生物柴油:中國(guó)能源希望之星
能源需求在經(jīng)濟(jì)發(fā)展拉動(dòng)下快速增長(zhǎng),人們把很大希望寄托于新型可再生能源開發(fā),生物柴油應(yīng)運(yùn)而生,并成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。那么生物柴油是什么?通過(guò)什么途徑可以得到生物柴油?5月23日,中國(guó)工程院院士閔恩澤在接受本報(bào)記者專訪時(shí)做了詳細(xì)闡釋。
能源工業(yè)的新選擇
近年來(lái),發(fā)達(dá)國(guó)家生物柴油的技術(shù)開發(fā)和商業(yè)化運(yùn)作都取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。歐共體計(jì)劃于2010年生物柴油產(chǎn)量達(dá)到800萬(wàn)至1000萬(wàn)噸,使生物柴油在柴油市場(chǎng)中的份額達(dá)到5.75%,規(guī)劃2020年達(dá)到20%。
2002年美國(guó)生物柴油銷售量為5萬(wàn)噸,2003年提高到8萬(wàn)噸,更較2001年的1.6萬(wàn)噸提高400%。2004年7月,有大約15家單位或企業(yè)宣布投資生物柴油的計(jì)劃。美國(guó)規(guī)劃2011年生產(chǎn)生物柴油115萬(wàn)噸,2016年到330萬(wàn)噸。
韓國(guó)在建成10萬(wàn)噸/年的生物柴油生產(chǎn)裝置基礎(chǔ)上,目前正在另建一套。巴西在大力發(fā)展乙醇燃料的同時(shí),已建成大型生物柴油生產(chǎn)裝置,今年其生物柴油在石油柴油中的摻比達(dá)到5%,2020年將達(dá)到20%。此外,日本、印度、澳大利亞、馬來(lái)西亞、中國(guó)香港等國(guó)家或地區(qū)也在大力發(fā)展生物柴油。在我國(guó),生物柴油產(chǎn)業(yè)化剛剛起步。
閔院士認(rèn)為,以可再生農(nóng)林生物為原料的生物化工為發(fā)明創(chuàng)造提供了廣闊的空間。
清潔能源的驕子
生物柴油是清潔運(yùn)輸燃料,具有無(wú)毒、能生物降解、基本無(wú)硫和芳烴、可以任意比例與石油柴油混兌等優(yōu)越性。據(jù)閔院士介紹,美國(guó)的研究證明,混入一種20%生物柴油的車用柴油可降低顆粒物排放14%、降低總碳氧化物排放13%、降低硫化物排放70%以上,因此會(huì)減少空氣污染。使用生物柴油還有利于減少二氧化碳引起的溫室效應(yīng)。除此之外,生物煉油化工廠生產(chǎn)的高附加值精細(xì)化工產(chǎn)品具有生物可降解性,生產(chǎn)的某些大宗化工產(chǎn)品也具有生物可降解性,有利于保護(hù)環(huán)境。
以生物質(zhì)原料替代石油來(lái)生產(chǎn)燃料與化工產(chǎn)品,是原料路線的重大調(diào)整。從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展戰(zhàn)略來(lái)看,發(fā)展生物煉油化工業(yè)也是貫徹我國(guó)以人為本、全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)發(fā)展觀的一條途徑。
歐洲生物柴油委員會(huì)通過(guò)調(diào)查研究認(rèn)為生物柴油起動(dòng)性能與普通柴油無(wú)區(qū)別,還具有較好的潤(rùn)滑性,減輕泵的磨損;閃點(diǎn)高,安全性好;十六烷值高,燃燒性能好;硫、芳烴含量低,有害氣體排放少等優(yōu)點(diǎn)。
生物經(jīng)濟(jì)的新寵兒
說(shuō)到原料,閔院士介紹說(shuō),木本植物、菜籽油、棉籽油和廉價(jià)進(jìn)口大豆等可解決生產(chǎn)生物柴油的原料問(wèn)題。
