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2018年5月防 护 林 科 技M a y,2018第5期(总176期)P r o t e c t i o nF o r e s t S c i e n c e a n dT e c h n o l o g yN o .5(S u m N o .176)文章编号:1005-5215(2018)05-0082-03收稿日期:2018-02-06作者简介:刘建军(1971-),男,吉林蛟河人,助理工程师,主要从事园林绿化工作.长白山区生物柴油植物选择探讨刘建军1,刘俊华2,刘玉波3(1.吉林市松花湖实验林场,吉林吉林132013;2.吉林松花江三湖国家级自然保护区管理局,吉林吉林132013;3.吉林市林业科学研究院,吉林吉林132013)摘 要 以长白山区植物种子含油率为重要指标,选出生物柴油植物40种,其中乔木11种㊁灌木12种㊁草本植物17种;从这40种生物柴油植物中,选出重点研发种类11种,其中乔木3种㊁灌木5种㊁草本植物3种,并对选出的生物柴油植物生产生物柴油可行性进行简要论述㊂关键词 长白山区;生物柴油;植物选择中图分类号:J 22.3 文献标识码:A d o i :10.13601/j.i s s n .1005-5215.2018.05.039 我国耕地资源匮乏,扩大油料作物种植面积潜力非常有限,但我国林地资源丰富,选择适宜在林地生长的油料植物生产生物柴油切实可行㊂我国政府已将 林业生物柴油 列为今后生物液体燃料产业发展的重点领域,并制定了相应的发展目标与激励政策㊂进入21世纪,随着生物柴油产业的不断升温,生物柴油植物的选育研究倍受重视㊂长白山区位于吉林省东部,属温带寒温带大陆性气候,植物类型复杂多样,具有重要的经济与科研价值,其中不乏开发生物柴油的植物㊂本文就长白山区生物柴油植物选择进行探讨,旨在为长白山区生物柴油产业的发展提供参考㊂1 我国生物柴油植物选择我国系统的生物柴油研究始于中科院重点科研项目 燃料油植物的研究与应用技术 ,完成了对金沙江流域生物柴油植物资源的调查及栽培技术研究,建立了30h m 2小桐子栽培示范林㊂我国现已查明的油料植物有151科697属1554种,其中,种子含油量在40%以上的植物为154种;分布广㊁适应性强㊁可用作建立生物柴油原料基地的植物近30种;分布集中成片,并能利用荒山㊁沙地等宜林地进行造林建立起规模化的良种供应基地的生物柴油植物有10种㊂在能够建立起规模化良种供应基地的生物柴油10种植物中,最重要的有4种,即麻疯树(小桐子):大戟科,落叶灌木或小乔木,果仁含油率50%~80%;黄连木:漆树科,落叶乔木,种子含油率35.05%,种仁含油率56.5%;文冠果:无患子科,落叶小乔木或灌木,种子含油率33.7%,种仁含油率56.36%~70%;光皮树:山茱萸科,落叶乔木,果实含油率33%~36%㊂我国生物柴油原料基地建设以上述4种植物为主,其中,麻疯树基地已在云南㊁四川㊁重庆㊁贵州等地建立;黄连木基地已在河北㊁河南㊁陕西㊁安徽等地建立;文冠果基地已在内蒙古㊁辽宁等地建立;光皮树基地已在湖南㊁湖北㊁江西等地建立㊂2 长白山生物柴油植物选择适合作为生物柴油植物一般应符合以下五条标准:(1)果实或种子的含油率较高,一般要在35%以上;(2)结实量高,平均果实年产量在3000~4500k g hm -2以上;(3)结实早,实生苗一般为5~8a 结实,嫁接苗3~5a 结实,5~8a 进入盛果期;(4)结实期长,一般为20a 以上;(5)对当地自然环境条件适应性强㊂在长白山区选择出完全符合上述标准的植物很难㊂本文针对长白山植物特点,以植物种子含油率为重要指标,兼顾种子千粒质量㊁结实量㊁油脂特性㊁分布范围㊁栽培难易等,在长白山区选择出生物柴油植物,按潜在种类与重点研发种类阐述㊂2.1 