探讨国内生物柴油的现状与发展

生物柴油被国际可再生能源界誉为最具发展前景的替代油品,也是柴油发动机燃料的最佳替代品,其对柴油的替代有助于降低石化燃料对环境的影响,与普通柴油相比可减少空气毒性。在世界性能源危机的背景下,生物柴油成为时代的新宠,本文主要通过介绍国内生物柴油的原料、政策、标准、生产、市场现状阐述国内生物柴油整体现状并展望其发展。

生物柴油是指以食用油料作物、野生油料植物和工程微藻等植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油、地沟油等为原料通过酯化反应、酯交换工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。生物柴油是生物质能的一种,是含氧量极高的复杂有机成分的混合物,这些混合物主要是一些分子量大的有机物,几乎包括所有种类的含氧有机物,如:醚、醛、酮、酚、有机酸、醇等。我国生物柴油研究起步较晚,但是发展速度较快。国内大多数生产企业均是利用垃圾油或植物油脚、餐饮废油等为原料生产生物柴油。针对民众反映强烈的地沟油问题,国务院办公厅2010年7月发布文件,决定组织开展地沟油等城市餐厨废弃物资源化利用和无害化处理试点工作。目前用地沟油提炼生物柴油的产业化发展得到了国家政策扶持。

一、国内生物柴油发展现状

(一)生物柴油原料现状

中国是食用植物油严重短缺的国家.每年需要进口600多万吨的食用植物油来满足国内需求,在生物柴油行业发展初期含油原料尚能满足生产需要,但是最近2年生物柴油产业的快速发展,大规模的生产企业上马.使得国内食用植物油供需矛盾严重突出。国家生物能源“十一五”规划明确规定发展生物柴油不允许与粮争地并且“严格控制菜油转化生物柴油项目”。目前中国食用油短缺,不允许使用大豆、菜籽油作为工业原料,生产生物柴油的原料主要通过鼓励种植含油脂的农作物,包括亚麻、大豆、蓖麻、棉籽、油菜籽等,种植含油料的树木,包括乔木(如黄连木、文冠果)、灌木(如麻风树)和草本植物(如沙棘),废餐饮油及地沟油等解决来源。

中国含油植物有1554种之多.其中种子含油量在40%以上的含油植物就有154种,分布广,适应性强,可用做建立规模化生物柴油植物原料基地的乔灌木、草本达30多种,如麻风树、油棕树、文冠果、光皮树等。麻风树可以在贫瘠的土地上种植,肥料灌溉要求低,并且能和农作物混合种植,也没有针对于麻风树的害虫或者病毒,在中国南方诸省、自治区均能种植,已经被中国定为重点发展的树种。还可以以餐厨废弃油脂、动物油脂或者地沟油为原料生产生物柴油,这一点也是中国国情体现。海藻种类多样、光合作用效率高、生长周期短、生物产量高、自身合成油脂能力强,同时还能大量吸收二氧化碳,是制备生物柴油最佳的生物质原料之一。

(二)生物柴油的政策现状

科技部在“八五”、“九五”、“十五”分别从开发能源作物、生物柴油生产实验、生物柴油车辆实验等方面支持了可再生液体油品的发展,中国“十五”期间提出要发展各种石油替代品,确定了把发展生物液体燃料作为国家能源产业发展的新任务之一。如2004年,科技部高新技术和产业化司启动了“十五”国家科技攻关计划项目“生物燃料油技术开发”。2006年1月1日《可再生能源法》生效,为生物柴油等替代燃油进入市场提供了保障。“863计划”支持了生物酶为基础的生物柴油合成新技术,同时支持隔油池垃圾生产生物柴油。国家发展与改革委员会组织实施“节能和新能源关键技术”国家重大产业技术开发专项,利用油脂类废料和野生植物生产生物柴油关键技术作为节约和替代石油关键技术予以支持,并将生物柴油生产及过程控制关键技术工业化;国家自然科学基金委在生物柴油燃烧实验方面做了一些支持。国家发展和改革委员会工业司也要求中国石化和中国石油提出生物柴油试点方案,目前中国石油、中国石化及中国海油都已开展生物柴油产业的准备工作。

