在傳統(tǒng)能源日益枯竭的今天，可再生能源的研究和發(fā)展無疑成為維持人類生存必由之路,。來自動植物油脂的生物柴油，就是這樣一種可再生能源?，F(xiàn)在生物柴油已經(jīng)在一些發(fā)達(dá)國家成為了傳統(tǒng)柴油的有效補(bǔ)充,，通過與傳統(tǒng)柴油混合，發(fā)揮著節(jié)約資源,、降低污染物等積極作用,。
1983年，美國科學(xué)家將亞麻子油的甲酯用于發(fā)動機(jī),，并將可以再生的脂肪酸甲酯定義為生物柴油,。其后，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,，生物柴油的概念有所拓寬,。生物柴油是動植物油脂通過酯化或者酯交換生成的脂肪酸甲酯或者乙酯，其碳鏈集中在C14-C18.(石油柴油的碳鏈集中在C11-C22,，石油柴油是烴類,，不含氧； 生物柴油是酯類,，含氧),。由于不含硫和芳烴，所以混有生物柴油的柴油產(chǎn)品可以大大降低污染物的排放,。生物柴油還具有潤滑性能好,，十六烷值高(國家標(biāo)準(zhǔn)要求常規(guī)柴油的十六烷值不低于45,，一般在45-50之間，超過52的很少,，但是生物柴油的十六烷值高達(dá)56-62),，所以重車半坡停車后再起步性能很好。當(dāng)然,，生物柴油也有不及石油柴油的地方,，例如熱值低。生物柴油的熱值只有傳統(tǒng)柴油的90%,，所以單獨使用生物柴油的油耗要高于石油柴油,，混合使用油耗沒有明顯變化。另外生物柴油的低溫啟動性差,。但是,，生物柴油因其自身的特點，成為了石油柴油的最好的替代品,。生物柴油和石油柴油的相互配合使用,，是未來柴油應(yīng)用的方向。
原料篇
根據(jù)凝點和酸值可以把生物柴油的原料——各種動植物油脂分為四大類：低凝點中性油(例如菜子油,、豆油,、芥末籽油、煎炸廢油,、泔水油,、廚房通風(fēng)系統(tǒng)的凝析油、從多種野生樹木的種子得到的油品等),、高凝點中性油(例如棕櫚油,、牛羊魚等動物油)；高凝點酸性油(如地溝油,、棕櫚油下腳料等),、低凝點酸性油(如酸化油腳、腐敗的植物油),。比較好用的是低凝點低酸值的原料,，即豆油、菜子油等,。國外用的多是是菜子油,、豆油等酸值低、成分簡單,，容易轉(zhuǎn)換為生物柴油的原料,，
美國主要以大豆油、芥末籽油,、歐盟等主要以菜籽油為原料生產(chǎn)生物柴油,。但是種植油菜,、大豆需要大量土地,，而且因為所生產(chǎn)的生物柴油價格較高,，歐美都對生物柴油的生產(chǎn)有政策性的補(bǔ)貼。
我國地少人多,，不可能大面積種植油料作物,，而且實行政府財政直接補(bǔ)貼也不太現(xiàn)實，所以不能效仿歐美利用可耕地大量種植油料作物,。我國生物柴油原料的特色是一方面利用野生含油樹木種子,，一方面利用大量的廢棄油脂(包括地溝油、泔水油,、煎炸廢油,、烤制食品過程中產(chǎn)生的動物性油脂、動物制品下腳料經(jīng)處理得到的動物性油脂,、廚房凝析油,、酸化油腳)，為廢棄油脂特別是地溝油找到出路,，使地溝油重新得到利用,。
在野生樹木種子方面，我們國家應(yīng)該分三個階段進(jìn)行,。首先我國應(yīng)該廣泛利用野生油料樹木種子,，充分利用現(xiàn)有的資源；第二階段,，在充分考慮到生物多樣性,、不破壞自然生態(tài)平衡的前提下，適當(dāng)種植野生油料樹木,；第三階段是發(fā)展工程藻類和基因改良的油料樹種,。
不過遺憾的是在管理混亂和非理性發(fā)展的情況下，我國的生物柴油產(chǎn)業(yè)在第一階段沒有打好基礎(chǔ)的情況下,，大規(guī)模擴(kuò)大設(shè)計產(chǎn)能,，一些地區(qū)盲目發(fā)展種植油料樹木，一些地方采用的樹種過于單一,。專家雖然強(qiáng)調(diào)有至少1500多種植物的含油種子適合用來作為生物柴油的原料來源，但是我國不能形成在生物柴油的油料樹木方面“南只有麻風(fēng)樹,、北只有黃連木”的局面,。要考慮生物多樣性。大面積種植單一樹種增加蟲害風(fēng)險,，種子產(chǎn)量未必能夠像設(shè)想的那么高,。
