能源植物乌桕在生物柴油生产中作用的研究进展

信阳乡土植物乌桕在新农村建设中的应用摘要：乌桕本身是一种具有较强的观赏价值和经济价值的树种，其适应环境的能力很强，成活率较高，而且寿命也很长，随着科学技术的不断发展进步，乌桕更成为一种具有较高经济价值的树种。

乌桕是河南省信阳市的乡土树种，在整个信阳市的城市绿化当中，乌桕得到了较为广泛的应用，并且由于其本身存在的巨大优势，受到当地人认可和喜爱。

本文主要分析了乌桕在新农村建设中的应用现状，并对扩宽乌桕在新农村建设中的应用提出了建议。

信阳；乌桕；新农村建设；应用在进行新农村建设时，绿化树木的点缀是一项重要的工程，不仅可以美化环境，使农村家园更加美丽，也可以净化空气，防止空气污染，从而提高农民的生活生产质量，使新农村更加文明环保。

乌桕是当地的一种乡土树种，又称“油果树”，是一种速生的树种，种植五年左右就会结果，所产的果油还是生物柴油的原料之一，在创造社会效益的同时可以为新农村建设创造经济效益，增加农村的经济收入，是环境适应能力强，已经被广泛应用于信阳地区的新农村建设当中。

1信阳地区的自然条件情况信阳市是河南省的一个地级市，位于河南省南部，素有“茶都”之称，与安徽省、湖北省相邻，是大别山革命老区所在地。

信阳市的地理位置优越，环境宜人，四季分明，全年没有霜期，是中国十佳宜居城市之一。

该地区的土壤类型主要是黄褐土，黄褐土的pH值较高，该地区降水量充裕，很适宜这样的常绿针叶混交树木生长。

2乌桕的特性介绍乡土植物指的是土生土长于当地或者经过长时间的引进、栽培和繁育，对当地的地理、气候和环境已经非常适应，呈一种良性生长状态的植物。

乡土树种是乡土植物中的一种，乌桕就是信阳地区的乡土树种之一。

经过了长期的风雨考验，适应了当地的各种恶劣气候条件，顽强的生存了下来。

对于当地的沙土保持、遮荫防暑、吸尘杀菌、绿化等自然环境的保持和绿化都起到了很大的作用。

另外由于它繁育要求条件低、成活率高、成果经济价值高等优点，可以形成信阳地区的集约化、规模化产业格局。

我国能源植物开发利用现状人类目前开发利用的主要化石能源, 包括石油、天然气和煤炭, 面临枯竭的危险。

同时, 大量消费化石能源所排放的S02和C02已严重威胁到人类赖以生存的生态环境, 造成全球气候变暖、酸雨等灾难性的后果。

因此, 开发新的能源来取代化石能源在能源结构中的主导地位是避免21世纪即将发生严重的、灾难性的能源和环境危机的有利手段。

能源植物以其资源的丰富性、可再生性和二氧化碳零排放等优势必将成为一种重要的替代能源。

目前用于规模化生产生物柴油的原料有大豆(美国)、油菜籽(欧共体、加拿大)、棕榈油(东南亚)。

巴西利用蔗糖发酵制取燃料乙醇。

日本、爱尔兰等国用植物油下脚料及食用回收油作原料生产生物柴油。

一、我国能源植物概况我国幅员辽阔,地域跨度大,水热资源分布多异, 能源植物资源种类丰富多样,主要的科属有大戟科、樟科、桃金娘科、夹竹桃科、菊科、豆科、山茱萸科、大风子科和萝摩科等。

科研人员早在1982年分析了1581份植物样品, 收集了974种植物, 并编写成了《中国油脂植物》、《四川油脂植物》,选择出了一些高含油量的植物, 如乌桕、小桐子、油楠、四合木、五角枫等。