长白山生物柴油植物乔木选择长白山区是全国重点木材产区,木本油料资源比较丰富,以红松㊁胡桃楸最为著名㊂长白山生物柴油乔木种类选择见表1㊂由表1可见,长白山生物柴油乔木选择8科11种,其中潜在种类8种,重点研发种类3种㊂表1生物柴油植物选择 乔木种类类别序号种类科含油率潜在种类1红松P i n u s k o r a i e n s i s松科P i n a c e a e种子25%,种仁70% 2油松P i n u s t a b u l a e f o r m i s松科P i n a c e a e种子30%3沙松A b i e s h o l o p h y l l a松科P i n a c e a e种子31%4胡桃楸J u g l a n sm a n d s h u r i c a胡桃科J u g l a n d a c e a e种仁51%5漆树R h u s v e r n i c i f l u a漆树科A n a c a r d i a c e a e种子36%6水曲柳F r a x i n u sm a n d s h u r i c a木樨科O l e a c e a e种子24%7大果榆U l m u sm a c a r o c a r p a榆科U l m a c e a e种子39%8栾树K o e l r e u t e r i a p a n i c u l a t a无患子科S a p i n d a c e a种子38%重点研发种类9文冠果X a n t h o c e r a s s o r b i f o l i a无患子科S a p i n d a c e a种子34%;种仁63% 10皂角G l e d i t s i a s i n e n s i s豆科L e g u m i n o s a e种子25% 11元宝槭A c e r t r u n c a c a t u m槭树科A c e r a c e a e种子30%,种仁48%红松,种子粒大,含油率高,是很有价值的油料和保健食品㊂可预防心脏病,降低血脂,软化血管,还具有防癌㊁抗癌之作用,并有滋颜美容之功能㊂长白山区将红松果实林作为林业经济发展的重点,随着红松资源的扩大,红松籽产量提高,在满足食品㊁医药对红松籽需求的前提下,可拿出一部分红松籽开发生物柴油㊂油松㊁沙松种子含油率高,虽然种子千粒重小,但只要扩大栽培规模,获得可观的种子量,生产生物柴油亦有可能㊂胡桃楸果实一直作为食品应用,其药用价值很高,有健胃㊁补血㊁润肺㊁养神等功效㊂长白山为胡桃楸生长最适应区,种群大㊁分布广,在满足食品需求的前提下,将其作为生物柴油植物,有开发前景㊂漆树在我国分布广泛,长白山集安老岭是其在国内分布最北端㊂漆树是我国重要的特用经济林,种子是生产生物柴油的优质原料㊂因漆树在长白山天然分布狭窄,扩大栽培范围还应进一步试验㊂水曲柳是长白山乡土树种,资源分布广泛,种子产量可观,为开发生物柴油的潜在资源㊂大果榆作为生物柴油树种,存在种子千粒重小等问题,但其分布广泛,繁殖容易,是发展生物柴油的潜在资源㊂栾树为长白山区引进的园林绿化树种,成年树木适应长白山区气候,可作为发展生物柴油的潜在资源㊂文冠果为我国特有树种,原产北部干旱寒冷地区㊂在长白山区作为经济林引种营造,始于20世纪50年代中期,吉林市林业科学研究院于20世纪70 