碳氢油是什么
第一次看见“碳氢油”这个词语,当然也就不知道是什么意思了。望文生义地瞎猜一下:
石油及石油产品的分子都是有碳和氢两种元素组成,所以叫碳氢化合物,或叫烃类(包括烷烃、烯烃、炔烃)。
液态的石油产品如汽油、煤油、柴油、润滑油(还有石蜡、凡士林、沥青等)也都是有碳和氢两种元素组成的,所以铁匠就猜想“碳氢油”有可能是指汽油、煤油、柴油、润滑油等这些油。
0.8斤。一升菜油可以生产出多少0.8斤生物柴油。生物柴油是清洁的可再生能源,它是以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黄连木等油料林木果实、工程微藻等油料水生植物以及动物油脂、废餐饮油等为原料制成的一种清洁含氧液体燃料"。生物柴油是一种可以替代普通柴油使用的环保燃油,是新型绿色能源。
可再生能源是清洁能源,是指在自然界中可以不断再生、永续利用、取之不尽、用之不竭的资源,它对环境无害或危害极小,主要包括太阳能、风能、水能、生物 质能、地热能和海洋能等。
以水能为例,广义的水能资源包括河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量资源;狭义的水能资源仅指河流的水能资源。 水力发电厂以流水为动力,水涌入 涡轮机,涡轮机推动发电机产生电流。
只要有水源,水力发电厂可以运行若干年。 但它也不是完全没有问题的,拦截河流可能会破坏自然环境,造成严重后果。
尽管如此,许多科学家相信,人类将来还会拦截更多河流,比如说亚洲和非洲的大江大河。 对于一个发展中国家来说,建造大型水力发电厂对其经济的发展有着 决定性意义。
而另一方面,要考虑到水电厂对自然可能造成的破坏并不是件易事。许多人认为,在新的千年,生物能源会占有一席之地。
燃烧木材就是利用生物能源的一种形式,在贫穷国家尤为常见。在非洲的小村落,人们主要靠燃烧木材获 取能源。
这种燃料的大范围使用正是非洲森林遭到砍伐的原因之一。未来,人们还会继续燃烧木材,但不应砍伐原始森林,而是利用那些生长期短、专门用于获取能源的树木。
其他植物也能用做生物燃料,欧洲许多国家已经成功地用油菜籽提炼出菜籽油代替柴油。目前,欧洲有上千辆汽车使用菜籽油作为燃料。
生物燃料的最大优点在于,它们能代替化石燃料,并且不会增强温室效应。只要不断种植,新长成的植物就能吸收燃烧植物时产生的二氧化碳。
但生物燃料并不是完全洁净的,在燃烧时同样会产生有害物质,还有一个问题就是植物种植需要大量的空间。在21世纪,要想种植大量用于燃料的树木和油菜十 分困难,尤其是还存在粮食紧缺的问题。
在过去几十年,还有一种能源受到越来越多的关注,即风能。现代风车体积庞大,扇叶一般都有20米甚至更长,可以向20 ~ 30家住户供电。
风力发电有很多优点,它不会排放任何有害物质,只要地球上有风,就能不断产生电源。科学家预计, 欧洲的大部分能源需求都能通过风能解决。
因此,许多地方在风能利用方面投入越 来越大。荷兰被称做“风车的故乡”,20世纪90年代生产的风车有半数都产自荷兰。
2000年,整个荷兰用电量的1/20都来自风力发电,按这个趋势继续下去的话,到 2030年,荷兰用电量的一半都将由风力发电来满足。 风力发电存在的主要问题是选址。
每个风车之间必须间隔足够的距离,才能有效地产生能源。因此,一个大型的“风车园”会占用较大空间。
不过,风车占用的 地面面积很小,人们可以放心地将风车立在草场上,绵羊和奶牛在旋转的风车下吃 草和穿行毫无问题。在欧洲之外,风车的利用率明显低得多。
美国和日本主要使用其他能源,而对发展中国家来说,利用风力发电成本太高。另外也不能忘记,风车只能立在风力充 足的地方才有意义。
由此可见,地球上的大部分地区还是得寻求其他能源。只有你倾听之后,你才能向孩子提出自己的建议。
孩子也许表现出心不在焉,但调查表明大部分年轻人实际上都采纳了父母的建议。 S>4受,不能盲目照搬,也不能完全排斥。
2.请问什么是可再生能源
从自然界获取的、可以再生的非化石能源,对环境无害或危害极小,而且资源分布广泛,适宜就地开发利用, 包括风能、太阳能、水能、生物质能、地热能和海洋能等。
风能是指风所负载的能量,风能的大小决定于风速和 空气的密度。我国北方和东南沿海地区一些岛屿的风能可 再生能源丰富,据估计,我国陆地和海上可开发的风能资源 分别为2。
53亿千瓦和7。 5亿千瓦。
地处东南沿海的浙江 的风能资源较为丰富。 太阳能是指太阳所负载的能量,由太阳的直接辐射和 天空散射辐射两部分组成,与日照时数密切相关。
浙江省 的全年日照时数介于1400〜2200小时,全年总辐射能约为 100万〜120万卡/平方米。 水能是指流动的水所负载的能量,一般通过捕获水流 动的能量发电,成为水电。
生物质能就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的 能量形式,即以生物质为载体的能量。生物质能是仅次于 煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能 源,在整个能源系统中占有重要地位。
