上海交通大学通识教育立项核心课程 课程名称：生物技术与人类 课程号： BI906班级号： F1207103 姓名： 施怕昀 学号： 5120719062 专业： 数学系 课程小论文 题目编号 8 得分 序号 选题 1 生物技术的由来与发展 2 基因工程与农业革命 3 “黄金水稻”所引发的故事 4 “绿色革命”与农业基因工程 5 转基因食品安全吗？ 6 舌尖上的生物技术 1 功能食品与生物技术 8 新能源的希望生物柴油 9 化解能源危机的微生物 10 “白色革命”与生物技术 11 改变环境的基因科学 12 “红色革命”与基因工程 13 非典型战争一生物战与基因武器 14 抗生素与耐药菌 15 转基因的影响 16 基因的伦理 17 试管婴儿的是与非 18 转基因与生物多样性 19 人类基因与专利 20 自选题目（限在粮食或视频、能源或人类健康领域）
上海交通大学通识教育立项核心课程 课程名称： 生物技术与人类 课程号： BI906 班级号： F1207103 姓名： 施怡昀 学号： 5120719062 专业： 数学系 课程小论文 题目编号 8 得分 序号 选题 1 生物技术的由来与发展 2 基因工程与农业革命 3 “黄金水稻”所引发的故事 4 “绿色革命”与农业基因工程 5 转基因食品安全吗？ 6 舌尖上的生物技术 7 功能食品与生物技术 8 新能源的希望-生物柴油 9 化解能源危机的微生物 10 “白色革命”与生物技术 11 改变环境的基因科学 12 “红色革命”与基因工程 13 非典型战争—生物战与基因武器 14 抗生素与耐药菌 15 转基因的影响 16 基因的伦理 17 试管婴儿的是与非 18 转基因与生物多样性 19 人类基因与专利 20 自选题目（限在粮食或视频、能源或人类健康领域）
新能源的希望-生物柴油 数学系施怡昀5120719062 【摘要】 石化燃料是当前人类使用的主要能源，但其日益消耗殆尽，同时造成了严重的温 室效应和环境污染问题，因此，生物柴油被当作石化燃料的绿色替代品，许多国家都 在大力研发。本文首先阐述了能源危机的本质及产生原因，而后对生物柴油的原 料及生产技术进行阐释解析，并分析世界各国对生物柴油的研究及使用情况 最后在分析了我国油料生产与食用消费现状、受国际生物柴油大力发展的影响的 程度及油料作物与粮食生产对耕地资源的激烈竞争矛盾的基础上提出了充分利用 盐碱地、贫瘠、荒漠与退耕还林地，通过种植抗逆性强的油料植物发展我国生物柴 油的思路。 【关键词】：能源危机生物柴油生产原料生产技术荒漠化退耕还林 【Abstract】 Fossil fuels is the main resources for humanity use in the present, however,it is gradually exhausting,causing serious greenhouse effect and environmental pollution at the same time.Hence,biodiesel,being regarded as the best substitution of fossil fuel,is being developed a lot by lots of countries.This paper first explain the essence and cause of energy crisis,and then introduce the raw material and produce technology of biodiesel.The paper also introduce the use of biodiesel all around the world,and at last,it analyze the present situation of China for biodiesel and give the rational advice. [Key Word]:Energy Crisis,Biodiesel,Biological Material,Produce Technology,Desertification,Return the grain plots to forestry
