1、第四章第四章 生物能源技术生物能源技术1973年，世界第一次能源危机。 能源紧张已经是全球面临的关键性难题之一，解决能源危机关系到全球经济的可持续发展。第一节第一节 能源概况能源概况化石燃料，化石燃料，有限能源有限能源（枯竭）（枯竭）能源是可从其获得热、光和动力之类能量的资源 。 科学技术百科全书 确切而简单地说，能源是自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资源。 1、为了避免矿物燃料枯竭后造成的、为了避免矿物燃料枯竭后造成的 ，和减轻，和减轻 ，科学家一直在寻找新能源。，科学家一直在寻找新能源。2、现在已经开发利用的新能源主要有、现在已经开发利用的新能源主要有 、 、 、 。能源危机能源危机
2、环境污染环境污染核能核能太阳能太阳能风能风能生物能生物能v节能和提高能量利用效率。v开发和使用新技术。v使用更多的可再生能源。v提高使用清洁能源。v改变能源转换途径。生物能源概况生物能源概况生物能源生物能源是指利用生物质为原料生产的是指利用生物质为原料生产的能源。能源。包括生物燃料乙醇、生物柴油、生物氢气、生物沼气及生包括生物燃料乙醇、生物柴油、生物氢气、生物沼气及生物气化和液化等产生的能源产品物气化和液化等产生的能源产品 。 生物能源的定义生物能源的定义 v钻木取火、伐薪烧炭钻木取火、伐薪烧炭 v第一代生物能源第一代生物能源 v第二代生物能源第二代生物能源 生物能源是人类赖以生存的重要能源，
3、生物能源是人类赖以生存的重要能源， 居于世界能源消费的第四位。居于世界能源消费的第四位。 生物能源是一种可再生的清洁能源生物能源是一种可再生的清洁能源 ，将来会成为支柱能源之一。将来会成为支柱能源之一。世界生物能源消费：约世界生物能源消费：约15。 垃圾堆各类植物 是指有机物中除化石燃料外的所有来是指有机物中除化石燃料外的所有来源于动、植物能再生的物质。它是由有生源于动、植物能再生的物质。它是由有生命的组织及其衍生物和与生物转化有关的命的组织及其衍生物和与生物转化有关的物质构成的集合，是由光合作用产生的有物质构成的集合，是由光合作用产生的有机物。机物。 广义上讲，广义上讲，生物质生物质是各种生
4、命体产生或是各种生命体产生或构成生命体的有机质的总称，生物质所构成生命体的有机质的总称，生物质所蕴涵的能量称为蕴涵的能量称为生物质能生物质能。城市垃圾城市垃圾b) 有机废水有机废水c) 粪便粪便d) 林业生物质林业生物质 e) 农业废弃物农业废弃物f) 水生植物水生植物g) 能源植物能源植物 生物质能是生物质能是蕴藏在生物质中的能量蕴藏在生物质中的能量，是指直接，是指直接或间接地通过绿色植物的光合作用，把太阳能转化或间接地通过绿色植物的光合作用，把太阳能转化为化学能后固定和贮藏在生物体内的能量。为化学能后固定和贮藏在生物体内的能量。其化学反应式：其化学反应式：6CO2 + 6H2O 6O2 +
5、 C6H12O6 + 1840kJ / mola) a) 可再生性可再生性b) b) 低污染性低污染性c) c) 广泛分布性广泛分布性 d) d) 生物质燃料总量十分丰生物质燃料总量十分丰富。富。日本的阳光计划。日本的阳光计划。印度的绿色能源工程。印度的绿色能源工程。巴西的酒精能源计划巴西的酒精能源计划 。v50年代推广沼气。年代推广沼气。v本世纪初发展燃料乙醇。本世纪初发展燃料乙醇。v2005年，年，中华人民共和国可再生能源中华人民共和国可再生能源法法通过。通过。v2006年至今，投入生物质能源产业开发。年至今，投入生物质能源产业开发。v速度慢，规模小；成本高！速度慢，规模小；成本高！v“不
6、与民争粮、不与粮争地不与民争粮、不与粮争地”v生物能源具有清洁、来源广泛及可再生等优生物能源具有清洁、来源广泛及可再生等优点，成为最有希望的石油替代能源之一。面点，成为最有希望的石油替代能源之一。面对日益严峻的能源形势，世界各国在调整本对日益严峻的能源形势，世界各国在调整本国能源发展战略中，把高效利用生物能源摆国能源发展战略中，把高效利用生物能源摆在技术开发的重要地位，作为能源利用中的在技术开发的重要地位，作为能源利用中的重要课题立项。重要课题立项。v尽管从我国或全世界看，生物能源的开发利尽管从我国或全世界看，生物能源的开发利用都处于刚起步阶段，生物能源在整个能源用都处于刚起步阶段，生物能源在