我国拥有丰富的生 物质能资源,我国理论生物质能资源相当于50亿吨左右标 准煤。目前可供利用开发的资源主要为生物质废弃物,包 括农作物秸秆、薪柴、畜禽粪便、城市固体有机垃圾和工业 有机废弃物等。
现代生物质能的利用是通过生物质的厌氧 发酵制取甲烷,用热解法制成燃料气、生物油和生物炭,用 生物质制造甲醇和乙醇燃料,以及利用生物工程技术培育 能源植物,发展能源农场。 地热能是贮存在地下岩石和流体中的热能,它可以用来发电,也可以为建筑供热和制冷。
据测算,全球潜在地热 资源总量相当于493亿吨标准煤(也称为煤当量,每千克标 准煤的热值为700千卡)。 海洋能是波浪能、潮汐能、温差能、盐差能和海流能的 统称,海洋通过各种物理过程接收、储存和散发能量,这些 能量以波浪、潮汐、温度差、海流等形式存在于海洋之中。
例如因月亮和太阳对地球的吸引力而带来的在涨潮和落潮 之间所负载的能量称为潮汐能;潮汐能和风共同作用形成 了海洋波浪,从而产生波浪能;太阳能照射在海洋表面,使 海洋的上部和底部形成温差,从而形成温差能。所有这些 表现形式的海洋能都可以用来发电。
3.常规能源、可再生能源都包括什么尽可能详细一些
常规能源:人们把煤、石油、天然气叫做常规能源,人类消耗的能量主要是常规能源. 常规能源的储藏是有限的. 常规能源的大量消耗带来了环境问题 (1)温室效应:温室效应是由于大气里温室气体(二氧化碳、甲烷等)含量增大而形成的.石油和煤炭燃烧时产生二氧化碳. (2)酸雨:大气中酸性污染物质,如二氧化硫、二氧化碳、氢氧化物等,在降水过程中溶入雨水,使其成为酸雨.煤炭中含有较多的硫,燃烧时产生二氧化硫等物质. (3)光化学烟雾:氮氧化合物和碳氢化合物在大气中受到阳光中强烈的紫外线照射后产生的二次污染物质——光化学烟雾,主要成分是臭氧. 另外常规能源燃烧时产生的浮尘也是一种污染. 常规能源的大量消耗所带来的环境污染既损害人体健康,又影响动植物的生长,破坏经济资源,损坏建筑物及文物古迹,严重时可改变大气的性质.使生态受到伤害. 可再生能源是指在自然界中可以不断再生、永续利用、取之不尽、用之不竭的资源,它对环境无害或危害极小,而且资源分布广泛,适宜就地开发利用。
可再生能源主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等。 风能风能是指风所负载的能量,风能的大小决定于风速和空气的密度。
我国北方地区和东南沿海地区一些岛屿,风能资源丰富。据国家气象部门有关资料显示,我国陆地可开发利用的风能资源为2。
53亿千瓦,主要分布在东南沿海及岛屿、新疆、甘肃、内蒙古和东北地区。此外,我国海上风能资源也很丰富,初步估计是陆地风能资源的3倍左右,可开发利用的资源总量为7。
5亿千瓦。 太阳能太阳能是指太阳所负载的能量,它的计量一般以阳光照射到地面的辐射总量,包括太阳的直接辐射和天空散射辐射的总和。
太阳能的利用方式主要有:光伏(太阳能电池)发电系统,将太阳能直接转换为电能;太阳能聚热系统,利用太阳的热能产生电能;被动式太阳房;太阳能热水系统;太阳能取暖和制冷。 小水电水的流动可产生能量,通过捕获水流动的能量发电,称为水电。
小水电在我国是指总装机容量小于或等于5万千瓦的水电站。 生物质能生物质能包括自然界可用作能源用途的各种植物、人畜排泄物以及城乡有机废物转化成的能源,如薪柴、沼气、生物柴油、燃料乙醇、林业加工废弃物、农作物秸秆、城市有机垃圾、工农业有机废水和其他野生植物等。
地热能地热能是贮存在地下岩石和流体中的热能,它可以用来发电,也可以为建筑物供热和制冷。 根据测算,全球潜在地热资源总量相当于每年493亿吨标准煤。
海洋能海洋能是潮汐能、波浪能、温差能、盐差能和海流能的统称,海洋通过各种物理过程接收、储存和散发能量,这些能量以潮汐、波浪、温度差、海流等形式存在于海洋之中。例如,潮汐的形式源于月亮和太阳对地球的吸引力,涨潮和落潮之间所负载的能量称之为潮汐能;潮汐和风又形成了海洋波浪,从而产生波浪能;太阳照射在海洋的表面,使海洋的上部和底部形成温差,从而形成温差能。
所有这些形式的海洋能都可以用来发电。 。
4.(初中人教)|可再生能源|不可再生能源|一次能源|二次能源|归纳总结
可再生能源有:
可再生能源泛指多种取之不竭的能源,严格来说,是人类历史时期内都不会耗尽的能源。可再生能源不包含现时有限的能源,如化石燃料和核能。
如:太阳能,地热能,水能,风能,生物质能,潮汐能
不可再生能源:
泛指人类开发利用后,在现阶段不可能再生的能源资源,叫“不可再生能源”。如煤和石油都是古生物的遗体被掩压在地下深层中,经过漫长的演化而形成的(故也称为“化石燃料”),一旦被燃烧耗用后,不可能在数百年乃至数万年内再生,因而属于“不可再生能源”。
如:煤、石油、天然气、核能
一次能源:
自然界中以原有形式存在的、未经加工转换的能量资源。又称天然能源。包括化石燃料(如原煤、原油、天然气等)、核燃料、生物质能、水能、风能、太阳能、地热能、海洋能、潮汐能等。一次能源又分为可再生能源和不可再生能源,前者指能够重复产生的天然能源,如太阳能、风能、水能、生物质能等,这些能源均来自太阳,可以重复产生;后者用一点少一点,主要是各类化石燃料、核燃料。
