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生物柴油制備方法及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
隨著城市對能源需求的不斷增加，石油資源的日益枯竭，全世界都將面臨能源短缺的危機(jī)，而且石油燃燒對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，在很大程度上影響著人們的健康水平，于是對生物柴油的研究應(yīng)用成為緩解日益惡化的能源和環(huán)境問題的焦點(diǎn)。 1 生物柴油的定義及優(yōu)點(diǎn)
1.1 定義
生物柴油是指以油料作物、野生油料植物、工程微藻等水生植物油脂以及動物油脂、餐飲廢油等為原料，通過酯交換工藝制成的有機(jī)脂肪酸酯類燃料[1]。產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中所說的生物柴油是指脂肪酸甲酯，是脂肪酸與甲醇發(fā)生酯化反應(yīng)后的生成物。
基于美國生物柴油協(xié)會定義，生物柴油是指以植物、動物油脂等可再生生物資源生產(chǎn)的可用于壓燃式發(fā)動機(jī)的清潔替代燃料。天然油脂由長鏈脂肪酸的甘油三酯組成，分子量大，接近700～1000，雖本身可以燃燒，但不能和普通柴油充分混合，直接用作柴油有很多缺陷，需要設(shè)計專門的柴油機(jī)。酯交換后得到脂肪酸甲酯，分子量降低至200-300，與柴油的分子量相近，性能也接近于柴油，可以按任意比例混合，也無需設(shè)計專門的柴油機(jī)。且具有接近于柴油的性能，是一種可以替代柴油使用的環(huán)境友好的環(huán)保燃料。
1.2 優(yōu)點(diǎn)
生物柴油與石化柴油具有相近的性能，并具有顯著的優(yōu)越性[2,3]：(1)具有優(yōu)良的環(huán)保特性。生物柴油中硫含量低，不含芳香烴，不含芳烴和硫(<10μg/g)，燃燒尾 1
講座論文
氣對人體損害低于柴油，生物柴油的生物降解性高。(2)具有較好的潤滑性能。在其加劑量僅為0.4％時，生物柴油就顯示出抗磨作用，可以緩解由于推行清潔燃料硫含量降低而引起的車輛磨損問題，增強(qiáng)車用柴油的抗磨性能。(3)具有較好的安全性能。由于閃點(diǎn)較石化柴油高，大于100℃，生物柴油不屬于危險燃料，在運(yùn)輸、儲存、使用方面的優(yōu)點(diǎn)顯而易見的。(4)具有良好的燃燒性能。其十六烷值高，大于56(普通柴油為49)，燃燒性好于柴油。燃燒殘留物呈微酸性使催化劑和發(fā)動機(jī)機(jī)油的使用壽命延長。(5)具有可再生性能。作為可再生能源，其供應(yīng)不會枯竭。(6)使用生物柴油的系統(tǒng)投資少。原有的引擎、加油設(shè)備、儲存設(shè)備和保養(yǎng)設(shè)備等基本不需改動。
(7)生物柴油以一定比例與石化柴油調(diào)和使用，可以降低油耗、提高動力性，降低尾氣污染。
2 生物柴油制備方法
目前，生物柴油制備方法主要有直接混合法、微乳化法、高溫裂解法和酯交換法[4]。前兩種方法屬于物理方法，雖簡單易行，能降低動植物油的黏度，但十六烷值不高，燃燒中積炭及潤滑油污染等問題難以解決。高溫裂解法過程簡單，沒有污染物產(chǎn)生，缺點(diǎn)是在高溫下進(jìn)行，需催化劑，裂解設(shè)備昂貴，反應(yīng)程度難控制，且高溫裂解法主要產(chǎn)品是生物汽油，生物柴油產(chǎn)量不高。工業(yè)上生產(chǎn)生物柴油主要方法是酯交換法。在酯交換反應(yīng)中，油料主要成分三甘油酯與各種短鏈醇在催化劑作用下發(fā)生酯交換反應(yīng)得到脂肪酸甲酯和甘油�？