生物柴油概念分類
1,、生物柴油概念 生物柴油是以大豆,、油菜、棉花,、棕櫚等油料作物,,野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及動(dòng)物油脂、餐飲垃圾油等為原料油,,通過(guò)酯交換或熱化學(xué)工藝制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料,。生物柴油技術(shù)不是新興技術(shù),已有上百年歷史,,技術(shù)成熟穩(wěn)定,,產(chǎn)品質(zhì)量有保證,性能優(yōu)越,,在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家已得到廣泛應(yīng)用和推廣,。 生物柴油是典型的“綠色能源”,具有環(huán)保性能好,、發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)性能好,、燃料性能好,原料來(lái)源廣泛,、可再生等特性,。
2、生物柴油分類 根據(jù)當(dāng)前歐盟規(guī)則,,將生物燃料分為兩大類,第一類為傳統(tǒng)生物燃料,主要以糧食作為原料生產(chǎn)生物柴油,,分為RME(菜籽油制成的生物柴油),、SME(豆油制成的生物柴油)、PME(棕櫚油制成的生物柴油)等,,歐洲本土生物柴油生產(chǎn)以及進(jìn)口的生物柴油依然以傳統(tǒng)生物柴油為主,。 第二類為先進(jìn)生物燃料,是以非糧食為原料生產(chǎn),,包括PARTA和PARTB兩種類型,,PARTA主要以各種農(nóng)作物的非食用部分作為原料,由于該類原料所含碳鏈較短,,雙鍵較多,,主要制成生物乙醇、氫化植物油(HVO)等燃料,;PARTB主要以廢油脂,、動(dòng)物脂肪作為原料生產(chǎn)燃料(UCOME),其碳鏈較長(zhǎng),,結(jié)構(gòu)更接近化石柴油,。
3、生物質(zhì)柴油與石化柴油相比的優(yōu)勢(shì) 生物柴油是一種清潔的可再生資源,,有“綠色柴油”之稱,,其性能與石化柴油非常相似,是優(yōu)質(zhì)的石化燃料替代品,。(1)更加環(huán)保 石化柴油含有較高組分的硫,、苯等有害元素,在燃燒時(shí)排放有害物質(zhì)釋放到空氣中,,造成較大程度的環(huán)境污染,;而生物柴油中芳香族烷烴、硫鉛含量低,,尾氣中顆粒物含量及CO排放量分別約為石化柴油的20%,、10%,燃燒后排放的有害物質(zhì)相較于石化柴油可減少30%,,在催化劑的催化作用下,,生物柴油的污染物質(zhì)排放量甚至可減少60%以上。根據(jù)行業(yè)測(cè)試數(shù)據(jù),,1噸生物柴油可實(shí)現(xiàn)2.83噸的碳減排,。(2)更加安全 生物柴油的十六烷值高于石化柴油。十六烷值是判斷柴油燃燒抗爆性能的重要指標(biāo),,十六烷值越大,,燃燒就越充分,,抗爆性能就越優(yōu)良。再?gòu)拈W點(diǎn)來(lái)看,,閃點(diǎn)是可燃燒氣體重要的性能指標(biāo),,用來(lái)表述點(diǎn)火源引發(fā)液體著火的最低溫度,生物柴油的閃點(diǎn)高于100℃,,遠(yuǎn)高于石化柴油,,因此生物柴油的高閃點(diǎn)保證了運(yùn)輸、儲(chǔ)存,、使用過(guò)程中的安全性高于石化柴油,。(3)更加潤(rùn)滑 在潤(rùn)滑性能方面,運(yùn)動(dòng)粘度的大小對(duì)液體燃料流動(dòng)性能的判斷具有重要的參考價(jià)值。生物柴油的運(yùn)動(dòng)粘度比石化柴油高,,良好的潤(rùn)滑性保障了生物柴油在使用過(guò)程中可較大程度減少對(duì)機(jī)器的磨損,,延長(zhǎng)機(jī)器使用壽命,降低生產(chǎn)維修成本,。(4)更可再生 石化石油礦藏全球分布不均衡,,不可再生,并且受地緣政治等不確定性因素的影響而造成安全保障性差,。生物柴油的來(lái)源十分廣泛,,既可以是大豆、油菜籽,、麻風(fēng)樹(shù),、橡膠籽等植物原料,也可以是餐飲業(yè)廢棄油脂,、榨油廠下腳料,、廢棄動(dòng)物脂肪等廢棄油脂原料,這些可再生的動(dòng)植物資源為生物柴油生產(chǎn)提供了豐富來(lái)源,,可以很大程度上取代石油資源,。