7、整个能源结构中所占的比重还很小。但是，生物能源结构中所占的比重还很小。但是，生物能源的发展潜力不可估量。的发展潜力不可估量。 目前，巴西每年用甘蔗生产的燃料乙目前，巴西每年用甘蔗生产的燃料乙醇产量达醇产量达1400万吨，成为世界上第一个万吨，成为世界上第一个不销售纯汽油的国家。不销售纯汽油的国家。 氢是最理想的载能体，它在燃烧时只生成水，氢是最理想的载能体，它在燃烧时只生成水，不产生任何污染物。氢气与传统的能源物质相比，不产生任何污染物。氢气与传统的能源物质相比，还具有能量密度高，热转化效率高，输送成本低还具有能量密度高，热转化效率高，输送成本低等诸多突出优点。所以，氢作为一种极为理想的等诸多
8、突出优点。所以，氢作为一种极为理想的“绿色能源绿色能源”，其发展前景是十分光明的，其发展前景是十分光明的 。1.1.生物柴油生物柴油2.2.生物乙醇生物乙醇3.3.生物沼气生物沼气4.4.生物制氢生物制氢生物能源的主要技术生物能源的主要技术v生物柴油是利用生物酶将植物油或其他油脂分解后得到的液体燃料，作为柴油的替代品更加环保。v生物柴油所遇到的问题是作为原料的植物油成本较高。最近，科学家发现，一些微生物也能合成油脂，这也许可以为克服生物柴油的原料问题起到重要作用。v燃料乙醇是目前世界上生产规模最大的燃料乙醇是目前世界上生产规模最大的生物能源。以一定的比例掺入汽油可作生物能源。以一定的比例掺入汽
9、油可作为汽车的燃料，不但能替代部分汽油，为汽车的燃料，不但能替代部分汽油，而且排放的尾气更清洁。而且排放的尾气更清洁。v我国的燃料乙醇生产已形成规模，主要我国的燃料乙醇生产已形成规模，主要是以玉米为原料，同时正在积极开发甜是以玉米为原料，同时正在积极开发甜高粱、薯类、秸秆等其他原料生产乙醇，高粱、薯类、秸秆等其他原料生产乙醇，目前产量居世界第三。目前产量居世界第三。生物沼气生物沼气v沼气是微生物发酵秸秆、禽畜粪等有机物沼气是微生物发酵秸秆、禽畜粪等有机物产生的混合气体，主要成分是可燃的甲烷。产生的混合气体，主要成分是可燃的甲烷。生产沼气的设备简单，方法简易，适合在生产沼气的设备简单，方法简易，
10、适合在农村推广使用。我国已有许多地方的农村农村推广使用。我国已有许多地方的农村和畜牧场使用了沼气。和畜牧场使用了沼气。v沼气的推广使用节约了资源，保护了环境，沼气的推广使用节约了资源，保护了环境，也提高了农民的生活质量。目前，沼气的也提高了农民的生活质量。目前，沼气的规模化生产需要解决的是设备及提高甲烷规模化生产需要解决的是设备及提高甲烷含量等技术问题。含量等技术问题。v氢气的燃烧产物只有水，因此氢气是最清洁的氢气的燃烧产物只有水，因此氢气是最清洁的能源。氢气可以利用生物质通过微生物发酵得能源。氢气可以利用生物质通过微生物发酵得到，这一过程被称为生物制氢。到，这一过程被称为生物制氢。v目前我国
11、科学家已获得了能高效产氢的微生物，目前我国科学家已获得了能高效产氢的微生物，哈工大生物制氢技术领先世界（厌氧活性污泥哈工大生物制氢技术领先世界（厌氧活性污泥为产氢菌种的发酵法生物制氢技术）。为产氢菌种的发酵法生物制氢技术）。 v目前生物能源的研究主要集中于目前生物能源的研究主要集中于基基础或应用的技术性研究础或应用的技术性研究生物能源在能源体系中处于何种地位？生物能源在能源体系中处于何种地位？2.生物能源技术主要有哪几大类？生物能源技术主要有哪几大类？生物柴油技术生物柴油技术背景背景(background)v过去的过去的200200多年，建立在多年，建立在煤炭煤炭、石油石油、天然天然气气等化石
12、燃料基础上的能源体系极大地推等化石燃料基础上的能源体系极大地推动了人类社会的发展；动了人类社会的发展；v大规模使用化石燃料所带来的严重后果：大规模使用化石燃料所带来的严重后果：资源日益枯竭资源日益枯竭，环境不断恶化环境不断恶化，还诱发了，还诱发了不少国与国之间、地区之间的不少国与国之间、地区之间的政治经济纠政治经济纠纷纷，甚至冲突和战争；，甚至冲突和战争；v人类必须寻求一种人类必须寻求一种新的新的、清洁的清洁的、安全的安全的、可靠的可靠的能源系统。生物能源作为一类能源系统。生物能源作为一类可再可再生生、可持续的可持续的能源成为当今国际上新能源能源成为当今国际上新能源开发的热点。开发的热点。主要
