正文 第五章(3 / 3)

車用乙醇汽油由於混配有一定量的變性燃料乙醇,乙醇是親水性液體,易與水互溶,不同於汽油,汽油可以和水分離,水分沉積在油箱底部。因此車輛在首次使用車用乙醇汽油時,應對油箱內進行一次檢查,以防止乙醇汽油與油箱底部可能存在的沉澱積水互溶,使油中水分超標,影響發動機的正常工作。這種情況雖屬少數,但也不能忽視。

試驗表明,在乙醇汽油加入金屬腐蝕抑製劑後,對黃銅、鑄鐵、鋼、鋅和鋁等金屬進行腐蝕試驗,未發現有明顯腐蝕現象。乙醇汽油不會對金屬有腐蝕性影響。

試驗表明,絕大多數橡膠件均能適應乙醇汽油。隻有少數幾種不適應,但腐蝕作用緩慢。試點中發現,早期生產的機械式汽油泵中的橡膠膜片適應性較差,使用乙醇汽油後個別出現溶脹裂紋現象。由於橡膠部件在外觀上無法區分材質成分,可由定點汽修廠將購回的部件事先做個車用乙醇汽油浸泡試驗,再裝車使用。

第十四節 生物柴油生產概況

生物柴油是以含油植物、動物油脂以及廢食用油為原料製成的可再生清潔能源,也稱為“再生燃油”。目前世界各國都在大力發展此項技術。

生物柴油最有希望發展成為石化燃料的替代能源。與普通柴油相比,生物柴油潔淨環保。它是一種含氧、基本上不含硫和芳烴的“綠色”可再生燃料,性質與石化柴油相近,儲運使用更安全,潤滑性能優良,燃燒後不會汙染空氣,能有效緩解能源緊缺、生態環境惡化等問題。

國內外許多專家認為,采用可再生的生物燃料作為替代品,可以緩解國家對原油等礦物燃料的依賴。由巴西專家提出的將乙醇與汽油或柴油混合製作燃料的方法最引人關注。乙醇也就是人們所熟知的酒精。生產乙醇的成本並不高,而且原料方便易得,澱粉或糖類植物經過發酵和蒸餾後就能產生大量的乙醇。試驗表明,乙醇與汽油或柴油混合製成的新型燃料,不僅環保,而且可以大大減少人們對原油的需求。

此外,采用新型混合燃料的另一個優點就是適應我國的國情。我國是一個農業大國,多以農業生產為主,而乙醇可以從一些高產的農作物,如甘蔗和玉米中提取。

生物柴油原料廣泛,美國提煉主要是用大豆油,西歐則用菜子油。但這在我國都不現實,因為成本太高,企業無利可圖。我國利用地溝油、棉籽油等提煉生物柴油,比較劃算。目前,全國地溝油達到300萬t/d,廢油脂200萬t/d,如果充分利用這些原料,至少可以生產出年產量達到200萬噸的生物柴油,進而大大緩解我國的能源需求。

把生物技術與化工技術、能源技術相互結合、交叉與滲透,從源頭創新,就更容易獲得顯著區別於傳統工業、農業、林業的原創性成果。要使生物柴油真正進入人們的生活,就必須增大其產量,光靠培植新的原料作物遠遠不能解決我國用油的需求量,因此能源農業會是生物柴油產出中的一大分支。

同時,從各國經驗來看,發展生物柴油,離不開國家的大力扶持以及為了降低成本而予以的減免稅等優惠措施。近年來,世界生物燃料油產業正在迅速發展,美國、加拿大、巴西、日本等國,都在積極發展這項產業。在美國和歐洲各國,生物柴油已被核準為可替代型燃油,並有了較大範圍的應用實踐。2002年全球生物柴油的產量已達到300萬噸,其中歐洲200萬噸。為推廣生物柴油的使用,歐洲多數國家的政府給予了相應的減稅政策,美國政府則對使用生物柴油者給予環境貸款。

美國能源部已將生物柴油列為重點發展方向,生物柴油產量已達50萬噸。德國1999年生物柴油產量已達25萬噸,德國經濟部和環境部已將生物柴油作為貨車和公共汽車的主要清潔能源。日本已有生物柴油產量20萬噸,而且在積極推廣生物柴油。

