柴油替代石化柴油以及長(zhǎng)足發(fā)展較為不利。目前國(guó)內(nèi)生物柴油生產(chǎn)的普遍問(wèn)題是原料利用率低、能耗高、反應(yīng)速度慢、“三廢”產(chǎn)生較多，導(dǎo)致成本大大增高。據(jù)國(guó)信證券數(shù)據(jù)報(bào)告，2023年7月國(guó)內(nèi)地溝油主流價(jià)格為5 400～5 500元/噸，餐廚廢油價(jià)格為5 800～5 900元/噸，同時(shí)截至7月27日，國(guó)內(nèi)棕櫚油期貨結(jié)算價(jià)為7 764元/噸。根據(jù)生物柴油網(wǎng)分析報(bào)道，國(guó)內(nèi)生物柴油加工費(fèi)用地溝油約為1 300元/噸，棕櫚油約為800元/噸。計(jì)算可知，以廢棄油脂生產(chǎn)生物柴油的成本約為6 800元/噸，以棕櫚油為原料生產(chǎn)生物柴油的成本達(dá)8 500元/噸，而一代生物柴油價(jià)格約為8 000元/噸。以棕櫚油為原料生產(chǎn)生物柴油基本不可行，而且也不符合國(guó)家提倡的“不與人搶糧”的宗旨，只有以廢棄油脂生產(chǎn)生物柴油才具有可觀利潤(rùn)，適合推廣和持續(xù)性[15-16]。

因此，利用廢棄油脂制備生物柴油及其衍生物，不僅使廢棄油脂資源得到高效地利用，實(shí)現(xiàn)了資源再利用，降低了生產(chǎn)成本，降低碳排放，改善空氣質(zhì)量，同時(shí)又阻止了廢棄油脂再次返回人們的餐桌，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值、環(huán)境價(jià)值與社會(huì)價(jià)值。

2.2 劣質(zhì)油脂制備脂肪酸及衍生物

脂肪酸是由碳、氫、氧三種元素組成的一類化合物，是重要的有機(jī)化工和精細(xì)化工的原料。以脂肪酸為原料生產(chǎn)的下游衍生物，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、日用化工、石油化工、紡織印染、橡塑加工、采礦、交通運(yùn)輸、鑄造、金屬加工、油墨、涂料和顏料等各種行業(yè)[17]。

我國(guó)脂肪酸的生產(chǎn)目前以棕櫚油、棉籽油、棉籽油腳、大豆油腳和菜籽油為主要原料，所得產(chǎn)品主要為硬脂酸、不飽和酸（以油酸為主）和芥酸等。利用劣質(zhì)油脂制備脂肪酸國(guó)內(nèi)也開(kāi)展了很多研究，如張世敏，查國(guó)君等[18]研究、發(fā)表的廢棄油脂常壓水解制備混合脂肪酸的研究中就采用十二烷基苯磺酸鈉為乳化劑，濃硫酸為催化劑常壓水解廢棄油脂；宋建國(guó)[19]研究、發(fā)表的用地溝油生產(chǎn)精制混合脂肪酸中就講述了采用地溝油生產(chǎn)混合脂肪酸的工藝、影響混合脂肪酸質(zhì)量和得率的因素及存在的問(wèn)題；劉玉蘭[20]發(fā)表的大豆油腳生產(chǎn)脂肪酸的工藝研究及經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)就研究了大豆油腳的常壓酸性水解并分析了工藝的經(jīng)濟(jì)效益。

受政府發(fā)布的政策影響，國(guó)內(nèi)餐飲業(yè)反復(fù)使用的炸油、隔油池中的回收油、各種動(dòng)物肉、內(nèi)臟加工生產(chǎn)的劣質(zhì)油脂基本都被用于生產(chǎn)生物柴油，很少部分被用于生產(chǎn)脂肪酸。用于生產(chǎn)脂肪酸的劣質(zhì)油脂主要為油脂加工中產(chǎn)生的油腳和皂腳。據(jù)立木信息咨詢發(fā)布的《中國(guó)脂肪酸行業(yè)市場(chǎng)深度調(diào)研報(bào)告（2023版）》顯示：2021年，中國(guó)脂肪酸表觀消費(fèi)量接近260萬(wàn)噸，而脂肪酸產(chǎn)量132.9萬(wàn)噸，進(jìn)口各種脂肪酸量達(dá)136.2萬(wàn)噸，出口量?jī)H為9.5萬(wàn)噸。

用天然油脂生產(chǎn)脂肪酸成本較高，用劣質(zhì)油脂生產(chǎn)可降低生產(chǎn)成本、避免了對(duì)環(huán)境的污染、實(shí)現(xiàn)資源再利用，同時(shí)用劣質(zhì)油脂生產(chǎn)的脂肪酸可以大量用于石油化工、橡塑加工、采礦、交通運(yùn)輸、鑄造、金屬加工等非食用領(lǐng)域，降低脂肪酸價(jià)格，促進(jìn)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展與利用，具有很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)脂肪酸國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求遠(yuǎn)大于其產(chǎn)量，擴(kuò)大脂肪酸生產(chǎn)規(guī)模及擴(kuò)寬原料來(lái)源能有效增加國(guó)內(nèi)脂肪酸產(chǎn)能，減少進(jìn)口依賴[21]。