新能源的希望-生物柴油 数学系 施怡昀 5120719062 【摘要】 石化燃料是当前人类使用的主要能源,但其日益消耗殆尽,同时造成了严重的温 室效应和环境污染问题,因此,生物柴油被当作石化燃料的绿色替代品,许多国家都 在大力研发。本文首先阐述了能源危机的本质及产生原因，而后对生物柴油的原 料及生产技术进行阐释解析，并分析世界各国对生物柴油的研究及使用情况。 最后在分析了我国油料生产与食用消费现状、受国际生物柴油大力发展的影响的 程度及油料作物与粮食生产对耕地资源的激烈竞争矛盾的基础上,提出了充分利用 盐碱地、贫瘠、荒漠与退耕还林地,通过种植抗逆性强的油料植物发展我国生物柴 油的思路。 【关键词】：能源危机 生物柴油 生产原料 生产技术 荒漠化 退耕还林 【Abstract】 Fossil fuels is the main resources for humanity use in the present, however, it is gradually exhausting, causing serious greenhouse effect and environmental pollution at the same time. Hence, biodiesel, being regarded as the best substitution of fossil fuel, is being developed a lot by lots of countries. This paper first explain the essence and cause of energy crisis, and then introduce the raw material and produce technology of biodiesel. The paper also introduce the use of biodiesel all around the world, and at last, it analyze the present situation of China for biodiesel and give the rational advice. 【Key Word】:Energy Crisis, Biodiesel, Biological Material, Produce Technology, Desertification, Return the grain plots to forestry
在全球能源危机和油价不断上张的大背景下，各国寻找新能源的脚步也前所未有 地加快。在种类繁多的新能源中，来源广泛、应用方便、污染小的生物能源作为一 种理想的可再生能源，越来越受到世界各国的关注。据有关专家估计，到本世纪中 叶，采用新技术生产的生物质能替代现有燃料的替代率将占全球总能耗的40%以 上。而生物柴油作为生物能源的翘楚也逐渐受到越来越多的关注，接下来本文就 将根据生物柴油的发展与现状等进行一些深入探讨。 1.能量守恒定律的表现形式及能源危机实质探析 1.1能量守恒定律的表现形式 当今经济的飞跃发展引起能源消耗的惊人增长，能源危机笼罩着全球，但对能 源危机实质的认识人们却不尽一致。能量守恒和转化定律告诉我们：能量既不会消 灭，也不会创生，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一 个物体，在转化和转移过程中能量的总量保持不变。自然界演化大致可分为宇宙的 演化、恒星的演化、地球的演化、生物的演化四类)，在不同的演化态下，能量守 恒定律有不同表现形式。①宇宙大爆炸阶段。宇宙大爆炸学说认为，宇宙起源于 200亿年前一个极高温极高密度的“原始火球”的大爆炸2]。从大爆炸到基本粒 子的形成，能量要是以粒子辐射形式存在，这时的能量守恒定律主要表现为粒能 守恒定律。②恒星演化阶段。恒星演化状态主要是氢核聚变为氦核及各种重元素 的原子核聚变过程。。③地球演化阶段。地球演化主要包括地圈、大气圈和水圈的 形成。在地球演化的物理变化中有机械能、热能、电能、光能等能量的相互转化 和守恒，在地球演化的化学变化中有质量守恒，因此在这一阶段能量守恒定律主 要表现为封闭状态下能量守恒和质量守恒。④生物演化阶段。生命起源于化学演 化，在生物演化状态下，由大气圈、水圈和岩石圈组成的生物圈是地球表面上生物