第十五節 生產生物柴油的環境保護與柴油質量標準是怎樣的

柴油又是空氣汙染的主要因素。由於環境的壓力,西方發達國家對柴油的要求日益嚴格,如歐洲和美國在20世紀90年代規定柴油硫含量小於500ug/g,芳烴含量小於35%。最近美國又製定2010年柴油硫含量小於50ug/g,芳烴含量小於10%。瑞典規定芳烴含量小於5%。經計算,如果柴油質量到達上述標準,生產成本會提高50%左右。

我國目前對柴油硫含量的要求為0.2%(折合約2000ug/g),和國際水平相差較大。但隨著我國加入WTO,無疑對柴油提出了新的要求。我國柴油需求量增長率已達4%以上,遠高於汽油的增長率(0.2%~0.5%)。預計2010年我國柴油的需求量可達1億噸,2015年達到1.3億噸。

目前,我國對新型能源特別是清潔燃料有很大需求,如我國汽車及動力設備尾氣排放已達我國空氣汙染物的70%,因此清潔燃料已成為我國必須研究和開發的方向。我國有很多高含量油脂的植物,如豆油年產量已達6000萬噸,提煉過程中產生廢油500萬噸左右。但是這些豐富資源目前並沒有充分利用,如果用於加工生物柴油,每年可生產生物柴油約400萬噸。

同時我國還具有豐富的煎炸廢油來源,如北京僅麥當勞每天排出的煎炸油有45000L;我國城市還有豐富的地溝油,僅北京市市區每年的地溝油產量就達7500噸,初步推算我國城市地溝油年排量至少10萬噸,如果用於加工生物柴油,年產量可達7萬噸。

農業部提出能源農業的思路,即利用南方閑散地大麵積種植高含油的油菜。據農業部的推算,這個方案的實施可每年為生物柴油至少提供原料1000萬噸左右。由此可見,我國生產生物柴油的原料是沒有問題的,可以生產1000萬噸生物柴油。

第十六節 製作生物柴油的主要工藝方法是怎樣的

製作生物柴油主要采用三種方法:化學堿催化法、超臨界方法和酶法。化學堿催化法的特點是工藝簡單,但對原料有選擇,不適用於酸值特別高的廢油脂;超臨界方法也是發展方向,因為它不需要催化劑,但設備要求高,適合於大規模裝置;酶法是一種新的清潔生產工藝,優點是對原料沒有選擇性,設備簡單、能耗低,而且環境良好,但是成本較高。前兩者方法應用較為普遍,現在各國都在加大對酶法的研發。

從生物柴油的生產技術上看,美國和德國目前工業化的技術全部為化學堿催化法。歐洲和美國目前開發的技術有脂肪酶法和超臨界法。日本目前研究的技術也是脂肪酶,並且已建立了酶法的中試裝置。但是,世界最大的酶法生物柴油裝置卻來自我國。

製約我國生物柴油工業化的主要原因在於:原料價格昂貴;轉化工藝水平低。因此,開發新型的油料作物和新型轉化酯化合成工藝,提出經濟可行的燃料油合成的工藝路線,是擺在生物柴油產業化麵前的技術難題。

采用膜或纖維織物布固定化酶,通過膜或織物布的表麵改性,控製油脂及產物如甘油在膜及織物布上的吸附,經過該方法固定後的脂肪酶活性高,使用壽命長。采用該方法固定的脂肪酶催化北京市地溝油、煎榨油及菜子油進行酯化,生物柴油(脂肪酸甲酯)轉化率達95%以上。隻要實現生物柴油的連續酶法轉化,酶法將有可能戰勝化學堿催化法。

我國目前研究和開發生物燃料油的總體水平,與國外相比存在一定的差距,需要政府從政策和經費方麵給予大力支持,以推動我國生物柴油技術開發和資源發展。

第十七節 納米技術與生物燃料和生物質燃燒技術的應用

目前,全球生物質發電裝機已達3900萬千瓦,可替代7000萬噸標準煤,是風電、光電、地熱等可再生能源發電量的總和。生物質發電主要集中在發達國家,特別是北歐的丹麥、芬蘭等國,但印度、巴西和東南亞的一些發展中國家也積極研發或者引進技術建設農林生物質發電項目。