据统计, 我国约3万种维管柬植物, 仅次于印尼和巴西, 其中有经济价值的植物约1. 5万种, 具有能源开发价值的约4000种。

现已查明的能源油料植物(种子植物)种类为151科697属1554种,占全国种子植物的5％。

其中油脂植物138科1174种, 挥发性油植物83科449种。

能源油料植物的集中分布区域为亚热带至热带区域, 在山区往往与常绿阔叶林或落叶阔叶林相伴生, 而且以野生为主, 野生种占总数的75%, 栽培植物种则很少。

新近调查表明, 我国能够规模化利用的生物质燃料油木本植物有10种, 这10种植物均蕴藏着巨大的潜力, 具有广阔的发展前景。

二、我国能源植物的研究现状我国利用能源植物较早。

“七五”期间, 四川省计划委员会下达了“野生植物油作柴油代用燃料的开发应用示范”项目, 四川省林业科学研究院等单位对攀西地区野生小桐子(麻疯树)的适生立地环境、栽培技术、生物柴油提取与应用等进行了较为深入的研究。

微藻制备生物柴油的技术进展郭丹;银建中【摘要】生物柴油是一种新型的可再生能源,是石化柴油的替代品.微藻种类多、光合作用效率高、生长速度快、生物产量大、含油量高,已成为发展生物柴油产业的最有潜力的原料之一.综述了微藻制备生物柴油的优点及研究进展.针对目前微藻生物柴油存在的瓶颈问题和实际需求,指出未来研究和发展的主要方向.【期刊名称】《化工装备技术》【年(卷),期】2014(035)004【总页数】6页(P4-9)【关键词】微藻;生物柴油;可再生能源;石化柴油【作者】郭丹;银建中【作者单位】大连理工大学化工机械学院;大连理工大学化工机械学院【正文语种】中文【中图分类】TK6进入21世纪，人们对能源消耗和环境保护的观念越来越深入，可持续发展战略和能源再生战略也在全球得到确定并得以实施。

生物柴油作为一种可再生、无污染的清洁能源，凭借其突出的性能，引起了世界范围内的高度关注，其中发达国家，尤其是资源贫瘠国家更是进行了大量且深入的研究。

生物柴油的主要成分为脂肪酸烷基单酯，一般是由植物油或者动物油脂经过和甲醇进行酯交换反应制得，且分子量与石化柴油相当，燃烧性能也与石化柴油类似，故成为有力的替代能源。

生物柴油的研究自20世纪以来，经过100多年的发展，在生产的工艺上和技术上也日趋成熟。

全球生物柴油的产量增长迅速，从 2004年的2.196×109L到2007年的9.841×109L，再到 2012年总产量为22.5×109L，年增长量为2.532×109L[1]。

与此同时，世界上许多国家都已制定了生物柴油的发展规划，并且出台了相应的政策和法规，以推动生物柴油的推广和使用。

作为欧盟乃至全球最大的生物柴油生产国，德国政府对生物柴油的生产和应用给予了极大的鼓励，并在价格上给予了一定的补贴。

目前在德国，生物柴油已经替代普通柴油作为公交车、出租车等运输行业使用的燃料。

美国是世界能源消耗大国，为了缓解能源危机，对生物柴油的研究和发展也是不遗余力的。

生物柴油副产物粗甘油开发利用的研究进展一、引言- 生物柴油副产物粗甘油的定义和背景- 本文的研究目的和意义二、粗甘油的物化性质及其影响因素- 粗甘油的化学组成和物理性质- 影响粗甘油物化性质的因素三、粗甘油的利用方式- 生化过程中的应用及优劣比较分析- 化学工业中的应用及优劣比较分析- 食品和医药工业中的应用及优劣比较分析四、粗甘油的深加工- 高值化学品的生产及应用- 生化燃料的生产及应用- 粗甘油的分离纯化及相关工艺流程五、现有问题及展望- 粗甘油开发利用中存在的技术难点- 未来研究方向及发展趋势六、结论- 粗甘油开发利用在环保、资源节约、经济等方面的意义- 未来研究的意义和应用价值一、引言近年来，随着环保意识的提高和能源需求的增长，生物柴油成为一种备受关注的可持续能源。