捎糜邗ソ粨Q的醇包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和戊醇，其中最常用的是甲醇，這是由于甲醇價格較低，碳鏈短，極性強(qiáng)，能夠很快與脂肪酸甘油酯發(fā)生反應(yīng)，且堿性催化劑易溶于甲醇。酯交換反應(yīng)是可逆反應(yīng)，過量的醇可使平衡向生成產(chǎn)物的方向移動，所以醇的實際用量遠(yuǎn)大于其化學(xué)計量比。反應(yīng)所使用的催化劑可以是堿、酸或酶催化劑等，它可加快反應(yīng)速率以提高產(chǎn)率。酯交換反應(yīng)是由一系列串聯(lián)反應(yīng)組成，三甘油酯分步轉(zhuǎn)變成二甘油酯、單甘油酯，最后轉(zhuǎn)變成甘油，每一步反應(yīng)均產(chǎn)生一個酯。酯交換法包括酸催化、堿催化、生物酶催化和超臨界酯交換法等。
2.1 直接混合法
在生物柴油研究初期，研究人員設(shè)想將天然油脂與柴油、溶劑或醇類混合以降低其黏度，提高揮發(fā)度。1983年Amans等將脫膠的大豆油與2號柴油分別以1:1和1:2的比例混合，在直接噴射渦輪發(fā)動機(jī)上進(jìn)行600 h的試驗。當(dāng)兩種油品以1:1混合時，會出現(xiàn)潤滑油變渾以及凝膠化現(xiàn)象，而1:2的比例不會出現(xiàn)該現(xiàn)象，可以作為農(nóng)用機(jī) 2
講座論文
械的替代燃料。Ziejewski等人將葵花籽油與柴油以1:3的體積比混合，測得該混合物在40℃下的黏度為4.88×10-6 m2/s，而ASTM (美國材料實驗標(biāo)準(zhǔn))規(guī)定的最高黏度應(yīng)低于4.0×10-6 m2/s，因此該混合燃料不適合在直噴柴油發(fā)動機(jī)中長時間使用。而對紅花油與柴油的混合物進(jìn)行的試驗則得到了令人滿意的結(jié)果。但是在長期的使用過程中該混合物仍會導(dǎo)致潤滑油變渾[5]。
2.2 微乳液法
微乳狀液是由兩種不互溶的液體混合而形成的直徑在1～150nm的膠質(zhì)平衡體系，一種透明的、熱力學(xué)穩(wěn)定的膠體分散系[6]。1982年Georing等用乙醇水溶液與大豆油制成微乳狀液，這種微乳狀液除了十六烷值較低之外，其他性質(zhì)均與2號柴油相似。Ziejewski等以體積比為53.3﹪的葵花籽油、13.3﹪的甲醇以及33.4﹪的1一丁醇制成乳狀液，在200 h的實驗室耐久性測試中雖然沒有出現(xiàn)嚴(yán)重的破乳現(xiàn)象，但使用時仍出現(xiàn)了積炭和使?jié)櫥宛ざ仍黾拥葐栴}。Neuma等[7]使用表面活性劑、助表面活性劑、水、柴油和大豆油為原料，開發(fā)了一種新的微乳狀液體系，由柴油(3.160 g),大豆油(O.790g),水(O.050g),異戊醇0.338g和十二烷基硫酸鈉(O.676g)組成，微乳狀液體系的物理性質(zhì)和燃燒性能與柴油非常接近。
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2.3 高溫?zé)崃呀夥?/p>
高溫裂解是在空氣或氮?dú)饬髦杏蔁崮芤鸹瘜W(xué)鍵斷裂而產(chǎn)生小分子的過程。甘油三酯高溫裂解可生成一系列混合物，包括烷烴、烯烴、二烯烴、芳烴和羧酸等。不同的植物油熱裂解可得到不同組分的混合物。Schwab等對大豆油熱裂解的產(chǎn)物進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)烷烴和烯烴的含量很高，占總質(zhì)量的60％。并且發(fā)現(xiàn)裂解產(chǎn)物的黏度比原油下降了3倍多，但是該黏度值還是遠(yuǎn)高于普通柴油的黏度值。關(guān)于十六烷值和熱值等方面，大豆油裂解產(chǎn)物與普通柴油相近。Pioch等[8]將椰油和棕桐油以SiO2／AI2O3為催化劑，在450℃裂解，對植物油催化裂解生產(chǎn)生物柴油進(jìn)行了研究。發(fā)現(xiàn)