中国正在制定统一回收废弃油脂的政策,建立废弃油脂转化为生物柴油的利用体系,用于生产生物柴油。

(三)生物柴油的标准现状

目前,我国只有生物柴油的推荐性标准,尚无生物柴油的国内强制性标准,特别是没有基于地沟油生产的生物柴油的标准,使得生物柴油行业的发展没有统一性,生产厂家没有依据,市场上的生物柴油品种参差不齐,影响了行业的进步与发展,也影响了生物柴油发挥可再生能源作用以及机动车辆能源选择的实现。

(四)生物柴油的生产现状

目前,世界上許多国家在发展生物柴油方面投入重金,并已取得了不同程度的成果,全球生物柴油产量年均增长率为41.9%。中国西南各省、自治区因其资源优势吸引了投资者的目光.云南省拟建立中国最大的麻风树种植基地;2006年,中国海油在四川签署发展生物柴油的协议,将陆续投资23.47亿元在攀枝花建成1个年产10万吨的生物柴油基地;中国石油、中国粮油集团等企业也先后在西南、海南等地建立了生物柴油工厂。国家粮油信息中心统计数据显示.2005年底中国生物柴油生产企业有8家,年生产能力超过20万吨。到2006年底已有25家企业.年生产能力达到120万吨。贵州省黔西南州、黔南州分布着大量野生麻风树资源,具有发展数万公顷麻风树种植基地的潜力。2009年8月由中国江南航天集团投资的以麻风树等为原料生产清洁能源的万吨级生物柴油项目在贵州省正式投产。海南正和公司在河北已开发了11万亩黄连木种植基地,每年可产果实20~30kt,可获得生物柴油原料8000~10000吨,该公司计划在此基础上建立年产生物柴油50~200kt的炼油化工厂。目前该公司在河北邯郸建成年产10kt的生物柴油工厂。四川古杉集团建成年产30kt生物柴油工厂。北京等省市也已经建成一定规模的生产线。在国家多项政策和资金支持之下,我国生物柴油产业逐渐进入推广阶段,目前已达到100kt生物柴油的产能,并且在原料供应和技术应用方面已经逐渐形成自己的特色。根据国家发改委公布的可再生能源中长期发展计划,2010年生物燃料年替代石油200万吨,2020年生物燃料年替代石油1000万吨。在今后5年内,我国将建成年产20~50kt规模的生物柴油产业化示范工程。

1.5生物柴油的市场现状

目前国内生物柴油销售渠道不畅,加油市场主要以中国石油、中国石化为主,生物柴油企业挤不进去,销售渠道就打不开。从生物柴油品质来看,目前国家只出台了一个推荐性的生物柴油技术标准,而生产企业各有自己的标准。尤其是以地沟油为原料生产的生物柴油的品质对石化柴油的性能影响很大,两者勾兑后的使用过程中出现了很多问题,这使得生物柴油暂时还难以取得公众的认可。生物柴油企业要建立销售渠道,在提高自身品质的同时,还需要取得公众的认可。

