开发生物柴油面临的商机与风险

本帖最后由 qinweijun 于 2012-3-28 16:59 编辑
摘要：生物柴油是社会发展到现阶段涌现出的一新兴产业，在国内外产生了较大反响。本文就这一产业产生的背景进行了概述，并简要介绍了生物柴油的主要特性及各国产业化情况。对我国对待生物柴油产业的政策动向、技术研发进展情况进行了综述。
关键词：生物柴油  产业化  清洁燃料
1 前言
由于石油资源的日益枯竭和使用石化燃料对环境的影响，人类在不断寻求一种新的、清洁、安全、可靠的可持续能源。生物柴油具有石化柴油无法比拟的特性，被业内称为“阳光燃料”，因此国内外许多机构正不断加大其研究和开发的力度。
生物柴油是以植物油（如油菜、向日葵、大豆及棕榈油等）为原料，通过化学方法获得的一种生物燃料。它既可单独使用替代柴油，又可以一定比例（2%-30%）与石化柴油混合使用。
在19世纪末20世纪初人们就有了炼制生物柴油的设想。发动机的发明者鲁道夫·德泽尔1895年发明发动机时，就没有计划用石油作燃料，1900年巴黎博览会上第一次展示的发动机是用花生油作燃料的。生物柴油较系统的研究工作在20世纪60年代初才开始，在70年代两次石油危机之后才得到大力发展。
生产和使用生物柴油的优点主要有：
①可使用于任何柴油发动机的汽车或船只上，而且粘度适宜，挥发性增大，起动性能良好，运转平稳，燃烧状况良好，积碳少，热效率高。
②因为生物柴油含有氧化合物，十六烷值在45以上，发动机高负荷时效率稍高于石化柴油。
③生物柴油具有很好的润滑功能，可以减少喷油器与油泵之间的磨擦，使发动机零部件磨损小于石化柴油。排热、排烟降低，无难闻气味，部分指标优于石化柴油。
④生物柴油的闪点大于普通柴油。使用、运输和贮存都极具安全。
⑤在各种替代燃油中，只有生物柴油全部达到美国“清洁空气法”所规定的健康检测的要求。检测表明，废气微粒子逸出极低，使用生物柴油可降低80%的空气毒性。⑥生物柴油无毒，对人和动物无毒副作用，硫含量小于0.01%，使用时可显著改善排气异味。生物柴油不会伤害鱼类，对微生物无影响。在水溶液中，经28天可分解率为95%，而石化柴油的分解率仅为26%。
2 国外生物柴油商业化应用情况
20世纪90年代，生物柴油作为新能源研制和开发的热点，引起了世界发达国家，尤其是资源贫泛国家的高度重视。其主要表现：
美国能源部门把发展生物柴油意义提高到战略高度对待，美国将其21世纪的能源战略定为“安全、清洁、高效”，由于生物柴油的优异性能，OFD（燃料发展办公室）在《可再生能源发展战略》中，把生物柴油列为主要发展目标之一。通过政策法规要求联邦、州和公共部门的汽车都必须有一定比例的车辆使用替代燃油。在美国生物柴油已成为替代燃料增长最快的产品，美国联邦率先成为生物柴油的最大用户，美国能源署要求，到2010年止，生物柴油产量从现有的1 Mt提高到12 Mt。目前，国际上有十几个国家地区生产和销售生物柴油，生产国除美国外，还有欧洲成员国、阿根廷、巴西、马来西亚、南联盟、印度、日本等。欧盟推广生物柴油的目标是：到2010年达830 t。德国现有8家生物柴油生产厂，拥有300多个生物柴油加油站，生产生物柴油0.25Mt/a，并制定了生物柴油标准DIN E51606，对生物柴油不收税。法国有7家生物柴油生产厂，总能力为0.40 Mt/a，使用标准是在普通柴油中掺加5%生物柴油，对生物柴油的税率为零。奥地利有3个生物柴油生产厂，总能力为0.055 Mt/a，税率为石化柴油的4.60%。比利时有2家生物柴油生产厂，总能力为0.24 Mt/a。日本生物柴油的生产能力也达到了0.40 Mt/a。
近年来，生物柴油工业在国外特别是欧盟国家得到较快发展有两个因素起了很大作用。一是1992年针对欧洲农业剩余的政策改革所提出的预留地政策。它给非实物性生产提供了大量的补贴，从而刺激了预留地在非农业方面的使用。如果这些预留地种植的是生物柴油原材料，那么预留地补贴将会最高。二是，欧洲国家的高额燃油税一般要占柴油燃料零售价格的50%甚至更多。然而，1994年2月，迫于强烈的**压力，欧洲议会决定免除生物柴油90%的税收，对替代燃料使用给予立法支持，差别税收的刺激以及对油菜种植的补贴共同促进了一些欧洲国家生物柴油的价格与其他的柴油燃料的竞争性。