二次能源:
二次能源是指由一次能源经过加工转换以后得到的能源,包括电能、汽油、柴油、液化石油气,氢能等。二次能源又可以分为“过程性能源”和“合能体能源”,电能就是应用最广的过程性能源,而汽油和柴油是目前应用最广的合能体能源。二次能源亦可解释为自一次能源中,所再被使用的能源,例如将煤燃烧产生蒸气能推动发电机,所产生的电能即可称为二次能源。或者电能被利用后,经由电风扇,再转化成风能,这时风能亦可称为二次能源,二次能源与一次能源间必定有一定程度的损耗。
Egusi植物油。
据此间媒体报道,负责这项研究的玛丽亚·亚当介绍说,这种名为egusi的植物的瓜籽油比较轻,因此可作为生物燃料添加到汽油和柴油中。
研究显示,这种油具有脂肪酸低、易溶和燃烧率高等优点。在汽油或柴油中添加它,可节约20%的汽油成本或10%的柴油成本。如果国际油价继续攀升,其节约的成本还能更高。
另外,这种植物容易种植,且只需要3个月就可以成熟,因此这种油和马来西亚现在大规模种植生产的棕榈油比较,是一种更加经济的生物燃料。
扩展资料
生物柴油是典型的“绿色能源”,具有环保性能好、发动机启动性能好、燃料性能好,原料来源广泛、可再生等特性。
近年来许多研究证实,无论是小型、轻型柴油机还是大型、重型柴油机或是拖拉机,燃烧生物柴油后碳氢化合物都减少55%~60%,颗粒物减少20%~50%,CO减少45%以上,多环芳烃减少75%~85%。
生物柴油是指植物油(如菜籽油、大豆油、花生油、玉米油、棉籽油等)、动物油(如鱼油、猪油、牛油、羊油等)、废弃油脂或微生物油脂与甲醇或乙醇经酯转化而形成的脂肪酸甲酯或乙酯。
具有某种结构符号的脂肪酸甘油酯(即甘油三酸酯)的植物油和动物脂肪通常被作为生物柴油的原料。
参考资料来源:中国经济网-马来西亚发现一种植物油可作生物燃料
参考资料来源:百度百科-生物柴油
可作为能源的植物种类很多,主要是某些农作物及有机残留物,林木、森林工业残留物,藻类、水生植物也是有待开发的能源植物。使用植物作为能源,可以作为固体燃料,或借助科学方法转换为炭、可燃气或生物原油等。林业能源方面,培植生长快、光合作用效率高、繁殖力强的树木在国外已受到重视。中国林业科学研究院试验研究,列出60余种能源植物。森林能源的利用方法有两种:通过干馏来提取煤气、焦油和炭;直接进行燃烧,石油植物也是近年来开辟的一个新领域。
石油是不可再生的能源,故它的枯竭是不可避免的,必然的。所以许多国家都在进行替代能源的研究,能源植物的研究便应运而生了。美国诺贝尔奖获得者卡尔教授,早在1984年就开发出首个人工石油植物,得到每公顷120-140桶原油的收成。美国现已种植石油植物达几百万亩之多,英国也开发了150万亩,而瑞士更制订计划利用植物石油取代全国半数石油消耗量。
欧洲和北美也大量种植多年生草本植物,作为燃料发电,如象草就是这样一种植物。英国还查明,草原网草,大网茅和高沙草等植物的生长速度快,是种植的重要能源植物。还有大戟科的大戟属,红雀珊瑚属和海漆属,也是理想的燃料植物。
树海桐,又叫石油果 ,是一种潜在的石油代用品。巴西的香波树,在树上挖个洞,油就会流出来。美国的黄鼠草,西海岸的巨型藻,澳大利亚的丛粒藻等也能提炼出石油来。
我国也不乏石油植物,如海南的汕楠树,还有桉树,都能高产石油。经科学家鉴定,有生产价值的能源植物,生长在亚太地区的,就有10多种草本植物,18种灌木,23种乔木和18种灌木。
富含类似石油成分的能源植物
续随子、绿玉树、西谷椰子、西蒙得木、巴西橡胶树等均属此类植物。例如巴西橡胶树分泌的乳汁与石油成分极其相似,不需提炼就可以直接作为柴油使用,每一株树年产量高达40L。我国海南省特产植物油楠树的树干含有一种类似煤油的淡棕色可燃性油质液体,在树干上钻个洞,就会流出这种液体,也可以直接用作燃料油。
富含高糖、高淀粉和纤维素等碳水化合物
利用这些植物所得到的最终产品是乙醇。这类植物种类多,且分布广,如木薯、马铃薯、菊芋、甜菜以及禾本科的甘蔗、高粱、玉米等农作物都是生产乙醇的良好原料。
富含油脂的能源植物
这类植物既是人类食物的重要组成部分,又是工业用途非常广泛的原料。对富含油脂的能源植物进行加工是制备生物柴油的有效途径。世界上富含油的植物达万种以上,我国有近千种,有的含油率很高,如桂北木姜子种子含油率达64.4%,樟科植物黄脉钓樟种子含油率高达67.2%。这类植物有些种类存储量很大,如种子含油达15%~25%的苍耳子广布华北、东北、西北等地,资源丰富,仅陕西省的年产量就达1.35万吨。集中分布于内蒙、陕西、甘肃和宁夏的白沙蒿、黑沙蒿,种子含油16%~23%,蕴藏量高达50万t。水花生、水浮莲、水葫芦等一些高等淡水植物也有很大的产油潜力。
用于薪炭的能源植物
这类植物主要提供薪柴和木炭。如杨柳科、桃金娘科桉属、银合欢属等。目前世界上较好的薪炭树种有加拿大杨、意大利杨、美国梧桐等。近来我国也发展了一些适合作薪炭的树种,如紫穗槐、沙枣、旱柳、泡桐等,有的地方种植薪炭林3~5年就见效,平均每公顷薪炭林可产干柴15t左右。美国种植的芒草可燃性强,收获后的干草能利用现有技术轻易制成燃料用于电厂发电。