生物柴油的制备过程中产生的副产物——粗甘油，不仅是生物柴油生产成本的一项重要组成部分，更是一种具有潜在价值的有机物。

粗甘油中含有丰富的三酸甘油酯、甘油以及少量杂质，其组分特点决定了其具有多样的应用价值。

因此，粗甘油的开发利用成为了重要的研究方向之一。

本文旨在总结粗甘油开发利用的研究进展，包括粗甘油的物化性质、利用方式、深加工及问题展望等内容。

二、粗甘油的物化性质及其影响因素粗甘油的化学组成和物理性质是其利用方式的基础。

一般粗甘油中三酸甘油酯占比较高，甘油含量较低，同时含有少量杂质，如游离脂肪酸、杂醇等。

其物理性质包括黏度、密度、流动性等，这些性质对粗甘油进行利用时起到重要的作用。

不同来源的生物柴油副产物中的粗甘油其化学组成和物理性质都存在差异，因此研究不同来源的粗甘油特点可根据不同需求进行丰富化的利用。

在粗甘油的利用过程中，其组成物质的相互作用对产物的性质也有一定的影响。

游离脂肪酸浓度的增加，会降低三酸甘油酯的含量，从而影响了粗甘油的主要应用——作为粗甘油酯的原料，导致生产出的生物柴油的品质下降。

粗甘油在生物羧酸化反应和脱水反应中也需要和其他物质进行反应，不同反应条件和反应物质的选择影响不同条件下产品的品质和产率等。

生物柴油——可再生能源-maChemicals生物柴油可再生能源◆潘鹤林,徐志珍,杨锦梁2施荣荐2(1华东理工大学化工学院上海200237;2丹阳市河海植物油厂江苏丹阳212000) 摘要:生物柴油是一种绿色可再生,可生物降解,无毒性的新型清洁能源,已经逐渐引起人们的关注.文章综述了生物柴油的发展历程,性能,制造方法以及国内外推广应用?itt-~.关键词:生物柴油;可再生能源Biodiesel,AKindOfRenewableEnergyResourcePanHelin',XuZhizhen',Y angJinliang.ShiRongjian(1ECUST;2HeHaiPlantOilFactory,DanY ang,JiangSuProvince)Abstract:Biodiesel,asakindofgreenrenewable,biodegradableandnontoxicenergyresourc ehasattractedconsiderableattentionrecently.Inthispaper,it'Scurrentsituation,developmentprogre ss,pr oductionmethodsareintroducedbothinforeignandchina.Keywords:Biodiesel;RenewableEnergyResource寻求能源多元化和清洁绿色可再生能源已经成为世界发展的大趋势.生物质能源是可再生能源中切实可行的能源种类之一,而生物柴油正是以油料作物,野生油料植物和工业藻类等水生植物油脂,动物油脂,以及餐饮废油等为原料,通过酯交换反应制成的脂肪酸甲酯或乙酯类化合物.它不仅可替代化石柴油能源,还是燃料石油化工产品的优良替代品,同时具有环境友好,可再生及资源丰富的独特优势.1生物柴油的发展历程生物柴油的概念最早是由德国热机工程师RudoffDiesel于1895年提出的,1900年在巴黎世界博览会上,Rudolf Diesel展示了用花生油作燃料的发动机.生物柴油及其生产技术的深入研究始于20世纪50年代末60年代初,发展于20世纪70年代,20世纪80年代以后迅速发展.1980年美国开始研究以豆油代替柴油作燃料,1983年美国科学家GrahamQuick首先把亚麻油甲酯用于发动机,并将可再生的脂肪酸甲酯定义为生物柴油"Biodiesel".这是狭义上的生物柴油.1984年,美国,德国等国家的科学家研究了用脂肪酸甲酯或乙酯代替化石柴油作燃料,形成了更广意义上的生物柴油内涵.20世纪80年代中期,美,法,意大利等国相继成立了专门的生物柴油研究机构,同时投入大量的人力,物力,进行生物柴油的研究开发.同时,政府采用各种优惠政策,鼓励生物柴油的研究,生产和应用.到目前为止,生物柴油的生产技术已经基本成熟,大规模的生产已出现, 因对环境友好,正逐渐应用到各个生产领域.2生物柴油的性能美国生物柴油协会对生物柴油作了定义,指以植物,动物油脂等可再生生物质资源生产的,可用于压燃式发动机的清洁燃料.