湖南省林科院實(shí)驗(yàn)樓105房,一袋植物油料被倒入亞臨界萃取裝置中。約一小時(shí)后,打開裝置底部的開關(guān)閥,清亮的植物油就流出來(lái)了。
這是煉制生物柴油的第一步。
目前,在該院林場(chǎng)內(nèi)的林業(yè)科學(xué)技術(shù)推廣項(xiàng)目示范基地里面,建立了一個(gè)年產(chǎn)3000噸的中間性試驗(yàn)生產(chǎn)車間。在這個(gè)車間內(nèi),不論是地溝油還是光皮樹、白檀果實(shí)油脂,最后都能被制成生物柴油。
一小時(shí)完成萃取湖南省林科院研究員、博士肖志紅介紹:實(shí)驗(yàn)前,這些油料都經(jīng)過(guò)了預(yù)處理———剝殼、壓模,這是為了增加油料的受熱面積,提高出油率。
根據(jù)掛在墻上的“操作規(guī)程”,植物油萃取一共有14個(gè)步驟。
在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中,肖志紅將其概括為三個(gè)部分:首先,把油料倒入萃取釜,并用真空泵抽成真空狀態(tài);接著,啟動(dòng)熱水循環(huán)泵,通過(guò)水循環(huán)加熱萃取釜,并加入萃取劑進(jìn)行攪拌。
這一過(guò)程中,不同種子需要的溫度和時(shí)間都稍有差異。一般控制加熱溫度為45℃~50℃,用時(shí)為45~50分鐘;最后,停止攪拌,關(guān)掉熱水循環(huán)泵。與萃取劑混合的料液流入分離釜,分離回收萃取劑,并在分離釜壓力降到正常后打開閥門,制好的油就會(huì)直接從這里流出了。而回收的萃取劑可以循環(huán)利用。
這套裝置由該院和合作企業(yè)聯(lián)合研發(fā),不僅可以實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用,還具有原料廣適性的優(yōu)點(diǎn)。除了光皮樹,蓖麻、油桐、白檀、山蒼子等油料能源植物的果實(shí)都可以通過(guò)這套裝置萃取。
事實(shí)上,生物柴油的煉制過(guò)程并不復(fù)雜,一共分為兩步:第一步將植物種子經(jīng)過(guò)采摘、烘干、壓榨、精煉,制作出植物油;第二步在反應(yīng)裝置中,將植物油與甲醇、催化劑結(jié)合進(jìn)行轉(zhuǎn)化,提取生成生物柴油初產(chǎn)物,再經(jīng)過(guò)蒸餾、分流生成植物瀝青和生物柴油。這一階段生產(chǎn)的生物 柴油,通常用于鍋爐等設(shè)備,但如果要投放在汽車市場(chǎng),還需要加入第三方助劑進(jìn)一步混配制成BD5或者BD20,使產(chǎn)品燃燒性能最大化。
“BD5就是在100升柴油里加5升生物柴油,BD20就是加20升。”助理研究員張愛華說(shuō),目前我國(guó)已在海南嘗試實(shí)行BD5、BD10生物燃料。
非食用木本油料不爭(zhēng)糧在實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)內(nèi),一排排低矮的光皮樹整齊地生長(zhǎng)在小山坡上,樹枝上掛滿了一簇簇白色顆粒狀的果實(shí)。光皮樹果實(shí)是煉制生物柴油的重要原料之一。
“食用油脂雖然可以作為生物柴油原料,但中國(guó)是人口大國(guó),不與人爭(zhēng)糧是我國(guó)的基本國(guó)策。光皮樹比較適宜在長(zhǎng)江以南生長(zhǎng),此外光皮樹可以在比較貧瘠的邊際性土地上種植且不占用耕地。”張愛華介紹說(shuō)。
生物柴油的原料成本占整個(gè)制油成本的70%。湖南省林科院院長(zhǎng)李昌珠說(shuō):“原料是瓶頸,現(xiàn)在大家關(guān)注更多的是轉(zhuǎn)化、市場(chǎng)。”因此,李昌珠團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在做的是開發(fā)出更多的非食用木本燃料,除了光皮樹,2010年,他們團(tuán)隊(duì)又新開發(fā)了新能源樹種白檀。張愛華說(shuō),白檀含油量高,產(chǎn)量高,矮化易采摘。
幾種不同的原料最終可生產(chǎn)出同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品,這在學(xué)術(shù)界有個(gè)專業(yè)名詞,叫“原料廣適性”。這是李昌珠的獨(dú)創(chuàng),也是湖南的獨(dú)創(chuàng)。