據報道,到2020年,西方工業國家15%的電力將來自生物質發電,而目前生物質發電隻占整個電力生產的1%。屆時,西方將有1億個家庭使用的電力來自生物質發電,生物質發電產業還將為社會提供40萬個就業機會。

在我國,目前國網公司已獲準興建22個生物質能發電項目,正在施工的項目15個,總裝機容量近35萬千瓦。

1.納米技術製備纖維乙醇燃料

據《經濟參考報》2006年2月16日報道:近年來,國際油價屢創新高,各國對替代能源開發更加重視。乙醇燃料被視為最有可能替代汽油的可再生能源之一。

與利用玉米等農作物提取乙醇的傳統方法相比,纖維乙醇燃料則是以稻草和木屑等纖維類物質為原料,在燃燒時產生的能量要大大高於生產時耗費的能量。據悉,纖維乙醇燃料燃燒時排放的溫室氣體不僅比汽油減少90%,而且遠低於穀物類乙醇燃料。試驗結果表明,所有汽車不用任何改裝,就可以使用加入10%乙醇燃料的汽油。

高油價壓力、政府扶持以及新技術發展引發了美國開發乙醇燃料的熱潮。美國嘉吉和ADM等農業巨頭投入數十億美元興建穀物類乙醇燃料生產廠,杜邦和其他知名生物科技公司也加緊研發能夠加速纖維乙醇燃料生產的催化劑。

世界其他國家和地區也看中纖維乙醇燃料的巨大潛力。早在2004年,艾歐基公司就生產出加拿大首罐商用纖維乙醇燃料,並添加到加拿大石油公司加油站的汽油中公開銷售。艾歐基公司還打算在2009年之前與殼牌公司合資興建一家纖維乙醇燃料工廠。

纖維乙醇燃料目前最有爭議的一點是生產成本相對於汽油仍然過高。反對方認為,如果沒有政府補貼,纖維乙醇燃料不具備市場競爭力;支持方則堅信,隨著技術的進步,生產成本過高問題一定會解決。

雖然乙醇燃料在短時間內還不能取代石油的重要地位,但有一點是值得樂觀的,即企業資本開始大量湧入。微軟的兩位共同創始人保羅·艾倫和比爾·蓋茨最近都注資乙醇燃料公司;韋格林(Virgin)燃料公司打算在3年內投資3億~4億美元生產乙醇燃料;風險投資家維諾德·科斯拉也將巨額資金投入研發纖維乙醇燃料的公司,並且聲稱6年內纖維乙醇燃料就可商業化。

2.研究納米催化劑從野生植物中提取燃料

美國科研人員正在研究納米催化劑從野生植物柳枝稷的纖維素中提取生物燃料,以取代汙染環境的化石燃料。

目前,世界一些地區已開始小規模使用從玉米、大豆等植物中提取的生物燃料,但成本較高。與玉米和大豆相比,柳枝稷更有可能成為取之不盡的燃料來源。柳枝稷是一種在美洲大陸上隨處可見的野生植物,它草梗粗壯,可以長到3m高。在無法種植玉米和其他作物的荒地上,柳枝稷都能夠生長。

據美國媒體報道,美國俄克拉何馬州立大學科研人員已經培育出幾種高產的柳枝稷,正試圖開發利用柳枝稷來製造乙醇燃料的方法。這種方法是把柳枝稷切碎,放在一個發酵槽裏麵,讓酶把柳枝稷的纖維素分解成糖,再加入酵母並加熱。然後把產生出來的一氧化碳、二氧化碳和氫氣噴入一個生物反應器,反應器裏麵的微生物會使這些氣體反應生成乙醇燃料。

科研人員指出,不論是什麼來源,乙醇的推動力都比汽油要小,所以大部分乙醇燃料都需要加入一些汽油。乙醇的效能相當於汽油的85%。

3.高蓄能植物優良種質繁育

由中國科學院華南植物園承擔的國家科技專項——“高蓄能植物優良種質繁育”項目於2007年初通過了專家組驗收,這標誌著中國對“能源植物”研究開發取得了新的進展。

能源植物是油料作物、野生油料植物和工程微藻植物等的統稱,是製作可再生性生物柴油的主要原料。目前世界各國尤其是發達國家,都在致力於開發高效、無汙染的生物質能利用技術。

