我国生物柴油产业化发展面临两大障碍

生物柴油是一种优质清洁燃料。近年来，油价飙升推动了国际生物柴油的发展，也引起了我国政府和一些企业对生物柴油的重视。然而，在采访中记者发现，原料价格和充足的原料供应已经成为制约生物柴油发展的关键，只有破解了这两大难题，我国生物柴油才可望走上产业化发展的道路。
    国际生物柴油产业近年发展很快
　　从动植物油脂通过脂交换生产的柴油称为生物柴油，生物柴油不含硫和芳烃、十六烷值高、润滑性能好，是一种优质清洁柴油。
　　近年的油价飙升促进了国际生物柴油的发展。世界各国，尤其是发达国家对发展生物柴油非常重视，纷纷制定激励政策。欧盟对生物柴油采取原料（菜籽油）种植补贴、生物柴油差别税收刺激等政策，还要求各国降低生物柴油税率，并且将从２００９年开始，强制性将生物燃料调入车用燃料中，调和量最少１％。在２００２年，美国参议院提出包括生物柴油在内的能源减税计划；２００４年１０月美国总统签署了对生物柴油的税收鼓励法案，大力支持生物柴油在美国的发展。其它国家如巴西、菲律宾、韩国、日本、加拿大等国都已经或正在制定相应的政策和措施。
　　世界生物柴油产量近年来取得了迅速增长。从欧洲生物柴油委员会获得的数据显示，２００２年欧盟共生产生物柴油１０６．５万吨，２００３年提高到１４３．４万吨，２００４年进一步提高到１９３．３万吨，相比２００３年增加３５％；欧盟计划于２０１０年生物柴油产量达到８００万－１０００万吨。２００２年美国生物柴油销售量为５万吨，２００３年提高到８万吨，增加６７％；美国规划２０１１年生物柴油生产１１５万吨，２０１６年达到３３０万吨。日本目前利用废弃食用油生产生物柴油的能力已达到４０万吨／年。韩国从德国引进了生产技术，２００２年生物柴油的生产能力为１０万吨／年，正扩建至年产２０万吨。
　　新的脂交换工艺不断开发成功。传统的脂交换工艺是以液体酸碱为催化剂的均相工艺，此类工艺有对原料要求苛刻、流程复杂、废液排放多等缺点，并且由于甲醇和油脂不相溶，此类反应传质差，影响反应速度和脂交换效果。为了克服以上缺点，一些新的工艺不断开发成功。最近，法国石油研究院开发成功了一种新工艺，采用尖晶石结构的固体催化剂，１６万吨／年的工业化装置正在建设中。加拿大多伦多大学开发成功的新工艺，是在反应体系中加入共溶剂，使甲醇和油脂成为一相，克服了传统工艺传质方面的缺点，大大加快了反应速度，５万吨／年的工业化装置正在建设中。加拿大的Ｅｃｔｅｋ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　ＩＮＣ．也开发了新工艺，采取固体催化剂和膜分离技术，已建成８００升／天的装置。日本住友公司开发成功了无催化剂的超临界甲醇醇解工艺，可以加工高酸值油脂，且产品质量高，１万吨／年的装置预计２００６年建成。
　  我国生物柴油产业刚刚起步
　　最近两年，我国政府和一些企业对生物柴油已越来越重视。
　　２００４年科技部高新技术和产业化司启动了“十五”国家科技攻关计划“生物燃料油技术开发”项目，包括生物柴油的内容。２００５年，由石元春院士主持的国家专项农林生物质工程开始启动，规划生物柴油在２０１０年的产量为２００万吨／年，２０２０年的产量为１２００万吨／年。２００５年，由侯祥麟院士主持的替代燃料发展战略研究开始进行，替代燃料中包括了生物柴油。２００５年４月，国家发展和改革委员会工业司主办了生物能源和生物化工产品科技与产业发展战略研讨会，包括生物柴油。２００５年５月，国家８６３计划生物和现代农业技术领域决定提前启动“生物能源技术开发与产业化”项目，已发布了指南，其中设有“生物柴油生产关键技术研究与产业化”课题。
