國內(nèi)外目前生產(chǎn)生物柴油有四種成熟工藝方法:堿催化法、酸催化法、脂肪酶或生物酶法、超臨界萃取法。
1、堿催化法
用氫氧化鈉或氫氧化鉀為催化劑,這是目前最常用的制取方法,將植物油脂與甲醇予以酯交換(交酯化)反應(yīng),并使用氫氧化鈉(油脂重量的1%)或甲醇鈉(Sodiummethoxide)作為催化劑,大約混合攪拌反應(yīng)2小時,即可制得生物柴油。
2、酸催化法
因廢油脂通常含有大量的游離脂肪酸,而不能用堿性催化劑轉(zhuǎn)化為生物柴油,因而先用濃硫酸或磷酸作為酸性催化劑預(yù)處理這些高游離脂肪酸原料,使FFA轉(zhuǎn)化為酯。然后通過堿性催化劑將甘三酯轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)。酸催化工藝的不利之處是FFA同醇反應(yīng)產(chǎn)生水,這抑制了FFA的酯化和甘油的轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)?梢栽邗セ磻(yīng)后對物料進行脫醇、脫水處理。堿催化法和酸催化法又被稱為化學(xué)法。
3、脂肪酶或生物酶法
化學(xué)法合成生物柴油有以下缺點:工藝復(fù)雜、醇必須過量,后續(xù)工藝必須有相應(yīng)的醇回收裝置,能耗高;色澤深,由于脂肪中不飽和脂肪酸在高溫下容易變質(zhì);酯化產(chǎn)物難于回收,成本高;生產(chǎn)過程有廢堿液排放。
為解決上述問題,人們開始研究用生物酶法合成生物柴油,即用動物油脂和低碳醇通過脂肪酶進行轉(zhuǎn)酯化反應(yīng),制備相應(yīng)的脂肪酸甲酯及乙酯。酶法合成生物柴油具有條件溫和,醇用量小、無污染排放的優(yōu)點。但目前主要問題有:對甲醇及乙醇的轉(zhuǎn)化率低,一般僅為40%~60%,由于目前脂肪酶對長鏈脂肪醇的酯化或轉(zhuǎn)酯化有效,而對短鏈脂肪醇如甲醇或乙醇等轉(zhuǎn)化率低。而且短鏈醇對酶有一定毒性,酶的使用壽命短。副產(chǎn)物甘油和水難于回收,不但對產(chǎn)物形成抑制,而且甘油對固定化酶有毒性,使固定化酶使用壽命短。生物酶技術(shù)還無法達到工業(yè)化實用水平。
4、超臨界萃取法
超臨界萃取法是采用高甲醇原料油比(42:1)在超臨界狀態(tài)下(350~400℃和1200psi壓力)的脂交換反應(yīng)。它的反應(yīng)時間迅速,在4分鐘即可反應(yīng)完成。但運行成本高,能耗高。超臨界萃取法的優(yōu)點還在于不使用催化劑,免除了催化劑溶解及分離的程序。另外接近商業(yè)化生產(chǎn)的技術(shù)還有非催化劑的共溶劑法,利用共溶劑四氫呋喃增溶甲醇,此法反應(yīng)快速,只需5~10分鐘,反應(yīng)條件溫和,因不需催化劑,在成品和副產(chǎn)品甘油中都無需除去催化劑。但四氫呋喃成本高,而且是有毒品。為防止四氫呋喃的泄漏,對設(shè)備的要求較高。
值得一提的是,美國科學(xué)家發(fā)表的生產(chǎn)生物柴油的新方法,它是一個僅半張信用卡大小的微處理器,甲醇和原料油通過比頭發(fā)絲還細的管道進入微處理器,馬上即將原料轉(zhuǎn)化為生物柴油,它比傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法快10~100倍,而且不使用任何化學(xué)催化劑。反應(yīng)條件溫和,能耗大大降低。據(jù)有關(guān)科學(xué)家宣稱,它將是一種革命化的創(chuàng)新,并有可能顛覆現(xiàn)存的所有生產(chǎn)工藝。
生物柴油在中國是一個新興的行業(yè),表現(xiàn)出新興行業(yè)在產(chǎn)業(yè)化初期所共有的許多市場特征。許多企業(yè)被綠色能源和支農(nóng)產(chǎn)業(yè)雙重“概念”凸現(xiàn)的商機所吸引,紛紛進入該行業(yè),有人以“雨后春筍”形容生物柴油目前的狀態(tài)。當(dāng)人們更多地了解生物柴油優(yōu)良的性能,接受的程度會更大,市場需求也會不斷提高。強大的市場需求與有限的生產(chǎn)能力,使購買者的議價能力降低。同時,也對生物柴油生產(chǎn)企業(yè)提出了更高的要求。
鄭州鼎力研發(fā)生產(chǎn)餐廚垃圾處理設(shè)備,整套工藝設(shè)備運轉(zhuǎn)時為全封閉達到工作狀態(tài),具有投放儲存、破碎、分選、分揀、脫水、滅菌、發(fā)酵、剔除飼料內(nèi)有害物質(zhì)等功能,處理餐廚垃圾的同時,產(chǎn)出高蛋白粉、有機肥、沼氣和生物柴油,實現(xiàn)了垃圾處理無害化、減量化和資源化。