裂解得到的產(chǎn)物分為氣液固三相，其中液相的成分為生物汽油和生物柴油。分析表明，該生物柴油與普通柴油的性質(zhì)非常相近。
加氧裂化方法也可生產(chǎn)生物柴油，現(xiàn)已開發(fā)了幾種新工藝。加氧裂化方法不聯(lián)產(chǎn)丙三醇。可將植物油轉(zhuǎn)化為高十六烷值、低硫柴油，可加工寬范圍原料包括高含游離酸的物料。加氫裂化過程中發(fā)生幾種反應(yīng)，包括加氫裂化、加氫處理和加氫。與石油基柴油相比，其降解率更高，但其主要優(yōu)點(diǎn)是可降低NO的排放量[9]。
2.4 酯交換法
3
講座論文
酯交換反應(yīng)是在催化劑(酸、堿、酶等)作用下，利用低分子量醇類(甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和戊醇等)將甘油三酸酯的甘油酯基取代下來，使一個大分子甘油三酸酯分成三個單獨(dú)的脂肪酸甲酯，從而縮短碳鏈長度，降低產(chǎn)品黏度，提高揮發(fā)度，改善低溫流動性能。Freedman等[10]認(rèn)為，酯交換反應(yīng)是由一連串可逆反應(yīng)組成的，即甘油三酸酯逐步轉(zhuǎn)化為二脂肪酸甘油酯、甘油單酯和甘油，每一步生成一種酯化產(chǎn)物，三步酯交換反應(yīng)過程如下：
甘油三酸酯+R0H→二脂肪酸甘油酯+RCOOR (1)
二脂肪酸甘油酯+ROH→甘油單酯+RCOOR2 (2)
甘油單酯+ROH→甘油+RCOOR3 (3)
由以上反應(yīng)過程看出，酯交換法制備生物柴油過程簡單，所需催化劑易得，工藝條件容易實現(xiàn)，低溫、常壓下便可大量生產(chǎn)，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。通過以上的酯交換反應(yīng)可以使天然油脂(甘油三酸酯)的分子量降至原來的1/3，黏度降低8倍，同時也提高了燃料揮發(fā)度。生產(chǎn)出來的生物柴油的黏度與柴油接近，十六烷值達(dá)到50。
目前，大部分工廠所使用的酯交換工藝為傳統(tǒng)的兩步法，即反應(yīng)和提純兩步。反應(yīng)中最主要的影響因素是甲醇和催化劑用量，甲醇用量越多，產(chǎn)率越高，但會給分離帶來困難。在進(jìn)行酯交換反應(yīng)時，以堿作為催化劑進(jìn)行酯交換反應(yīng)，其效果最好，但對反應(yīng)物中水分及游離脂肪酸的含量有嚴(yán)格的要求。反應(yīng)后混合產(chǎn)物經(jīng)靜置分為上下兩層，下層為甘油和剩余甲醇的混合物，此外還有少量反應(yīng)生成的皂類物質(zhì)，上層是甲酯層。將上層的甲酯取出，經(jīng)水洗除去溶于其中的微量甘油、甲醇和皂類物質(zhì)，再經(jīng)干燥脫水便得到最終產(chǎn)品。將下層經(jīng)蒸餾等工序可回收甲醇，提純甘油。在水分和游離脂肪酸含量較高的情況下，酸催化下的酯交換反應(yīng)比較適合,但其轉(zhuǎn)化率較低，反應(yīng)速率較慢。酯化反應(yīng)溫度越高，反應(yīng)速度越快。酯交換反應(yīng)為可逆反應(yīng)，為提高轉(zhuǎn)化率需要加入過量的醇或?qū)a(chǎn)物從反應(yīng)體系中移走。但醇的用量過大會增加醇回收的難度，試驗表明將醇與脂肪酸甘油酯的物質(zhì)的量的比率維持在適當(dāng)?shù)乃侥艿玫奖容^高的收率。用酸或堿作為催化劑制取生物柴油的缺點(diǎn)在于:工藝較復(fù)雜，醇必須過量，后續(xù)工藝必須有相應(yīng)的醇回收裝置，生成過程中有廢液排除，能耗較高，在堿催化的條件下有皂類物質(zhì)生成并可能阻塞管道。為解決上述問題，人們開始嘗試用生物酶法合成生物柴油[11]。
