生物柴油作為可再生綠色能源作用日顯突出重要

　　隨著勘探開發(fā)技術(shù)的日益進(jìn)步，石油等化石能源的耗竭危機(jī)被不斷延后，但來自環(huán)境方面的詰問卻在不斷加劇。由此，尋找不可再生資源的替代品，成為世界各國的迫切選擇。

　　作為一種可再生的綠色能源，生物柴油被認(rèn)為既可以緩解能源危機(jī)，又可以減緩溫室效應(yīng)，特別是隨著其合成方法和工藝不斷更新，生物柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的使用性能與排放物監(jiān)測領(lǐng)域的研究逐步走向深入，生物柴油作為一種理想替代品的作用日顯突出。

　　在中國，十幾年來科研人員對生物柴油的性能與排放進(jìn)行了大量研究，這些研究為生物柴油的推廣使用打下了基礎(chǔ)。

　　原料短缺

　　生物柴油誕生于1988年，由德國聶爾公司發(fā)明。生物柴油是以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及動(dòng)物油脂、廢棄油脂等為原料油通過酯交換工藝制成的甲酯或乙酯燃料。

　　與石化柴油相比，生物柴油熱值略低、密度和黏度略高，具有良好的燃料性能、環(huán)保特性。美國能源專家如此評(píng)價(jià)：生物柴油的毒性比食鹽還小，降解速度比糖類還快;同時(shí)，使用生物柴油可以減少對石油的依賴，保障能源供應(yīng)。

　　因?yàn)樯锊裼偷目稍偕院铜h(huán)保性，已經(jīng)在全世界很多國家得到使用。比如，歐盟生物柴油應(yīng)用的比例在2011年已經(jīng)達(dá)到5%，并提出到2020年生物燃料要占交通燃料的10%;馬來西亞從2014年11月起，將生物柴油在柴油中的摻混比例從5%提高到7%;2014年7月開始，巴西生物柴油在柴油中的強(qiáng)制摻混比例已從5%提高到6%，2015年還會(huì)進(jìn)一步提高到7%。

　　“我國生物柴油距離大規(guī)模推廣仍有很長的路要走。”北理工汽車動(dòng)力性及排放測試國家專業(yè)實(shí)驗(yàn)室主任葛蘊(yùn)珊教授坦言，而目前的主要挑戰(zhàn)是原料來源不足。

　　據(jù)宇博智業(yè)市場研究中心發(fā)布的2013-2018中國生物柴油行業(yè)市場調(diào)查報(bào)告顯示，我國生物柴油的生產(chǎn)原料主要是廢棄油脂。同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院教授譚丕強(qiáng)介紹，截至2014年6月底，中國主要生物柴油項(xiàng)目的產(chǎn)能超過200萬噸/年，但由于生產(chǎn)原料的不足，實(shí)際每年產(chǎn)量較低，不及產(chǎn)能的一半。

　　“如果原料問題不解決，對生物柴油的應(yīng)用研究也會(huì)受影響。”葛蘊(yùn)珊認(rèn)為，步入應(yīng)用階段后更多的是靠產(chǎn)業(yè)發(fā)展驅(qū)動(dòng)研究進(jìn)步。

　　殊途同歸

　　縱觀全球，一些具有開發(fā)研究生物燃料動(dòng)力和原料基礎(chǔ)的國家，幾乎都進(jìn)一步形成了該領(lǐng)域強(qiáng)大的研究實(shí)力。

　　“從生物柴油的生產(chǎn)原料，包括怎么促進(jìn)產(chǎn)油生物快速生長、如何提高產(chǎn)油率，到發(fā)動(dòng)機(jī)使用，包括燃燒特性變化、排放物檢測、經(jīng)濟(jì)性改善等，歐盟都開展了比較系統(tǒng)的研究。”北理工動(dòng)力系統(tǒng)工程研究所教授張付軍介紹說。

