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地沟油、光皮树如何变身生物柴油

2016-07-08 09:22:54 来源:红网 作者:杨杰妮 编辑:刘飞越

  省林科院实验楼105房,一袋植物油料被倒入亚临界萃取装置中。约一小时后,打开装置底部的开关阀,清亮的植物油就流出来了。这是炼制生物柴油的第一步。

  省林科院林场内有一个年产3000吨的中间性试验生产车间。在这个车间内,不论是地沟油还是光皮树、白檀果实油脂,通过并不复杂的炼制过程,最后都能被制成生物柴油。

  潇湘晨报记者 杨杰妮 实习生 袁堂芬 长沙报道

  省林科院院长、林木无性系育种湖南省重点实验室创始人之一、省生物柴油工程技术研究中心主任、国家林业局能源办核心专家……李昌珠的头衔很多。这位出生于上世纪60年代初的湖南道县人,在毕业后就开始投身于能源植物、生物柴油和经济林育种研究,如今已是国内生物能源产业的绝对领军人物。

  目前,在省林科院林场内的林业科学技术推广项目示范基地里面,建立了一个年产3000吨的中间性试验生产车间。在这个车间内,不论是地沟油还是光皮树、白檀果实油脂,最后都能被制成生物柴油。

  实验一小时完成植物萃取过程

  在省林科院实验楼的105房内,湖南省林科院研究员、博士肖志红熟练地提起一袋植物油料,倒入亚临界萃取装置中。约一小时后,打开装置底部的开关阀,清亮的植物油就流出来了。

  实验前,这些油料都经过了预处理:剥壳,压模。肖志红说,这是为了增加油料的受热面积,提高出油率。根据挂在墙上的“操作规程”,植物油萃取一共有14个步骤。在现场实验中,肖志红将其概括为三个部分:首先,把油料倒入萃取釜,并用真空泵抽成真空状态;接着,启动热水循环泵,通过水循环加热萃取釜,并加入萃取剂进行搅拌。这一过程中,不同种子需要的温度和时间都稍有差异。一般控制加热温度为45℃至50℃,用时大概为45至50分钟;最后,停止搅拌,关掉热水循环泵。与萃取剂混合的料液流入分离斧,分离回收萃取剂,并在分离斧压力降到正常后打开阀门,制好的油就会直接从这里流出了。而回收的萃取剂可以循环利用。

  这套装置由省林科院和合作企业联合研发,不仅可以实现资源的循环利用,还具有原料广适性的优点。除了光皮树,蓖麻、油桐、白檀、山苍子等油料能源植物的果实都可以通过这套装置萃取油。

  事实上,生物柴油的炼制过程并不复杂,一共分为两步:第一步将植物种子经过采摘、烘干、压榨、精炼,制作出植物油;第二步在反应装置中,将植物油与甲醇、催化剂结合进行转化,提取生成生物柴油初产物,再经过蒸馏、分流生成植物沥青和生物柴油。这一阶段生产的生物柴油,通常用于锅炉等设备,但如果要投放在汽车市场,还需要加入第三方助剂进一步混配制成BD5或者BD20,使产品燃烧性能最大化。“BD5就是在100升柴油里加5升生物柴油,BD20就是加20升。”助理研究员张爱华说,目前我国已在海南尝试实行BD5、BD10生物燃料。

  原料开发出更多非食用木本燃料

  在省林科院实验林场内,一排排低矮的光皮树整齐地生长在小山坡上,树枝上挂满了一簇簇白色颗粒状的果实。光皮树果实是炼制生物柴油的重要原料之一。

  “食用油脂虽然可以作为生物柴油原料,但中国是人口大国,不与人争粮是我国的基本国策。光皮树比较适宜在长江以南生长,此外光皮树可以在比较贫瘠的边际性土地上种植且不占用耕地。”助理研究员张爱华介绍说。

  2007年,李昌珠带头设立了“光皮树种子资源和无性系选育研究与示范”项目,并在2009年获得湖南省科学技术进步二等奖。由他们选育的光皮树含油率提高了10%,产量提高30%。