80年代在吉林市进行文冠果引种试验㊂文冠果油转化成生物柴油的转化率为95%以上,且油质能量高,国家已把文冠果列为我国发展生物柴油的重要树种之一㊂虽然长白山区未在国家制定的文冠果能源林基地区域范围内,但长白山区引种栽培文冠果年限长,且保留了一些优树,长白山区如能将保留的结实量大的优树培育成无性系扩大栽培,将是对全国文冠果资源量的有益补充㊂皂角种子含油率虽低,但种子千粒重大,种子产量可观,植株萌芽性强,6~10年砍伐,根部还可再发㊂经常受砍伐的植株呈灌木状,不影响其结实,采摘起来更方便㊂皂角的种子每年除少量用于播种外,大部分自生自灭,还未被应用㊂皂角作为生物柴油植物,应重点开发,现阶段应研究其种子油生产生物柴油的可行性㊂元宝槭常被用作园林绿化树种,广为栽植㊂近年来,研究部门发现其种子含油率高,可提取工业用油㊂经试验,以元宝槭种子油制备的生物柴油主要性能指标已达到国家0#柴油标准㊂作为生物柴油树种,现阶段应对元宝槭进行优树选择,培育出结实量大㊁种子大的优良个体进行规模化栽培㊂2.2长白山生物柴油植物 灌木选择灌木根系发达,自我繁殖快,适应性强,具有很强的复壮更新和自然修复能力,更适合作为生物柴油原料植物㊂长白山区灌木资源丰富,多年来进行了不同层次的开发利用,取得了显著成果㊂在生物柴油开发方面,处于探索阶段㊂长白山生物柴油灌木种类选择见表2㊂表2列出,长白山生物柴油灌木选择9科12种,其中潜在种类7种,重点研发种类5种㊂毛榛适应性强,分布广,种子含油率高,营养丰富,多年来作为食品开发㊂发展生物柴油,毛榛同红松㊁胡桃楸一样面临食用油与工业用油取舍的矛盾㊂盐肤木为我国主要经济树种,可供制药和做工业染料的原料,种子可榨油㊂中国除黑龙江㊁内蒙古和新疆外,其余各省区均有分布,在长白山区仅见于集安老岭山脉以南㊂盐肤木在长白山天然分布范围狭窄,对其扩大栽培范围应进一步研究㊂白檀山矾在长白山为稀有树种,具有较高的观赏价值,其种子生产生物柴油已有人研究,规模生产工艺处于完善阶段㊂因白檀山矾在长白山天然分布38第5期刘建军等长白山区生物柴油植物选择探讨狭窄,扩大栽培范围还应进一步试验㊂表2 生物柴油植物选择灌木种类类别序号种类科含油率潜在种类1毛榛C o r yl u sm a n d s h u r i a 榛科C o r yl a c e a e 种仁50%2榛C o r y l u s h e t e r o p h y l l a 榛科C o r y l a c e a e 种仁48%3盐肤木R h u s j a v a n i c a 漆树科A n a c a r d i a c e a e 种子23%4白檀山矾S y m p l o c o s p a n i c u l a t a 山矾科S y m p l o c a c e a e 种子28%5鸡树条荚迷V i b u r n u ms a r ge n t i 忍冬科C a p r if o l i a c e a e 种子27%6红瑞木C o r n u s a b l a 山茱萸科C o r n a c e a e 种子30%7苦参S o p h o r a f l a v e s c e n s 豆科L eg u m i n o s a e 种子20%重点研发种类8省沽油S t a p h y l e a b u m a l d a 省沽油科S t a p h y l e a c e a e 种子20%9紫穗槐Am o r p h a f r u t i c o s a 豆科L e g u m i n o s a e 种子20%10卫矛E u o n y m u s a l a t u s 卫矛科C e l a s t r a c e a e 种子50%11南蛇藤C e l a s t r u s a r t i c u l a t u s 卫矛科C e l a s t r a c e a e 种子46%12乌苏里鼠李R h a m n u s u s s u r i e n s