可再生能源的发展前景随着越来越多的国家采取鼓励可再生能源的政策和措施,可再生能源的生产规模和使用范围正在不断扩大,2007年全球可再生能源发电能力达到了24万兆瓦,比2004年增加了50%。2007年至少有60多个国家制订了促进可持续能源发展的相关政策,欧盟已建立了到2020年实现可持续能源占所有能源20%的目标,而中国也确立了到2020年使可再生能源占总能源的比重达到15%的目标。
自2006年1月可再生能源法实施以来,中国可再生能源已经进入快速发展时期。2007年中国可再生能源项目的投资总额已达到120亿美元,名列世界第二。2008年11月起陆续公布的4万亿投资计划中,也毫无悬念地出现了发展新型清洁能源的投资计划,天然气、核能、水能已经成为优先发展的目标。
根据中国中长期能源规划,2020年之前,中国基本上可以依赖常规能源满足国民经济发展和人民生活水平提高的能源需要,到2020年全国可再生能源利用总量将相当于6亿吨标准煤,对中国能源结构调整,减少温室气体排放,保护生态环境将发挥更大作用。
生产技术
生物柴油生产
化学法
国际上生产生物柴油主要采用化学法,即在一定温度下,将动植物油脂与低碳醇在酸或碱催化作用下,进行酯交 换反应,生成相应的脂肪酸酯,再经洗涤干燥即得生物柴油。甲醇或乙醇在生产过程中可循环使用,生产设备与一般制油设备相 同,生产过程中副产10%左右的甘油。但化学法生产工艺复杂,醇必须过量;油脂原料中的水和游离脂肪酸会严重影响生物柴油 得率及质量;产品纯化复杂,酯化产物难于回收,成本高;后续工艺必须有相应的回收 装置,能耗高,副产物甘油回收率低。使用酸碱催化对设备和管线的腐蚀严重,而且使用酸碱催化剂产生大量的废水,废碱(酸)液排放容易对环境造成二次污染等。
生物酶法
针对化学法生产生物柴油存在的问题,人们开始研究用生物酶法合成生物柴油,即利用脂肪酶进行转酯化反应,制备相应的脂肪酸甲酯乙酯。酶法合成生物柴油对设备要求较低,反应条件温和、醇用量小、无污染排放。需以大豆油为原料,采用固定化酶的工艺,酶用量为 油的30%,甲醇与大豆油摩尔比为12:1,反应温度40℃,反应10h生物柴油得率为92%。因酶成本高、保存时间短,使得生物酶法制备生物柴油的工业化仍不能普及。此外,还有些问题是制约生物酶法工业化生产 生物柴油的瓶颈,如脂肪酶能够有效地对长 链脂肪醇进行酯化或转酯化,而对短链脂肪醇转化率较低(如甲醇或乙醇一般仅为40%—60%);短链脂肪醇对酶有一定的毒性,酶易失活;副产物甘油难以回收,不但对产物形成抑制,而且甘油也对酶也有毒性。
超临界法
即当温度超过其临界温度时,气态和液态将无法区分,于是物质处于一种施加任何压力都不会凝聚的流动状 态。超临界流体密度接近于液体,粘度接近于气体,而导热率和扩散系数则介于气体和 液体之间,所以能够并导致提取与反应同时 进行。超临界法能够获得快速的化学反应和很高的转化率。Kusdiana和Saka发现用 超临界甲醇的方法可以使油菜籽油在4min 内转化成生物柴油,转化率大于95%。但反 应需要高温高压,对设备的要求非常严格,在大规模生产前还需要大量的研究工作。
生物乙醇生产
生物乙醇的生产是以自然界广泛存在的纤维素、淀粉等大分子物质为原料,利用 物理化学途径和生物途径将其转化为乙醇的一种工艺,生产过程包括原料收集和处理、糖酵解和乙醇发酵、乙醇回收等三个主要部分。发酵法生产燃料酒精的原料来源很多,主要分为糖质原料、淀粉质原料和纤维素类物质原料,其中以糖质原料发酵酒精的 技术最为成熟,成本最低。木质纤维原料要先经过预处理再酶解发酵,其中氨法爆破(ammonia fiber explosion)技术, 被认为是最有前景的预处理方法。随着耐高温、耐高糖、耐高酒精的酵母的选育和底物流加工艺,发酵分离耦合技术的完善,工业 发酵酒精的成本还将越来越低。
一、氢能是通过氢气和氧气反应所产生的能量。氢能是氢的化学能,氢在地球上主要以化合态的形式出现,是宇宙中分布最广泛的物质,它构成了宇宙质量的75%,二次能源。工业上生产氢的方式很多,常见的有水电解制氢、煤炭气化制氢、重油及天然气水蒸气催化转化制氢等,但这些反应消耗的能量都大于其产生的能量。
二、氢能油原料是一种可代替石化柴油的生物液体燃料,是一种石油能源的替代品。是以各种脂类化合物(菜籽油、棉籽油以及各种植物油的下脚料)与甲醇作为原材料,在催化剂作用下,通过脂交换反应生产的一种液体燃料,金黄色,显中性。燃烧时,无黑烟,无异味,无有害气体排出。经检测各项理化指标均达国家标准。属生物质可再生能源,所需原材料来源广,价格便宜。
三、氢能油的原料是什么?氢能油,是一种新型环保型新能源,不仅能取代汽油用于各种汽油车使用,而且还可以取代石化柴油,液化气,煤广泛应用于宾馆,酒店,机关、工厂、学校食堂以及大排档,家庭作为非动力燃料使用低排放,高效率,是目前最为理想的低碳、环保新能源。
四、氢能油至2013年推向国内市场以来,以价格低、使用方便等特性,逐渐走进了千家万户,不仅使用户减轻了经济负担,同时使用碳氢油也大大降低了使用天然气、液化气等给环境带来的污染,做到了让用户花最少的钱,享受更绿色的环境,是目前最为理想的新能源!