而生物柴油的化学组成是长链脂肪酸甲酯.天然油脂多为脂肪酸的甘油三酯,经过化学过程(酯交换)后,分子量降低至与柴油接近,同时具有柴油的各种性能,因而生物柴油是一种可代替柴油使用的环境友好的绿色清洁能源. 生物柴油具有优异的性能:(1)具有优良的环保特性.生物柴油和化石柴油相比含硫量低,使用后可使二氧化硫和硫化物排放大大减少.权威数据显示,二氧化硫和硫化物的排放量可降低约30%.生物柴油不含有对环境造成污染的芳香族化合物,燃烧尾气对人体的损害低于化石柴油,同时具有良好的生物降解特性.和化石柴油相比,柴油车尾气中有毒有机物排放量仅为1/10, 颗粒物为20%,二氧化碳和一氧化碳的排放量仅为10%,排放尾气指标可达到欧洲II号和…号排放标准.(2)低温启动性能.和化石柴油相比,生物柴油具有良好的发动机低温启动性能,冷滤点达到?20℃.(3)具有良好的润滑性能.使用生物柴油可降低喷油泵,发动机缸体和连杆的磨损率,延长其使用寿命.(4)具有良好的安全性能.生物柴油的闪点高于化石柴油, 它不属于危险燃料,在运输,储存,使用等方面的优点明显.(5)具有优良的燃烧性能.生物柴油的十六烷值比化石柴油高,燃烧性能好于化石柴油.燃烧残留物呈微弱酸性, 使发动机油和催化剂的寿命延长.化工文摘2007年5期ChinaC(6)具有可再生性.生物柴油是一种可再生能源,其资源不会象石油,煤炭那样会枯竭.(7)使用生物柴油的系统投资少.原用柴油的引擎,加油设备,储存设备和保养设备无需改动.(8)可调和性.生物柴油可按一定的比例与化石柴油配伍使用,可降低油耗,提高动力,降低尾气污染.3生物柴油的制造方法生物柴油的制备方法比较多,主要包括以下各种方法.3.1直接混合法这是2O世纪80年代初出现的最简单的生物柴油的制造方法.采用天然油脂与化石柴油,溶剂或醇类混合而成,是一种物理方法.天然植物油因其粘度过高,如直接应用于发动机,会带来较多的问题,主要是其燃烧特性和低温启动性能等方面.加入化石柴油,溶剂的主要目的是降低植物油的粘度和密度.这种制备生物柴油的方法虽然工艺比较简单, 但是产品质量不高.这种产品使用过程中燃烧不完全,易引起结焦,并使燃油喷嘴堵塞,润滑油也容易变质.3.2微发乳化法该方法采用动,植物油和低碳醇类等溶剂,在乳化剂的作用下,混合成为微乳状的生物柴油产品,该方法也是一种物理方法.该方法制备的生物柴油燃烧特性比较差,十六烷值较低,使用过程中存在破乳现象,燃烧过程中也会出现结焦和使润滑油变质等问题.3.3热裂解法借助于催化剂,高温下对植物油进行热裂解,制得生物柴油.该方法生产的生物柴油和化石柴油性能接近,但是粘度略显高.该方法工艺过程虽然比较简单,也不会污染环境,但裂解反应在高温下进行,裂解反应设备要求比较高, 裂解反应难以控制.另外,该方法单位原料量下生物柴油的产量比较低.3.4酯交换法该方法是工业上生产生物柴油的主要方法.原料为油料和低碳链醇,在催化剂作用下发生酯交换反应,得到脂肪酸甲酯和甘油.低碳链的醇包括甲醇乙醇丙醇和丁醇等.工业上一般使用甲醇,因为甲醇市场价格比较便宜,碳链最短,极性又较强,能够较快地和脂肪酸甘油酯进行酯交换反应,而且酸,碱催化剂相对容易溶解于甲醇.酯交换反应是平衡可逆反应,控制甲醇过量,可以使得平衡向生成脂肪酸甲酯方向移动,所以工业上采用甲醇为原料时,甲醇的实际用量比理论用量高.酯交换反应是一系列串联反应组成,甘油三酯分步转化成甘油二酯,甘油单酯和甘油,每一步反应产生一分子脂肪酸甲酯.酯交换反应采用的催化剂主要包括:酸性催化剂,碱性催化剂,生物酶催化剂等.也可以控制酯交换反应在超临界条件下进行.3,4.1酸性催化剂酯交换反应的酸性催化剂主要为硫酸等无机强酸,固体强酸,酸型离子交换树脂等.在酸性催化剂存在下,甲醇与油脂中游离的脂肪酸能够发生酯化反应,所以工业上的预酯化工文摘2007年5期化反应一般也采用酸性催化剂.酸性催化剂尤其适用于原料含游离脂肪酸,水量稍高的场合.酯化反应进行的同时,甲醇和甘油三酯的酯交换反应也同时进行.3.4.2碱性催化剂酯交换反应的碱性催化剂主要包括:强碱性化合物如氢氧化钠,氢氧化钾等,金属醇盐如甲醇钠,甲醇钾等,有机胺碱类化合物等.对这些催化剂,可以控制一定的条件,使其溶解于甲醇,酯交换反应在均相催化作用下进行.酯交换反应还可在非均相催化剂作用下进行,非均相的碱性催化剂主要是固体碱碱型离子交换树脂等.