　　我国生物柴油产业起步不久，且率先在民营企业实现。海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司、福建卓越新能源发展公司等都建成了１万－２万吨／年的生产装置，目前餐饮业废油是价格最低的生物柴油原料，民营企业主要以餐饮业废油和皂化油下脚料为原料，还生产一些高附加值的产品来增加利润。其它民营企业如西安兰天生物工程公司等也正在或计划生产生物柴油。２００４年以来，又有四川大学生命科学院宣布要利用麻疯树果实榨油建设年产万吨级生物柴油炼油厂，新疆规划建设以棉籽油为原料的１０万吨／年生物柴油炼油厂，河北石家庄炼油化工股份有限公司规划利用多种原料油建设５万吨／年的生物炼油厂。２００５年，国内还出现了一个由奥地利ＢＩＯＬＵＸ公司独资兴办的威海碧路生物能源有限公司，投资７５００万欧元，在山东威海建设２５万吨／年的生物炼油厂，并计划２００６年底开始生产生物柴油，产品全部出口到欧盟。
　　目前国内正在开发的新工艺包括高压醇解成套新工艺、酶催化脂交换工艺、双溶剂多相催化脂交换工艺等。其中，中国石化石油化工科学研究院规划开发一系列生物柴油生产技术，以适应不同原料油、产品方案和工厂规模，以及适应原料收集、储存和产品市场的物流状况等的需要。开发的新技术中有高压醇解法，其特点是：原料预处理简单，只需脱除胶质等非皂化有机物；原料适应性强，能加工高酸值、高水油料；采用多种原料时，切换容易；不使用催化剂，简化后处理工艺，无污水。上述工艺根据规模大小，可为连续式或间歇式生产。
    发展生物柴油的关键是原料的供应
　　一般来说，植物油的价格占生物柴油成本的７０－８０％，植物油性质和组成决定加工流程与产品方案，油料亩产量影响生产装置规模，而油料收集、运输、物流半径和油品市场影响厂址选择。影响生物柴油成本的最根本因素是原料，比投资、操作费用、能耗、甲醇都重要。
　　即使原油价格高达６０美元／桶，仅相当于３３００元／吨左右，炼制的柴油价格按高价为４０００元／吨，而植物油价格一般为３０００－５０００元／吨。即便植物油价格按低价３０００元／吨，且占总成本的７０％至８０％来计算，则生物柴油成本价为３７５０－４２８５元／吨，比石油柴油的市场价还是略高。由此可见，如何降低生物柴油原料油的价格最为关键。
　　原料对生物柴油的生产的影响还有：与石油、天然气、煤炭等相比，它属于低密度能源，要大面积种植才能提供一定量原料，从而限制其规模只能从几千吨至１０万－２０万吨／年，不能与石油柴油加氢装置的规模（１００万－２００万吨／年）相比，但也有其优点：投资少，建设快。
　　此外，生物柴油工厂的厂址还要考虑原料的收集、运输，５万－１０万吨／年的工厂要靠近沿海、沿江港口或铁路运输方便的地方。原料供应有限的几千吨至１万吨／年的生物柴油炼油厂，只能在工厂附近地区收集原料，后者必须采用移动式生物柴油生产装置。油料作物和木本油料的供应还有季节性，需要采用多种原料油来保障全年的生产。
　  解决生物柴油价格和原料供应问题的四个途径
　　中国工程院院士、中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院的闵恩泽研究员最近提出，从四个方面解决生物柴油的价格和原料供应问题：