在目前全球生產(chǎn)生物柴油的原料中,轉(zhuǎn)基因大豆油占30%,,雙低菜籽油占25%,,棕櫚油占18%,餐飲廢油占10%,,動(dòng)物油脂占6%,,其他油脂占11%??梢钥闯?,轉(zhuǎn)基因大豆油、雙低菜籽油和棕櫚油是目前全球主要的生物柴油原料,。
生物柴油應(yīng)用場(chǎng)景
生物航空煤油,,簡(jiǎn)稱“生物航煤”,是可持續(xù)航空燃料(SAF)的一種,。SAF被全球航空業(yè)視為能否實(shí)現(xiàn)減排突破的關(guān)鍵,。 根據(jù)生產(chǎn)方法不同,SAF分為兩種主要類型:可持續(xù)航空生物燃料(生物航煤),,由有機(jī)生物質(zhì)(廢物和低碳含量的原料)所生產(chǎn),是指用于替代現(xiàn)有石油基航空燃料的生物燃料,;可持續(xù)航空合成燃料,,主要能源和原料為可再生電力、水和二氧化碳,。 在對(duì)SAF的技術(shù)認(rèn)定上,,美國(guó)材料測(cè)試協(xié)會(huì)(ASTM)制定了編號(hào)為ASTMD7566的行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)而用于評(píng)估哪些技術(shù)可以生產(chǎn)符合標(biāo)準(zhǔn)的SAF,。 目前通過(guò)ASTMD7566認(rèn)定SAF技術(shù)一共有7種,,其中最早期的FT-SPK技術(shù)仍然采用了煤炭、天然氣等化石資源作為原料,,但隨著技術(shù)的升級(jí)迭代,,當(dāng)前SAF的原料結(jié)構(gòu)已逐漸實(shí)現(xiàn)從化石原料向植物油原料、廢油與微生物油的轉(zhuǎn)型,。
2,、我國(guó)生柴主要應(yīng)用于生物基材料 生物基材料(Bio-basedMaterials)是指利用可再生生物質(zhì)或(和)經(jīng)由生物制造得到的原料,通過(guò)生物,、化學(xué),、物理等手段制造的一類新型材料,如生物塑料,、生物質(zhì)功能高分子材料等,。 這一材料具有綠色環(huán)保、可以循環(huán)再生以及有良好的生物降解等特性,。相比傳統(tǒng)的化工等材料,,生物基材料在制造過(guò)程中能夠大幅降低二氧化碳排放量。(1)生物基材料:生物酯增塑劑 生物酯增塑劑是國(guó)內(nèi)生物柴油的最主要的應(yīng)用方向,,是生產(chǎn)PVC(聚氯乙烯)的重要替代原料,,在環(huán)保健康制品領(lǐng)域備受青睞。相較于DOP等傳統(tǒng)石油基增塑劑,,生物酯增塑劑具備無(wú)毒,、環(huán)保、可降解,、不含芳烴等特性,。 利用生物酯增塑劑生產(chǎn)的PVC產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于食品包裝,、醫(yī)療用品、兒童玩具,、人造皮革,、塑膠跑道和供水管道等,同時(shí)也用作纖維素樹(shù)脂和合成橡膠的無(wú)毒增塑劑與軟化劑,。在制品的加工中,,以生物柴油制備的環(huán)保型增塑劑與鄰苯類增塑劑以及鋇、鎘,、鋅等金屬穩(wěn)定劑配伍使用時(shí),,有良好的協(xié)同作用,同時(shí)可以提高塑料制品綜合性能,。(2)生物基材料:表面活性劑 生物柴油可用于制備多種表面活性劑,。表面活性劑是指具有固定的親水親油基團(tuán),在溶液的表面能定向排列,,并能使表面張力顯著下降的物質(zhì),,其具有潤(rùn)濕或抗粘、乳化或破乳,、起泡或消泡以及增溶,、分散、洗滌,、防腐,、抗靜電等一系列物理化學(xué)作用。
表面活性劑的應(yīng)用領(lǐng)域從日用工業(yè)發(fā)展到石油,、食品,、農(nóng)業(yè)、衛(wèi)生,、環(huán)境,、新型材料等眾多行業(yè),幾乎覆蓋所有的精細(xì)化工領(lǐng)域,,享有“工業(yè)味精”的美稱,。由脂肪酸甲酯制備而來(lái)的表面活性劑主要為陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑。根據(jù)中國(guó)洗滌用品工業(yè)協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),,這兩類表面活性劑的用量占據(jù)了國(guó)內(nèi)表面活性劑近90%的市場(chǎng),。