在全球能源危机和油价不断上涨的大背景下, 各国寻找新能源的脚步也前所未有 地加快。在种类繁多的新能源中, 来源广泛、应用方便、污染小的生物能源作为一 种理想的可再生能源, 越来越受到世界各国的关注。据有关专家估计, 到本世纪中 叶, 采用新技术生产的生物质能替代现有燃料的替代率将占全球总能耗的 40 %以 上。而生物柴油作为生物能源的翘楚也逐渐受到越来越多的关注，接下来本文就 将根据生物柴油的发展与现状等进行一些深入探讨。 1. 能量守恒定律的表现形式及能源危机实质探析 1.1 能量守恒定律的表现形式 当今经济的飞跃发展引起能源消耗的惊人增长, 能源危机笼罩着全球, 但对能 源危机实质的认识人们却不尽一致。能量守恒和转化定律告诉我们:能量既不会消 灭, 也不会创生, 它只能从一种形式转化为其他形式, 或者从一个物体转移到另一 个物体, 在转化和转移过程中能量的总量保持不变。自然界演化大致可分为宇宙的 演化、恒星的演化、地球的演化、生物的演化四类[ 1]，在不同的演化态下, 能量守 恒定律有不同表现形式。。①宇宙大爆炸阶段。宇宙大爆炸学说认为, 宇宙起源于 200 亿年前一个极高温极高密度的“原始火球”的大爆炸[ 2] 。从大爆炸到基本粒 子的形成, 能量要是以粒子辐射形式存在, 这时的能量守恒定律主要表现为粒能 守恒定律。②恒星演化阶段。恒星演化状态主要是氢核聚变为氦核及各种重元素 的原子核聚变过程。。③地球演化阶段。地球演化主要包括地圈、大气圈和水圈的 形成。在地球演化的物理变化中有机械能、热能、电能、光能等能量的相互转化 和守恒, 在地球演化的化学变化中有质量守恒, 因此在这一阶段能量守恒定律主 要表现为封闭状态下能量守恒和质量守恒。④生物演化阶段。生命起源于化学演 化, 在生物演化状态下, 由大气圈、水圈和岩石圈组成的生物圈是地球表面上生物
生存和活动的范围。生物圈内的能量主要来源于太阳能，有机物与无机物利用太阳 能实现物质和能量互换。从太阳能的吸收到生物体活动能量的耗散，生物圈内各种 演化都是能量循环的表现。由于地球的运动变化导致生物圈内的能、力、热等能 量不同表现形式始终处于动态中，从整体观演化的角度来说，进入生物圈中的能 量应该与生物利用后散失的能量大体相等。因此生物演化态下能量守恒主要表现 为总体意义上的动态能量循环守恒。 1.2能源危机的实质 能源危机是指由于能源短缺导致能源供应紧张，能源价格不断上涨而形成的危 机。据国际权威机构估计，世界已探明的可采石油，大约只可供应人类41年的需 要，天然气为60~70年，煤炭约200年，人类正面临能源危机对能源安全的 威胁。能量守恒定律告诉我们能量既不能被创造又不能被消灭，可以从一种形式转 化为另一种形式3)。如果只考虑能量守恒定律的普遍性，那地球上的能源就万世不 竭了。然而能量守恒定律在不同的演化状态下有不同的表现形式在宇宙的演化状 态下，能量守恒定律主要表现为粒能守恒定律，在这种状态下能否保持能量总量 守恒依赖于能量转化为粒子和粒子转化为能量的成功，否则会发生能源危机。在恒 星的演化状态下能量守恒定律主要表现为质能守恒定律，在这种状态下能否保持 能量总量守恒依赖于能量转化为质量和质量转化为能量的成功，否则会发生能源 危机。在地球的演化状态下能量守恒定律主要表现为封闭状态下能量守恒定律和 质量守恒定律，在这种状态下能否保持能量总量守恒依赖于封闭状态下能量转化 和质量转化的成功，否则会发生能源危机。在生物的演化状态下的能量守恒定律主 要表现为动态能量循环守恒定律，在这种状态下能否保持能量总量守恒依赖于动 态能量循环的平衡，否则会发生能源危机。 现在人类居住和活动的地球表层状态主要是生物演化状态，在生物演化状态下