13、参考书目主要参考书目可再生能源可持续能源清洁/绿色能源第一节第一节 生物柴油概述生物柴油概述v生物柴油的生物柴油的发展历史发展历史v生物柴油的生物柴油的制备方法制备方法v生物柴油生物柴油研究利用现状研究利用现状v生物柴油生物柴油与国家能源的安全与国家能源的安全生物柴油的发展历史生物柴油的发展历史v1896年，年，Rudolph Diesel试制出压力点火内燃试制出压力点火内燃机机柴油机，驱动燃料为花生油，这也被认为柴油机，驱动燃料为花生油，这也被认为是最初意义上的生物柴油。是最初意义上的生物柴油。v1912年，年，R. Diesel预言植物油将成为一个新的能预言植物油将成为一个新的能源方向。源
14、方向。v植物油的分子量大、碳链长、黏度高、低温性差、植物油的分子量大、碳链长、黏度高、低温性差、不易雾化、易炭化结焦、堵塞油喷嘴，制造成本不易雾化、易炭化结焦、堵塞油喷嘴，制造成本高。高。驱动燃料的发展驱动燃料的发展v 随后，廉价的液体能源随后，廉价的液体能源石油，成为主流能源，石化石油，成为主流能源，石化柴油被用于发动机驱动燃料。柴油被用于发动机驱动燃料。v 石化柴油大量使用带来了许多问题，如石化柴油含有的石化柴油大量使用带来了许多问题，如石化柴油含有的许多有害物质，如多环芳烃、硫化物，通过燃烧后直接许多有害物质，如多环芳烃、硫化物，通过燃烧后直接排入大气，危害人类生存环境；石化能源是不可再
15、生的，排入大气，危害人类生存环境；石化能源是不可再生的，因而面临着能源终将枯竭等问题。因而面临着能源终将枯竭等问题。v1980年美国开始研究用豆油代替柴油；年美国开始研究用豆油代替柴油；v狭义定义狭义定义1983年年Craham Quick首先将亚麻子油的甲酯用首先将亚麻子油的甲酯用于发动机，并将可再生的于发动机，并将可再生的脂肪酸甲酯脂肪酸甲酯定义为生物定义为生物柴油柴油“Biodiesel”；v1984年脂肪酸甲酯或乙酯用于代替柴油燃年脂肪酸甲酯或乙酯用于代替柴油燃料；料；v广义定义广义定义生物柴油是指以生物柴油是指以油料作物油料作物、野生油料植物野生油料植物和和工程工程微藻等水生植物微藻
16、等水生植物油脂，以及油脂，以及动物动物油脂、油脂、废餐饮油废餐饮油等为原等为原料通过酯交换工艺制成的甲酯或乙酯燃料，这种燃料可料通过酯交换工艺制成的甲酯或乙酯燃料，这种燃料可供内燃机使用。供内燃机使用。BXX含义?v生物柴油技术生物柴油技术 是指利用植物油、废机油、轮胎油、地是指利用植物油、废机油、轮胎油、地沟油、动植物油、酸化油、脂肪酸、毛油、沟油、动植物油、酸化油、脂肪酸、毛油、焦化一线油、二线油、废塑料油、废橡胶焦化一线油、二线油、废塑料油、废橡胶油经精制成生物柴油的技术。油经精制成生物柴油的技术。v生物柴油成为新经济产业的亮点的表现生物柴油成为新经济产业的亮点的表现: : (1) 战略
17、高度；战略高度； (2) 技术标准；技术标准； (3) 政府补贴；政府补贴； (4) 生产规模。生产规模。 未来三年全球生物柴油产量增三倍未来三年全球生物柴油产量增三倍v稀释：利用石化柴油来稀释植物油；稀释：利用石化柴油来稀释植物油；v微乳化法：利用乳化剂降低植物油黏度；微乳化法：利用乳化剂降低植物油黏度；v热解法：高温将高分子变成简单分子；热解法：高温将高分子变成简单分子；v酯交换酯交换：是利用甲醇、乙醇将植物油中的：是利用甲醇、乙醇将植物油中的甘油三酸酯中的甘油取代下来，形成长链甘油三酸酯中的甘油取代下来，形成长链的脂肪酸甲酯，从而降低碳链的长度；的脂肪酸甲酯，从而降低碳链的长度；v生物技
18、术方法生物技术方法：利用脂肪酶将长链的高分：利用脂肪酶将长链的高分子降解成短链的碳氢化合物。子降解成短链的碳氢化合物。生物柴油制备方法生物柴油制备方法生物柴油生产及消费循环生物柴油生产及消费循环生物柴油研究和利用现状生物柴油研究和利用现状欧洲的生物柴油产量美国的生物柴油总产量欧洲和美国生物柴油用量欧洲和美国生物柴油用量v预计到预计到2011年，欧盟的生物柴油用量年，欧盟的生物柴油用量将达将达990万吨万吨v德国、法国及意大利在生物柴油生产德国、法国及意大利在生物柴油生产方面均处于前列方面均处于前列v根据美国国家生物柴油委员会的数据，目前有根据美国国家生物柴油委员会的数据，目前有65家公司投资于
19、生物柴油生产及营销家公司投资于生物柴油生产及营销v预计到预计到2007年，生物柴油年用量将达到约年，生物柴油年用量将达到约130万万吨吨(千吨)(千吨)资料来源: Frost & Sullivan。资料来源: 美国国家生物柴油委员会。欧盟生物柴油用量欧盟生物柴油用量美国生物柴油用量美国生物柴油用量欧洲生物柴油加油站NoImage美国生物燃料加油站价格牌生物柴油在其他国家生物柴油在其他国家v巴西巴西巴西建了一个日处理巴西建了一个日处理10吨油料的生物柴油的生产线，巴西科技部制吨油料的生物柴油的生产线，巴西科技部制订的目标是，订的目标是，2005年的加入比为年的加入比为5%，至，至2020年达到年