2.3 劣質(zhì)油脂用于生產(chǎn)油脂基表面活性劑

油脂基表面活性劑是天然油脂為原料生產(chǎn)的綠色表面活性劑。利用天然油脂經(jīng)堿皂化制成肥皂，即脂肪酸鈉，是人們最早使用的油脂基表面活性劑。當(dāng)前以油脂為原料制取各類表面活性劑主要有以下4個(gè)途徑：①油脂經(jīng)直接皂化、磺化、酰胺化、乙氧基化等工藝，制得肥皂、磺化油脂、脂肪酸烷醇酰胺、乙氧基化油脂等產(chǎn)品；②油脂經(jīng)高壓水解或甲醇醇解等，制成脂肪酸及其甲酯，再通過(guò)皂化、磺化、氨化、酰胺化、乙氧基化等工藝制成各類表面活性劑；③由脂肪酸或脂肪酸甲酯，經(jīng)高壓加氫制成脂肪醇，再通過(guò)硫酸化、磷酸化、氨化、乙氧基化或乙氧基化再硫酸化等工藝，制備各類表面活性劑；④油脂中分離出的甘油經(jīng)聚合成不同聚合度的聚甘油，再與各種油脂或脂肪酸反應(yīng)制得系列脂肪酸聚甘油酯產(chǎn)品，聚甘油與脂肪醇進(jìn)行醚化反應(yīng)還可制得脂肪醇聚甘油醚系列產(chǎn)品[22-25]。

從20世紀(jì)60年代開(kāi)始，中國(guó)開(kāi)展了表面活性劑的研發(fā)工作，在改革開(kāi)放后的40余年中快速發(fā)展，尤其是“十二五”“十三五”期間，規(guī)?；?、集約化發(fā)展特征明顯。目前，中國(guó)表面活性劑工業(yè)已有相當(dāng)大的生產(chǎn)規(guī)模，部分設(shè)備和技術(shù)已經(jīng)達(dá)到國(guó)際水平，產(chǎn)品數(shù)量、種類和質(zhì)量都有大幅度增長(zhǎng)和提高。據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院報(bào)道，2021年我國(guó)合成洗滌劑產(chǎn)量為1 037.7萬(wàn)噸，其中表面活性劑產(chǎn)量為388.52萬(wàn)噸。

劣質(zhì)油脂雖然因?yàn)槠浜袑?duì)人體有害物質(zhì)，使其不適合食用，但其主要成分還是甘油三脂，通過(guò)洗煉、脫氣、脫色等處理，可以作為天然油脂生產(chǎn)表面活性劑，如LOPES P R M，MONTAGNOLLI R N等[26]利用大豆皂渣合成表面活性劑并對(duì)性能進(jìn)行了檢測(cè)和對(duì)比；梁芳慧、尹平河等[27]就利用地溝油脫色后的皂化產(chǎn)物、對(duì)環(huán)境無(wú)害的新型無(wú)磷復(fù)配洗滌助劑和表面活性劑為原料，制成無(wú)磷洗衣粉；王悅、晁芳芳[28]就利用“地溝油”經(jīng)過(guò)除雜、酸化、水洗、水解、蒸餾等步驟后得到混合脂肪酸后與輔料混合經(jīng)老化、噴粉生產(chǎn)出環(huán)保型皂粉；孟小華、馬文俊等[29]利用“地溝油”經(jīng)過(guò)除雜、酸化脫色、水洗等步驟后經(jīng)皂化反應(yīng)得到脂肪羧酸鈉陰離子表面活性劑等。

近年來(lái)，隨著我國(guó)城市化和經(jīng)濟(jì)的提升，國(guó)民衛(wèi)生意識(shí)、衛(wèi)生習(xí)慣的日益增強(qiáng)，個(gè)人洗護(hù)個(gè)性化需求的顯現(xiàn)以及旅游酒店業(yè)消費(fèi)需求的增長(zhǎng)，以天然油脂為主要原料的表面活性劑的產(chǎn)量呈持續(xù)增長(zhǎng)趨勢(shì)。但用天然油脂生產(chǎn)油脂基表面活性劑成本較高，使企業(yè)和民眾增加了很大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，在推廣、運(yùn)用上受到嚴(yán)重阻礙，而且也不符合國(guó)家提倡的“不與人搶糧”的宗旨。因此用劣質(zhì)油脂生產(chǎn)不但可降低生產(chǎn)成本、實(shí)現(xiàn)資源再利用，而且還能加快油脂基表面活性劑的推廣、運(yùn)用，推動(dòng)我國(guó)洗滌劑行業(yè)的綠色、健康、可持續(xù)發(fā)展。

3 結(jié)語(yǔ)

劣質(zhì)油脂雖然是質(zhì)量極差、極不衛(wèi)生的非食用油，直接食用對(duì)人危害極大，但是其本身也是一種寶貴的自然資源，如能規(guī)范、合理的回收、利用，不但可以有效阻止其非法流入餐桌，而且能夠?yàn)樯锊裼?、脂肪酸、油脂基表面活性劑生產(chǎn)廠家提供廉價(jià)、優(yōu)質(zhì)的原料來(lái)源，減少企業(yè)對(duì)政府補(bǔ)助的依賴，促進(jìn)企業(yè)良性發(fā)展，具有很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。