生物柴油的动态研究及进展

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1、生物柴油的动态研究及进展摘要：生物柴油是以动植物油脂为原料生产的柴油替代品，基本成分是脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯。本文综述了国外生物柴油的发展情况，重点对现今阶段生物柴油制的几种生产工艺以及产品标准等方面进行了全面简要的介绍。关键词：生物柴油超临界工程微藻一、生物柴油的主要特性生物柴油是清洁的可再生能源，它以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黄连木等油料林木果实、工程微藻等油料水生植物以及动物油脂、废餐饮油等为原料制成的液体燃料，是优质的石油柴油代用品。生物柴油是典型“绿色能源”，大力发展生物柴油对经济可持续发展，推进能源替代，减轻环境压力，控制

2、城市大气污染具有重要的战略意义。众所周知，柴油分子是由15个左右的碳链组成的，研究发现植物油分子则一般由14-18个碳链组成，与柴油分子中碳数相近。因此生物柴油就是一种用油菜籽等可再生植物油加工制取的新型燃料。按化学成分分析，生物柴油燃料是一种高脂酸甲烷，它是通过以不饱和油酸C18为主要成分的甘油脂分解而获得的.与常规柴油相比，生物柴油具有下述无法比拟的性能：（1）具有优良的环保特性。（2）具有较好的低温发动机启动性能。（3）具有较好的润滑性能。（4）具有较好的安全性能。（5）具有良好的燃料性能。（6）具有可再生性能。（7）无须改动柴油机

3、，可直接添加使用，同时无需另添设加油设备、储存设备及人员的特殊技术训练。（8）生物柴油以一定比例与石化柴油调和使用，可以降低油耗、提高动力性，并降低尾气污染。　　生物柴油的优良性能使得采用生物柴油的发动机废气排放指标不仅满足目前的欧洲II号标准，甚至满足随后即将在欧洲颁布实施的更加严格的欧洲Ⅲ号排放标准。而且由于生物柴油燃烧时排放的二氧化碳远低于该植物生长过程中所吸收的二氧化碳，从而改善由于二氧化碳的排放而导致的全球变暖这一有害于人类的重大环境问题。因而生物柴油是一种真正的绿色柴油。二、生物柴油的生产工艺1、化学催化转酯法目前已实现产业化

4、的生物柴油生产工艺主要是化学催化转酯法，即用动物和植物油脂与甲醇或乙醇等低碳醇在酸或者碱性催化剂和高温(230-250℃)下进行转酯化反应，生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯，再经洗涤干燥即得生物柴油。甲醇或乙醇在生产过程中可循环使用，生产设备与一般制油设备相同，生产过程中可产生10%左右的副产品甘油。　　但化学法制备生物柴油存在一些不可避免的缺点，反应过程中使用过量的甲醇，后续处理过程较繁琐，油脂原料中的水和游离脂肪酸会严重影响生物柴油得率及品质，废碱、酸液排放容易对环境造成二次污染等。2、生物酶合成法生物酶法合成生物柴油，即用动物油脂和低碳醇

5、通过脂肪酶进行转酯化反应，制备相应的脂肪酸甲酯及乙酯。酶法合成生物柴油具有条件温和、醇用量小、无污染排放的优点，日益受到人们的重视。用发酵法（酶）制造生物柴油，混在反应物中的游离脂肪酸和水对酶催化剂无影响，反应液静置后，脂肪酸甲酯即可分离。但利用生物酶法制备生物柴油目前存在着一些亟待解决的问题，如反应物甲醇容易导致酶失活、副产物甘油影响酶反应活性及稳定性、酶的使用寿命过短等，这些问题成为生物酶法工业化生产生物柴油的主要瓶颈。3、超临界甲醇法超临界甲醇法制备生物柴油是利用植物油、动物油或者废油脂在温度超过临界温度的情况下，制备生物柴油的。它

6、的最大特点是不用催化剂，在较短的反应时间内，取得较高的反应转化率，极大地简化了产物分离精制过程。超临界甲醇法中，超临界甲醇既是反应介质，又是反应物，还起到催化剂的作用。与现行化学法相比，在反应速度、对原料的要求和产物的回收方面，都有优越性，因而日益受到人们重视。但是超临界甲醇法制备生物柴油也有明显的缺点：1)反应条件苛刻，高温高压，使反应系统设备投资增加;2)反应醇油比太高，甲醇回收循环量大。4、“工程微藻”法　“工程微藻”生产柴油，为柴油生产开辟了一条新的技术途径。美国国家可更新实验室(NREL)通过现代生物技术建成“工程微藻”，即硅藻

7、类的一种“工程小环藻”。在实验室条件下可使“工程微藻”中脂质含量增加到60%以上，户外生产也可增加到40%以上。而一般自然状态下微藻的脂质含量为5%-20%。“工程微藻”中脂质含量的提高主要由于乙酰辅酶A羧化酶(ACC)基因在微藻细胞中的高效表达，在控制脂质积累水平方面起到了重要作用。目前，正在研究选择合适的分子载体，使ACC基因在细菌、酵母和植物中充分表达，还进一步将修饰的ACC基因引入微藻中以获得更高效表达。利用“工程微藻”生产柴油具有重要经济意义和生态意义，其优越性在于：微藻生产能力高、用海水作为天然培养基可节约农业资源；比陆生植物

8、单产油脂高出几十倍；生产的生物柴油不含硫，燃烧时不排放有毒害气体，排入环境中也可被微生物降解，不污染环境，发展富含油质的微藻或者“工程微藻”是生产生物柴油的一大趋势。三、国外生物柴油的发晨状况