20、达到20%。v加拿大加拿大加拿大是用蔗渣为原料制取生物柴油。加拿大是用蔗渣为原料制取生物柴油。v日本日本日本日本1995年开始研究生物柴油，用煎炸油、复循环烹饪油、废弃食年开始研究生物柴油，用煎炸油、复循环烹饪油、废弃食用油为原料生产生物柴油。用油为原料生产生物柴油。v印度印度印度目前柴油消耗量约有印度目前柴油消耗量约有500亿亿L，其产生的污染一直是个大问题。，其产生的污染一直是个大问题。印度的生物燃料产业刚刚起步。印度的生物燃料产业刚刚起步。 v韩国韩国韩国目前有年生产能力韩国目前有年生产能力2O万万t的生物柴油生产厂；的生物柴油生产厂； v马来西亚马来西亚马来西亚采用棕榈油和废油也生产出
21、了生物柴油，但整马来西亚采用棕榈油和废油也生产出了生物柴油，但整个国家的用量不大。个国家的用量不大。 v印度尼西亚印度尼西亚利用棕榈油生产生物柴油。利用棕榈油生产生物柴油。v新西兰新西兰新西兰利用肉联厂的副产品油脂为原料制取生物柴油。新西兰利用肉联厂的副产品油脂为原料制取生物柴油。v西班牙西班牙西班牙在巴塞罗那拥有一年产西班牙在巴塞罗那拥有一年产5万吨的生物柴油工厂。万吨的生物柴油工厂。我国生物柴油研究进展我国生物柴油研究进展v1981年已有用年已有用菜籽油菜籽油、棉籽油棉籽油等植物油生产生物等植物油生产生物柴油的试验研究。柴油的试验研究。v2001年海南正和生物能源公司在河北邯郸建成以年海南
22、正和生物能源公司在河北邯郸建成以回收废油回收废油、野生油料野生油料为原料的年产为原料的年产1万万t生物柴油生物柴油试验厂。试验厂。 v2002年年8月四川古杉油脂化学公司以月四川古杉油脂化学公司以植物油下脚植物油下脚料料为原料生产生物柴油，年生产能力为原料生产生物柴油，年生产能力1.5万万t。v2002年年9月福建龙岩卓越新能源发展有限公司建月福建龙岩卓越新能源发展有限公司建成年产成年产2万万t生物柴油生物柴油装置，并在装置，并在2003年建成年生年建成年生产能力产能力10万万t的生产装置。的生产装置。 v2004年科技部启动了年科技部启动了“十五十五”国家科技攻关计划国家科技攻关计划“生物燃
23、料油技术开发生物燃料油技术开发”项目，项目，v2005年年2月月28日，十届全国人大又通过了日，十届全国人大又通过了可再生可再生能源法能源法，并由胡锦涛主席签署了此法律予以公布。，并由胡锦涛主席签署了此法律予以公布。v2005年，由年，由石元春院士石元春院士主持的国家专项农林生物主持的国家专项农林生物质工程开始启动，规划生物柴油在质工程开始启动，规划生物柴油在2010年的产量年的产量为为200万万t/年、年、2020年的产量为年的产量为l200万万t/年。年。v生物柴油的生物柴油的质量标准化质量标准化与与大产业化大产业化。 生物柴油与国家能源安全生物柴油与国家能源安全可再生可再生v 生物柴油的
24、生物柴油的生产、加工和消费生产、加工和消费是一个是一个可持续发展可持续发展的过程。的过程。生物柴油的生物柴油的可再生性可再生性可以解决一些石化能源枯竭而引起的可以解决一些石化能源枯竭而引起的能源危机，保证能源安全。能源危机，保证能源安全。 战略石油储备战略石油储备v 因地制宜种植生物柴油原料植物，可形成因地制宜种植生物柴油原料植物，可形成绿色能源储备库绿色能源储备库，同时生物柴油的生产也不受地理环境的影响；同时生物柴油的生产也不受地理环境的影响；v 生物柴油的布局更合理，在能源上更加独立，使得各国的生物柴油的布局更合理，在能源上更加独立，使得各国的能源不易受到别国的干涉和控制，减少对石油市场的
25、依赖。能源不易受到别国的干涉和控制，减少对石油市场的依赖。比核能更安全比核能更安全v 2004年年6月月26日国际原子能机构向外界宣布，近几年西欧日国际原子能机构向外界宣布，近几年西欧和美国已经和美国已经停止了修建核工厂停止了修建核工厂。v 生物柴油具有生物柴油具有较高的闪点较高的闪点，可降解可降解，无放射线危害无放射线危害。在生。在生产、运输、使用等方面都比较安全。产、运输、使用等方面都比较安全。v 总得来说，生物柴油是一种总得来说，生物柴油是一种可再生可再生的能源，的能源，不会枯竭不会枯竭；生；生物柴油是物柴油是安全安全的能源，的能源，不易发生爆炸不易发生爆炸；又是一种；又是一种环境友好环