3 开发生物柴油面临的商机及风险
世界各国针对目前能源现状及工业发展的需要正大力发展生物柴油产业。我国也不例外。
3.1 国内对开发生物柴油的政策
目前生物柴油产业得到了国务院、科技部、经贸委及发改委等部门的重视支持，并已列入有关国家计划。
①863计划：项目编号为2003AA2146061“生物柴油关键技术与对策研究”，973计划：项目为2003CB716000“生物催化和生物转化中关键问题的基础研究”。
②由国家发展和改革委员会办公厅下发的文件“发改办高技[2004]1225号”2005年度，国家、省高新技术专项“节约和替代石油关键技术”栏中明确提到：工业规模生物柴油生产及过程关键技术，利用油脂类废料和野生植物生产生物柴油关键技术。预期目标：形成生物柴油规模化生产工艺，一次甲脂化转化率大于95%。
③国家发展和改革委员会、科学技术部、商务部联合下发的公告[2004年第26号]“当前优先发展的高技术产业化重点领域指南”也将生物质液体燃料技术列入到新能源和可再生能源项目之中。④植物油与油脂加工新技术——2020年中长期发展规划：也将“再生能源——生物柴油的研究与开发”列入油脂研究开发的主攻方向栏中。
⑤为了有效地解决我国石油能源的紧缺问题，中国工程院党组**徐匡迪院士于2001年7月8日将他在2001年5月22日主持召开的《我国生物柴油产业发展座谈会》纪要上报朱木容基总理。朱总理十分重视，并请李岚清、吴邦国、**副总理批示。吴邦国副总理2001年7月11日批示：“建议国家计委、经贸委等部门在调查的基础，予以一定的支持”。
我国两院院士徐匡迪、石元春、闵恩泽、沈允纲、范维唐等一些行业资深专家对我国生物柴油产业发展提出了许多有建设性的建议，并且这些建议在多方面协同、努力下逐步实施。如“国税函[2005]39号”关于四川省国税务局《关于生物柴油征收消费税有关问题请示》的批复等等。
⑦为推动我国生物柴油产业发展，于2003年1月17日由中国工程院组织召开了生物柴油植物原料发展讨论会。无疑通过这次会议对业内普遍关心的生物柴油原料来源问题有积极的推动作用。
⑧据报道，十届全国人大常委会第十四次会议于2005年2月28日表决通过了可再生能源法，国家主席***签署第三十三号主席令，公布了这部法律。这是我国首次对可再生能源的立法，无疑通过立法促进和发展可再生能源有不可估量的积极作用。
⑨国家发改委、财政部、国家税务总局公布的《资源综合利用（2003年修订）目录》，利用餐饮废油提炼生物柴油产品可免除企业所得税5年的优惠政策。
3.2 生物柴油技术研发进展
我国在开发生物柴油方面稍落后发达国家，但目前发展较为迅速。国内有清华大学、北京化工大学、东北林业大学、华东理工大学、石油大学、北京科技大学等多家单位已介入了生物柴油技术领域的研究和开发，也取得了不少成果。据报道，目前包括已实现产业化及继续在研究、探讨的方法有：化学合成法、生物酶法、工程微藻法、超临界反应法等。后三种方法在效率及生产成本上明显优于化学合成法。而且据笔者了解生物酶法已进入了中试阶段。如清华大学“生物酶法转化可再生油脂原料制备生物柴油新工艺”成果在湖南益阳已建立了一条中试生产线；北京化工大学生物化工系从能源—资源—环境一体化系统出发，以廉价可再生的动植物油脂，如菜籽毛油、米糖毛油及煎炸废油等及以农作物发酵生成的乙醇等低碳醇为原料，通过生物酶转酯化或酯化，生产环境友好的生物柴油，生物柴油转化率达95%以上，也建立了100 t酶法中试生产线。
在生物柴油的产业化方面，海南正和生物能源公司、四川生物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装置，浙江、湖南、湖北、陕西等地相继报道拟建生物柴油装置。