我國(guó)有豐富的木本油料植物資源,包括麻瘋樹、綠玉樹、黃連木、光皮樹、油桐、烏桕等,它們具有野生性,耐寒、耐貧瘠。我國(guó)現(xiàn)有野生油料植物含油量15%以上約1000種,含油量20%以上約300種。采集這些原料需要大量勞動(dòng)力,合乎我國(guó)國(guó)情。以木本植物油為原料開發(fā)生物煉油化工廠具有中國(guó)特色和優(yōu)勢(shì)。
我國(guó)雜交油菜品種處于世界領(lǐng)先水平,油菜的種植面積及總產(chǎn)量居世界第一,且油菜籽資源豐富,用來(lái)開發(fā)生物柴油原料充足。另一方面,在我國(guó)有很大一部分油菜是冬季作物,很少與糧食作物發(fā)生爭(zhēng)地矛盾。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)南方水田區(qū)每年有冬閑田約6000萬(wàn)畝,南方丘陵耕地、北方灌區(qū)、北方旱作耕地有冬、夏閑地7500萬(wàn)畝,把這些閑田利用起來(lái)種植油菜籽,增加農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)來(lái)源途徑。同時(shí),我國(guó)也是世界最大的棉花生產(chǎn)國(guó),每年棉籽產(chǎn)量1300多萬(wàn)噸。用這些植物油來(lái)生產(chǎn)生物柴油,可謂一舉多得。
海南正和生物能源有限公司在河北已開發(fā)了11萬(wàn)畝黃連木種植基地,每年可產(chǎn)果實(shí)2萬(wàn)~3萬(wàn)噸,可獲得生物柴油原料8000~12000噸。該公司計(jì)劃在此基礎(chǔ)上建立年產(chǎn)生物柴油5至20萬(wàn)噸的煉油化工廠。
技術(shù)進(jìn)步的新空間
閔院士介紹說(shuō),2004年科技部高新技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化司啟動(dòng)了"十五"國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃"生物燃料油技術(shù)開發(fā)"項(xiàng)目,包括生物柴油的內(nèi)容。今年,由石元春院士主持的國(guó)家專項(xiàng)農(nóng)林生物質(zhì)工程開始啟動(dòng),規(guī)劃生物柴油在2010年的產(chǎn)量為200萬(wàn)噸/年,2020年的產(chǎn)量為1200萬(wàn)噸/年。2005年,由侯祥麟院士主持的替代燃料發(fā)展戰(zhàn)略研究開始進(jìn)行,替代燃料中包括了生物柴油。
現(xiàn)行的生物柴油生產(chǎn)技術(shù)主要是液堿催化酯交換工藝,存在工藝流程復(fù)雜,原料要求嚴(yán)格,三廢排放污染環(huán)境等。我國(guó)應(yīng)加快開發(fā)環(huán)境友好的生物柴油生產(chǎn)技術(shù),不斷降低生產(chǎn)成本。目前國(guó)內(nèi)正在開發(fā)的新工藝包括高壓醇解成套新工藝、酶催化酯交換工藝、雙溶劑多相催化酯交換工藝、超聲波酯交換工藝、固體堿催化酯交換工藝等。
據(jù)悉,中國(guó)石化石油化工科學(xué)研究院和石家莊煉化股份公司正在合作開發(fā)高壓醇解成套新工藝,計(jì)劃今年建成年產(chǎn)2000噸的中型試驗(yàn)裝置,為建設(shè)生物煉油化工廠和車載模塊組合移動(dòng)式生產(chǎn)裝置提供技術(shù)基礎(chǔ)。這種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是原料預(yù)處理簡(jiǎn)單,只需脫除膠質(zhì)等非皂化有機(jī)物;原料適應(yīng)性強(qiáng),能加工高酸值、高水油料;采用多種原料時(shí),切換容易;不使用催化劑,簡(jiǎn)化后處理工藝,無(wú)污水;聯(lián)產(chǎn)甘油濃度高等。
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