03
生物柴油市場(chǎng)現(xiàn)狀
1、全球生物柴油市場(chǎng)發(fā)展情況 全球生物柴油產(chǎn)量從2006年不到1000萬(wàn)噸發(fā)展到2020年的4290萬(wàn)噸,。而近10年來(lái),,全球需求復(fù)合增速達(dá)10%,預(yù)計(jì)到2030年有望達(dá)到8000萬(wàn)噸,。 從產(chǎn)地看,,歐盟是全球最大的生物柴油產(chǎn)區(qū),,產(chǎn)量占比約30%;印度尼西亞是全球最大的生產(chǎn)國(guó),,產(chǎn)量占比約19%,。 從原料結(jié)構(gòu)看,棕櫚油是生物柴油最大原料來(lái)源,、占比約39%,,豆油、菜籽油占比分別為25%,、15%,,廢棄油脂制生物柴油僅占10%。 從消費(fèi)地區(qū)看,,主要集中在歐洲、美洲,、東南亞等地區(qū),,歐洲地區(qū)生物柴油消費(fèi)量占全球總消費(fèi)量的47%。
2,、我國(guó)生物柴油市場(chǎng)發(fā)展情況 我國(guó)生物柴油主要采用廢油脂作為原材料,。目前,我國(guó)地溝油收集利用量約為240-300萬(wàn)噸/年,,其中約 70萬(wàn)噸/年用于生產(chǎn)生物柴油,,平均1.2萬(wàn)噸地溝油可生產(chǎn)1噸生物柴油。 2021年我國(guó)生物柴油產(chǎn)量約150萬(wàn)噸,,同比增長(zhǎng)16.8%,;出口約110萬(wàn)噸,同比增長(zhǎng)18.0%,,幾乎全部出口歐洲,。2021年以來(lái),國(guó)內(nèi)生物柴油價(jià)格由7000元/噸上漲至10500元/噸,,年均售價(jià)8900元/噸,,同比上漲35.2%;出口均價(jià)由1050美元/噸上漲至1572美元/噸,,年均售價(jià)1340美元/噸,,同比增長(zhǎng)29.0%。 根據(jù)卓創(chuàng)資訊數(shù)據(jù),,2021年下半年至今,,生物柴油平均利潤(rùn)為972元/噸,同比增長(zhǎng)101.7%,,環(huán)比增長(zhǎng)143.3%,,目前單噸利潤(rùn)在1200元/噸左右,。
每噸利潤(rùn)的提高,可以大大激勵(lì)廠商生產(chǎn)的積極性,。目前生產(chǎn)生物柴油的企業(yè)主要是民營(yíng)企業(yè),,多分布在河北、湖北,、山東,、四川、浙江,、重慶等省市,,產(chǎn)量最大的是河北,其次是福建和浙江,。
04
生物柴油的優(yōu)缺點(diǎn)
1,、生物柴油優(yōu)點(diǎn)(1)具有優(yōu)良的環(huán)保特性:生物柴油和石化柴油相比合硫量低,使用后可使二氧化硫和硫化物排放大大減少,。權(quán)威數(shù)據(jù)顯示,,二氧化硫和硫化物的排放量可降低約30%。生物柴油不含對(duì)環(huán)境造成污染的芳香族化合物,,燃燒尾氣對(duì)人體的損害低于石化柴油,,同時(shí)具有良好的生物降解特性。和石化柴油相比,,柴油車尾氣中有毒有機(jī)物排放量?jī)H為10%,顆粒物為20%,,氧化碳和一氧化碳的排放量?jī)H為10%,排放尾氣指標(biāo)可達(dá)到歐洲工號(hào)和亞號(hào)排放標(biāo)準(zhǔn)(2)低溫啟動(dòng)性能:和化石柴油相比,,生物柴油具有良好的發(fā)動(dòng)機(jī)低溫啟動(dòng)性能,,冷濾點(diǎn)達(dá)到-20°C.(3)生物柴油的潤(rùn)滑性能比柴油好:可以降低發(fā)動(dòng)機(jī)供油系統(tǒng)和缸套的摩擦損失,增加發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命,,從而間接降低發(fā)動(dòng)機(jī)的成本,。(4)具有良好的安全性能:生物柴油的閃點(diǎn)高于化石柴油,它不屬于危險(xiǎn)燃料,,在運(yùn)輸,、儲(chǔ)存、使用等方面的優(yōu)點(diǎn)明(5)具有優(yōu)良的燃燒性能:生物柴油的十六烷值比柴油高,,因此燃料在使用時(shí)具有更好的燃燒抗暴性能,,因此可以采用更高壓縮比的發(fā)動(dòng)機(jī)以提高其熱效率。