生物柴油产业发展现状与展望

生物柴油产业现状与展望张良波1李昌珠欧日明肖志红李培旺李党训(湖南省林业科学院，湖南长沙，410004；湖南省林业厅，湖南长沙，410007)摘要：生物柴油是一种新的生物质可再生能源，是一种“安全、清洁、高效”的能源。本文就国内外生物柴油产业发展状况进行了概述，指出我国生物柴油产业发展中存在原料资源不足，规模不大，科研与产业化结合不够紧密，政策支持力度不够等问题，并就今后我国生物油柴产业的发展进行了展望。关键词：生物柴油；产业化；原料CurrentSituationandDevelopmentProspectofBiodieselIndustryZhangLiangbo1,LiChangzhu1,OuRiming2,XiaoZhihong1,LiPeiwang1,LiDangxun1（1.HunanAcademyofForestry,Changsha,410004,PRC;2.ForestryDepartmentofHunan,Changsha,410007,PRC）Abstract:Biodieselisakindofnewbiomassrenewableenergy,anditisonekindofsafe,clean,highlyeffectiveenergy.Thisarticlesummarizedthedomesticandforeigndevelopmentstatusofbiodieselindustry,pointedoutthattheshortageofstockresources,thesmallscale,theundertightenedunionbetweenscientificresearchandindustry,theinsufficientsupportonpolicyandsoonarethemattersourcountrybiodieselindustryfacedforfartherdevelopment.Andthearticlealsoforecastedtheprospectofourcountrybiodieselindustrydevelopment.Keyword:Biodiesel;Industry;stock;生物柴油是清洁的可再生能源，它以植物油脂、工程微藻油脂、动物油脂以及废餐饮油等为原料制成的液体燃料，是优质的石油柴油代用品。生物柴油具有以下特性[1]：①与普通柴油相比生物柴油具有优良的环保特性，使用生物柴油可降低90%的空气毒性，降低94%的患癌率；由于生物柴油含氧量高，使其燃烧时排烟少，一氧化碳的排放与柴油相比减少约10%(有催化剂时为95%)；生物柴油的生物降解性高。②具有较好的低温发动机启动性能，无添加剂冷滤点达-20℃。③具有较好的润滑性能，使喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损率低，使用寿命长。④具有较好的安全性能，由于闪点高，生物柴油不属于危险品，在运输、储存、使用方面的十分安全。⑤具有良好的燃料性能，十六烷值高，使其燃烧性好于柴油，燃烧残留物呈微酸性，使催化剂和发动机机油的使用寿命加长。⑥具有可再生性能，作为可再生能源，与石油储量不同，其通过农业和生物科学家的努力，可供应量不会枯竭。⑦无须改动柴油机，可直接添加使用，同时无需另添设加油设备、储存设备及人员的特殊技术训练。⑧生物柴油以一定比例与石化柴油调和使用，可以降低油耗、提高动力性，并降低尾气污染。生物柴油是典型“绿色能源”，大力发展生物柴油对经济可持续发展，推进能源替代，基金项目：国家863计划项目（2001AA514090）；国家林业局“948”项目（2005-4-78）作者：张良波，30岁，男，硕士，主要从事生物能源研究与利用方面的工作。Eail:[e-mail]减轻环境压力，控制城市大气污染具有重要的战略意义。