2.4.1 堿催化酯交換反應(yīng)
2.4.1.1 無機(jī)堿催化酯交換過程 它的反應(yīng)速率比酸催化要快得多。常用無機(jī)堿催化劑有甲醇鈉、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉和碳酸鉀等。Gemma Vicente等人以甲醇鈉、甲醇鉀、氫氧化鈉和氫氧化鉀等均相堿催化劑，對催化太陽花油合成生 4
講座論文
物柴油進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，采用甲醇鈉和甲醇鉀為催化劑可獲得近100％的收率，而使用氫氧化鈉和氫氧化鉀的收率只有85.9％和91.67％；甲醇鈉在用于制備生物柴油的堿催化劑中活性相當(dāng)高，但易溶于脂肪酸。Alcantara等在用甲醇鈉作催化劑制備生物柴油過程中發(fā)現(xiàn)，在60℃時，甲醇/油的物質(zhì)的量比為7.5:1，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為l％的甲醇鈉，轉(zhuǎn)速600r/min，3種油脂基本完全轉(zhuǎn)化。然而，油脂中若含有水，甲醇鈉活性將大大降低。同時氫氧化鈉和氫氧化鉀相對于甲醇鈉的價格要便宜些。目前工業(yè)上常以天然油脂為原料生產(chǎn)生物柴油，因為天然油脂幾乎都含有一定量的游離脂肪酸，它的存在不利于酯交換的進(jìn)行，所以，單純采用堿催化酯交換法生產(chǎn)脂肪酸甲酯損失大、得率低。一般先加人酸性催化劑，對原料進(jìn)行預(yù)酯化，然后加入堿性催化劑進(jìn)行酯交換。
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2.4.1.2 有機(jī)堿催化酯交換過程 傳統(tǒng)的酸堿催化酯交換，由于油脂中水和游離脂肪酸易產(chǎn)生大量副產(chǎn)物，分離比較難。含氮類的有機(jī)堿作為催化劑進(jìn)行酯交換，分離簡單清潔，不易產(chǎn)生皂化物和乳狀液。
2.4.1.3 多相堿催化酯交換過程 在傳統(tǒng)的酸堿催化酯交換過程中，催化劑分離比較難。因此，多相催化酯交換過程逐漸受到人們的關(guān)注。Peterson等首先將多相催化引入油菜籽油的酯交換過程中。由于多相催化劑的存在，反應(yīng)混合物形成油-甲醇-催化劑三相，因而反應(yīng)速率相對較慢，但大大簡化了反應(yīng)產(chǎn)物與催化劑的分離。 Wenlei Xie等人報道了以NaX沸石催化劑負(fù)載KOH作為異均相催化劑，通過酯交換法制備大豆油甲基酯的情況。多相催化雖解決了分離的問題，但反應(yīng)時間太長，且有些催化劑如分子篩和固體堿制備成本比較高。此外，催化劑易中毒，需解決其壽命問題[12]。
2.4.2 酸催化酯交換反應(yīng)