生存和活动的范围。生物圈内的能量主要来源于太阳能, 有机物与无机物利用太阳 能实现物质和能量互换。从太阳能的吸收到生物体活动能量的耗散, 生物圈内各种 演化都是能量循环的表现。由于地球的运动变化导致生物圈内的能、力、热等能 量不同表现形式始终处于动态中, 从整体观演化的角度来说, 进入生物圈中的能 量应该与生物利用后散失的能量大体相等。因此生物演化态下能量守恒主要表现 为总体意义上的动态能量循环守恒。 1.2 能源危机的实质 能源危机是指由于能源短缺导致能源供应紧张, 能源价格不断上涨而形成的危 机。据国际权威机构估计, 世界已探明的可采石油, 大约只可供应人类 41 年的需 要, 天然气为 60 ～ 70 年, 煤炭约 200 年, 人类正面临能源危机对能源安全的 威胁。能量守恒定律告诉我们能量既不能被创造又不能被消灭, 可以从一种形式转 化为另一种形式[ 3]。如果只考虑能量守恒定律的普遍性, 那地球上的能源就万世不 竭了。然而能量守恒定律在不同的演化状态下有不同的表现形式:在宇宙的演化状 态下, 能量守恒定律主要表现为粒能守恒定律, 在这种状态下能否保持能量总量 守恒依赖于能量转化为粒子和粒子转化为能量的成功, 否则会发生能源危机。在恒 星的演化状态下能量守恒定律主要表现为质能守恒定律, 在这种状态下能否保持 能量总量守恒依赖于能量转化为质量和质量转化为能量的成功, 否则会发生能源 危机。在地球的演化状态下能量守恒定律主要表现为封闭状态下能量守恒定律和 质量守恒定律, 在这种状态下能否保持能量总量守恒依赖于封闭状态下能量转化 和质量转化的成功, 否则会发生能源危机。在生物的演化状态下的能量守恒定律主 要表现为动态能量循环守恒定律, 在这种状态下能否保持能量总量守恒依赖于动 态能量循环的平衡, 否则会发生能源危机。 现在人类居住和活动的地球表层状态主要是生物演化状态, 在生物演化状态下
能量守恒定律告诉我们：每当能量从一种状态转化到另一状态时，会损失能在将来 用做某种功的一定“有效的”能量。如果能够发现和利用一种能为人类持续提供 能量的某种形式的物质资源，在地球表层状态下实现动态能量循环的平衡，则能 量守恒和转化定律的实现就有了现实条件，能源危机就不会发生如果不能够发现 和利用这种物质资源，在地球表层状态下就不会实现动态能量循环的平衡，则能 量守恒和转化定律的实现就缺乏现实条件，能源危机就必然会发生。这就是当前能 源危机的实质。 2.生物能源的能源性特点 目前人类使用的能源绝大部分来自含碳能源，包括煤炭、石油、天然气。其他可 再生的一次性能源，包括水能、风能、太阳能、地热能、潮汐能都不含碳。生物能 源是唯一的一种含碳可再生能源。生物能源的这种特点称之为能源性特点这种特 点使它可以像其他能源一样可以消耗和转化，除了转化为电力外，还可生成油料、 醇类、燃气或固体燃料，特别是它可以在不必对已有的工业技术作任何改进的前提 下即可以替代常规能源，因而能够满足动态能量循环守恒定律的条件，这使得生物 能源在解决能源危机方面能够发挥重要作用。 3.生物柴油的生产原料及工艺 3.1生物柴油原料 发展生物柴油最关键的问题是原料油的问题4-5]。能用于生物柴油生产的原料极 其丰富，包括植物油（草本植物油、木本植物油、水生植物油λ动物油（猪油、 牛油、羊油、鱼油等)和工业、餐饮废油（动植物油或脂肪酸）等。早期的生物 柴油生产主要依靠食用油，如欧洲使用菜籽油、美国使用大豆油、东南亚使用棕
能量守恒定律告诉我们:每当能量从一种状态转化到另一状态时, 会损失能在将来 用做某种功的一定“有效的”能量。如果能够发现和利用一种能为人类持续提供 能量的某种形式的物质资源, 在地球表层状态下实现动态能量循环的平衡, 则能 量守恒和转化定律的实现就有了现实条件, 能源危机就不会发生;如果不能够发现 和利用这种物质资源, 在地球表层状态下就不会实现动态能量循环的平衡, 则能 量守恒和转化定律的实现就缺乏现实条件, 能源危机就必然会发生。这就是当前能 源危机的实质。 2.生物能源的能源性特点 目前人类使用的能源绝大部分来自含碳能源, 包括煤炭、石油、天然气。其他可 再生的一次性能源, 包括水能、风能、太阳能、地热能、潮汐能都不含碳。生物能 源是唯一的一种含碳可再生能源。生物能源的这种特点称之为能源性特点, 这种特 点使它可以像其他能源一样可以消耗和转化, 除了转化为电力外, 还可生成油料、 醇类、燃气或固体燃料, 特别是它可以在不必对已有的工业技术作任何改进的前提 下即可以替代常规能源,因而能够满足动态能量循环守恒定律的条件, 这使得生物 能源在解决能源危机方面能够发挥重要作用。 3.生物柴油的生产原料及工艺 3.1 生物柴油原料 发展生物柴油最关键的问题是原料油的问题[4-5]。能用于生物柴油生产的原料极 其丰富，包括植物油（草本植物油、木本植物油、水生植物油）、动物油（猪油、 牛油、羊油、鱼油等）和工业、餐饮废油（动植物油或脂肪酸）等。早期的生物 柴油生产主要依靠食用油，如欧洲使用菜籽油、美国使用大豆油、东南亚使用棕