i s鼠李科R h a m n a c e a e种子39%鸡树条荚迷花和果均美,是优良的观赏灌木,育苗㊁良种选育等研究较多,在开发生物柴油方面还是空白㊂因其应用范围逐年扩大,种子产量增多,开发生物柴油具一定潜力㊂红瑞木老干暗红色,枝丫血红色,优良的园林植物㊂耐寒㊁耐旱㊁耐修剪,园林中多丛植草坪上或与常绿乔木相间种植,得红绿相映之效果㊂红瑞木结实量大,种子含油率高,在开发生物柴油方面很有发展前景㊂苦参落叶半灌木,种子含油率虽偏低,但繁殖容易,易于扩大规模栽培,为发展生物柴油的潜在资源㊂省沽油油脂分子与柴油分子相似,通过生物质能转换技术可以生产生物柴油,是一种理想的生物柴油树种,国内有些省份以开发新能源为目的开展了 省沽油优良无性系选育研究 ,营造省沽油能源林㊂省沽油是我国特有的乡土油料树种,分布区广,生态适应性强,南起广东,北至黑龙江,西迄四川,东达沿海的广大地区均能生长,推广潜力巨大㊂种植后1~2年就开花结实,第3年进入盛果期,已选育的优树亩产种子可达200k g 以上,亩产油50k g 以上;繁殖容易,苗木繁殖成本低㊂长春市区有引种,长势良好㊂紫穗槐原产北美,现在已发展到华北㊁华中㊁西北和长江流域地区㊂是防风固沙㊁保持水土的优良绿化材料㊂抗风力强,生长快㊂紫穗槐在长白山区多数用于公路护坡,部分逸于野生状态,种子结实早,结实量大,产量可观,作为生物柴油应重点研发㊂卫矛为卫矛科,卫矛科种子平均含油为44%,是我国少有的木本富油科㊂卫矛种子含油量高,以油酸㊁亚油酸㊁棕榈酸为主要成分,可供生物柴油开发利用㊂南蛇藤植株姿态优美,果具有较高的观赏价值,是城市垂直绿化的优良树种㊂南蛇藤种子含油率较高,是适合发展生物柴油的植物资源,应扩大其栽培规模以获得大量种子㊂乌苏里鼠李生于针阔混交林及杂木林下或林缘,灌丛等处,分布范围广,结实量大㊂对乌苏里鼠李种子除医药应用外,其他很少应用,作为生物柴油的原料,很有研发价值㊂2.3长白山生物柴油原植物草本植物选择草本植物开发生物柴油,具生长周期㊁育种改良周期短等优势㊂长白山草本植物丰富,其中油料植物种类繁多㊂长白山生物柴油植物草本植物种类选择见表3㊂表3列出长白山生物柴油草本植物选择8科17种,其中潜在种类14种,重点研发种类3种㊂牛蒡㊁苍耳分布广泛,适应性强,资源丰富,综合开发简便易行,一般土地均可栽培,适宜在边际地种植,经测种子油脂适合作生物柴油㊂蓝萼香茶菜㊁香薷㊁野芝麻㊁益母草㊁毛水苏资源分布广泛,在中药领域开发利用多年,已有人工栽培,种子含油率较高,开发生物柴油有一定潜力㊂野大豆为大豆的近缘种,我国油料作物之一㊂野大豆分布广泛,抗逆性强,是潜在的生物柴油原料资源㊂葶苈㊁荠菜㊁遏兰菜㊁播娘蒿种子性状接近,已有人以播娘蒿籽油为原料,通过脂交换反应制备出的脂肪酸甲酯,其性能基本达到了生物柴油标准㊂珍珠菜多年生,分布广,全草入药,种子脂肪油可生产生物柴油㊂马蔺多年生,生长于荒地路旁㊁山坡草丛㊁盐碱草甸中,具有独特的生态特性和利用价值,被用作水保护坡㊁观赏地被的优良材料,在开发生物柴油方面亦具一定潜力㊂月见草别名夜来香㊁山芝麻,多年生,原产于北美洲,引入欧洲后传入世界各地,长白山区为野生状(下转第95页)48防 护 林 科 技 2018年3.2 红松与水曲柳混交还能满足人们对森林休闲旅游的需求㊂红松四季常青,树冠浓郁翠绿,球果高垂枝头,可供游客观赏;水曲柳树干挺拔高耸,树叶在深秋季节由绿变成金黄色,美化了森林环境,是开展森林游憩的优良树种㊂3.3 红松+水曲柳混交林的造林关键在于苗木质量与造林地的选择,要本着适地适树的原则,选择较好的山下腹或山中腹,在土壤和水分条件较好的地段造林㊂3.4 鱼鳞坑造林很适宜在地形变化较大的辽东山区,实践证明,秋季鱼鳞坑整地明显好于春季挖坑一次性造林,辽东山区春季造林多数缺少雨水,浇水造林非常不便,因此应掌握土壤墒情,最好顶浆造林,利用化冻返浆期造林,提高水分的利用效率㊂3.5 林地进行3年的分期分批割场抚育是防止杂草争夺土壤养分㊁水分和光能,保证造林成效的关键环节㊂林地的透光抚育和卫生伐也是经营红松水曲柳混交林,保证林分优质的根本技术措施㊂参考文献:[1]张文兰,曲建国,崔殿君.