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生物柴油在其他国家的研究应用进展
发布时间: 2019/12/30
  日本1995年开始研究生物柴油,在1999年建立了259L/天、用煎炸油为原料生产生物柴油的工业化试验装置,该装置可降低原料成本。目前,日本生物柴油年产量可达40万吨。在日本的东京和长野建有4个工厂,使用复循环烹饪油,产品售价低于石油基柴油。日本政府已批准生物柴油作为商品燃料由加油站提供。日本在利用废弃油脂制备生物柴油方面取得了骄人成绩,20邮年生物柴油的产量已达40万吨,占日本柴油消费总量的1%,目前大约有2800辆车燃用生物柴油。
  巴西于20世纪80年代推出“生物柴油计划”,并且进行过小型试验性生产,试验已获成功。只因生产成本过高而没有扩大生产规模。2003年7月2日,巴西政府颁布法令,重新启动生物柴油计划,并以总统府牵头,由11个部委及大学和科研机构组成工作组,要求在两个月内提出生物柴油替代矿物柴油的可行性技术报告。巴西在推出生物柴油计划初期,年产量曾一度达到50万吨,后因市场需求不旺,减少到年产10万吨。巴西农牧研究院再生能源计划的负责人指出,巴西有充足的生物柴油生产原料,仅巴西东北部地区就有适合种植油料作物的土地200万hm2,在几年之内,油料作物的年产量就可达到200万吨,生物柴油产量达到1.12亿吨,并创造10万个新的就业机会。巴西具备成为世界上最大的生物柴油生产国的一切条件。巴西第一个生物柴油冶炼厂已经动工,计划日产柴油5600L,日耗油料作物种子10吨。巴西矿能部预测,如在柴油中添加2%的生物柴油,每年就可少进口1.5亿美元的石油。目前巴西每年柴油的消耗量为370亿L,其中74亿L为进口。试验证明,可百分之百地采用生物柴油作为动力,而且不必对发动机进行任何改动。巴西科技部2002年10月制定的目标是,到2020年生物柴油的掺和比达到20%。
  加拿大Dyna Mo吨ive技术公司宣布,该公司已在其6桶/天(1桶=158L)的生物柴油装置中用蔗渣生产出优质生物柴油。试验是在使用鼓泡流化床热解法将林产和农业废物加工成纯净燃油的装置中(未做任何改装)进行的。西班牙在巴塞罗那拥有一个生物柴油生产厂(5万吨/年),生物柴油的税率为零。在新西兰,人们利用肉类联合加工厂的副产品油脂来生产生物柴油。印度种植1000万hrn2的麻风树,预期每年将产生750万吨生物柴油。
  据调查,在1998年世界生物柴油原料中,菜籽油占84%的份额,葵花籽油占13%。目前,有关人员开始关注马来西亚和印度尼西亚生产的棕榈油。油棕树种植起来成本低,与大豆油等相比价格也便宜,因此更具竞争力。目前已有将棕榈油转化为可实用生物燃料的先例。印尼正推进生物柴油的使用,帮助减少原油进口,并吸收国内过剩的棕榈油。2015年7月开始对毛棕榈油出口征收每吨50美元的关税,来帮助提高生物柴油补贴,同时将生物柴油最少含量从10%提升到15%,2016年进一步提高到20%;预计至2020年,贯彻补贴柴油混合30%生物柴油(B.30)的政策,那时将需要1100万千公升的生物柴油。
  发达国家在生物柴油的研究和应用方面主要有以下特点。
  (1)选择可利用的植物种类,建立生物柴油原料利用基地
  诺贝尔奖获得者、美国加州大学的化学家卡尔文于1986年在加利福尼亚种植了大面积的石油植物,每公顷可收获120~140桶石油。他的成功,在全球迅速掀起了一股开发研究石油植物的浪潮。许多国家纷纷建立一种全新的石油生产基地——石油植物园。美国种植有几百万英亩①的石油速生林;菲律宾有18万亩银合欢树,6年后可收1000万桶石油。美国加州的‘‘黄鼠草”每公顷可提炼1000L石油。
  自20世纪80年代以来,美国等国进行了能源植物种的选择,富油种的引种栽培、遗传改良及建立“柴油林林场”等方面的工作与研究。在能源植物特性和植物燃料油的研制上,以及获得植物燃料油的途径、燃料油使用技术上都取得了较大进展。石化能源价格的不断上涨,主要油料作物总产量迅速增加而导致的油料农产品滞销,为各个国家把部分农业用地转为可生产能源原料作物用地提供了有利条件。