為建立中國能源植物的研究和開發體係,中國專門成立了“高蓄能植物優良種質繁育”項目。該專題項目由中國科學院華南植物園研究員吳國江等承擔。近些年,課題組主要對中國西南和華南地區富含油脂類的能源植物進行了種質調查、收集、栽培和繁育,重點收集了6類八十多種能源植物。

在本項目研究工作的基礎上,課題組還在中國科學院華南植物園建成並開放了全國首個能源植物專類園,還成立包括能源植物資源圃、中試基地、種苗基地等在內的配套項目。

第十八節 植物能產石油嗎

在尋找新能源的過程中,科學家們欣喜地發現了可再生的“石油植物”,可以有效地解決上述問題。它的蘊藏量豐富,可以迅速生長,是可再生的種植能源,用“植物石油”代替傳統的石油將從根本上解決能源危機。英美等發達國家正在對已發現的四十多種“石油植物”進行品種選育和品質優化工作,並準備盡快實現商業化生產。法國、日本、巴西、俄羅斯等國也正在開展“石油植物”的研究和應用。目前,甚至有一些科學家在培育產油量高的轉基因植物。

美國一個名叫卡爾文的科學家在巴西發現了一種神奇的橡膠樹,隻要在這棵樹的樹幹上鑽個小洞,就可接到“柴油”,因而又稱之為“柴油樹”。澳大利亞有一種古巴樹,每棵每年可獲得約25升燃料油,且這種油可直接用於柴油機。美洲香槐草是產於美國的一種雜草,它生長在幹旱和半幹旱地區,每公頃土地可以收獲約1600升燃料油。

一些藻類現在也是產油熱點。這些“油藻”生長繁殖迅速,範圍大,燃料油產量也高。如在淡水中生存的一種叢粒藻,它們簡直就是產油機,能夠直接排出液態燃油。另外一些目前尚未發現有明顯經濟價值的藻類我們也可以用它們來做沼氣原料,而那些含糖量大的藻類則可以用來生產醇類作為燃料。

第十九節 如何應用秸稈發電

秸稈是農作物的主要副產品。長期以來中國農業秸稈利用率低,浪費十分嚴重。例如,每逢收獲季節大量的農作物秸稈在露天被焚燒。這不僅浪費資源和汙染環境,而且影響交通安全,影響人民生活。實際上,秸稈是十分寶貴的綠色再生能源,是當今世界僅次於煤炭、石油和天然氣的第四大能源。通過秸稈處理係統將農作物秸稈進行集中焚燒處理,在保證不造成任何形式的二次汙染的前提下,農作物秸稈燃燒產生熱能發電。

目前,秸稈發電技術已經被聯合國列為重點項目推廣。隨著全球環境問題的日益嚴重,能源危機越來越緊迫,而且《京都議定書》的簽訂,使世界各國更加關心生物質能對減少二氧化碳排放上的作用,加上發展速生能源作物有利於改善環境和生態平衡,對今後人類的長遠發展和生存環境的重要意義,所以許多國家已把生物質能的利用作為未來的一種重要能源來發展。歐洲的一些國家,如瑞典,把生物質能作為替代核能的首要選擇,丹麥更是大力發展生物質能,現在以秸稈發電等可再生能源已占丹麥能源消耗量的24%。丹麥BWE公司率先研發的秸稈生物燃燒發電技術在世界上保持領先地位。

第二十節 我國秸稈發電前景如何

中國的生物質能十分之豐富,現每年僅農作物產生的秸稈量就達7億噸,到2010年將達到8億噸,相當於3.5億~4億噸標準煤。隨著《可再生能源法》的即將實施和與之配套的政策措施的出台,將催生一批秸稈發電項目。2004年國家發改委核準了江蘇、山東和河北三個秸稈發電項目。此後,全國各地,如安徽、湖北、湖南等省份的縣市也正積極調研籌備。有別於傳統的火力發電,農作物秸稈發電的發展應突破三個瓶頸:秸稈供應和成本、技術和設備以及上網電價問題。

目前,國家大力提倡和鼓勵發展循環經濟,節約能源、發展可再生能源,建設節約型的社會。同時一係列的法律、法規和綜合利用的政策出台,為生物質能的開發利用創造了良好的政策環境,應該說當前發展秸稈發電項目的時機很好,其發展前景十分廣闊。