生物柴油是一种洁净的生物燃料,已经成为产量增长最快的替代燃油。发展生物柴油具有农业结构调整的经济意义、能源安全的战略意义和生态环境意义。
生物柴油是指用植物油与甲醇制造的脂肪酸甲酯,是一种洁净的生物燃料。国际上对生物柴油的开发形势看好,目前,巴西正在大力推广生物柴油,以减少石油进口。美国能源部也在集资发展生物质能,要求到2010年,美国生物质能的使用量增加2倍,生物柴油也列为生物质能之一。生物柴油取之大自然,回之大自然,不仅可以使人类摆脱对石油的依赖,而且是一种可再生能源。生物柴油正形成一个商机诱人的绿色产业。
生物柴油:最优秀的环境卫士
与普通汽油机相比,柴油机可以节油15%~30%,同时它也具有良好的环保性能,能够满足严格的排放法规的要求。就温室气体排放而言,如果考虑到原油的加工、燃料的运输使用等所有环节,柴油机的温室气体的排放可降低45%。
美国俄亥俄州一个名叫奥柏林的高中生,不久前成功地用氢氧化钠和甲醇作为催化剂,将植物油分离成甘油和甲酯。甲酯就是生物柴油,可替代柴油驱动柴油车。奥柏林用自已生产的生物柴油作为燃料,驾驶一辆1984年产的“大众捷达”车行驶了5000多公里,从而荣获州科学博览会的一等奖。一个高中生生产出廉价的燃油是一件新鲜事,不过,将植物油当作燃油的想法却早已存在。事实上,当鲁道夫·弟斯尔在1900年巴黎世界博览会上首次展出其发明的柴油发动机时,就是使用花生油作燃油的。
在各种替代燃油中,只有生物柴油能全面达到美国清洁空气法所规定的健康影响检测要求。科学家研究了35%生物柴油和65%常规柴油的混合物,他们发现与100%的石油柴油相比,这种混合物排放的颗粒物减少了25%,一氧化碳下降了12%~14%,碳氢化合物下降了10%。生物柴油是通过植物油与甲醇或乙醇反应制成的,是一种粘性减小、挥发性增大的燃油。卡车发动机用这种生物柴油时,与每单位常规柴油燃料的平均行驶里程基本相同。研究人员发现,用这种生物柴油混合物时,一氧化碳排放减少可能是由于这种生物柴油燃料的含氧量较高所致。更多的氧意味着燃烧得更完全,更完全的燃烧也有助于减少碳氢化合物的排放。研究人员将颗粒物减少归功于这种生物柴油的芳香族化合物和硫含量较低且含氧量较大。
生物能源凸显诱人商机由于对石油的过份依赖,石油资源的过度开采导致了目前愈演愈烈的石油危机,石油价格一涨再涨。如何减少对石油的依赖,迫使科学家们努力寻找石油的替代物。生物柴油可降解、无毒、对环境无害并可以从再生资源中提取。生物柴油的好处还有:可用于任何柴油引擎;在所有替代燃油中,生物柴油的热值最高;生物柴油的燃点比柴油高得多,因此使用、处理、运输和储藏都极其安全。
美国自20世纪90年代初就开始将生物柴油投入商业应用,生物柴油已经成为美国产量增长最快的替代燃油。在美国,生物柴油主要用于拥有集中加油站的巴士公司和卡车运输公司,联邦政府是生物柴油的最大用户。美国1992年通过的能源政策规定,绝大多数的联邦、州和公共部门的汽车队都必须有一定比例的车辆使用替代燃油。
据日本发表的一份官方报告表示,日本将回收农业、林业以及养殖业的废料,作为生产能源的原料。据悉,这项生物能源利用计划将从2010年正式启动,目的就是生产洁净的能源,并将之用做汽车、船舶和发电厂的燃料。生物能源的使用将有利于解决全球变暖的问题,因为它可以取代矿物燃料,减少大气中二氧化碳的含量。
韩国也积极试用生物柴油。每天有成千上万的车辆云集汉城,混浊的空气让人看不清周围群山的景色,所以韩国环境部力荐使用清洁的生物柴油。在不改变发动机及加油设施的情况下,生物柴油可减少废物的排放量,它的挥发性较低,从而提高了使用安全性,而且这种车的修理师无须另外培训。韩国的生物柴油80%是柴油,20%是从米糠、回收食物油和豆油中提取的生物燃料。这种油目前还处在实验期,只在清洁车和垃圾运输车中使用。城市垃圾场的运输车正在使用生物柴油,韩国每年因此能节省3万桶柴油。两年实验期后,它可能作为一种官方油料,扩大使用范围。
