生物柴油的应用现状及发展前景-【新闻】金虎尾科

生物柴油的应用现状及发展前景

一个世纪以前，鲁道夫·狄塞尔设计发动机原型时，就是以花生油为燃料，但后来受到了矿物燃料的冲击。由于这种燃料不仅便宜、高效，还很容易获得，所以很快成为柴油机燃料的首选。随着人们对环境重视程度的增加，农业生产上出现了粮食过剩现象，同时资源紧缺迫使人们将注意力转向寻找新的燃料资源，这样生物柴油作为石油柴油的替代燃料便逐渐发展起来。一、什么是生物柴油 位于伊利诺斯州农业研究服务组织的科学家发现从油料种子(如高油大豆的油)可以提取水压液体，在压力作用下这种液体能传递作用力。但是不能忍受低温，并且非常昂贵，后来他们发现油酸含量高的油原料更好，比如向日葵、红花和某些大豆的油。这就是所谓的生物柴油，它可用于汽车、推土机、拖拉机以及用来建造公路和建筑的多数大型装置上。以生物柴油为燃料的发动机每升燃料所传递的转力矩、功率和公里数均与石油发动机相类似。生物柴油在美国环保署注册，既可作燃料又可作为燃料添加剂。生物柴油以可再生的生物材料为基础，比如大豆、油菜、玉米和向日葵，将甘油从脂肪和蔬菜油中分离出来，从而提炼出的酯类氧化燃料就是生物柴油，其化学成分是长链脂肪酸的单一烷基酯。它可以被生物降解，是一种无毒、无硫、不含芳香族物质的燃料，1kg大豆能生产大约4ml的生物柴油。目前，生产生物柴油最广泛、最普遍的方法是酯处理提炼过程，会产生甘油副产品；另一种方法是冷榨油菜子，不会产生甘油副产品，但并没有普及推广；加拿大有一个与众不同的处理过程，叫作氢化处理，使用植物油、动物脂肪或松油为原料来制造生物燃料或燃料添加剂。生物柴油不含石油，但可以任何比例与从石油提炼出的柴油相混合，形成生物柴油混合物。这种混合物以“BXX”表示，其中“XX”代表生物柴油所占的比例(如B20表示包含20％的生物柴油)。它可以在压燃式发动机上使用，而不需要对发动机进行任何调整。二、生物柴油的优缺点 与以石油为基础的柴油和其他替代燃料相比，生物柴油主要有下面的优点：(1)生物柴油完全可以由本国生产，这就减少了对进口石油的依赖。按照美国能源部的出版资料，美国每年50％的石油需进口，花费600亿美元。从20世纪80年代早期，国内石油生产量开始降低，这一工业的就业机会减少。1995年数据显示，加拿大政府每天进口8000万L的轻原油，以满足国内运输业的燃料需求。(2)生物柴油工业的发展可以增强本国经济，尤其是农业经济。据统计，美国所有公交车每年所用的生物柴油燃料，就需要156万t的大豆来提取。同时，生物柴油的生产会增加更多的就业机会。(3)生物柴油是一种可更新燃料，它来自于农作物和其他认为已经没有用处的原料，如烹饪过的油，这有利于充分利用资源。(4)生物柴油容易分解且无毒。连续测试表明，生物柴油的降解速度和安全性像周围环境中的糖分一样，并且如果与柴油混合会加速柴油的降解。这些特性可能有利于开拓特定的市场。试验表明，28d以后石油的降解率为30％，而生物柴油的降解率是80％。生物柴油与常规柴油机燃料混合后，其降解速度可提高3倍。柴油生产商特别注意的一个问题就是柴油燃料中的硫含量一定要低，因为硫会降低燃料的润滑性能。生物柴油的含硫量仅为痕量，比新的EPA柴油标准还低，而这一标准将在2006年生效，同时生物柴油也有很好的润滑性，即使对硫含量没有要求，人们也喜欢添加少量生物柴油来减少柴油机的磨损。价格太高是生物柴油得以广泛应用的******障碍。目前生产生物柴油的主要作物原料是大豆，所以价格必然是随着大豆的生产量而上下浮动。美国正在开发其他的生物柴油原料作物，增加了原料种类及数量，生物柴油的价格就会相应降低。生物柴油的黏度比传统柴油高，所以在低温下利用率不高，这就限制了生物柴油在加拿大、北美和多数欧洲国家的使用。在这些地区，生物柴油主要是作为添加剂，即以5％--10％的比例与传统柴油混合后使用，生物柴油的储藏也存在问题。在旧发动机上使用纯生物柴油，封蜡和垫圈极容易损坏，因此如果使用纯生物柴油，******用干净的储油罐。如果在柴油中混合20％的生物柴油(B20)就能避免这些问题，使用B20的发动机性能与2号石油柴油的性能完全一致。三、生物柴油的应用现状 目前，生物柴油主要应用于运输业、海运业及其他容易造成环境污染的领域(如矿井)。世界上许多国家已经认识到生物柴油的重要性，并进行了大量的研究和试验，已经有100多个城市使用生物柴油进行了示范和测试项目，包括1000多辆公交车，行驶路程达几百万公里。