值得注意的是,，現(xiàn)在有些發(fā)達(dá)國家利用我國的土地資源，在我國利用可耕地種植油料作物,，生產(chǎn)生物柴油出口,。這不僅占用了我國的水土資源，而且還對我國的生物柴油的發(fā)展形成了很大的壓力,。
在廢棄油脂方面,，我們目前最應(yīng)該解決的問題是廢棄油脂的收集、運(yùn)輸?shù)纫幌盗泄芾沓绦?。由于部門管理混亂,，缺乏有效的組織體系，所以“地溝油“,、泔水油,、牛羊皮油等各種廢棄油資源真正得到利用的只是很少一部分。目前北京市一些許多小型的,、老的飯店甚至沒有隔油池,，有些飯店將隔油池垃圾(根據(jù)香港、新加坡,、美國亞利桑那州,、澳大利亞昆士蘭州等國家和地區(qū)環(huán)保署的定義，隔油池垃圾是指家庭,、飯店,、賓館、食堂等在洗滌餐具過程中,，隨水流入下水道并最終進(jìn)入隔油池的異類特殊垃圾,。是以廢棄油脂為主，以食物殘渣構(gòu)成的混合物,。國內(nèi)尚沒有明確提出隔油池垃圾的定義,，這也是造成隔油池垃圾管理水平低下的一個原因)直接被排除廁所，從源頭上造成了混亂,。北京的隔油池垃圾還多采用人工處理方式,，由人力三輪車夜間掏取。在隔油池垃圾處理方面,，北京市多采用水煮的方式將隔油池垃圾燒開,，將油撇出來，廢水廢渣直接排放,。這種處理技術(shù)能耗高,，而且嚴(yán)重污染環(huán)境。
技術(shù)與設(shè)備篇
生物柴油的產(chǎn)業(yè)化鏈條中，包括了很多環(huán)節(jié)的技術(shù),。其中核心的當(dāng)然是生物柴油的合成技術(shù),。目前國際上通用的工業(yè)化技術(shù)是以酸堿或改性酸堿為催化劑處理低凝點低酸值的原料油來生產(chǎn)生物柴油。超臨界與酯酶催化技術(shù)作為儲備技術(shù),，目前多停留在實驗室或者中間實驗階段或工業(yè)試驗階段,。
我國的生物柴油技術(shù)為了適應(yīng)成分復(fù)雜的原料，形成了原料適應(yīng)性較強(qiáng)的工藝路線,。目前,，形成了以廢棄油脂和野生樹木種子為原料,，以常規(guī)酸堿和改性酸堿,，固體分子篩為催化劑的實用工業(yè)技術(shù)以及脂酶為催化劑和超臨界無催化劑的技術(shù)儲備體系。這種工藝路線由于原料成本低,、競爭力強(qiáng),，將引導(dǎo)世界向此領(lǐng)域發(fā)展。
但是在設(shè)備方面,，發(fā)達(dá)國家的生物柴油生產(chǎn)設(shè)備已經(jīng)很現(xiàn)代化了,，但是我國的生物柴油設(shè)備卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家。現(xiàn)在我國一些民營生物柴油公司上市變?yōu)閲H化公司后,，由于外資介入,，加上國外先進(jìn)的設(shè)備制造技術(shù)，很容易使得我國的生物柴油合成技術(shù)優(yōu)勢流失,，為我國的生物柴油發(fā)展帶來了很大的壓力,。
我國在發(fā)動機(jī)實驗上還處于低水平的重復(fù)研究。目前我國科研部門在支持生物柴油發(fā)動機(jī)實驗方面存在的主要問題是：由于我國沒有統(tǒng)一的生物柴油標(biāo)準(zhǔn),，不同的發(fā)動機(jī)實驗所采用的生物柴油油樣不同,，凝點、酸值,、運(yùn)動黏性相差很大,，所以實驗結(jié)果不具有可比性。
產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程篇
在國外,，生物柴油層掀起了三次熱潮,。第一次是因為70年代第一輪石油危機(jī)，第二輪是由于環(huán)保運(yùn)動的刺激,，現(xiàn)在生物柴油正處于第三輪浪潮中,，而其刺激因素是越來越高的油價、環(huán)保和石油安全的需要,。國際上已經(jīng)把生物柴油放到很重要的戰(zhàn)略位置,。美國正在醞釀和巴西共建非石油的OPEC組織。其他國家也很積極地發(fā)展生物柴油產(chǎn)業(yè)，以期與現(xiàn)有的OPEC國家抗衡,。