我国生物柴油亟待产业化我国是一个石油净进口国,石油储量又很有限,因此,提高油品的产量对中国来说就更有现实意义。
生物柴油具有可再生、清洁和安全三大优势,专家认为,我国是油菜生产大国,应发展油菜制造生物柴油的绿色可再生能源产业。该技术对我国农业结构调整、能源安全和生态环境综合治理有十分重大的战略意义。目前欧盟许多国家都在大力发展利用油菜制造生物柴油产业,如德国今年又将建成几个生物柴油厂,年产量将提高到100万吨。在德国1.7万个加油站中,有1400多个供应生物柴油,还有数以千计的直接买主。目前汽车柴油化已成为汽车工业的一个发展方向,据专家预测,到2010年,世界柴油需求量将从38%增加到45%,而柴油的供应量严重不足。这都为油菜制造生物柴油提供了广阔的发展空间。
我国生物柴油技术起步较晚,应加紧研究早日投入产业化。加紧油菜转化为生物柴油研究具有以下三方面意义:一是农业结构调整的经济意义。我国是油菜生产大国,可通过结构调整,同时将退耕还林和木本油料植物发展结合起来,建立生物柴油原料基地,开发种植特色高产工业油菜,发展成生物能源供应地。通过对土地资源有效利用,初步估计每年将增加生物能源供应量成千万吨,按目前柴油价格2800~3400元/吨计算,将形成一个300多亿元产业,并将建设大量工厂,增加就业机会。二是能源安全的战略意义。自1993年我国成为石油净进口国,2000年以来每年进口石油已占我国石油消费量的1/3以上。因此,利用国内资源优势,开发生物柴油具有重要意义。三是生态环境意义。生物柴油燃烧时不排放二氧化硫,生物柴油中不含对环境造成污染的芳香化合物,因而废气对人体损害也低于柴油。由于生物柴油含氧高,燃烧时排烟少,排放的一氧化碳比普通柴油减少约10%。
巴西政府颁布法令,重新启动生物柴油计划,并由政府牵头,11个部委以及大学和科研机构组成工作组,进行生物柴油替代矿物柴油的可行性技术报告的分析论证。巴西早在上个世纪80年代就已经进行过生物柴油的小型实验性生产而且获得成功。但是因为生产成本过高,没有扩大生产规模。巴西矿产能源部石油、天然气和可再生能源局表示,重新启动生物柴油计划是基于以下三个原因:一、多样化开发可替代能源;二、减少对进口石油的依赖;三、增加农民收入和就业机会。
巴西是最早掌握生物柴油技术的国家。在推出生物柴油计划初期,年产量曾一度达到50万吨,后因市场需求不旺,减少到年产10万吨。巴西农牧研究院再生能源计划的负责人指出,巴西有充足的生物柴油生产原料,仅巴西东北部地区就有适合种植蓖麻的土地200万公顷,在几年之内,蓖麻的年产量就可达到200万吨,生物柴油产量达到1.12亿升,并创造10万个新的就业机会。巴西已经具备成为世界上最大的生物柴油生产国的一切条件。巴西第一个生物柴油冶炼厂已经动工,预计日产柴油5600升,日耗蓖麻10吨,将在2005年1月投产。巴西矿能部预测,如果在柴油中添加2%的生物柴油,每年就可以少进口1.5亿美元的石油。目前巴西每年柴油的消耗量为370亿升,其中74亿升为进口。实验证明,可百分之百地采用生物柴油作为动力,而且不必对发动机进行任何改动。
目前,生物柴油技术和产品的运用已引起世界各国的关注。一项研究数据显示,生物柴油燃烧后不会产生二氧化硫,而且一氧化碳等有害气体的排放量比矿物柴油低1 1%至53%,可减少因污染造成的温室效应。目前欧盟规定,至2005年,在燃油中要求掺加2%的生物柴油,到2010年提升至10%。其中,德国是生物柴油利用最广泛的国家,每年消费生物柴油110万吨,占世界总消费量210 万吨的一半多。德国政府鼓励使用生物柴油,对生物柴油的生产企业全额免除税收,使其价格低于普通柴油。除蓖麻以外,大豆和油菜籽都可以作为生产生物柴油的原料。
我们期待着生物柴油的广泛运用,也期待着更多的环保能源被开发和使用。