欧洲、美国、新西兰和加拿大对生物柴油实施了广泛测试，对象是卡车、轿车、火车、公交车、拖拉机和小型轮船，测试包括纯生物柴油、生物柴油与传统柴油的不同比例的混合燃料。结果表明，生物柴油在保持性能不变的同时，还降低了发动机的磨损，多数测试显示20％生物柴油与80％传统柴油相混合的使用效果******。由于各个国家的国情不同，对于生物柴油的研究和应用也存在差别，下面是几个应用生物柴油比较广泛的国家的情况：1．美国。美国生物柴油的兴起是因为1991年大气保护法和要求降低柴油燃料中硫含量及尾气排放量法令的颁布。1992年的能源政策法就确定了一个长期目标：到2000年不含石油的替代燃料将占发动机燃料的10％，2010年增加到30％。美国对用大豆生产的生物柴油进行了广泛测试，大量公共运输车使用了这种燃料，测试表明生物柴油的生产花费相当于石油柴油的2．5倍。贝兹维尔(Beltsville)农业研究中心是美国农业部农业研究院******的研究单位，1999年8月，将两大储油罐的生物柴油填充到了在此中心6000公顷土地上耕作的机械装备上，这些生物柴油包含了20％的大豆油和80％的常规柴油。用作试验的机械几乎涵盖所有车型，其中卡车、除草机、敞蓬小型载货卡车和自动倾卸车是重点观测对象，在混合生物柴油之前都要取油样作分析，在每次换油时都要取样检查以观察对发动机的磨损情况。作为一种可降解的无毒燃料，生物柴油可以避免对水环境造成污染，比如湿地、沼泽地、河道和海洋，所以海运业将是生物柴油的一个大有潜力的市场。此外，生物柴油还能清除漏油，进一步证明了它对环境是相当安全的。1994年美国成功地进行了生物柴油在海运业的示范表演，一艘名为Sunrider的轮船完成了环球旅行，历时近800d，共行进了6．4万km，访问了40个国家，对生物柴油和可更新能源进行了宣传。在这次旅行中，使用的燃料是100％的纯生物柴油，并没有对发动机进行任何调整，在旅途也没有出现与燃料有关的发动机性能问题。2．欧洲。欧洲生物柴油工业的发展得益于两个方面，一方面是共同农业政策提出了闲置政策，即把原来生产粮食的土地用作其他用途(不以粮食生产为目的)，同时给予稳定的资金补贴以资鼓励，如果把土地用来生产生物柴油的原材料，所给的津贴最高。随着工业用含油种子(生产生物柴油)需求量的增加，1995／96年种植含油种子作物的闲置土地已经增加了50％，达90万公顷。按照目前工业用含油种子的生产速度，未来几年内可能达到甚至超过相当于100万t的大豆粗粉。另一方面是欧洲国家的燃油税很高，一般占柴油燃料零售价格的50％，甚至更多。多数欧洲政府认为，利用谷物制造替代燃料并不能改善经济状况，实际上只能增加农业预算的压力。尽管如此，1994年2月份欧洲议会依然通过生物柴油免除90％税收的政策。立法支持、税务免除以及生产含油种子的津贴，都使得许多欧洲国家的生物柴油在价格上可以与柴油燃料相竞争。自从1995年开始，西欧生物柴油的生产能力每年都突破110万t，大多数通过酯交换过程生产，这样每年就会生产超过8万t的甘油副产品，使得市场上甘油过剩。德国正在研究使用冷榨油菜子的方法生产生物柴油，以避免甘油过剩问题。3．加拿大。在加拿大，添加了生物柴油的柴油称作绿色柴油，尾气和发动机测试表明，绿色柴油的性能和添加商用硝酸盐的传统柴油一样。目前在加拿大，生物柴油和绿色柴油还没有付诸商业应用，但关于绿色柴油的车辆测试正在进行中。四、前景展望 虽然生物柴油技术已经相当先进，但有人认为在经济上仍没有竞争力，随着尾气排放降低装置的改进和矿物燃料燃烧效率的提高，生物柴油的这一优点会变得不再突出。同时生物柴油也面临着其他替代燃料的激烈竞争，如电力、丙烷和天然气。尽管如此，生物柴油毕竟已经合法进入了柴油市场，就精炼效率和燃料经济来说，应该保持柴油在市场上的地位。而从降低对进口石油的依赖性、农村经济的复兴和环境保护方面来说，生物柴油应该占有一定的市场优势。以后将继续研究生物柴油在海运业和矿场上的应用，除了上路车辆外的装备设施也是生物柴油应用的一个潜在市场。降低生物柴油的生产成本、提高燃料性能和进一步分析生物柴油发展对农业的影响也是未来的研究课题。此外，应该为生物柴油生产过程中产生的副产品寻找出路，以提高资源利用率，增加收益，降低生产成本。生物柴油还需要克服经济和规章制度上的一些困难，但我们有理由相信生物柴油一定会有一个光明的未来。 中国农业网编辑

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