榈油等。过量使用食用油可能造成食用油价格急速上涨，世界生物柴油产量不过 400~500万吨，与全球接近8000万吨食用油的产量61相比不到10%，但近年 来食用油价格已经涨到8000元/吨左右，而同期柴油价格只有4500~6000元/ 吨。显然，采用食用油生产生物柴油是不经济的。 在中国、印度、巴西等新兴发展中国家，将食用油用于燃料生产是不现实的。 发展适合本国国情的原料油成为重要的能源战略7，如巴西大力发展蓖麻种植，中 国和印度则力推麻疯树的栽培，采用不占用耕地、含油率高、易于大规模种植的 非食用油料植物才是发展方向6-刃。但是，这些油脂也不是廉价的，以每亩100~ 200kg油的产量，要保证种植的收入，价格也不会太低，综合利用和合理开发是 降低成本的最好方法。 废油脂是最经济的生物柴油原料。每年来自食品加工和动植物加工的废油脂几 百万吨，植物油加工的油脚通过硫酸酸化处理回收的酸化油，主要以游离脂肪酸 为主，酸价高达150~190 mgKOH/g。而从动物油脂加工厂来的脂肪，主要以甘 油三酯为主，动物油脂的特点是含饱和脂肪酸较高。而从餐饮业来的废油脂，主 要是动植物油脂的混合物，根据我国食用油消耗量估算，每年有100万吨左右。 政府在废油脂回收中已经有很多措施保证废油脂不被误用，回收的废油脂作为生 物柴油原料有环保、卫生及食品安全上的意义。目前，我国生物柴油的主要原料 是这些废油脂。 微藻油脂是最近研究很多的课题8)。微藻可以通过光合作用从空气中固定CO2 生产油脂，目前可以生产油脂的微藻有很多种，可以开放式培养和利用光化学反 应器的封闭式培养。根据理论推算，单位面积养殖微藻可以得到的油产量高于麻 疯树籽油50倍、棕榈油20倍。但目前的生产力水平，从微藻生产油脂的成本还 很高，远没有达到经济性的能源要求
榈油等。过量使用食用油可能造成食用油价格急速上涨，世界生物柴油产量不过 400～500 万吨，与全球接近 8000 万吨食用油的产量[6]相比不到 10%，但近年 来食用油价格已经涨到 8000 元/吨左右，而同期柴油价格只有 4500～6000 元/ 吨。显然，采用食用油生产生物柴油是不经济的。 在中国、印度、巴西等新兴发展中国家，将食用油用于燃料生产是不现实的。 发展适合本国国情的原料油成为重要的能源战略[7]，如巴西大力发展蓖麻种植，中 国和印度则力推麻疯树的栽培，采用不占用耕地、含油率高、易于大规模种植的 非食用油料植物才是发展方向[6-7]。但是，这些油脂也不是廉价的，以每亩 100～ 200 kg 油的产量，要保证种植的收入，价格也不会太低，综合利用和合理开发是 降低成本的最好方法。 废油脂是最经济的生物柴油原料。每年来自食品加工和动植物加工的废油脂几 百万吨，植物油加工的油脚通过硫酸酸化处理回收的酸化油，主要以游离脂肪酸 为主，酸价高达 150～190 mgKOH/g。而从动物油脂加工厂来的脂肪，主要以甘 油三酯为主，动物油脂的特点是含饱和脂肪酸较高。而从餐饮业来的废油脂，主 要是动植物油脂的混合物，根据我国食用油消耗量估算，每年有 100 万吨左右。 政府在废油脂回收中已经有很多措施保证废油脂不被误用，回收的废油脂作为生 物柴油原料有环保、卫生及食品安全上的意义。目前，我国生物柴油的主要原料 是这些废油脂。 微藻油脂是最近研究很多的课题[8]。微藻可以通过光合作用从空气中固定 CO2 生产油脂，目前可以生产油脂的微藻有很多种，可以开放式培养和利用光化学反 应器的封闭式培养。根据理论推算，单位面积养殖微藻可以得到的油产量高于麻 疯树籽油 50 倍、棕榈油 20 倍。但目前的生产力水平，从微藻生产油脂的成本还 很高，远没有达到经济性的能源要求