堿催化法在低溫下可獲得較高產(chǎn)率，但對原料中游離脂肪酸(FFA)和水含量有嚴(yán)格限制。因為在反應(yīng)過程中，F(xiàn)FA與堿反應(yīng)產(chǎn)生皂類會在反應(yīng)體系中起到乳化作用，使產(chǎn)物甘油與脂肪酸甲酯產(chǎn)生乳化而無法分離；所含的水則能引起酯水解，從而進(jìn)一步引起皂化反應(yīng)，最終減弱催化劑活性。因此，堿催化法在實際應(yīng)用中受到很大限制。許多研究者開始把目標(biāo)轉(zhuǎn)向酸催化法，酸催化法雖然反應(yīng)溫度較高，但FFA和少量水的存在對酸催化劑催化能力影響不大。另外，F(xiàn)FA會在該條件下發(fā)生酯化反應(yīng)，且其速率遠(yuǎn)大于酯交換速率，這時可采用成本較低廢餐飲油(FFA占油重2.0％左右)為原料制備生物柴油，從而降低生產(chǎn)成本，使生物柴油較石化柴油更具競爭力。
2.4.2.1 均相酸催化酯交換反應(yīng)過程 該法常用催化劑有硫酸、鹽酸、苯磺酸和磷酸等，多數(shù)都是Brpbnsted酸。硫酸價格便宜，資源豐富，是最常用一種均相酸 5
講座論文
催化劑。用酸催化時，耗用甲醇量要比堿催化時多，反應(yīng)時間更長，通常要求含水量小于0.5％。另外，F(xiàn)FA酯化產(chǎn)生水也會使催化劑活性下降。
2.4.2.2 多相酸催化酯交換反應(yīng)過程 采用均相酸作為催化劑時，雖油脂轉(zhuǎn)化率高，但催化劑由于均相而難以與產(chǎn)物分離,反應(yīng)后需進(jìn)行中和水洗才能除去；同時,催化劑也會隨產(chǎn)品流失,從而使催化劑消耗增加,生產(chǎn)成本升高。因此，多相酸催化劑逐漸成為研究熱點(diǎn)。在多相酸催化過程中，Brqbnsted酸和Lewis酸可同時起作用，在有水存在的條件下可以相互轉(zhuǎn)化[12]。
2.4.3 使用生物酶催化酯交換反應(yīng)
酶催化法是指用脂肪酶為催化劑，將醇與植物油進(jìn)行酯交換反應(yīng)生成脂肪酸酯的過程。酶催化法具有油脂原料適用性較廣、反應(yīng)條件溫和(3O～40℃)、醇用量小、脂肪酸酯收率較高、產(chǎn)品易于收集和無污染等優(yōu)點(diǎn)，近年來越來越受到人們的關(guān)注。
常規(guī)酶催化工藝中，由于甲醇在油脂中的溶解性差，體系中存在過多的甲醇極易導(dǎo)致脂肪酶失活，使脂肪酶的使用壽命縮短，從而導(dǎo)致脂肪酶的使用成本過高。另外，副產(chǎn)物甘油極易粘附在固定化酶的表面，影響傳質(zhì)效果，從而對酶催化活性及穩(wěn)定性產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響。不少學(xué)者致力于降低甲醇及甘油負(fù)面影響的研究，如分步加入甲醇以降低甲醇對脂肪酶的毒害作用及定期用有機(jī)溶劑沖洗固定化脂肪酶以除去附著在酶表面上的甘油，這些措施可在一定程度上改善脂肪酶的催化活性和操作穩(wěn)定性。
Iso等在甘油三脂肪酸酯與短鏈醇(甲醇、乙醇、1-丙醇或l-丁醇)的反應(yīng)體系中加入溶劑1,4-二氧環(huán)己烷，可大幅度加快反應(yīng)速率。文獻(xiàn)報道，以相對親水的惰性有機(jī)溶劑叔丁醇為反應(yīng)介質(zhì)制備生物柴油時，反應(yīng)所需甲醇可一次性加入，除固定化酶外，反應(yīng)呈均相體系。由于甲醇和副產(chǎn)物甘油可很好地溶解在叔丁醇反應(yīng)介質(zhì)中，故它們對脂肪酶催化活性和穩(wěn)定性的負(fù)面影響不大，可大幅度延長脂肪酶的使用壽命。常溫、常壓下，脂肪酶可有效轉(zhuǎn)化各種動植物油脂制備生物柴油，單程轉(zhuǎn)化率達(dá)90％以上。
酶催化法的不足是生物(脂肪)酶的價格昂貴，反應(yīng)速率慢。這些不足在一定程度上影響了酶催化法的推廣應(yīng)用[13]。
2.4.4 無催化劑條件下的酯交換反應(yīng)