在幾輪熱潮的推動下,，生物柴油已經(jīng)在一些歐美國家和日本形成產(chǎn)業(yè)。以美國為例,，美國1999年還只有3個主要的汽車運(yùn)輸公司使用生物柴油,，到2000年就已經(jīng)超過了40個。生物柴油在美國主要用于有集中加油站的大巴和卡車運(yùn)輸公司,，其中美國聯(lián)邦政府是生物柴油的最大用戶,。絕大多數(shù)運(yùn)輸公司用的是B20號生物柴油(即生物柴油占20%，石油柴油占80%),。布什總統(tǒng)在2007年1月23日的《國情咨文》提出(TWENT IN TEN ),，其中就包括發(fā)展生物柴油等可再生液體油品。
德國現(xiàn)有的生物柴油加油站已經(jīng)達(dá)到了900多個,，并且規(guī)定在主要交通要道只準(zhǔn)銷售生物柴油,。奔馳、寶馬,、大眾和奧迪汽車生產(chǎn)廠家的汽車均允許使用生物柴油而無需對發(fā)動機(jī)進(jìn)行改裝,。為了解決由于瘋牛病危機(jī)大量屠宰動物而帶來的動植物油脂污染問題，德國一家公司成功地用動物脂肪制造出了生物柴油,，并實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn),。同樣，為了保證生物柴油質(zhì)量和產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展,，德國也制訂了生物柴油國家標(biāo)準(zhǔn),。
英國的BP公司在澳大利亞昆士蘭州的BULWER煉廠利用動物油脂生產(chǎn)生物柴油，計劃2008年每年提供2億升生物柴油,。
日本每年產(chǎn)生廢棄用油40萬噸,，為生產(chǎn)生物柴油提供了豐富的原料。日本動靜和長夜(需要核實一下)已經(jīng)有四家生物柴油公司,，以廢棄用油(基本為煎炸廢油,，是中性油)為原料生產(chǎn)生物柴油，而且產(chǎn)品價格低于石油柴油,。在新西蘭,，人們利用肉聯(lián)廠的副產(chǎn)品油脂來生產(chǎn)生物柴油，其十六烷值高達(dá)70.
我國有豐富的植物油脂和動物油脂資源,，如果充分加以利用,，生物柴油在我國將有很大的發(fā)展空間。但是目前生物柴油在我國還沒有形成從原料到生物柴油成品的完整的產(chǎn)業(yè)鏈,。我國多數(shù)生物柴油工廠采用收購的方式獲得廢棄油脂,，但是沒有廢棄油脂的處理能力,，而且生產(chǎn)技術(shù)落后，污染嚴(yán)重,、效率低下,。2005年我國生物柴油產(chǎn)量達(dá)到了約20萬噸，但是由于行業(yè)壟斷以及缺乏生物柴油標(biāo)準(zhǔn),，這些生物柴油還沒有出現(xiàn)于任何一家中石油或者中石化的加油站中,。其出口主要是地方加油站，以及通過混入生物柴油降低污染物排放以迎合歐Ⅲ和歐Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)的煉油廠,。目前我國的生物柴油已經(jīng)形成以民營,、外資以及國有大公司共同參與的格局。
管理篇
可以說,，想建立中國的生物柴油產(chǎn)業(yè),，管理必須先行。
首先,，生物柴油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,，必須有生物柴油標(biāo)準(zhǔn)來保駕護(hù)航,。發(fā)達(dá)國家都已經(jīng)相繼建立了自己的生物柴油標(biāo)準(zhǔn),。這些標(biāo)準(zhǔn)不僅有生物柴油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，還是一個生物柴油標(biāo)準(zhǔn)體系,，包括B100/B5/B20等不同混比產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn),、氧化安定性的標(biāo)準(zhǔn)、生物柴油抗氧化添加劑的標(biāo)準(zhǔn),、生物柴油原料儲存標(biāo)準(zhǔn),，油料作物采集、干燥,、儲存,、榨油標(biāo)準(zhǔn)，隔油池垃圾的收集,、運(yùn)輸,、處理標(biāo)準(zhǔn)，生物柴油加工設(shè)備的設(shè)計規(guī)范和流程等一系列完備的標(biāo)準(zhǔn)體系,。