　　一、以菜籽油为原料建设５万－２０万吨／年的生物柴油炼油厂。据统计，我国冬季有闲田约１．３５亿亩，具有生产３００万吨菜籽油的能力，这些闲田可以利用起来种植油菜。采用菜籽油生产柴油的不足是其价格高，约５０００元／吨。降低菜籽制生物柴油的价格可采取几个办法：１、开发专用于生物柴油生产的新品种；２、采用“政府＋企业＋农户＋银行＋技术”的五位一体的模式，建立大型种植基地；３、榨油企业要综合利用油菜籽，如生产饲料蛋白、芥酸等以降低成本；４、以菜籽油为原料的生物柴油厂，规模可在５万吨／年以上。同时还要进行甘油深加工、生产可生物降解精细化工产品以增加利润；５、要依靠政府，把上述基地和工厂组成产业链，首先可组织１至２个产业链试点。
　　二、以棉籽油为原料建设５万－１０万吨／年的生物柴油炼油厂。我国是世界上最大的棉花生产国，同时也是世界上最大的棉籽生产大国。２００４年，我国棉籽产量９００万吨，推算应产棉籽油１８０万吨，而当年棉籽油的消费量只有８９万吨，每年棉籽油的消费量仅为推算量的一半。出现这种情况的原因是，榨油技术水平低、出油率低；除出棉籽毛油中棉酚有害物质时，生成大量油脚并损失；还有大量棉籽没有榨油利用。这就为生物柴油提供了一条重要原料来源。由于棉籽油品质不如大豆油和菜籽油，作为食用油消费的比例不断下降，将富余更多的棉籽油。因此，将棉籽油作为生物柴油生产原料是合适的。目前，棉籽油的价格，毛油约在４０００元／吨左右，比菜籽油便宜。如用现代化大规模生产模式对棉籽进行加工，可以使棉籽油的价格低于３６００元／吨。因此可考虑在新疆生产建设兵团等处组织产业链示范工程。
　　三、利用进口转基因大豆发展我国生物柴油。我国进口大豆远远超过国内的产量。２００５年，大连期货市场大豆２号的到岸价格为２５００－２６００元／吨，略低于同期大豆１号的价格。因此用进口转基因大豆生产的豆油价格可以在３０００－４０００元／吨之间，价格较低，且原料充足，适合建立大型生物炼油厂。
　　四、开发适应木本植物油料特点、小于１万吨／年的工厂。利用木本油料树种是我国发展生物柴油的特色和优势。据初步调查，全国野生木本油料植物含油量在１５％以上的约１０００种，其中含油量在２０％以上的约３００种。但野生木本油料植物主要生长在山地和丘陵地区，收集和运输较困难，且能源密度低，只适合就近建立１万吨／年左右的小型生物柴油厂，或采用移动式生产装置。为了促进以野生木本植物油为原料生产生物柴油在我国的发展，需在政府的支持和引导下，扩大野生木本油料植物的种植和生产，在１０年后才有望较大量提供生物柴油原料，这是必须长期坚持，才有收获之路。
    政策、技术层面的四个着力点
　　加快我国生物柴油产业的发展，除了要解决最关键的原料问题外，还必须在政策、技术等方面采取相应对策。
　　一是加快制订生物柴油产品规格，规范生物柴油推向市场程序，保证用油质量。国外生物柴油的推广使用均有严格程序，要防止其溶解性能好引起的车辆、加油站橡塑部件的溶胀、油缸油污的溶落引起的滤网堵塞等问题。
　　二是大力开发联产甘油与脂肪酸甲酯的新产品，增加利润，形成新型产业。生物柴油厂除了可以直接生产燃料外，还可以同时生产其它一些化工产品，包括工业溶剂、表面活性剂、润滑剂、塑料和增塑剂、粘合剂等。同时，生物柴油的联产品甘油也是一种很好的化工原料，可以开发医药、化妆品等。
　　三是加强生物柴油相关的应用和导向性基础研究。针对有些生物柴油存在的氧化安定性差、冷滤点高等问题，需要研究配套所需的各种添加剂。进一步开发酯交换新工艺以降低生产成本，如固体碱工艺、膜分离工艺以及从油籽出发的原位抽提酯交换工艺等。
　　四是根据可再生能源法，加快制订扶持生物柴油产业发展的政策。如对生物柴油能采取与乙醇汽油相当的扶持政策，将大大促进生物柴油在我国的发展。