在無催化劑條件下生產(chǎn)生物柴油是為了解決酯交換反應(yīng)中遇到的成本高、反應(yīng)時間長、反應(yīng)產(chǎn)物與催化劑難于分離等問題。M．Diasakou等研究了在加熱條件下大豆油與甲醇的酯交換反應(yīng)，進(jìn)行了動力學(xué)的研究，得到了無催化劑條件下反應(yīng)的特點(diǎn)。醇油比為21:1,在235℃下反應(yīng)10h,甲酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過了85％。Saka和 6
講座論文
Kusdianat研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過超臨界處理的甲醇能夠在無催化劑存在的條件下與菜籽油發(fā)生酯交換反應(yīng)，其產(chǎn)率高于普通的催化過程，并且反應(yīng)溫度較低，同時還避免了使用催化劑所必須的分離純化過程，使酯交換過程更加簡單、安全和高效[15]。
[14]
3 國內(nèi)外生物柴油產(chǎn)業(yè)化發(fā)展現(xiàn)狀
進(jìn)入21世紀(jì)，人類實際上已經(jīng)開始邁進(jìn)“生物質(zhì)經(jīng)濟(jì)”時代，生物柴油作為一種重要的生物燃料，將是這一時代的標(biāo)志性事物之一。迄今，世界上許多國家在發(fā)展生物柴油技術(shù)和產(chǎn)業(yè)方面投入重金，并已取得了不同程度的研究進(jìn)展，見表1。生物柴油快速發(fā)展的根本原因在于其兼具能源與環(huán)保雙重功能，而石油價格大幅攀升使得生物柴油在商業(yè)上變得可行[16]。目前，全球生物柴油的總產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到300萬t。主要使用于環(huán)保敏感部門和政府用車。
表1 世界生物柴油生產(chǎn)國情況
注：*生物柴油的比例指燃料中所含生物柴油的體積分?jǐn)?shù)。B1O表示燃料中所含生物
7
柴油的體積為10％。
3.1 國外生物柴油技術(shù)發(fā)展概況
3.1.1 歐盟
歐洲是生物柴油的發(fā)源地，也是近年來增長最快的地區(qū)。而近期，歐盟委員會已在敦促成員國大力發(fā)展更先進(jìn)的第二代生物燃料。二代生物燃料不僅有取之不盡的原料資源而且使用成本很低，草、麥秸、木屑及生長期短的木材都能成為原料。而歐洲的生物柴油份額已占成品油市場的5%以上。鑒于植物生長過程吸收的CO2大于生物柴油燃燒排放的CO2，歐盟為了履行“京都議定書”中做出的在2017～2012年
間CO2減排量要達(dá)到8％的承諾，大力發(fā)展生物柴油。進(jìn)入21世紀(jì)后，歐洲生物柴油
的產(chǎn)量迅速提高，2001年為78萬t，2002年達(dá)到106萬t，2003年則上升為142萬t，2004年進(jìn)一步提高到193.3萬t，年增長率高達(dá)35％～40％。并計劃于2017年達(dá)到830萬t，占柴油市場份額的5.75％,于2020年達(dá)到20％。目前僅歐共體內(nèi)已有近40套生產(chǎn)裝置，最大裝置的產(chǎn)能達(dá)25萬t/a。
在歐盟，生物柴油能夠迅速發(fā)展有兩個重要因素：首先，歐洲實行農(nóng)業(yè)預(yù)留地政策，給予種植生物柴油原料作物大量的補(bǔ)貼；其次，歐洲實行高額能源稅，包括燃油稅、CO2稅、SO2稅等各種稅收占柴油售價的1/2至2/3，而生物柴油可免除90％的
燃油稅。這一系列的優(yōu)惠政策，提高了歐盟生物柴油的競爭性。