26、境友好的能源，对人类的能源，对人类健康无害健康无害。因此，可以说生物柴油在保证。因此，可以说生物柴油在保证国家能源安全上有着比石油更美好的前景。国家能源安全上有着比石油更美好的前景。小结v柴油机燃料的发展历程；柴油机燃料的发展历程；v生物柴油及其技术的定义；生物柴油及其技术的定义；v生物柴油研究和利用现状；生物柴油研究和利用现状；v生物柴油与能源安全的关系。生物柴油与能源安全的关系。思考题思考题v我国生物柴油发展取得了哪些进展，与发我国生物柴油发展取得了哪些进展，与发达国家相比还存在哪些不足？达国家相比还存在哪些不足？生物柴油原料生物柴油原料生物柴油原料资源种类生物柴油原料资源种类v植物油脂植
27、物油脂草本、本本、水生油料植物油草本、本本、水生油料植物油v动物油脂动物油脂v废弃食用油废弃食用油世界生物柴油生产原料构成图世界生物柴油生产原料构成图生物柴油原料资源生物柴油原料资源能源植物种的选择，富油植物的引种栽培、遗传改良，能源植物种的选择，富油植物的引种栽培、遗传改良，建立建立“柴油林林场柴油林林场”；发达国家用于生产生物柴油的原料：发达国家用于生产生物柴油的原料：v大豆（美国）大豆（美国）v油菜籽（欧共体国家）油菜籽（欧共体国家）v棕榈油（东南亚国家）棕榈油（东南亚国家）油料植物油料植物v油料作物油料作物，是大规模栽培的农作物或木本，是大规模栽培的农作物或木本油料，是我国目前发展生物
28、柴油的主要原油料，是我国目前发展生物柴油的主要原料；料；v油脂植物油脂植物，是处于野生状态或半野生状态，是处于野生状态或半野生状态有一定含量（有一定含量（10%以上）的植物。以上）的植物。石油植物石油植物v 1986年，美国卡尔文博士发现一种名为年，美国卡尔文博士发现一种名为“三叶橡胶树三叶橡胶树”的高大常绿乔木的高大常绿乔木胶汁中的化学成分与柴油十分相似胶汁中的化学成分与柴油十分相似，v除除“三叶橡胶树三叶橡胶树”以外，科学家们还发现以外，科学家们还发现300多多种灌木种灌木、400多种花卉植物多种花卉植物都含有一定比例的都含有一定比例的“石油石油”。“石油植物石油植物”主要集中在主要集中在
29、夹竹桃科夹竹桃科、大戟科大戟科、萝摩科萝摩科、菊科菊科、桃金娘科桃金娘科以及以及豆科植物豆科植物中。中。v折断这些植物的茎叶，可从伤口看见有折断这些植物的茎叶，可从伤口看见有乳白色或乳白色或黄褐色液体黄褐色液体流淌出来，这些液体中便含有与石油流淌出来，这些液体中便含有与石油成分相似的成分相似的碳氢化合物碳氢化合物，值得特别强调的是这些，值得特别强调的是这些植物植物种子油种子油经过转化加工后可得生物柴油。经过转化加工后可得生物柴油。中国油料植物现状中国油料植物现状v 中国现已查明的油料植物中国现已查明的油料植物(种子植物种子植物)种类为种类为151科科697属属1554种种，其中种子含油量在，其
30、中种子含油量在40%以上的植物为以上的植物为154种种；v 分布广、适应性强、可用作建立规模化生物柴油原料基地分布广、适应性强、可用作建立规模化生物柴油原料基地的乔灌木种不足的乔灌木种不足10种种；v 分布集中成片可建作原料基地，并能利用荒山、沙地等宜分布集中成片可建作原料基地，并能利用荒山、沙地等宜林地进行造林建立起规模化的良种供应基地的林地进行造林建立起规模化的良种供应基地的生物柴油木生物柴油木本植物仅几种本植物仅几种，如：，如：漆树科的黄连木漆树科的黄连木，大戟科的麻疯树大戟科的麻疯树，山茱萸科的光皮树山茱萸科的光皮树等。等。草本植物油草本植物油v 油菜籽油油菜籽油/大豆油大豆油/花生油
31、花生油/棉籽油棉籽油/糠油（米糠油）糠油（米糠油）/向日葵油向日葵油/玉米油玉米油/亚麻籽油亚麻籽油木本植物油木本植物油油棕油棕(Elaeis guinensis) 椰子椰子(Cocos nucifera) v中国现有木本油料林中国现有木本油料林600多万公顷，主要油多万公顷，主要油料树种果实年产量在料树种果实年产量在200万吨以上，其中不万吨以上，其中不少是可以转化为生物柴油的原料。少是可以转化为生物柴油的原料。v以下几种是最重要的物种以下几种是最重要的物种： 麻疯树麻疯树(Jatropha curcas) 麻疯树，科名：大戟科麻疯树，科名：大戟科Euphor biaceae，别名：小桐子，