2、生物柴油是指植物油(如菜籽油、大豆油、花生油、玉米油、棉籽油等)、动物油(如鱼油、猪油、牛油、羊油等)、废弃油脂或微生物油脂与甲醇或乙醇经酯转化而形成的脂肪酸甲酯或乙酯。
3、生物柴油是典型的“绿色能源”,具有环保性能好、发动机启动性能好、燃料性能好,原料来源广泛、可再生等特性。大力发展生物柴油对经济可持续发展、推进能源替代、减轻环境压力、控制城市大气污染具有重要的战略意义。
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生物柴油在近年来在全球得到了蓬勃的发展,本章节是介绍目前全球生物柴油发展的基本情况,为生物柴油的商业用途提供参考。
第一节 全球生物柴油基本概况
近年来生物柴油发展迅速,其中以欧洲发展最快。欧盟主要以油菜籽为原料生产生物柴油,2001年产量超过100×lO4t,预计2003年达230×lO4 t,2010年达830×lO4t。德国2001年在海德地区投资5000万马克,兴建年产10×lO4t的生物柴油装置,现有90多家生物柴油加油站,生物柴油在奔驰、宝马、大众、奥迪轿车上广泛应用。意大利实行生物柴油零税率政策,目前拥有8个生物柴油生产厂,总生产能力为75.2×lO4 t/年。法国亦实行生物柴油零税率政策,现有7家生物柴油生产厂。奥地利有3个生物柴油生产厂,总生产能力为5.5 × lO4t/年,税率仅为石油柴油的4.6%。比利时有2家生物柴油生产厂,总生产能力为24×lO4t/年。美国主要以大豆为原料生产生物柴油,现有4家生物柴油生产厂,总生产能力为30×lO4 t/年,规划到2011年将生产115×lO4 t,根据美国能源部的统计,2001年美国生物柴油消费量8.5×lO4 t。亚洲一些国家也在积极发展生物柴油产业。日本是较早研究生物柴油的国家,1999年建立了用煎炸油为原料生产生物柴油的工业化实验基地,目前日本生物柴油年产量已达40×lO4t。泰国第一套生物柴油装置已经投入运行,泰国石油公司承诺每年收购7×lO4 t棕榈油和2×lO4t椰子油,实施税收减免政策。韩国等也在向全国推广使用生物柴油。
一、政策和法律
近年来很多国家的法律规范都已经制定出来并处于实施阶段,这些法律规范是根据不同的政策目标和激励措施而改变的,具体情况如下:
减少当地有害污染物的排放风险(如CO,HC,PM,NOX,PAH):
典型的案例为“清洁空气法”(USA),“燃料质量标准”(EU),“Off-Road发动机的EPA标准”(USA),在“燃油排放项目I和II”中定义的私家车及载重卡车的“EURO排放标准”(EU)。
减少温室气体排放产生的风险及由此造成的气候变化。
欧盟新颁布的“生物柴油应用促进法”及德国在矿物油燃油税的基础上增加了一个特别的温室效应税;ACEA的无偿协议和欧洲委员会制定的至2008年排放物限制140g CO2 /km。
减少运输环节能源供应的风险:
美国EPA法案;欧盟新颁布的“促进使用生物柴油的法案”
降低有毒残余物产生的环境风险。
“规定”指出在康斯坦茨湖上行驶的所有船都只能使用可生物降解的燃料。进一步来说,宏观因素如创造就业机会和提高贸易平衡方面法规的调整也是普遍涉及的范围。
二、原料来源和适用性
在1997年12月份之前的报告中全球范围内商业用途的生物柴油生产中菜籽油是占主导地位的原材料,在分析德国、法国、奥地利、捷克、丹麦、斯洛伐克以及瑞典这些主要的生物柴油生产国时,这种情况较为明显。然而目前这种情况已经有了很大的变化,混合多种原料成为其主要的原料来源:
菜籽油:由于其优越的特性(如相对高的氧化稳定性、碘值IV低于120、可接受的冬季操作性以及单位面积的高油菜产量)使得菜籽油占据了原料市场的主导地位。
向日葵油:过去的一段时间内,向日葵的产量比油菜籽低,但它是温暖干燥天气国家的一种代表性的选择。向日葵油的碘值(IV)超过120(欧洲标准EN14214要求低于120),所以这种油可以和低碘值的油混合使用。
回收的废弃油和动物脂:在许多地方,这种油脂比较便宜而且利润空间很大。在欧洲生物柴油燃料标准EN14241中有一些清洁参数要求,一些回收的废弃油脂(如高聚合体含量的油脂)就不能达到这些要求。为了使回收的物料能够达到规定的质量要求,“精细清洁回收法”应当建立起来。成功的模式具体表现在奥地利的130家麦当劳餐馆的实践,这些餐馆每年可产生超过1300吨的高质量的废弃油脂,通过高效清洁收集系统“Olli®”来处理。
大豆油:在美国、阿根廷和其他生产大豆的国家该原料是很好的选择,但是由于大豆油的IV也高于120所以它不能达到EN14214的标准。由于美国标准ASTM D-6751-02没有关于IV的限制,所以大豆油可以在美国使用。为了达到欧洲标准大豆油必须作为多种原料的混合成分来使用。