不同处理措施对红松造林质量的影响[J ].防护林科技,2010(2):32-33[2]李国雷,祝燕,李庆梅,等.红松苗龄型对苗木质量和造林效果的影响[J ].林业科学,2012,48(1):35-41(上接第84页)态㊂种子可榨油,作为药用油研究开发多年㊂为了满足国内外市场对月见草油的需求,近年来月见草已进行了大面积人工栽培,吉林㊁辽宁㊁内蒙古地区有较大种植面积㊂高产量㊁高含油的月见草已经培育成功㊂月见草油及其制成品已在医疗领域得到应用,而在开发生物柴油方面还处于空白㊂因月见草资源丰富,栽培容易,种子含油量高,种子收集容易,开发生物柴油潜力很大㊂表3 生物柴油植物选择草本植物种类类别序号种类科种子含油率潜在种类1牛蒡A r c t i u m l a p pa 菊科C o m po s i t a e 26%2苍耳X a n t h i u m j a p o n i c u m 菊科C o m p o s i t a e 21%3蓝萼香茶菜P l e c t r a n t h u s g l a u c o c a l yx 唇形科L a b i a t a e 32%4香薷E l s h o l t z i a c i l i a t a 唇形科L a b i a t a e 40%5野芝麻L a m i u ma l b u m 唇形科L a b i a t a e 20%6益母草L e o n u r u s j a p o n i c u s 唇形科L a b i a t a e 31%7毛水苏S t a c h ys b a i c a l e n s i s 唇形科L a b i a t a e 36%8野大豆G l y c i n e s o j a 豆科L e g u m i n o s a e 22%9葶苈D r a b a n e m o r o s a 十字花科C r u c i f r a e 26%10荠菜C a ps e l l a b u r s a -p a s t o r i s 十字花科C r u c i f r a e 25%11遏兰菜T h i a s p i a r v e n s e 十字花科C r u c i f r a e 34%12播娘蒿D e s c u r a i n i a s o p h i a 十字花科C r u c i f r a e 35%13珍珠菜L ys i m a c h i a c l e t h r o i d e s 报春花科P r i m u l a c e a e32%14马蔺I r i s l a c t e a 鸢尾科I i d a c e a e 37%重点研发种类15月见草O e n o t h r a b i e n n i s 柳叶菜科O e n o t h e r a c e a e 50%16续随子E u p h o r b i a l a t h yr i s 大戟科E u p h o r b i a c e a e 65%17蓖麻R i c i n u s c o mm u n i s大戟科E u ph o r b i a c e a e 50%续随子又称千金子㊁小巴豆,为2年生草本,高50~100c m ㊂广泛栽培于欧洲㊁美洲㊁北非㊁中亚和东亚㊂中国引种栽培已久,长白山区于20世纪80年代引种,目前少有栽培或逸为野生㊂抗逆性强,易于繁殖,生长量大,一年一收,宜于山地种植㊂续随子是最有发展前途的生物柴油草本植物之一,欧美对续随子颇为重视,正在研究如何提高其产量㊂蓖麻,原产非洲东部,经亚洲传入美洲,再至欧洲,蓖麻油为重要工业用油,巴西的生物柴油原料之一就是蓖麻㊂在长白山区,蓖麻亦作为观赏植物栽培㊂3 结语3.1 在长白山区,以植物种子含油率为重要指标,兼顾其他指标,选出生物柴油原料植物40种,其中乔木11种㊁灌木12种㊁草本植物17种㊂选出重点研发种类11种,即乔木有文冠果㊁皂角㊁元宝槭,灌木有省沽油㊁紫穗槐㊁卫矛㊁南蛇藤㊁乌苏里鼠李,草本植物有月见草㊁续随子㊁蓖麻㊂3.2 我国液体燃料短缺,能源消费结构性矛盾长期存在,发展生物柴油产业,部分替代化石柴油,已成为当前可再生能源发展的必然趋势㊂长白山区生物柴油植物资源和山地资源都较为丰富,具发展生物柴油产业的优势,在此领域应深入研究㊂参考文献:[1]傅沛云.东北植物检索表[M ].2版.北京:科学出版社,1995[2]高文由.长白山西南坡野生经济植物志[M ].通化:吉林省通化地区农业区划委员会办公室,1985[3]康树珍,贾黎明,彭祚登,等.燃料能源林树种选育及培育技术研究进展[J ].世界林业研究,2007(3):27-23[4]侯元凯,刘庆雨.生物柴油树种栽培与利用[M ].北京:中国农业出版社,200759 第5期 刘长霞 红松+水曲柳混交林营造及培育技术。
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。
成本与技术是我国生物燃料发展的难题漆新华在传统化石能源煤、石油等日益枯竭、人类面临的环境污染日益加重的情况下，可再生能源的发展日益迅速，但太阳能、风能这样的间歇式能源在一定程度上使发电存在不确定性，因而以农产品下脚料作为生产原料的生物燃料就有了大展拳脚的舞台。
赛迪网记者针对生物燃料的问题对南开大学环境科学与工程学院副教授漆新华进行了采访，漆新华表示，目前我国生物燃料应用并不多，尚处初步研究发展阶段，并且面临成本过高、技术水平有限等问题。
产业现状生物燃料是指通过生物资源生产的燃料乙醇和生物柴油，可以替代由石油制取的汽油和柴油，是可再生能源开发利用的重要方向。
受世界石油资源、价格、环保和全球气候变化的影响，20世纪70年代以来，许多国家日益重视生物燃料的发展，并取得了显著的成效。
但是，目前我国生物燃料应用较少，由于起步较晚，尚处初步研究发展阶段。
漆新华表示，由于我国人口众多，粮食紧张，采用玉米等粮食作物生产生物燃料，是当前我国并不提倡的方式。
因此，利用废油或者秸秆、动植物油等原料生产生物柴油显得尤为重要，现已进入重点研究阶段。
生物柴油与燃料乙醇生物柴油(Biodiesel)是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油通过酯交换工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。
生物柴油在我国应用范围更广一些，主要应用于机械、汽车等领域。
燃料乙醇也就是用粮食或植物生产的可加入汽油中的品质改善剂。
燃料乙醇是一种可再生能源，可在专用的乙醇发动机中使用，又可按一定的比例与汽油混合，在不对原汽油发动机做任何改动的前提下直接使用。
使用含醇汽油可减少汽油消耗量，增加燃料的含氧量，使燃烧更充分，降低燃烧中的CO等污染物的排放。
在美国和巴西等国家燃料乙醇已得到初步的普及，燃料乙醇在我国也开始有计划地发展.前景与阻碍在国际油价冲击100美元/桶、我国石油对外依存度创新高、多地屡现“油荒”的大背景下，寻找石油的新能源替代品成为保障我国经济发展以及能源安全的必由之路。