32、青铜木，千年树等。它原产，别名：小桐子，青铜木，千年树等。它原产美洲，现广泛分布于亚热带及干热河谷地区。麻风树是目前已知最速生的高效树种之一。美洲，现广泛分布于亚热带及干热河谷地区。麻风树是目前已知最速生的高效树种之一。麻疯树林麻疯树林3年可挂果投产、年可挂果投产、5年进入盛果期。果实采摘期长达年进入盛果期。果实采摘期长达50年，果实的含油率为年，果实的含油率为6080%，麻疯树的干果产量为，麻疯树的干果产量为300800kg/亩，平均产量约亩，平均产量约660kg/亩。麻风树亩。麻风树品种果仁出油率平均高达品种果仁出油率平均高达6445%，每亩可提取精品柴油，每亩可提取精品柴油175公斤左右
33、。麻疯树籽粒公斤左右。麻疯树籽粒含油率高，被生物质能源研究专家称之为含油率高，被生物质能源研究专家称之为“黄金树黄金树”、“柴油树柴油树”。光皮树光皮树(Cornus wilsoniana) v 光皮树为山茱萸科光皮树为山茱萸科 木属落叶乔木，是一种理想的多用途油料树木属落叶乔木，是一种理想的多用途油料树种。光皮树广泛分布于黄河以南地区种。光皮树广泛分布于黄河以南地区,集中分布于长江流域至西集中分布于长江流域至西南各地的石灰岩区南各地的石灰岩区,垂直分布在海拔垂直分布在海拔1000米以下。米以下。 v 光皮树油有两大突出特点光皮树油有两大突出特点:一是光皮树全果含油酸和亚油酸高达一是光皮树全果
34、含油酸和亚油酸高达77.68%(其中油酸其中油酸38.3%、亚油酸、亚油酸38.85%)，所生产的生物柴油，所生产的生物柴油理化性质优理化性质优(如冷凝点和冷滤点如冷凝点和冷滤点)；二是利用果实作为原料直接加；二是利用果实作为原料直接加工工(冷榨或浸提冷榨或浸提)制取原料油，加工成本低廉，得油率高。制取原料油，加工成本低廉，得油率高。文冠果树文冠果树(Xanthoceras sorbifolia Bge.) v 文冠果，无患子科。文冠果，无患子科。 落叶小乔木。我国特有的优良木本油料树落叶小乔木。我国特有的优良木本油料树种。文冠果种子含油量为种。文冠果种子含油量为35%40%，种仁含油量为，种
35、仁含油量为72%。自然。自然分布于陕西、山西、河北、内蒙古、宁夏、甘肃、河南等地分布于陕西、山西、河北、内蒙古、宁夏、甘肃、河南等地 黄连木黄连木（Pistacia chinensis ）黄连木黄连木 漆树科漆树科 别名别名 烂心木烂心木 落叶性乔木落叶性乔木, 高高15-25公尺。公尺。 阳性树阳性树, 生生长速度中等。原产我国长速度中等。原产我国, 以河北、河南、山西、陕西等省最多。种以河北、河南、山西、陕西等省最多。种子富含油脂，含油率高达子富含油脂，含油率高达42.5，是一种木本油料树种。近年来随，是一种木本油料树种。近年来随着生物柴油技术的发展，黄连木被喻为着生物柴油技术的发展，黄连
36、木被喻为“石油植物新秀石油植物新秀”，已引起，已引起人人们的极大关注。们的极大关注。绿玉树（绿玉树（Euphorbia tirucalli ）v 别名：光棍树、光枝树科属：大戟科、大戟属别名：光棍树、光枝树科属：大戟科、大戟属原产原产非洲非洲。 直立直立灌木灌木或小或小乔木乔木。枝肉质，圆柱状，绿色，簇生或散生。枝肉质，圆柱状，绿色，簇生或散生。叶缺少或仅有数枚散生，线状，矩圆形。蒴果暗褐色，被毛。叶缺少或仅有数枚散生，线状，矩圆形。蒴果暗褐色，被毛。 在南方温暖地带可以露地栽培，在长江流域及其以北地区要在温室培养。在南方温暖地带可以露地栽培，在长江流域及其以北地区要在温室培养。一般是冬季在温
37、室、夏季在露天培养。一般是冬季在温室、夏季在露天培养。动物油脂动物油脂v牛羊油牛羊油v猪油猪油v水产油脂水产油脂废弃食用油脂废弃食用油脂我国每年产生废油我国每年产生废油400800万吨，包括万吨，包括:v 煎炸食品后留下的煎炸食品后留下的煎炸废油煎炸废油；v 从剩饭菜中经油水分离得到的油脂（从剩饭菜中经油水分离得到的油脂（潲、泔水油潲、泔水油）；）；v 餐具洗涤过程中流入下水道中的油品（餐具洗涤过程中流入下水道中的油品（地沟油地沟油）；）；v 油脂加工企业产生的油脂加工企业产生的酸油酸油以及造酒行业产生的以及造酒行业产生的酒糟油酒糟油等。等。 生物柴油原料选择生物柴油原料选择选择指标选择指标v