  目前,发达国家用于规模生产生物柴油的原料有大豆(美国)、油菜籽(欧盟)、棕榈油(东南亚国家)。现已对40种不同的植物油在内燃机上进行了短期评价试验,它们包括豆油、花生油、棉籽油、葵花籽油、油菜籽油、棕榈油。棉花籽、食用回收油价格低廉,取材广泛,是许多国家研究和利用的对象。日·本、爱尔兰等国用植物油下脚料及食用回收油作原料生产生物柴油,成本较石化柴油低。近年来,美国农业部、能源部又提出了能源作物的全株利用课题并取得了阶段性成果。
  (2)新技术在生物柴油研究与开发中的应用
  长碳链植物油黏度大,直接影响油的喷射,与甲醇进行酯交换反应产生的甘油会影响柴油机使用寿命。发达国家在运用生物技术降低生物柴油黏度、提高十六烷值、增加低碳脂肪酸含量、获得高品位燃油等方面进行了长期的探索。
  (3)政府制定法令扶持,组织规模生产
  欧美许多国家结合本国特点都制定了生物柴油发展纲要,在其推广使用上出台了相关的优惠政策,来组织生产生物柴油。在公共区,严格限制机动车辆有害气体的排放,有力地推动了生物柴油首先在公共区的使用。
  德国、法国、意大利、奥地利、比利时、美国、马来西亚等国家对投放市场的生化柴油都采取了免税政策和低税率政策,以鼓励民众推广和使用生物柴油,保护生态环境。在美国及加拿大却未采取这种减税或免税优惠措施,以致生化柴油仍无法与石化柴油竞争。
  (4)积极推广生物柴油商业化应用
  为了让生物柴油获得大众的认可和接受,国外许多政府在宣传力度、建立或增加生物柴油加油站等销售设施、改良生物柴油的生产工艺、采用先进的生产线等方面做了大量的工作,以积极推动生物柴油的商业化应用。
  (5)制定生产标准以保护消费者的利益和规范市场
  由于原材料不同、生产工艺不一致,目前国际上尚无统一的生物柴油生产标准。1996年美国颁布了生物柴油生产草案及测试方法(AS吨M法)。2002年美国材料与试验学会(AS吨M)通过了生物柴满标准,同时制定了更加严格的石油柴油标准,于2006年开始执行,以促进生物柴油的生产能力持续增长。1996年德国颁布了更为详细的生物柴油生产标准,DIN 51606和测试方法。1998年奥地利颁布了以菜籽油为原料生产生物柴油的生产标准。瑞典在2003年3月3日后使用新的欧洲生物柴油标准EN 14214。生物柴油的生产标准评定指标包括密度、动态黏度、闪火点、硫含量、残留量、十六烷值、灰分、水分、总杂质、甘油三酯、游离甘油等。目前,生物柴油的标准正在不断提高和进一步完善之中。
  目前国际上尚无统一的生物柴油标准,各国制定了不同的生物柴油标准。
  2013年7月,欧盟议会投票通过了生物柴油使用量修正案草案,规定传统生物柴油使用量不超过总运输车辆用燃料的6%,并支持在计算生物燃料对温室气体排放的影响时将考虑ILUC(非直接土地使用变化)因素。而目前欧盟生物柴油立法的目标是到2020年使用量达到10%。这个缺口将由“先进生物柴油”补充,如来源于海藻和某些废物生产的生物柴油,预计到2020年这种生物柴油将至少占到交通能源消耗量的2.5%。根据当前欧盟温室气体排放计算方法,来源于油菜籽油、棕桐油和豆油的生物柴油在整个使用循环过程中温室气体排放高于来源于石油生产的柴油燃料。因此,6%的上限将有效阻止这些生物柴油的增长。目前欧洲传统生物柴油已经达到5%的用量,且己建成的产能足够达到10%的目标。该草案将严重打击目前欧洲的生物柴油工业,将迫使一些工厂倒闭。
  2007年,国家发改委发布的《可再生能源中长期发展规划》提出了到2020年生物燃料乙醇年用量达1000万吨,生物柴油年利用量达到200万吨的目标。我国已分别于2007年和2010年发布《柴油机燃料调和用生物柴油BDl00))和《生物柴油调和燃料B5》国家标准。