棕榈油:早在1987年有报道称马来西亚的棕榈油甲酯就已经用在奔驰客车上了。由于冷滤点(CFPP为+11℃)的限制,这种生物柴油在寒冷的天气条件下使用是其最大的缺陷,但是它也能和多种原材料混合使用。
其他的原料来源:潜在可用的和已经使用油料的全部储量还没有探明,许多油料植物值得我们的注意,已经测试过的有下面几种:尼加拉瓜使用麻疯树油生产生物柴油;希腊对棉籽油进行了测试;印度对婆罗树油(Sal)、麻花油(mahua)和印度柬油(neem)很感兴趣。
新油料:为使生物柴油具有优良的特点,对脂肪酸的特性有如下要求:
多不饱和脂肪酸如亚麻酸(18:3)的最低可能标准来提高氧化稳定性。
单不饱和脂肪酸如油酸(18:1)的最高可能标准来确保提高冬季操作的稳定性。
饱和脂肪酸如棕榈酸(16:0)硬脂酸(18:0)的最低可能标准来提高冬季的可操作性。
这些新品种已经被种植和使用(高油酸油菜籽和向日葵,低亚油酸油菜籽)并在生物柴油的质量方面是一种很有吸引力的原料来源。
三、工艺技术发展
从1988年早期开始工业化的生产工艺技术已经得到显著的发展。随着已经建立的生物柴油标准对高质量产品需求的提高以及现代柴油发动机数量的不断增加,使得生物柴油的生产从单一的间歇工艺切换到更加复杂的连续工艺技术上来,例如甲酯和甘油的快速液-液分离及其更加精细的净化处理来保证最终的生物柴油至少达到标准EN 14214或者更高的质量。
总体来看,在启动生物柴油项目的早期阶段,各国都是单步酯交换的简单工艺,仅进行了基本的提纯测试,这样的产品不会达到现代柴油发动机所需高标准燃料的要求。
四、生物柴油燃料的标准和质量管理
对所有的消费群体(尤其是柴油发动机和机车的生产商)来说,燃料质量的保障是发展生物柴油的关键因素。除现存的与石化柴油相关的参数(如十六烷值和碳残余量)外,与这种化合物相关新的指标和分析方法也得到了发展,如甘油单酯、甘油二酯和甘油三酯标准。
1994年奥地利颁布了第一个适用于油菜籽甲酯(RME)的生物柴油标准ON C 1190,随后又在1997年7月公布了适用于脂肪酸甲酯(FAME)的标准ON C 1191,这样使用于生产生物柴油的原料范围更加广泛。
其他国家针对FAME的标准也随之颁布,如捷克共和国(CSN 65 6507),法国(根据该国法令),意大利(CUNA NC 635-01),瑞典(SS 15 54 36)和德国(DIN E 51606)。
为出台欧盟标准,欧盟委员会委任CEN编制生物柴油最低要求及测试方法的标准。该工作于1997年底由几个组织执行。在2003年秋脂肪酸甲酯新标准EN 14214的官方文件出台,生物柴油质量标准的欧洲谅解协议成立。
ASTM也已经为美国建立了生物柴油标准并在2002年公布了“馏出燃料用生物柴油燃料(B100)混合材料的标准规范”(ASTM D-6751-02)。
在2003年9月澳大利亚公布脂肪酸甲酯的标准(综合了欧洲和美国的一些标准)后,澳大利亚环境和古迹部又公布了一个“生物柴油国标的讨论文件”。
值得一提的是,生物柴油优越的润滑性被各个分销商大加赞扬,但是在过去的任一个生物柴油标准中该优点却没有被提及。
五、市场运做策略
毋庸置疑,我们可以看到相当多不同市场的运做策略,总结如下:
A)产品策略
在加油站中,生物柴油如果作为纯粹的燃料销售,在竞争力方面与石化柴油相比并没有明显的产品差别;一些现存的优势(如润滑性或超低硫含量)并没有向消费者宣传。这样,生物柴油通常是作为廉价燃料来销售(如奥地利)。
另一种产品策略是在精炼厂将生物柴油以超过5%的比例混合到石化柴油中去,然后打入燃料泵匿名销售(如法国)。
B)质量策略
1)质量标示策略:生物柴油以100%的纯度销售并以不同的产品质量来区分,在泵上使用质量标签来注明,这样消费者可以通过产品信息单来区分产品质量(如德国)。这也可以起到保护标准质量的生物柴油生产者不受劣质产品侵害。
2)商标策略:燃料(纯燃料或与石化柴油1-20%的混合物)通过特别的商标来区分(如“Soygold”, “Envirodiesel”,“Bio-Plus”, “GlobalDiesel”)。不同的优势被提升并与不同的价格策略相关联(如美国,英国)。
第二节 世界范围内的发展状况
一、欧洲
由于欧盟的法规直接或间接地影响大部分的欧洲国家,所以在对单个欧盟国家介绍之前都会引用一个特殊的欧盟章节。本资料涵盖了所有欧洲国家的报告资料。具体情况如下。
1.1 欧盟
发展状况
1987
受商业驱动的生物柴油在欧洲开始于奥地利,其第一个工业化的生物柴油生产工厂在1991年投入运作,紧接着德国、法国和意大利也开始了生物柴油的运作。