1、生物柴油应用与产业化状况近年来，生物柴油产业正在迅速发展，美国﹑加拿大﹑巴西﹑日本﹑韩国﹑澳大利亚﹑印度等国，都在积极发展这项产业。但与常规柴油相比，生物柴油的成本要贵一倍以上，欧盟国家和美国政府纷纷提供高额财政补贴支持种植油料作物，对生产生物柴油给予税收优惠，使生物柴油价格与石化柴油相当。生物柴油发展最快的是欧洲，份额已占到成品油市场的6%。目前德国的年生物柴油产量达160多万吨，且以年10%的速度增加。法国的生物柴油年产量达50多万吨，意大利生物柴油年产量达40多万吨，比利时生物柴油的年产量达28万吨[2]。在美国在1992年要求一些运输车队使用一定比例的生物柴油，2002年5月，美国试验与材料学会（ASTM）通过了生物柴油标准，目前，美国的生物柴油年产量达斤100多万吨。而日本生物柴油的年产量也达到了40多万吨[2]。国外生物柴油产业及其技术概况具体情况见表1：表1国外生物柴油产业概况国家生物柴油产量(万吨)采用的主要原材料该产业相关政策国家标准主要生产技术生物柴油应用领域生物柴油掺兑使用比例美国[3]60家94.625大豆油、餐饮废油强制公交车使用零税收有化学法城市公交车B10～B20德国[4]200菜籽油、豆油、动物脂肪900多个生物柴油加油站、免税DINV51606化学法柴油汽车B5～B100法国[5]49.2各种植物油生物柴油税率为零有化学法柴油汽车B5～B30意大利[4]60各种植物油生物柴油税率为零有化学法所有柴油机同上燃料B20～B100英国[4]34.5各种植物油生物柴油税率为零——化学法柴油汽车B10～B20奥地利[4]14菜油、废油税率为石化柴油的4.6%有化学法城市公交车B100波兰[4]10各种植物油零税率——化学法柴油汽车B10～B20西班牙[4]7各种植物油零税率——化学法柴油汽车B10～B20斯洛伐克[4]7各种植物油零税率——化学法柴油汽车B10～B20捷克共和国[4]6.3各种植物油零税率——化学法柴油汽车B10～B20丹麦[4]3各种植物油零税率——化学法柴油汽车瑞典[4]0.8各种植物油零税率——化学法柴油汽车B20～B100爱尔兰[4]0.2各种植物油零税率——化学法柴油汽车比利时[6]24大豆油、菜油零税率有化学法柴油汽车B5～B20国家生物柴油产量(万吨)采用的主要原材料该产业相关政策国家标准主要生产技术生物柴油应用领域生物柴油掺兑使用比例日本[6]40废食用油零税率有生物酶法、化学法农用机械、公交车B30加拿大[7]推广使用桐油、动物脂肪————化学法农用机械、公交车B2～B100巴西[8]行车实验蓖麻油、棕榈油、大豆、棉籽油、向日葵和玉米等2004年12月6日公布了实施生物柴油的临时法令——化学法柴油汽车B2～B5马来西亚[9]18万吨棕榈油————化学法公交车——数据来源：；上海情报服务平台；UFOP；；2006年欧盟生物柴油产能则超过600万吨，产量将达到420万吨。在2007到2010年间，欧盟生物柴油产量将维持33.9%的年增长幅度，即分别达到562万吨、753万吨、1008万吨、1350万吨，相当于平均每年增加232.5万吨。为了满足不断增长的生物柴油需求，欧盟一方面需要不断增加油菜籽的种植面积，另一方面还要大量进口棕榈油和菜子油。与国外相比，一方面，我国生物柴油的研究与开发起步较晚，系统研究始于中国科学院的“八五”重点科研项目：“燃料油植物的研究与应用技术”，该研究完成了金沙江流域燃料油植物资源的调查及栽培技术研究，建立了30公顷的小桐子栽培示范片。自20世纪90年代初开始，长沙市新技术研究所与湖南省林业科学院开始合作对能源植物和生物柴油进行研究，“八五”期间完成了光皮树油制取甲脂燃料油的工艺及其燃烧特性的研究；“九五”期间完成了国家重点科研攻关项目“植物油能源利用技术”。另一方面，生物柴油产业发展速度快，各方面的研究都取得了阶段性成果，一部分科研成果已达到国际先进水平。研究内容涉及到油脂植物的分布、选择、培育、遗传改良及其加工工艺和设备。