由于我國一直沒有自己的生物柴油標(biāo)準(zhǔn),，造成民營企業(yè)生產(chǎn)的生物柴油就無法進(jìn)入官方銷售渠道。沒有標(biāo)準(zhǔn),，生物柴油的質(zhì)量處于混亂狀態(tài),。許多人弄不清楚生物柴油的定義，有的甚至把地溝油和甲醇簡單勾兌起來,，有的把植物油直接混入柴油,。結(jié)果使得柴油機(jī)積炭嚴(yán)重。我國正和、古衫,、卓越等幾個民營企業(yè)發(fā)展很好,，但是他們生產(chǎn)的生物柴油沒有通過官方系統(tǒng)銷售到中石油、中石化的銷售網(wǎng)絡(luò)中,。缺乏共同承認(rèn)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),，兩大石油公司當(dāng)然會擔(dān)心不合格的生物柴油進(jìn)入市場，影響自己的聲譽(yù),。
另外,，在種植油料樹木的時候，應(yīng)該充分考慮到樹種的選擇,、種植面積,、和生物多樣性保持的問題，不要為生物柴油的發(fā)展付出生態(tài)被破壞的巨大代價,。澳大利亞大面積種植桉樹(含油量高)引起火災(zāi)教訓(xùn)值得我們吸取,。
原料始終是制約我國生物柴油發(fā)展的瓶頸。我們應(yīng)該下決心攻克廢棄油脂的處理問題,，讓廢棄油脂有效地得到回收和分離,，從而得到再次利用。這方面,，我們可以學(xué)習(xí)香港的管理經(jīng)驗,。香港環(huán)保署對隔油池垃圾產(chǎn)生者、收集者,、處理者進(jìn)行了規(guī)范管理,，建立了封閉的產(chǎn)生收集運(yùn)輸處理管理體系，保證了隔油池垃圾能夠得到規(guī)范處理,，有效避免了目前大陸存在的收集者給飯店付費收集隔油池垃圾廢物,、得到的廢棄油脂部分混入食用油系統(tǒng)的尷尬局面。環(huán)保署具有垃圾排污收費,、垃圾收集,、運(yùn)輸、處理等管理權(quán)以及隔油池垃圾處理的費用補(bǔ)償?shù)葯?quán)限,。同時他們還有嚴(yán)密的可操作性很強(qiáng)的法規(guī),，處罰措施很嚴(yán)格，例如相關(guān)飯店將隔油池垃圾倒入大海,，將被判處監(jiān)禁或罰款,。同時環(huán)保署作為執(zhí)法主體有非常具體的行政權(quán)力。
我國還需要建立生物石油產(chǎn)業(yè)方面的行業(yè)準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn),，防止投資過熱,，使得一個地方有過多生物柴油企業(yè),，造成互相搶奪資源，造成整個社會資源的浪費,；應(yīng)該對生物柴油的生產(chǎn)建立有效的監(jiān)管機(jī)制,，防止發(fā)生生產(chǎn)事故。
近兩年,，中石油,、中石化、中海油三大石油集團(tuán)開始介入生物柴油,。國家林業(yè)局,、發(fā)改委、環(huán)保局可以和三大公司密切合作,。建立我國的生物柴油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和生物柴油標(biāo)準(zhǔn)體系,、充分利用三大石油集團(tuán)的力量將我國改善我國生物柴油設(shè)備落后的狀況、在林業(yè)局的管理下合理種植油料樹木,，保持生物多樣性,；環(huán)保部門切實建立起我國的廢棄油脂處理系統(tǒng)，在資金和政策的保證下,，建立起我國的生物柴油產(chǎn)業(yè),。
作者簡介：
冀星，博士,，中國工程院副教授,、研究生導(dǎo)師。研究方向為替代性油品,。