1992 《 欧盟共同农业政策》的改革指出由于使用一些土地用于粮食的生产而导致了欧洲农业过剩,并通过了自留地政策。该政策刺激了使用自留地用于非食用谷物的生产。
1998
作为1997年京都会议有关气候变化的结果,欧盟成员国在1998年6月份决定到2012年排放物减少到1990年的8%。可再生能源(包括液态生物燃料)使用量的实质性增加对实现这个具有挑战性的目标具有很重要的意义。
2003
在减少交通系统温室气体的排放和增加能源供给的安全性驱动下,欧洲理事会和欧洲议会于5月份通过了“欧洲促进生物燃料使用的指示”。
过去的几年里,欧洲生物柴油的生产实现了实质性的飞跃。从1996到2002年,生物柴油的产能增加了四倍,达到大约200万吨。
政策法律
欧盟能源总署DG XVII在1998年推出并公布了“未来能源:可再生能源—共同战略和行动方案的白皮书”。
白皮书要求可再生能源的市场份额从1995年的5.3%到2010年提升到12%。并期望产生如下结果:
·减少温室气体4亿吨,
·降低石化资源的开采
·增加50万个就业岗位
·发展新技术,提高出口市场的机会
生物燃料在2003年的目标定为500万吨(原油当量);在2010年为1800万吨。
在2000年的11月欧盟运输和能源总署DG TREN公布了一个绿皮书“欧洲能源供给的安全战略”来解决一个关键性的问题,即加强能源供给的实质安全性。
2003年5月“欧洲促进生物燃料使用规范”出台,其目标是在每个成员国内使生物燃料的销售达到一定的市场份额,且要求2005年为2%的市场份额,到2010年达到5.75%。
最初介入的一种强制混合的规定被终止了。每个国家应该自由选择其发展道路来适应市场份额的要求。对许多国家来说,完成该计划的目标也许在2年后才能实现。
1996年,在欧洲环境理事会DG XI的激励下,在欧洲燃油排放项目的倡导下,“汽油和柴油燃料的质量规范”(98/70/EC指令)出台。该指令的主要目的是减少尾气排放物(硫、氧化氮、未完全燃烧的氢和颗粒物、一氧化碳等)以及温室气体排放物。
为进一步提高空气质量标准(将硫含量减少为最大10mg/kg),包括非公路移动机械和社区平均二氧化碳排放量不超过120g/km的目标(生物柴油是一种超低硫的可再生燃料,可以达到严格指标要求),上述指标在2003年3月份修改为2003/17/EC指标。
对于“京都协议”在减少温室气体排放方面规定的欧洲的义务,环境专员 Margot Wallström女士指出:“欧盟外长已经强调他们承诺京都协议的义务并准备批准履行该义务”。该声明在2001年6月12日公布,作为早先一些国家对京都协议犹豫不决的最终答复。
京都目标的适当方案被并入“促进生物燃料使用的指令”和“燃料质量的指令”中施行。
1992年颁布的麦克萨里欧盟共同农业政策(CPA)改革,依靠非粮食自留地可以提供给该工业大量具有竞争力的原料来源。
由于自留地的自然变动性,其不能每年都提供足够的原料来供给生物柴油生产,尤其是在1997到1998年导致原料供给出现重大问题。
为保证生物柴油工业获得持续的原料供给,1999年3月的柏林外长会议上对欧洲共同农业政策(CAP)改革进行了再次改革:在2000到2006年期间10%基准率的自留地被强制执行。
在欧洲,大量的法律规范规定液体生物燃料享受许多税收减免和其他的财政激励:
1994年,协调这些法规的第一次努力在欧洲范围内采取行动:
减税计划(1994)
“欧洲指示”以支持生物燃料(生物乙醇和生物柴油)在欧洲发展的第一份草案于1994年被提议,该草案建议对上述两种生物燃料提供整体减税计划。欧洲议会已经接受了这种激励措施,但是在欧洲理事会还没有达到一致同意。
当前,有关能源产品税收的指示再一次进行讨论,提议税收的减免上升到100%。
原料供给
当前,油菜籽油作为一种最适宜的原材料在生物柴油原料供给中占绝对主导地位,估计份额大约为95%,第二位是向日葵油,占据少量的份额,紧随其后的是回收油脂和动物脂。
从1996到1998年以生物柴油为目的的土地开垦量大大减少。这主要是因为这些年中强制性非食用自留地的比率减少,使得从自留地播种面积上供给的非食用油减少。随着小比率的重新提高,生产也再次增加。
预期由于原料需求的急剧增加,除非食用的油菜籽外,食用的油菜籽也将更多地用于生物柴油的生产。这样就会在布莱尔议会协议限制外增加一些可变量。
回收植物油和动物脂已经获得了广泛的关注,因为其代表了一种廉价的原料供给资源,而且不受欧洲土地使用政策的限制。但是,这些油脂数量很有限,并且需要一个严格的质量管理来确保收集的非风险性和达到CEN标准EN14214间接摄制的质量要求。