和酸性催化剂相比,碱性催化剂反应速率,收率都比较高,因此,酯交换反应的催化剂多用碱性催化剂.但是,碱性催化剂对油料中游离脂肪酸及含水量有较高的要求,因为游离脂肪酸的存在会与碱性物质发生皂化反应,同时水分的存在会引起酯类化合物的水解.当然工业上一般可以采取对油脂原料进行脱水预酯化处理措施,从而避免使用碱性催化剂时存在的问题.3.4.3生物酶催化剂生物酶为脂肪酶,其催化油脂和低碳醇之间的酯交换反应得到相应的脂肪酸酯.脂肪酶主要包括酵母脂肪酶,胰脂肪酶等.这些生物酶催化低碳醇与油脂之间的酯交换反应效率一般比较低,主要因为低碳醇对生物酶有毒性,其催化寿命也短.生物酶的价格高,生产成本比较高,这些限制了生物酶在生物柴油生产方面的应用.尽管采用生物酶固定化技术来提高其稳定性及循环使用,但到目前为止,尚未真正应用到生物柴油的工业化生产上.3.5超临界法超临界条件下制备生物柴油技术是近年来发展起来的新型方法.超临界条件和传统催化过程相比较,反应机理相同,但超临界反应是在高温高压下进行的.超临界法不需要催化剂,反应速率比较快,可以连续操作,并且可以避免酯交换过程中皂化现象.因此,超临界法比传统方法具有优势,但超临界高温高压条件会引起生产操作费用和能耗的大幅度增加,所以超临界法工业化目前尚有困难.3.6其他方法上述方法的基础上,多种新的技术手段应用到酯交换反应制备生物柴油的过程中,例如超声波,微波,离子液体等, 这些手段的应用强化了酯交化反应.4生物柴油的推广利用进展由于生物柴油的优越性能,对环境友好以及可再生性,其发展受到世界各国的重视,生物柴油已成为新型生物质能源的研究开发热点.美国是较早研究生物柴油的国家之一.由于美国是石油进口国,2O世纪9O年代,美国政府制定了国家能源政策, 鼓励生物柴油等可再生资源的发展.同时,美国又是大豆生产大国,大豆产量保证了生物柴油的原料供给.早在1992 年,美国宝洁公司已经开始生产生物柴油,后来陆续有Interchem公司,AgEnvironmentalProducts公司,Twin第48页45inaChemicals璐制琳tl觚m进,使用过程中有些仅考虑到效果而忽略了经济效益;有些只考虑到实用性而未注重合理性.因此,化学固沙研究应开辟新的途径,而发展新型,多用途的化学固沙材料,考虑固沙的综合效应,将成为当今重要的研究内容.石油大学化学化工学院范维玉主持完成的"新型多功能液膜固沙材料及其应用技术"已经通过了山东省科技厅组织的专家鉴定.该项成果以重油(渣油,沥青),膨润土,水玻璃等为主要原料,并复合多种功能添加剂,具有较好的渗透性和胶结性.其他研究者X,t~L化沥青,水泥掺加少量聚丙烯酸钠晦】,水玻璃掺加乙酸乙酯乳液【17】的研究表明,有机材料和无机材料的复合,优势互补,提高了材料的性能.有机一无机复合化学固沙材料不仅能使沙面表层固结达到稳定沙丘,防止沙害的目的,而且由于固沙材料的施用和表层沙固结的影响也改变了沙丘内部温度,水分的关系,有利于固沙植物的生长,将会是一种有效的固沙材料,也是今后固沙材料的主要研究方向.参考文献1王银梅,韩文峰,谌文武.对在沙漠地区应用化学固沙材料固沙的探讨[J】_灾害学,20032包亦望,苏盛彪.利用白色污染废料研制开发固沙胶结材料治理沙漠化[J】_中国建材,2001,6(9):55~583吴玉英,张力平.流沙合半流沙化学法固沙的研究[J】_北京林业大学,1998,20(5):42~464李臻,王宗玉.新型化学固沙材料的试验研究【J].石油工程建设,1997(2):3~65丁庆军,许祥俊,陈友治,等.化学固沙材料研究进展[J】_武汉理工大学,20036胡英娣.固定沙丘的石油覆盖技术【J】.世界沙漠研究,1993 (4):20~227嵩凤延.高分子环保固沙材料的研究.环境科学与管理, 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并进行小试规模工艺开发.2006年华东理工大学与江苏省丹阳市河海植物油厂进行协同攻关,以酸化油为原料,建成年产万吨的生物柴油生产装置,生物柴油产品经过上海石油商品应用研究所石油产品分析评定中心,上海石化产品检测检验站的分析测试,测试结果达到欧盟,美国等生物柴油产品检验标准,产品价格与石化柴油相比,具有较强的市场竞争力.参考文献(略)化工文摘200'7年5期。