李昌珠的另一項(xiàng)貢獻(xiàn)是,將一直處于分割狀態(tài)的能源植物的選 擇、育種、栽培和加工結(jié)合起來(lái),使生物燃料油科研和技術(shù)轉(zhuǎn)化成為一個(gè)有機(jī)的整體,開創(chuàng)了從原料到市場(chǎng)的完整產(chǎn)業(yè)鏈,初步實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化開發(fā)。這項(xiàng)“非耕地工業(yè)油料植物高產(chǎn)新品種選育及高值化利用”技術(shù)獲評(píng)2014年“國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)”二等獎(jiǎng)。
2009年,湖南省林科院以技術(shù)入股500萬(wàn)元,與北大未名組建了未名創(chuàng)林。2011年,未名創(chuàng)林被歸入湖南北大未名生物科技有限公司旗下,成為其能源板塊的支點(diǎn)。
那么,研發(fā)生產(chǎn)的生物柴油都銷售到了哪些地方呢?肖志紅說(shuō),現(xiàn)在主要用于水上加油站和鍋爐。“這些加油站江陰有,洞庭湖水域也有。
鍋爐則主要是一些大型賓館、大型生產(chǎn)企業(yè)需要。”肖志紅坦言,由于高油價(jià)導(dǎo)致生產(chǎn)處于虧本經(jīng)營(yíng),大部分企業(yè)均暫時(shí)處于停產(chǎn)狀態(tài)。肖志紅說(shuō),生物柴油是個(gè)新生事物,人們接受需要一個(gè)過(guò)程。
“我們的社會(huì)是個(gè)能源驅(qū)動(dòng)型社會(huì)。生物柴油是國(guó)家戰(zhàn)略儲(chǔ)備,一般企業(yè)不會(huì)做,也做不了。”肖志紅說(shuō),能夠堅(jiān)持投入,企業(yè)需要遠(yuǎn)見,也要實(shí)力。
根據(jù)計(jì)劃,未名創(chuàng)林將總投資35億元,建成一個(gè)年產(chǎn)5萬(wàn)噸生物柴油、年產(chǎn)30萬(wàn)噸生物柴油調(diào)和燃料、規(guī)劃種植能源植物40萬(wàn)畝以及5年內(nèi)達(dá)到年銷售100億元的大型生物能源企業(yè)。
實(shí)現(xiàn)油料全資源利用在目前的市場(chǎng)條件下,很多企 業(yè)紛紛轉(zhuǎn)投其他領(lǐng)域。李昌珠和他的團(tuán)隊(duì)為什么繼續(xù)堅(jiān)持研究?“因?yàn)檫@是國(guó)家能源儲(chǔ)備項(xiàng)目,能夠解決未來(lái)的能源問(wèn)題。”李昌珠說(shuō),石油不可能永遠(yuǎn)會(huì)有,能源才是各行業(yè)的命脈。
因此,李昌珠認(rèn)為,新能源開發(fā)和利用,必將成為未來(lái)趨勢(shì)。但新能源的推廣,光靠技術(shù)攻關(guān)不夠,還需要政策支持。李昌珠說(shuō),生物能源的排放是很低的。“用生態(tài)來(lái)算賬,增加一噸二氧化碳,收一定的溫室氣體、顆粒物稅,用新能源的話政府則給予補(bǔ)貼,這樣新能源的價(jià)格就不高了。”應(yīng)用不止于此。“油料能源植物高效轉(zhuǎn)化國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室”主要立足于高效轉(zhuǎn)化,這些植物除了轉(zhuǎn)化成生物能源,還能轉(zhuǎn)化成各種材料。“不含甲醛無(wú)污染的油漆,衣服面料,甚至化妝品,都可以做出來(lái)。”李昌珠說(shuō),這稱之為油料全資源利用。
但李昌珠認(rèn)為最需要推廣的,是原料生產(chǎn)與污染土地治理的結(jié)合品。
通過(guò)在重金屬污染的土地上種植蓖麻、油桐、山蒼子等油料能源植物,吸收土壤里的重金屬。李昌珠說(shuō),這些植物吸收重金屬后長(zhǎng)出的果實(shí),不僅不影響制生物柴油,還能對(duì)周邊的水和空氣產(chǎn)生良好的生態(tài)作用。
目前,這一技術(shù)已在郴州等地試點(diǎn)。李昌珠說(shuō),今年10月,會(huì)有一位意大利專家過(guò)來(lái),他將研究如何把植物吸收的重金屬提取后再利用。
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