38、含油率；含油率；v产量；产量；v采集、提取和加工的难易程度；采集、提取和加工的难易程度；v必须适合我国国情必须适合我国国情山地多，耕地少，山地多，耕地少，要充分利用发挥山地资源优势，大力地规模栽培木本油料要充分利用发挥山地资源优势，大力地规模栽培木本油料植物。植物。）含油量；）产量；）适生区域；）繁殖难易）含油量；）产量；）适生区域；）繁殖难易）油的成分。）油的成分。）经济成本；）经济成本；）生态功能；）生态功能；）社会功能）社会功能综合考虑原料的经济成本、生态功能、及社会功能，得分前名综合考虑原料的经济成本、生态功能、及社会功能，得分前名的是麻疯树、绿玉树、光皮树、油菜、大豆、山桐子、花生、
39、黄的是麻疯树、绿玉树、光皮树、油菜、大豆、山桐子、花生、黄连木。连木。生物柴油的原料发展战略生物柴油的原料发展战略v短期目标短期目标v 主要利用一年生草本作物如油菜、大豆。它们种植一年即主要利用一年生草本作物如油菜、大豆。它们种植一年即可收获，其油性成分经榨取、提纯、改性后，再用于制取可收获，其油性成分经榨取、提纯、改性后，再用于制取生物柴油。生物柴油。v中长期目标中长期目标v 对于大多数油料木本植物而言，生长结实的周期长，要采对于大多数油料木本植物而言，生长结实的周期长，要采集其果实、种子或其他器官制取生物柴油，需要的时间也集其果实、种子或其他器官制取生物柴油，需要的时间也较长。较长。v 年
40、可收获：麻疯树，续随子，桉树，沉水樟。年可收获：麻疯树，续随子，桉树，沉水樟。v 年可收获：光皮树，黄连木等。年可收获：光皮树，黄连木等。小小 结结v能源植物的类型能源植物的类型v生物柴油原料的类型生物柴油原料的类型v生物柴油原料选择的原则生物柴油原料选择的原则v符合我国国情的发展战略符合我国国情的发展战略思考题思考题v我国生物柴油原料选择的地域性差异，以我国生物柴油原料选择的地域性差异，以及我国为什么适宜发展以木本能源植物为及我国为什么适宜发展以木本能源植物为主的生物柴油原料模式。主的生物柴油原料模式。生物柴油原料油加工生物柴油原料油加工油料的储存与预处理油料的储存与预处理/原料植物油的制取
41、原料植物油的制取/油脂的精炼油脂的精炼油料的储存方法油料的储存方法干燥储藏干燥储藏 油料发热霉变的油料发热霉变的主因是水分主因是水分，将油料水分降低到，将油料水分降低到临界水临界水分分后，种子处于休眠状态，呼吸作用微弱，微生物及其他后，种子处于休眠状态，呼吸作用微弱，微生物及其他害虫的活动受到限制，油料储藏的稳定性大大提高。害虫的活动受到限制，油料储藏的稳定性大大提高。通风储藏通风储藏当外界空气温度和湿度适宜时，当外界空气温度和湿度适宜时，有效的通风有效的通风可以降低储可以降低储藏油料的水分和温度，减少虫害和霉菌造成的损失。藏油料的水分和温度，减少虫害和霉菌造成的损失。低温储藏低温储藏影响储料
42、害虫繁殖的主因是温度，多数害虫影响储料害虫繁殖的主因是温度，多数害虫在在15以下以下即停止发育繁殖，一般微生物即停止发育繁殖，一般微生物在在10以下以下发育变慢或完全发育变慢或完全被抑制。被抑制。v密闭储藏密闭储藏密闭贮藏的油料必须干燥、低温、无虫、无霉，仓库要密闭贮藏的油料必须干燥、低温、无虫、无霉，仓库要密闭、隔热和防潮。其原理：（）隔绝或减少大气温度、密闭、隔热和防潮。其原理：（）隔绝或减少大气温度、湿度对储料的影响；（）种子的生理活动使料堆内氧气湿度对储料的影响；（）种子的生理活动使料堆内氧气消耗、二氧化碳聚集，抑制了油料种子、害虫和微生物的消耗、二氧化碳聚集，抑制了油料种子、害虫和微
43、生物的生命活动。生命活动。v化学储藏化学储藏在油籽中加入某种能钝化酶、杀死害虫的化学药品，以在油籽中加入某种能钝化酶、杀死害虫的化学药品，以达到安全储藏的目的。如在油菜籽中加入磷化氢或丙酸、达到安全储藏的目的。如在油菜籽中加入磷化氢或丙酸、食盐、明矾等，拌和后再密闭储藏。食盐、明矾等，拌和后再密闭储藏。安全水分含量安全水分含量v安全水分含量：在某温度条件下，油籽能保持安安全水分含量：在某温度条件下，油籽能保持安全储藏的水分含量。全储藏的水分含量。v贮存油籽，在低温下的安全水分含量允许高一些。贮存油籽，在低温下的安全水分含量允许高一些。含油率高的油籽生命过程呼吸更强烈，安全水分含油率高的油籽生命
44、过程呼吸更强烈，安全水分含量较低。含量较低。v贮存油料安全水分的计算公式：贮存油料安全水分的计算公式：安全水分安全水分=（100含油量）含油量）14。常见油料安全与临界水分含量常见油料安全与临界水分含量油料前处理油料前处理v油料的清理油料的清理目的是清除杂质、分清优劣、提高品质、增加得率、目的是清除杂质、分清优劣、提高品质、增加得率、安全生产。杂质清理可供选择的主要方法有筛选、风选、安全生产。杂质清理可供选择的主要方法有筛选、风选、磁选、与水选等四种。磁选、与水选等四种。v油料的脱绒、剥壳与脱皮油料的脱绒、剥壳与脱皮凡油籽都含皮、壳。不过通常只把含壳率高于凡油籽都含皮、壳。不过通常只把含壳率高