可以预计，在2-3年内，我国在该领域的研究将会有突破性进展并达到实用水平。目前海南正和生物能源公司、湖南天源清洁燃料有限公司、四川古杉油脂化工公司和福建卓越新能源发展公司都已开发出拥有自主知识产权的技术，相继建成了规模超过万吨的生产厂，这标志着生物柴油这一高新技术产业已在中国大地上诞生[3]。目前国内主要生物柴油产业项目建设情况见表2。表2国内生物柴油产业技术概况企业设计年产量、采用主要原材料产业化实施现状采用的生产技术已实际使用量副产物开发状况海南正和生物能源公司1万吨餐饮废油、榨油废渣等已建成生产装置化学法不详无福建经贸委—卓越新能源发展公司2万吨地沟油、泔水油已列入福建省重点技术新项目，公司已经在英国上市化学法微酸性催化剂不详无四川古杉油脂化工1万吨已具备产业化技术化学法不详无公司下脚泔水油条件正在招商寻求合作湖南天源生物清洁能源有限公司2万吨，油莎豆油、光皮树油和植物下脚料油等年产1万吨生产线已经在生产；2万吨生产基地正在建设生物酶结合化学法1500吨生物柴油已应用于公交车、工程车、锅炉等无湖南海纳百川生物工程有限公司2万吨下脚料、泔水油处于调试，试生产阶段酶法试用阶段1，3－丙二醇长沙金意饲料油脂有限责任公司2万吨废弃动物油脂，餐饮废油5000吨中试阶段化学法2006年投放市场近千吨，在柴油车辆、挖掘机（慢速机械）和油锅炉上使用无湖南中和能源有限公司第一期3万吨植物油脂建设中化学法不详不详永康市捷达油脂有限公司2万吨，废弃试生产化学法2005年，销售3000吨；2006年销售5000吨各种硬脂酸、甲酯、软脂酸、油酸等2、我国生物柴油产业发展存在主要的问题生物柴油的商业化和规模化应用是一项系统工程，原料的规模生产、收集、原料运输与加工、燃料油成品加工、运输、销售等都是重要的环节。中国要实现生物柴油产业化，需要农、林业、油脂加工业、石油化工等相互配合并实现相互技术支撑。目前我国生物柴油产业发展主要存在着成本过高，原料资源不足；规模小，副产物综合利用率差，经济效益不高；政策支持力度不够；生物柴油产业还存在与科研结合不紧密，在生产技术上存在着存在能耗高、工艺复杂和二次污染等问题。生物柴油的生产成本75%来自于原材料成本[3-4]，如何获得丰富、廉价、可作为能源用途的植物油料资源是生物柴油产业化必须解决的关键问题。目前，我国现有生物柴油企业的主要原材料来源均取自于植物油下脚料或城市地沟油、泔水油，但下脚料资源总量有限，远远不能满足生物柴油产业快速发展对原料的需要，并且面临与日化行业争抢原材料资源的问题；另外，由于下脚料等废弃油脂资源成分复杂，来源不稳定，导致以其为原料生产的生物柴油产品质量不稳定。另一方面，由于我国人口多，人均耕地少，人均消耗可食用油脂数只相当与发达国家的三分之一，食用的植物油需要大量进口，所以我国不能象欧盟国家和北美国家一样直接采用食用植物油做生物柴油的原材料。因此研究、开发和利用新型燃料油植物资源，是生物柴油产业发展所面临的核心问题。生物柴油生产规模的大小直接关系到企业的经济效益，生产线规模的设计不仅要考虑到可提供原料来源，而且还要考虑到生产工艺设备条件等因素[5]，从表3、表4可以看出，不同规模生产线生产生物柴油的成本不同，专家建议目前采用生产规模在10万吨/年生物柴油生产线比较适合我国国情。另外，生物柴油生产会产生甘油等副产物，经过进一步提纯深加工等，可以开发出附加值高的药用级甘油、环氧树脂材料、水性油墨、1，3－丙二醇等产品，从而增加生物柴油生产企业的收入。但从表2可以看出，目前我国生物柴油生产线规模设计基本都在1～2万吨，几乎没有开展副产物的深加工综合利用，因此经济效益不显著的问题。表3不同规模的资金投入规模(万吨/年)0.531030所需资金(亿元)0.491.72.87.8所需原料(万吨)1.88.430110产量(万吨/年)0.531030表4不同规模及不同原材料价格所产生物柴油成本规模（万吨/年）产