雖然生物柴油的熱值比柴油低,,但由于生物柴油中所含的氧元素能促進(jìn)燃料的燃燒,,可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率,這對(duì)功率的損失會(huì)有一定的彌補(bǔ)作用。(6)具有可再生性:生物柴油是一種可再生能源,,其資源不會(huì)像石油,、煤炭那樣會(huì)枯竭.(7)具有經(jīng)濟(jì)性:使用生物柴油的系統(tǒng)投資少,原用柴油的引,、加油設(shè)備,、儲(chǔ)存設(shè)備和保養(yǎng)設(shè)備無(wú)需改動(dòng).(8)可調(diào)和性:生物柴油可按一定的比例與化石柴油配合使用,可降低油耗,,提高動(dòng)力,,降低尾氣污染(9)可降解性:生物柴油具有良好的生物降解性,在環(huán)境中容易被微生物分解利用,。生物柴油的優(yōu)良性能使得采用生物柴油的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣排放指標(biāo)不僅滿足目前的歐洲I號(hào)標(biāo)準(zhǔn),,甚至滿足隨后即將在歐洲頒布實(shí)施的更加嚴(yán)格的歐洲II號(hào)排放標(biāo)準(zhǔn)。而且由于生物柴油燃燒時(shí)排放的二氧化碳遠(yuǎn)低于該植物生長(zhǎng)過(guò)程中所吸收的二氧化碳,,從而改善由于二氧化碳的排放而導(dǎo)致的全球變暖這一有害于人類的重大環(huán)境問(wèn)題,。因而生物柴油是一種真正的綠色柴油。
2,、生物柴油缺點(diǎn)生物柴油做為石化柴油的替代品,,本身沒(méi)有什么缺點(diǎn),只是在生產(chǎn)過(guò)程中有一些缺點(diǎn):(1)在國(guó)家“不能與糧爭(zhēng)地”,、“不能與人爭(zhēng)糧”、“不能與人爭(zhēng)油”,、“不能污染環(huán)境”的“四不”政策下,,提煉生物柴油的原料只能用油料作物或者地溝油,而地溝油的收集是一個(gè)難題,。據(jù)統(tǒng)計(jì),,生物柴油制備成本的75%是原料成本。因此采用廉價(jià)原料及提高轉(zhuǎn)化從而降低成本是生物柴油能否實(shí)用化的關(guān)鍵,。(2)用醇交換方法合成生物柴油有以下缺點(diǎn):工藝復(fù)雜,、醇必須過(guò)量,后續(xù)工藝必須有相應(yīng)的醇回收裝置,,能耗高,,設(shè)備投入大。色澤深,,由于脂肪中不飽和脂肪酸在高溫下容易變質(zhì),。醇化產(chǎn)物難于回收,回收成本高,,生產(chǎn)過(guò)程有廢堿液排放,。
3、生物柴油未來(lái)發(fā)展方向我國(guó)生物柴油市場(chǎng)未來(lái)前景廣闊。一是因?yàn)槲覈?guó)目前的產(chǎn)量與先進(jìn)國(guó)家相比還有較大差距,。2020年全球生物柴油產(chǎn)銷量水平保持穩(wěn)定,,達(dá)到468億升,歐盟,、印度尼西亞,、美國(guó)、巴西是最主要的生物柴油生產(chǎn)區(qū),,產(chǎn)量分別占全球總產(chǎn)量的31%,、17%、15%和14%,,而我國(guó)僅占2%,。二是歐盟政策調(diào)整將帶來(lái)重大利好。我國(guó)生物柴油主要用廢棄動(dòng)植物油脂加工,,主要出口歐盟,。歐盟2021年7月發(fā)布的《可再生能源指令(2021版)》指出,不僅要大力發(fā)展生物柴油,,而且要對(duì)生物柴油原料進(jìn)行改進(jìn),,限制糧食類作物和棕櫚油,鼓勵(lì)用廢油脂和菜油,。據(jù)歐盟環(huán)保委員會(huì)測(cè)算,,到2030年,歐盟年度UCOME生柴缺口將達(dá)到300—330萬(wàn)噸,。三是我國(guó)要改變石油對(duì)外依存度高的局面,。2021年我國(guó)進(jìn)口原油5.13億噸,對(duì)外依存度高達(dá)72%,,如此高的進(jìn)口量,,如此高的對(duì)外依存度,將給我國(guó)能源保障安全帶來(lái)重大風(fēng)險(xiǎn)隱患,。
來(lái)源:碳中和研究院