45、于20%的称的称为带壳油籽，如棉籽、葵花籽、油菜籽、等；含壳率低于为带壳油籽，如棉籽、葵花籽、油菜籽、等；含壳率低于20%的，如大豆、芝麻等，除要求提取食用蛋白以外，一的，如大豆、芝麻等，除要求提取食用蛋白以外，一般制油工艺中均不考虑脱皮工序。有些油料，如从轧花厂般制油工艺中均不考虑脱皮工序。有些油料，如从轧花厂来的毛棉籽，壳上还有来的毛棉籽，壳上还有6%12%的棉绒，必须脱除回收，的棉绒，必须脱除回收，以免影响出油率。以免影响出油率。v油料生坯的挤压膨化油料生坯的挤压膨化利用挤压膨化设备将生坯制成膨化状颗粒物料利用挤压膨化设备将生坯制成膨化状颗粒物料的过程。生胚经挤压膨化后可直接进行浸出取油
46、。的过程。生胚经挤压膨化后可直接进行浸出取油。油料生胚的膨化浸出是一种先进的油脂制取工艺，油料生胚的膨化浸出是一种先进的油脂制取工艺，其中大豆生坯的膨化浸出工艺在国外已得到广泛其中大豆生坯的膨化浸出工艺在国外已得到广泛应用。应用。意义：油料生胚经挤压膨化后，其容重增大，意义：油料生胚经挤压膨化后，其容重增大，多孔性增加，油料细胞被彻底破坏，酶类被钝化。多孔性增加，油料细胞被彻底破坏，酶类被钝化。原料植物油的制取原料植物油的制取v压榨法压榨法压榨法制取油脂具有悠久的历史，榨油机的种类可分为压榨法制取油脂具有悠久的历史，榨油机的种类可分为土榨、水压机、螺旋榨油机三种类型。螺旋榨油机的优点土榨、水压
47、机、螺旋榨油机三种类型。螺旋榨油机的优点是处理量大、生产连续、劳动强度小，出油率高。是处理量大、生产连续、劳动强度小，出油率高。v浸出法浸出法浸出法制油，在我国已被普遍采用，其具有广泛的适用浸出法制油，在我国已被普遍采用，其具有广泛的适用性，出油率高、粕的质量好、加工成本低、生产条件良好性，出油率高、粕的质量好、加工成本低、生产条件良好等。等。浸出法的原理及优缺点浸出法的原理及优缺点v原理原理是应用萃取的原理，选用某种能够溶解油脂的有机溶剂，是应用萃取的原理，选用某种能够溶解油脂的有机溶剂，经对油料的接触浸泡或喷淋，使油料中油脂被萃取出经对油料的接触浸泡或喷淋，使油料中油脂被萃取出来的一种制油
48、方法。来的一种制油方法。v优缺点优缺点浸出法是一种较压榨法更为先进的方法，浸出法制油也浸出法是一种较压榨法更为先进的方法，浸出法制油也存在一定的缺点，如毛油质量差、采用的溶剂易燃易爆，存在一定的缺点，如毛油质量差、采用的溶剂易燃易爆，并具有一定毒性。并具有一定毒性。油脂浸出的基本工艺油脂浸出的基本工艺浸出法基本流程浸出法基本流程把油料胚或预榨饼浸于选定的溶剂中，使油脂把油料胚或预榨饼浸于选定的溶剂中，使油脂溶解在溶剂内（组成混合油），然后将混合油与溶解在溶剂内（组成混合油），然后将混合油与固体残渣（湿粕）分离，混合油再按不同的沸点固体残渣（湿粕）分离，混合油再按不同的沸点进行蒸发、汽提，使溶剂
49、气化变成蒸气与油分离，进行蒸发、汽提，使溶剂气化变成蒸气与油分离，从而制得油脂（浸出毛油）。溶剂蒸气则经过冷从而制得油脂（浸出毛油）。溶剂蒸气则经过冷凝、冷却回收后继续循环使用。凝、冷却回收后继续循环使用。湿粕中亦含有一定数量的溶剂，经脱溶烘干处湿粕中亦含有一定数量的溶剂，经脱溶烘干处理后即得成品粕，脱溶烘干过程中挥发的溶剂蒸理后即得成品粕，脱溶烘干过程中挥发的溶剂蒸气冷凝、冷却回收。气冷凝、冷却回收。浸出剂选择浸出剂选择v 价格低；价格低；v 溶解油脂，对油料中非油脂物质不溶解或溶解能力小；溶解油脂，对油料中非油脂物质不溶解或溶解能力小；v 挥发性好；挥发性好；v 具有一定的化学稳定性；具有
50、一定的化学稳定性；v 不易燃烧爆炸；不易燃烧爆炸；v 无毒性。无毒性。以以#抽提溶剂油为例，主要成分为正已烷，正已烷抽提溶剂油为例，主要成分为正已烷，正已烷和环已烷的成分占和环已烷的成分占90。已烷作为油脂浸出溶剂已有半个。已烷作为油脂浸出溶剂已有半个世纪的历史。世纪的历史。油脂的精炼油脂的精炼v用压榨、浸出制取得到的未经精制的油脂用压榨、浸出制取得到的未经精制的油脂称为毛油，毛油的主要成分为甘油三酸酯，称为毛油，毛油的主要成分为甘油三酸酯，俗称中性油。俗称中性油。v毛油还存在非甘油三酸酯的成分，这些成毛油还存在非甘油三酸酯的成分，这些成分统称为杂质。分统称为杂质。v油脂精炼就是将毛油中不需要