德國是目前全球最大的生物柴油生產(chǎn)國，從1998年至2003年，5年內(nèi)增長了10倍，至2003年，已建23家工廠，其中10萬t/a的生物柴油工廠有7～8家，全國總產(chǎn)量達(dá)到72萬t(產(chǎn)能110萬t)，占整個歐洲消費(fèi)量的50％，生物柴油加油站已達(dá)1600個，占加油站總數(shù)的10％，其中40％的生物柴油是通過加油站銷售，其余60％賣給了大宗客戶如政府車隊、運(yùn)輸車隊、出租汽車公司等。
3.1.2 美國
美國對生物柴油的注意是由1990年的空氣清潔法案引起的，該法案包含了要求降低柴油燃料中硫含量和降低柴油廢氣排放的規(guī)定。1992年的能源政策法案，已經(jīng)確立到2000年用非石油代用燃料來替換10％的發(fā)動機(jī)燃料，到2017年將這一比例提高到30％的目標(biāo)。但目前看來美國對生物柴油開發(fā)和利用的這一目標(biāo)還遠(yuǎn)未達(dá)到。據(jù)美國國家生物柴油局(NBB)報告，2002年美國生物柴油消費(fèi)量比2001年的4.73萬 增加了4％。日前美國生物柴油的產(chǎn)能在22.71萬～30.28萬m3/a，約合20萬～26.5萬t/a。目前美國正計劃投資新建幾套生物柴油裝置，由于聯(lián)邦政府新制定的政策鼓勵使用生物柴油和普及使用環(huán)境友好燃料，再加上原油價格變化無常，預(yù)計生物柴油
生產(chǎn)能力將會增長。在美國西部，中央大豆公司已宣布，他將在依阿華州拉爾斯頓建立一套迄今美國最大的生物柴油裝置，其生產(chǎn)能力為4.54萬m3/a，約合4萬t/a[17]。
在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)上，美國材料試驗協(xié)會(ASTM)率先于1999年頒布了PS 121—1999標(biāo)準(zhǔn)；修訂后，于2002年正式頒布了生物柴油技術(shù)規(guī)格 ASTMD6751—02；2003年又對其進(jìn)行修訂，頒布了生物柴油技術(shù)規(guī)格ASTM 136751—03，作為石油柴油調(diào)合組分使用的生物柴油技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
3.1.3 其它國家
世界上其他一些國家也在根據(jù)本國資源的情況開發(fā)生物柴油產(chǎn)業(yè)。在日本生物柴油生產(chǎn)能力已達(dá)到約40萬t/a。泰國也于2001年7月發(fā)布了發(fā)展生物柴油的計劃，泰國石油公司承諾每年收購7萬t棕櫚油和2萬t椰子油用于生物柴油的生產(chǎn)，國家對生物柴油實施稅收減免，泰國第一套生物柴油裝置已經(jīng)投入運(yùn)行。馬來西亞采用棕櫚油和廢油也生產(chǎn)出了生物柴油，但整個國家的用量不大。巴西第個生物柴油廠Soyminas 2017年在米納斯州卡西歐市建成，年產(chǎn)量為1萬t，原料采用大豆油。另外菲律賓、保加利亞、韓國、印度等國也在最近向國民推廣使用生物柴油[18]。
3.2 我國生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況