　　在生物柴油的應(yīng)用研究方面，譚丕強(qiáng)表示，國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)均主要針對生物柴油的理化特性、發(fā)動(dòng)機(jī)燃用不同摻混比例生物柴油的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性能、耐久性能等，所得的結(jié)論也頗為類似。

　　主要的區(qū)別則在于：東南亞國家(如印尼、馬來西亞)主要研究棕櫚油制生物柴油，歐盟國家(如德國)主要研究菜籽油制生物柴油，美國主要研究大豆油制生物柴油，而我國重點(diǎn)研究廢棄油脂制生物柴油、麻瘋樹制生物柴油。

　　國際上的研究趨勢也類似。“進(jìn)一步提高生物柴油在柴油中的摻混比例至20%甚至更高，且仍要保證發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性能、耐久性能，是未來研究的一個(gè)瓶頸。”譚丕強(qiáng)說。

　　雙管齊下

　　葛蘊(yùn)珊是我國較早接觸生物柴油的科研人員。2001年，有個(gè)民營公司老板聽說北理工排放檢測和整車發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)的條件在國內(nèi)屬于領(lǐng)先，就拿來一種用油腳(油脂精煉后產(chǎn)生的殘?jiān)?做的生物柴油請他們做檢測。

　　“當(dāng)時(shí)還是頭一次聽說這種新燃料，聞起來挺香，味道跟柴油不一樣，更像食用油的味道。”葛蘊(yùn)珊說，“查資料后才知道，生物柴油當(dāng)時(shí)在國際上已經(jīng)很熱門了，我們國家相對滯后，僅有小規(guī)模的生產(chǎn)。”

　　基于對新鮮事物的好奇，葛蘊(yùn)珊團(tuán)隊(duì)開始著手生物柴油在發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用研究。2003年他們獲得科技部項(xiàng)目資助，對生物柴油的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性等進(jìn)行了一系列研究。研究發(fā)現(xiàn)，燃用生物柴油可以降低顆粒物和一氧化碳的排放，但氮氧化物的排放量反而增加了10%～20%。

　　2005年之后，我國科研人員對生物柴油在使用性能方面的研究有了更多的關(guān)注。

　　“開展發(fā)動(dòng)機(jī)使用生物柴油后的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性能、耐久性能等研究，探索與使用純石化柴油相比，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)有哪些問題，應(yīng)如何解決，為生物柴油的推廣使用提供實(shí)驗(yàn)理論參考。”秉持這個(gè)目標(biāo)，譚丕強(qiáng)團(tuán)隊(duì)自2006年開始從事生物柴油的相關(guān)研究。

　　他們重點(diǎn)探索了在不改變現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)前提下，生物柴油的摻混比例優(yōu)選問題。使用廢棄油脂、棕櫚油、麻瘋樹油、棉籽油、花椒籽油等五種生物柴油以及不同生物柴油摻混比的調(diào)和燃料，進(jìn)行了大量的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性能研究，并進(jìn)行了長達(dá)400小時(shí)連續(xù)的發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性和耐久性試驗(yàn)。

　　“我們得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和研究成果，豐富了全球范圍內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)使用生物柴油的性能數(shù)據(jù)庫，為我國的發(fā)動(dòng)機(jī)規(guī)模化應(yīng)用生物柴油提供了重要參考依據(jù)。”譚丕強(qiáng)說。

　　下一步，譚丕強(qiáng)計(jì)劃逐步在公交車上進(jìn)行生物柴油的規(guī)模示范應(yīng)用。目前他們已經(jīng)在上海市100輛公交車上試用由廢棄油脂生產(chǎn)的生物柴油，摻混比例在10%以內(nèi)。

　　我國生物柴油的主要生產(chǎn)原料為廢棄油脂，其來源較為復(fù)雜，需要通過生產(chǎn)工藝和技術(shù)措施來保證生物柴油質(zhì)量的穩(wěn)定性。因此，張付軍認(rèn)為，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)排放要求越來越高，生物柴油的相關(guān)研究不僅需要發(fā)動(dòng)機(jī)的研究人員參與，還需要油品研究的緊密配合。

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