  2015年1月23日,国家能源局网站公布了《生物柴油产业发展政策》。旨在打造原料路线适合国情、产业布局合理、转化技术先进、市场规范有序、可持续健康发展的新型生物柴油产业。政策要求,生物柴油生产企业必须配套建设以废弃油脂为主,木(草)本非食用油料为辅的可持续的原料供应体系。以废弃油脂为原料的生物柴油生产企业,应制定完善的废弃油脂供应方案,重点与省级生物柴油产业专项规划相衔接,与取得经营许可的废弃油脂供应单位签订中长期合同或协议,明确废弃油脂来源、数量。以油料能源植物为原料的,应配套建设相应规模的原料种植基地。若生物柴油产品收率(以可转化物计)达到90%以上,每吨生物柴油产品耗甲醇不高于125kg、新鲜水不高于0.35m3,综合能耗不高于150kg标准煤;副产甘油需回收、分离与纯化;“三废”达标排放。产业政策鼓励京津冀、长三角、珠三角等大气污染防治重点区域推广使用生物柴油。鼓励汽车、船舶生产企业及相关研究机构优化柴油发动机系统设计,充分发挥生物柴油调和燃料的动力、节能与环保特性。2010年,海南省在澄迈、临高两地加油站试销售B5生物柴油调和燃料中,201 1年昆明在47辆公交车两条线路连续运行4个月的生物柴油,生物柴油按照10%的比例混配在石化柴油中,都取得了一定的成效。
  开发生产生物柴油,对改变我国现有燃油结构,保护城市环境和节约能源资源,进一步实施可持续发展战略具有十分重要的意义。生产和推广应用生物柴油的优越性是显而易见的:原料易得且价廉,有利于土壤优化;副产品具有经济价值;环保效益显著。
  柴油的供需平衡问题将是我国未来较长时间石油市场发展的焦点问题。中国2011年开始成为世界上最大的能源消费国,2013年9月开始超越美国成为全球最大的石油进口国。近几年来,尽管炼化企业通过持续的技术改造,生产柴汽比不断提高,但仍不能满足消费柴汽比的要求。目前,生产柴汽比约为1.8,而市场的消费柴汽比均在2.0以上,云南、广西、贵州等省区的消费柴汽比甚至在2.5以上。随着西部开发进程的加快,国民经济重大基础项目的相继启动,柴汽比的矛盾比以往更为突出。因此,开发生物柴油不仅与目前石化行业调整油品结构提高柴汽比的方向相契合,而且意义深远。汽车使用生物柴油,可以尽快遏制汽车排放污染日益加剧的势头,显著改善我国主要城市的空气质量3臆见。随着生物柴油生产技术的日趋成熟,产品质量提高,生产成本下降,预计其在作为汽车燃油方面的应用将面临着良好的市场发展机遇。
  国内目前对生物柴油的生产和应用也进行了开发,已研制成功利用花生油、玉米油、棉籽油、米糠油、向日葵油、橡胶籽油、小桐油、皂角、大麻籽油、菜籽油、光皮树油、麻风树油、大豆油、工业猪油、牛油等作为原料,经过甲醇预酯化,再进行酯交换生产出的生物柴油,其既可作为代用燃料直接使用,还可作为柴油清洁燃料的添加剂。虽然我国的植物油脂及动物油脂资源丰富,但人均占有及其消费的植物油脂及动物油脂还很低,所以现阶段不能利用现有的植物油脂或动物油脂来大规模地开发生物柴油。但是我国国土面积广阔,有很多荒山荒地适合种植不同的能源油料植物,而且从能源战略的角度看,很有必要进行生物柴油的研究和开发。因为生物柴油的生产对我国农业结构可产生重要影响,如可以鼓励农民种植含油量高的非食用油料植物,调整农业结构。
  目前我国生物柴油的研究与西方发达国家相比差距很大,应对生物柴油产业给予适当的税收优惠,将生物柴油产业列入国家有关科技发展计划,政府部门应率先推广使用生物柴油,尽快建立生物与柴油相关的质量、生产流程、工艺设计及安全生产方面的国家标准,保证优质产品进入市场。我国生物柴油发展速度很快,一部分科研成果已达到国际先进水平。研究内容涉及油脂植物的分布、选择,培育、遗传改良等及其加工工艺和设备。目前各方面的研究都取得了阶段性成果,这无疑将有助于我国生物柴油的进一步研究与开发。可以预计,随着生物柴油的竞争力不断提高,政府的扶持和全世界汽车车型柴油化的趋势加快,生物柴油的应用前景将更加广阔。
 
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