生物柴油（biodiesel）的定义：俗称为阳光燃料，是一种长链脂肪酸单烷基酯（fatty acid esters），是以动植物油脂、各类废弃油脂及微生物油脂为原料与短链醇，经过转酯反应（transesterification reaction）制备获取，是一种含氧的清洁燃料。

生物柴油的分子结构：生物柴油的比较优势：1、良好的环保性能。

生物柴油中硫含量比较低，燃烧时二氧化硫等含硫化合物的排放低，比石化柴油减少约30%（有催化剂时为70%）；生物柴油中不含对环境造成污染的芳香族烷烃，因而废气对人体损害低于石化柴油。

2、较好的低温发动机启动性能。

无需添加剂，生物柴油冷滤点可达-20℃。

3、较好的安全性能。

生物柴油闪点高（>130℃），不属于危险品。

因此生物柴油的运输、储存、使用方面的安全性要比石化柴油高许多。

4、较好的润滑性能。

生物柴油可使喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损率低，延长其使用寿命5、良好的燃料性能。

生物柴油十六烷值高（>50）,燃烧性浩宇石化柴油，燃烧残留物呈微酸性，可延长催化剂和发动机机油的使用寿命。

6、可再生性能。

作为可再生能源，与石油的储量不同，生物柴油可通过农业和生物科学家们的努力，使其供应量不会枯竭。

7、兼容性好。

无需改动柴油机，便可便可直接添加使用，同时无需外添设加油设备，储存设备及人员的特殊技能训练。

8、含水量高。

有助于将低燃料的粘度，提高稳定性。

9、生物柴油以一定比例与石化柴油调和使用，可降低油耗，提高柴油机的动力性能，并大大降低尾气污染的排放。

生物柴油的制备方法：直接混合法、微乳液法、高温热裂解法和酯交换法。

直接混合法和微乳液法属于物理法，高温热裂解法和酯交换法属于化学法。

使用物理方法可以降低动植物油的粘度，但积碳及润滑油污染等问题难以解决；而高温热裂解法的主要产品是生物汽油，生物柴油只是其副产品。

酯交换法是目前制备生物柴油最常用的一种方法。

1、直接混合法：将天然油脂与柴油、溶剂或醇类混合以降低其粘度的方法。