我國生物柴油產(chǎn)業(yè)的真正發(fā)展始于本世紀(jì)初。2001年9月由海南正和生物能源公司投資的我國第一家生物柴油生產(chǎn)工廠在河北武安市正式建成投產(chǎn)，該廠以餐飲廢油、油脂精煉后的油腳和皂腳以及黃連木油為原料，設(shè)計年生產(chǎn)生物柴油能力為1萬t。2001年6月四川古杉油脂化學(xué)公司正式成立，并于當(dāng)年11月在綿陽建成了1萬t/a的生物柴油生產(chǎn)線，該公司使用植物油精煉下腳料、餐飲廢油、泔水油及動物油等原料生產(chǎn)生物柴油。2001年11月龍巖卓越新能源發(fā)展有限公司成立，2002年下半年該公司設(shè)計生產(chǎn)能力為2萬t/a的生物柴油生產(chǎn)線在福建龍巖建成投產(chǎn)，該廠以餐飲和食品企業(yè)的廢油以及回收的泔水油和地溝油為原料生產(chǎn)生物柴油。以上3家企業(yè)是我國最早進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)生物柴油企業(yè)，自建成投產(chǎn)后，一直都保持著較好的生產(chǎn)效益。截止到2003年底，我國共有生物柴油生產(chǎn)企業(yè)5家，年生產(chǎn)能力為9萬t，年產(chǎn)量達(dá)到4～5萬t，生產(chǎn)原料多以餐飲和食品企業(yè)回收的廢油為主。
我國是一個植物資源相對豐富的國家，擁有400多種產(chǎn)油量比較多的植物，并且分布范圍較廣。如油菜是我國目前產(chǎn)量最大的油料作物，其含油率在30％～40％，主要分布在長江流域；棉花是我國主要的農(nóng)作物，棉籽的含油率在17～23％,主要產(chǎn)區(qū)有l(wèi)5個省、市；油茶分布于我國南方的l4個省，茶籽仁含油為43％～59％；油桐遍布我國的南方各省，桐籽仁含油率為62％；烏桕籽含油率43.3％～55.5％，產(chǎn)于
我國l0多個地區(qū)。同時我國還是一個食用油消費(fèi)大國，2000年我國食用油消費(fèi)量為1200萬噸，如果按消費(fèi)總量的10％回收計算，則產(chǎn)生廢油脂120萬噸。為此充分利用國內(nèi)各種資源生產(chǎn)生物柴油，既可促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)發(fā)展，也有利于環(huán)保事業(yè)[19]。 4 結(jié) 語
面對著能源危機(jī)和環(huán)境污染等人類生存的嚴(yán)重問題，尋找合適的替代燃料已刻不容緩。生物柴油作為一種可再生且與環(huán)境友好的可替代燃料，將成為主要的選擇。結(jié)合我國的實際情況，今后應(yīng)重點(diǎn)解決生物柴油成本高，生物柴油推廣不利，生物柴油生產(chǎn)原料供應(yīng)不足，生物柴油缺乏國家指導(dǎo)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等問題。
目前，國外發(fā)達(dá)國家對于生物柴油已給予了高度的重視，我國作為柴油的需求大國，柴油需求量已達(dá)74000 kt/a，而且在很大程度上都依賴進(jìn)口。另一方面，我國擁有豐富的動植物油脂資源，豆油產(chǎn)量達(dá)60000 kt/a，油菜是中國種植面積最大的油料作物，總產(chǎn)居世界第一。長江流域是世界最大的油菜生產(chǎn)帶，占世界總產(chǎn)的近三分之一。我國目前有3億畝冬閑田可利用，若全部開發(fā)出來，可年產(chǎn)4000萬噸生物柴油，相當(dāng)于再造1.5個永不枯竭的“綠色大慶油田”同時許多優(yōu)質(zhì)的油脂資源(如米糠、玉米胚及其他一些植物油油腳)都有待開發(fā)利用。從能源戰(zhàn)略的角度出發(fā)，積極發(fā)展生物柴油工業(yè)，使資源得到充分合理的利用，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
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