谭燕宏

（营口职业技术学院环境化学工程系，辽宁 营口 115000）

柴油作为一种重要的动力燃料在各国燃料结构中占有较高的份额。随着世界范围内车辆柴油化趋势的加快，未来柴油的需求量会逐步提升。而石油资源的日益枯竭和人们环保意识的提高，大大促进了全世界加快柴油替代燃料的开发步伐。生物柴油是指以动植物油脂为原料，经过反应而得到的既可作为矿物燃料替代品，又可作为矿物燃料添加剂的物质，与石化柴油相比，它可以使二氧化硫等硫化物的排放量减少约30％，使一氧化碳等温室气体的排放量减少60％。

1 餐厨垃圾加工生物柴油发展优势

作为石化柴油的替代燃料，生物柴油其本身即为燃油，可直接用于现有的柴油机，同时它也可以作为添加剂，与石化柴油以一定比例调和成柴油-生物柴油混合燃料。利用餐厨垃圾加工生物柴油发展优势明显，前景可观。

1.1 生产技术成熟

生物柴油于1988年诞生，是由德国聂尔公司首创，以菜籽油为原料，提炼而成的洁净燃油。突出的环保性和可再生性，引起了世界发达国家，尤其是资源贫乏国家的高度重视。以动植物油脂为原料生产生物柴油技术主要有酸-碱两步法、分离反应法、完全酸催化法等工艺。餐厨垃圾粗加工提炼的垃圾油，其成分和植物油非常接近，可作为生物柴油的半成品原料直接用于生产。

1.2 管理技术成熟

在餐厨垃圾加工生产生物柴油管理方面，世界许多国家和地区技术成熟。以香港为例，采用三联单进行管理。餐饮业者保存一联，收集商保存一联，香港环保署的垃圾集中处理站保存一联；收集商到饭店收集餐厨垃圾时，要在饭店的一联上签署，何时收集、收集多少等数据；然后将收集起来的餐厨垃圾运送到环保署指定的隔油池，垃圾处理商称重后，将总质量一联给运输商作为环保署给运输商付费的依据，处理商将汇总起来的餐厨垃圾的总量作为环保署付费的依据；同时，环保署将收到的各个餐馆排放的餐厨垃圾的量作为向餐馆收费的依据。

1.3 生产原料潜力巨大

据统计，我国餐饮企业餐厨垃圾的年产生量不低于6 000万t，如北京、上海等大城市日产生餐厨垃圾1 000 t左右，虽然我国目前餐厨垃圾资源化程度低，但餐厨垃圾资源化潜力巨大。同时餐厨垃圾加工生物柴油利润丰厚，利用餐厨垃圾加工制造的生物柴油的价格比普通柴油要便宜许多，有很大的利润空间。我国相关部门也先后出台对以餐厨垃圾等为原料加工生物柴油的积极政策，如政府给予贴息贷款、特许经营等，鼓励企业投资，为促进餐厨垃圾无害化、资源化处理提供良好的社会环境。

2 餐厨垃圾加工生物柴油生产工艺

2.1 碱催化酯交换反应

碱催化酯交换反应具有速率快、转化率高等优点，是目前生物柴油生产最常用的方法之一。在均相碱催化剂中以甲醇盐应用最为广泛，因为甲醇盐作催化剂操作容易、价格低、活性高、反应时间短、反应所需温度低、催化剂用量少，且反应后通过中和水洗易除去。工艺为：通过对废弃油脂的预处理，使其中的水分、颜色都得到控制。通过脱色、脱酸的废弃油脂与适量的甲醇和NaOH，在60℃下反应40 min，所得生物柴油产率为85.8％。该工艺的不足之处在于后续工序需要有甲醇回收装置以收集过量的甲醇，能耗增大，产品分离难且反应副产物和废液处理较难。

2.2 酸催化酯交换法

酸催化酯交换过程一般使用硫酸、盐酸、磷酸、有机磺酸、固体超强酸等进行催化。对于游离脂肪酸和水分含量高的油脂游离酸较易催化酯化反应，且酯化反应速率要远远快于酯交换速率。通常采用两步法处理原油酸值较高的情况，第一步先用酸催化酯化反应，待酸值降到一定程度后，干燥除水，再进行第二步的碱催化转酯化反应。酸催化酯交换法的缺点是在生产中会造成生物柴油分离困难，并产生酸性废水。

2.3 脂肪酶催化酯交换反应

酶催化法是以脂肪酶为催化剂，动植物油脂与醇发生酯交换反应生成脂肪酸酯的过程。酶催化法存在制备工艺简单、原料适用性广、反应条件温和、醇用量小、产物易回收、不腐蚀设备、不污染环境等优点。但脂肪酶作为催化剂还有一定局限性，底物降低酶的活性，对其有抑制作用；酶的价格昂贵，寿命短；脂肪酶在有机溶剂中不易分散，存在聚集作用，催化效率较低，直接造成生产成本居高不下。

2.4 超临界甲醇流体法

超临界甲醇流体法就是处于超临界状态下的甲醇与动植物的油脂发生酯交换反应生成脂肪酸甲酯的工艺。研究发现在超临界处理过程，甲醇可以在无催化剂情况下与菜籽油发生酯交换反应。在反应压为20 MPa、温度为300℃、甲醇与菜籽油物质的量比为42∶1，以及反应时间控制在15 min的条件下，脂肪酸甲酯收率靠近100％。相比于传统的酸、碱催化法和酶催化法等技术，超临界酯交换反应不需要催化剂，反应速率快和产物分离简单，具有明显优势；但仍然存在反应温度、压力条件不够温和，对设备要求较高及操作费用高等缺点。

2.5 加氢工艺法

直接加氢脱氧工艺是在 240～450 ℃，4～15 MPa，催化剂作用对油脂的深度加氢过程，羧基中的氧原子和氢结合成水分子，而自身还原成烃，同时生成水和丙烷等。与酯交换工艺相比，加氢工艺具有原料适应性强，可利用现有炼厂加氢技术与设备直接加氢脱氧，工艺比较简单，产物具有高的十六烷值等优点，同时加氢工艺得到的绿色柴油是优质的柴油调和组分，沸程范围接近典型的石化柴油，但得到的柴油组分中主要是长链的正构烷烃，使得产品的浊点较高，低温流动性差，产品在高纬度地区环境下使用受到抑制，一般只能作为高十六烷值柴油添加组分。

3 餐厨垃圾制备生物柴油问题及对策

3.1 问题

生物柴油企业以餐厨垃圾作为生物原料，餐厨垃圾的收运管理已成为其资源化处理的关键。从各个城市管理方式看，特许经营以及政府主导、公众参与、公司化运作等模式都实行过，但多年来层层转包最终使得废弃油脂管理形同虚设，废弃油脂回流餐桌时有发生；餐馆—收运户—餐厨垃圾加工点已形成一个完整的地下利益链条。政府管理部门及正规企业的介入，使餐馆及收运户、加工点的利益受损，尤其是餐馆由原来的餐厨垃圾赚钱，变成了餐厨垃圾赔钱，餐馆、收运户、加工点以各种方式逃脱监管，三者之间的交易由明变暗，餐厨垃圾“经营”变得更加隐蔽，给政府监管带来更大困难。

3.2 对策

加强餐厨垃圾收运管理可以采用政府引导、统一管理、集中收运、定点处置、社会参与、市场化运作等手段。采取灵活策略应结合实际，规范餐厨垃圾的收运、处理。餐厨垃圾特别是废食用油脂资源的合理化利用，对防止废食用油脂再次进入食物链和促进生物柴油的发展都十分有利。