从技术上来讲,其他植物油也非常适合作为生物柴油的原料来源,比如大豆油(美国、阿根廷)和棕榈油(马来西亚),这些国家已经表示他们对这些植物油进入燃料市场持乐观态度。
质量管理
在1997年,欧洲委员会委任CEN制定关于生物柴油最低要求和测试方法的标准。在草案提出期间,这两项申请被决定使用相同的规定:
FAME作为单一的柴油燃料,及FAME与EN590柴油燃料相混合。
在2001年如下两个草案被公布出来,并进行了6个月的调查程序:
PrEN 14214—FAME作为柴油发动机的机车燃料
PrEN 14213—FAME作为取暖油使用
其中包括国民评议,最终的标准由正式投票来通过。从2003年3月4日开始该标准用来定义世界范围内的高质量的生物柴油需求。
产品发展
从1992年开始生物柴油产品已经大量增加。2001年全欧洲的统计数字大约为78万吨,是1992年的14倍。当前的趋势表现为产能的增长要比实际的产品和生物柴油销售市场增长的速度快。
2001年欧盟15国的主要生物柴油生产国为德国(市场份额45%)、法国(40%)、意大利(10%)、奥地利(4%)和瑞典(1%)。
如图所示,生物柴油产能增长已经达到大约200万吨,德国是主要的发展国,然而其工厂生产和实际消费滞后,这是因为主要的投资都倾向于工厂而很少投向市场开发。
市场策略
在2003年,大约有35%-40%的欧洲人使用柴油驱动客车,这种趋势还会进一步增加,由于机车配备了现代化的柴油发动机,在低二氧化碳排放标准下提高能源效率可以减少燃料的消耗,这就使得柴油机更有吸引力。在重型和轻型交通运输工具方面也会有持续的增加。
在市场策略方面,我们可以看到不同的方法之间有巨大的差别,表现如下:
100%的纯生物柴油由特定的路边加油机进行销售(如德国、奥地利)
在石化柴油里混合量超过5%不添加区别标志(如法国)
在石化柴油里混合5%的生物柴油并添加一个特殊的商标(如英国)
在石化柴油里混合30%-40%的生物柴油并添加一个特殊商标(如捷克共和国)
总结
根据运输和能源、农业和环境一系列新的指导意见,欧洲委员会指定了在欧盟发展液态生物燃料的基本框架。从2005到2010年生物柴油产品需求量由如下国家(欧盟15国)决定:
2004年5月1日10个预备成员国(塞浦路斯、捷克共和国、爱沙尼亚、匈牙利、拉脱维亚、立陶宛、马耳他、波兰、斯洛文尼亚和斯洛伐克)加入后,欧盟25国生物燃料的总产量会进一步提高。
油菜是一种适应性强、用途广、经济价值高、栽培历史悠久的油料作物,在世界油料作物生产中产量仅次于大豆居第二位。油菜种子不仅含油丰富,而且蛋白质含量高,是人类重要的植物油脂和蛋白质来源。菜油脂肪酸组成合理,人体内吸收率高,易于消化,还含有多种维生素和类胡萝卜素等多种营养物质,营养价值高,不仅对人体能起到提供能量的作用,而且对人体许多生理活动有重要影响,能促进盐、氨基酸进入人体细胞,帮助新陈代谢。除作为主要的食用油外,还是非常重要的工业原料,在冶金、机械、橡胶、化工、能源、纺织、油漆、制肥皂、油墨、造纸、皮革、医药等方面都有重要用途。随着工业的发展,几乎所有工业部门都不同程度地使用脂肪酸制品。高芥酸菜油在工业上还有其特殊的用途,例如连续铸钢需要使用高芥酸菜油作润滑脱膜剂,芥酸含量愈高,润滑性能愈好,铸件质量愈高,使用寿命愈长。高芥酸菜油还适宜作船舶、铁路车辆的润滑油,尤其适用于大型远洋轮船和舰艇。高芥酸菜油沸点高,热容量大,聚合氧化速度慢,是一种较好的猝火用油。菜油是一种不饱和油脂,与硫或硫的衍生物可发生硫化反应,产生硫化植物油,可用作天然橡胶和合成橡胶的软化剂,使橡胶制品柔软,发泡,富有弹性。
芥酸的衍生物芥酸酰胺可用于制造高性能塑料制品。菜油还是制造生物柴油的理想原料,由于菜油的可再生性,在世界能源越来越短缺的现代社会,菜油作为清洁、安全的可再生能源原料,具有十分重要的应用前景。油菜生产除提供油脂外,还产生大量富含蛋白质的菜籽饼。菜籽饼含蛋白质35%~47%,含氮4.6%,磷2.48%,钾1.4%,以及其他多种营养元素,在除去硫代葡萄糖苷等抗营养物质后,是很好的植物蛋白原料。油菜的角壳每千克含有14g粗蛋白及大量纤维素,加工粉碎以后也可作为鸡、猪的饲料。秸秆粉碎以后可作牛、羊等家畜的饲料。油菜秸秆、角壳也可沤制成有机肥料,对培养和恢复地力也有良好的作用。
油菜在作物轮作中有重要作用,油菜地腾茬早、地力肥、土壤理化性较好,是水稻、小麦和棉花等重要作物的良好前作物,油菜不仅不与这些主要作物争地,还能有效地改良土壤,油菜生产过程中产生的落花、落叶和根茬等,能供给土壤大量的有机物和氮、磷、钾等营养元素。油菜的根系能分泌某些有机酸,溶解土壤中的难溶性磷素,供给作物吸收利用。此外,油菜枝多叶茂,开花多,花期长,是很好的蜜源作物,有利于养蜂业的发展,从而促进农村经济的繁荣。