二、国内生物柴油发展面临的问题

当石油价格大涨之时.生物柴油的行情也水涨船高,并引发了生物柴油的投资热潮。尽管中国生物柴油行業发展迅速,但也存在诸多问题。

含油原料不足及原料成本上涨制约了该行业的发展.以目前大量种植的麻风树为例,面临的问题包括产量不稳定,麻风树的果实成熟时间不统一,种子有毒,采摘时需要特殊的工具,处理时要很小心,这些都使原料的成本上升。同时受全球生物柴油产能快速增长和生物柴油需求持续增强的影响,作为生物柴油主要生产原料的菜油、豆油和棕榈油的国际市场价格不断上涨,进而带动国内食用植物油价格的大幅上涨,导致国内使用食用植物油原料生产生物柴油的企业运行成本不断提高。原先价格低廉的“地沟油”在生物柴油热潮之前,地沟油价格仅为2000元/吨,随着生物柴油原料的大量需求,“地沟油”价格一路上涨,目前国内地沟油价格约为4000元/吨。国内植物油的生产不足以满足居民的食用消费,2004年食用油的缺口甚至高达国内生产能力的63.4%,而要获得大量的菜籽油、棉籽油用于生产生物柴油也不现实,地沟油、餐饮废油存在收集系统不健全和利用率低问题,也难以形成规模化发展。同时目前加工生物柴油的成本中有70%~80%是原料的成本,而原料价格仍在不断攀升,限制了生物柴油可利用的原料范围。以从快餐店回收的棕榈油为例,从2006年的2800元上涨到3500元,接近进口价格,国内菜籽油价格也从5500~6000元上涨到7600~8300元,目前国内生物柴油售价在6200元/吨左右。

核心技术和设备多数依靠进口,许多基础研究及攻关性工作没有开展。生产工艺还需要改进。生物柴油的生产方法主要有物理法、化学法、酶法、工程微藻法等,其中酯交换法由于操作简便.反应效率高而成为生物柴油产业的工艺研究重点。采用均相酸催化剂.油脂中的游离脂肪酸无需除去即可直接进行酯化反应,但是存在反应速度较慢和对设备腐蚀性强的缺点。相对均相酸催化剂而言,均相碱催化剂反应速度快,产物收率高,对设备要求也不高,但均相催化的酯交换反应不能避免原料油除酸、催化剂难以重复使用和后续产物的分离复杂等问题.洗涤废液的排放也会造成环境污染。以酶作为催化剂进行酯交换反应的研究也很多,酶催化条件比较温和,产物易于分离,但是反应时间较长.对反应条件要求苛刻,产物收率低,并且酶的价格昂贵,生产难以实现工业化。

国内相关的强制性或保障性政策、法规还不健全,有待完善,同时与生物柴油相配套的机动车辆的研发也有待提高。在原料油成本过高及成品油价格管制的前提下,中国缺乏对生物柴油生产企业的扶持政策。

三、生物柴油的发展展望

针对生物柴油发展过程中存在的问题,还需要行业结合国情综合开发原料资源,加强新技术研究。通过育种技术提高野生植物的含油量和产量的稳定性.继续寻找适合开发的油料植物来增加原料的供应量。加强生物柴油下游产品的开发.包括工业溶剂、表面活性剂、润滑剂、固体催化剂、黏合剂等,可以显著提高生物柴油生产过程的经济效益。对于麻风树等植物的种子还可以开发其中的药用物质,将其应用在药学研究中,综合开发以提高经济效益。加强基础研究工作,开发具有独立知识产权的适应于中国国情的生物柴油

技术。

制定相关政策,实行财政支持。对生物柴油的基础性建设,国家应像对待石油那样投资建设,并给予补贴:对经营性投资。国家要也给予必要的政策.引导社会投资,并使其得到应得的利益。此外,还需要根据《可再生能源法》加快制定扶持生物柴油产业发展的政策和生物柴油国家标准。加强同油脂、汽车行业的沟通,为生物柴油品质的提高提出更高的要求,使其作用发挥到最大,实现多行业共赢。

目前,中国的油价已与国际接轨,国际油价的上涨将有效促进中国完善能源战略储备体系,并推动生物柴油产业快速发展。从长远来看,不可再生石油会逐渐减少,生物柴油具有广阔的发展前景。随着各种原材料价格的大幅回落,生物柴油原料也会大幅降价,只要生物柴油企业能控制好成本,生物柴油仍有较好的市场。虽然国内成品油价格仍有进一步下调的可能,但出于生物柴油的环保性,国家可能会有更多的政策支持,生物柴油生产的发展前景仍可期待,并且将为国民经济的发展起到推动作用。

(作者单位:青岛出入境检验检疫局)

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