  生物柴油的原料成本占整个制油成本的70%。李昌珠说:“原料是瓶颈,现在大家关注更多的是转化、市场。”因此,李昌珠团队现在做的是开发出更多的非食用木本燃料,除了光皮树,2010年,他们团队又新开发了新能源树种白檀。张爱华说,白檀含油量高,产量高,矮化易采摘。

  目前,在省林科院林场内的林业科学技术推广项目示范基地内,建立起了一个年产3000吨的中间性试验生产车间。在这个车间内,不论是地沟油还是光皮树、白檀果实油脂,最后都能被制成生物柴油。几种不同的原料最终可生产出同一个标准的产品,这在学术界有个专业名词,叫“原料广适性”。这是李昌珠的独创,也是湖南的独创。

  李昌珠的另一项贡献是,将一直处于分割状态的能源植物的选择、育种、栽培和加工结合起来,使生物燃料油科研和技术转化成为一个有机的整体,开创了从原料到市场的完整产业链,初步实现了产业化开发。这项“非耕地工业油料植物高产新品种选育及高值化利用”技术获评2014年“国家科学技术进步奖”二等奖。

  应用水上加油站和企业锅炉

  除了科研方面的头衔,肖志红还是湖南未名创林生物能源有限公司(以下简称“未名创林”)的股东。

  2009年,湖南省林科院以技术入股500万,与北大未名组建了未名创林。2011年,未名创林被归入湖南北大未名生物科技有限公司(以下简称“湖南未名”)旗下,成为其能源板块的支点。

  据了解,未名创林是一家专门从事生物能源研发、生产及销售的高新科技企业。

  那么,由省林科院研发生产的生物柴油都销售到了哪些地方呢?肖志红说,现在主要用于水上加油站和锅炉。“这些加油站江阴有,洞庭湖水域也有。锅炉则主要是一些大型宾馆、大型生产企业需要。”

  肖志红坦言,由于高油价导致生产处于亏本经营,大部分企业均暂时处于停产状态。肖志红说,生物柴油是个新生物,接受需要一个过程。

  “我们的社会是个能源驱动型社会。生物柴油是国家战略储备,一般企业不会做,也做不了。”肖志红说,能够坚持投入,企业需要远见,也要实力。

  根据计划,未名创林将总投资35亿人民币,建成一个年产5万吨生物柴油、年产30万吨生物柴油调和燃料、规划种植能源植物40万亩以及五年内达到年销售100亿元的大型生物能源企业。

  未来种植油料能源植物

  吸收土壤里的重金属

  在目前的市场条件下,很多企业纷纷转投其他领域。李昌珠和他的团队为什么继续坚持研究?“因为这是国家能源储备项目,能够解决未来的能源问题。”李昌珠说,石油不可能永远会有,能源才是各行业的命脉。

  因此,李昌珠认为,新能源开发和利用,必将成为未来趋势。但新能源的推广,光靠技术攻关不够,还需要政策支持。李昌珠说,生物能源的排放是很低的。“用生态来算账,增加一吨二氧化碳,收一定的温室气体、颗粒物税,用新能源的话政府则给予补贴,这样新能源的价格就不高了。”

  应用不止于此。“油料能源植物高效转化国家地方联合工程实验室”主要立足于高效转化,这些植物除了转化成生物能源,还能转化成各种材料。“不含甲醛无污染的油漆,衣服面料,甚至化妆品,都可以做出来。”李昌珠说,这称之为油料全资源利用。

  但李昌珠认为最需要推广的,是原料生产与污染土地治理的结合品。通过在重金属污染的土地上种植蓖麻、油桐、山苍子等油料能源植物,吸收土壤里的重金属。李昌珠说,这些植物吸收重金属后长出的果实,不仅不影响制生物柴油,还能对周边的水和空气产生良好的生态作用。

  目前,这一技术已在郴州等地试点。李昌珠说,今年十月,会有一位意大利专家过来,他将研究如何把植物吸收的重金属提取后再利用。

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