据了解，我国目前从事生物柴油产业的企业所采用的原料主要是餐饮废油、榨油废渣及林木油果等等，而且原料成本占到了总成本的70%以上。因此，原料来源及价格构成了开发生物柴油第一考虑的要素。据悉，我国每年大约消耗12Mt植物油，产生餐饮废油约在4Mt左右，而能源植物资源我国更是丰富多样，有大戟科、樟科、桃金娘科、夹竹桃科、豆科。但所有这类原料分布分散没有形成产业，因此存在原料生产分散与工业生产需要规模之间的矛盾。如餐饮废油、地沟油等回收处理问题业内人士建议要形成产业化、市场化，纳入规范管理。而能源植物由以前任它自生自长，也纳入了相关部门的研究培植计划之中。1999年-2002年，湖南省林业科学院重点实验室主持承担了国家林业局课题——《能源树种绿玉树木及其利用技术的引进》，从南非、美国和巴西引进了能源树种绿玉树优良无性系；研究完成了绿玉树乳汁榨取设备，进行了绿玉树乳汁成分和燃料特性的研究；绿玉树乳汁催化裂解研究有阶段性成果。还分别在湖南江华、桂阳、龙山县和广西南宁市结合国家退耕还林工程营建了能源植物原料基地，完成了与不同种类能源植物配套的速成载培新技术的开发。而盛产于我国西南地区的高出油率麻疯树目前已种植十万亩，计划在2010年发展到1000万亩。另外，由南京大学生物技术研究所主持的“引种生物柴油耐盐经济植物海滨锦葵聚合育种的研究”已获突破，并已被列为国家“863计划”项目之中。
3.3 生物柴油市场分析
汽车行业发展表明：汽车柴油化是汽车工业发展的一个方向。汽车车辆柴油化趋势的加快主要益于柴油发动机的技术进步。据专家预测，在2010年以前，柴油需求年增长3.30%，世界柴油需求量从目前的38%增加到45%。而世界范围内柴油的供应量严重不足，给生物柴油留下广阔的发展空间。
柴油的供需平衡问题也是我国未来较长时间石油市场发展的焦点问题。业内人士提出，2005
年，随着原油加工量的上升，汽油和煤油会拥有一定数量的出口余地，而柴油的供应缺口仍然较大。我国柴油产量到2005年预计可达80.50 Mt，仍缺口0.60-2.40 Mt，预计到2010年柴油需求量将突破100 Mt，与2005年相比，将增长24%。近几年来，尽管炼厂通过持续的技术改造、柴汽比不断提高，但仍不能满足市场的需求。目前，炼厂企业柴汽比约为1.80，而市场需求在2.00以上，云南、广西、贵州等地区柴汽比消费需求甚至在2.50以上。随着国民经济的高速发展，柴汽比的供需矛盾会日益突出。因此，开发生物柴油与石化行业调整油品结构提高柴汽比的方向相契合，具有广阔的市场前景。
4 结语
我国“十·五”发展纲要已明确提出发展各种石油替代品，并将发展生物液体燃料确定为新兴产业发展方向。专家认为，我国未来十年中生物柴油产业发展可分为三个阶段：
在近期阶段，主要使用现有的各种废油和含油生物资源为原料。据粗略估计，我国现有原料资源（不包括过期的库存大豆）如能利用1/3，则产业规模可达2 Mt。这一阶段由于原料来源分散，应建立一些年产0.10 Mt以下的中小型工厂，以减少运输成本。由于在这一阶段生产规模小数目多，存在一定经营风险，应以民营以及外资企业为主。同时应大规模种植原料农林作物，为下一阶段发展做准备，还应不断改进技术，提高质量，降低成本。
在中期阶段，应使用大规模种植的农林作物为原料。我国目前有造林面积9亿亩，如果其中5%约5000万亩用来种植油料林木，每亩原料产出40 kg生物柴油，则生产规模可达2Mt；我国可用耕地19亿亩，如1%约2000万亩种植高产油率的作物，每亩原料可产出50 kg生物柴油，则生产规模为10 Mt。综合考虑各种因素，按保守估计也有几百万吨的生产规模。在这一阶段，应实行生产企业和原料种植者综合的模式，可建立年产0.10 Mt以上的大型工厂。同时，加快高产油原料作物的技术研发和产业化进程。
在远期阶段，应以大规模种植的高产油原料作物为原料。美国运用现代生物技术已开发出海洋工程微藻，实验室条件下脂质含量超过60%，户外生产达40%以上，每亩年产1.00-2.50 t柴油。如在我国沿海和内地水域大规模种植工程藻类，生产规模可达千万吨以上。在这一阶段，可建立年产0.50 Mt甚至百万吨以上的大型和特大型工厂。