3.2生产技术 近年来，实验室研究的生物柴油生产技术非常多，而且针对各种不同的原料进 行的工艺试验很多。从反应来讲，涉及到化学催化、生物催化、超临界无催化剂 的酯化/酯交换反应。但到现在为止，工业化的生产方法除了传统的酸碱催化外， 就是超临界方法了。生物催化、固体催化剂等都还处在工业化试验过程中。 商业化的碱催化生产工艺（如Lugi工艺91)对于原料油要求较为苛刻，如游离 脂肪酸(FFA)含量最大0.1%，水分含量最大0.1%，不皂化物最大0.8%，磷含 量最大10g/儿。几乎所有的原料毛油都达不到此要求，预处理工序非常复杂， 需要碱洗、沉降、酸洗等很多程序，几乎比生物柴油生产过程还要长。预处理过 程所带来的投资成本和操作成本与产品收率损失之间的平衡成为选择的依据10。 3.3固体催化剂 固体催化剂具有容易分离的优点，近年来研究非常活跃。预酯化阶段，可以采 用固体酸代替硫酸、盐酸等液体酸，最简单的方法是将液体强酸固载在载体上得 到负载型固体酸。 固体碱催化剂主要用于酯交换反应。最早用作生物柴油的碱催化剂是负载的碱金 属Kim等I负载钠碱催化剂Na/NaOH/y-Al2O3具有很好的酯交换催化活性。 但碱金属氢氧化物在醇溶液中溶解性较高，活性组分容易流失。 阴离子交换树脂是碱性催化剂的一种，也是可以作为酯交换反应的固体催化剂之 一。NaomiShibasaki-Kitakawa等12]采用阴离子交换树脂催化油酸三甘酯与乙 醇的酯交换反应，达到了90%以上的转化率。 3.4高温反应过程 高温高压下，甲醇与油脂可以实现互溶，反应活性高，可以在没有催化剂的情 况下进行。超临界反应条件下，反应物之间的传质和反应特性得到很明显的强化
3.2 生产技术 近年来，实验室研究的生物柴油生产技术非常多，而且针对各种不同的原料进 行的工艺试验很多。从反应来讲，涉及到化学催化、生物催化、超临界无催化剂 的酯化/酯交换反应。但到现在为止，工业化的生产方法除了传统的酸碱催化外， 就是超临界方法了。生物催化、固体催化剂等都还处在工业化试验过程中。 商业化的碱催化生产工艺（如 Lurgi 工艺[9]）对于原料油要求较为苛刻，如游离 脂肪酸（FFA）含量最大 0.1%，水分含量最大 0.1%，不皂化物最大 0.8%，磷含 量最大 10 mg/L。几乎所有的原料毛油都达不到此要求，预处理工序非常复杂， 需要碱洗、沉降、酸洗等很多程序，几乎比生物柴油生产过程还要长。预处理过 程所带来的投资成本和操作成本与产品收率损失之间的平衡成为选择的依据[10]。 3.3 固体催化剂 固体催化剂具有容易分离的优点，近年来研究非常活跃。预酯化阶段，可以采 用固体酸代替硫酸、盐酸等液体酸，最简单的方法是将液体强酸固载在载体上得 到负载型固体酸。 固体碱催化剂主要用于酯交换反应。最早用作生物柴油的碱催化剂是负载的碱金 属，Kim 等[11]负载钠碱催化剂 Na/ NaOH/γ-Al2O3 具有很好的酯交换催化活性。 但碱金属氢氧化物在醇溶液中溶解性较高，活性组分容易流失。 阴离子交换树脂是碱性催化剂的一种，也是可以作为酯交换反应的固体催化剂之 一。NaomiShibasaki-Kitakawa 等[12]采用阴离子交换树脂催化油酸三甘酯与乙 醇的酯交换反应，达到了 90%以上的转化率。 3.4 高温反应过程 高温高压下，甲醇与油脂可以实现互溶，反应活性高，可以在没有催化剂的情 况下进行。超临界反应条件下，反应物之间的传质和反应特性得到很明显的强化
即使没有催化剂存在，酯交换反应还是能够顺利进行。Diasakou等13]首先实现 了豆油与甲醇在235℃左右无催化剂情况下的酯交换反应。Kusdiana等14研究 了游离酸和水含量对超临界情况下酯交换反应的影响，发现水对超临界条件下的 酯交换还有一定的促进作用。中国石化石油化工科学研究院与中国石化石家庄炼 化分公司开发了超临界酯交换生物柴油工艺，由于其对原料预败处理简单，适应多 种原料，特别是能加工高酸值等劣质原料，不使用催化剂，简化了后处理工艺， 污水极少，已在2000t/a中试装置长期成功运转。中国海洋石油总公司采用这一 工艺在海南东方建设了一套生物柴油示范装置，规模为6万吨/年，现在已正式运 行。这是世界上首套工业化超临界生物柴油生产装置。 4.世界各国生物柴油发展现状 4.1国外生物柴油的发展概况 生物柴油是一种安全、清洁、高效的生物燃料，是典型的“绿色能源”，因而成为 石化燃料的替代品。随着环境保护和石油资源枯竭两大难题越来越被关注，生物柴 油已成为新能源研制和开发的热点近年来发展极为迅速。 4.1.1北（南）美洲 美国是最早研究应用生物柴油的国家，1980年美国制定了国家能源政策，明确提 出以生物柴油替代石化柴油战略，目的在于促进本国可再生能源应用。据2004年 美国国家生物柴油委员会(National biodiesel board,NBB)统计，美国现有已投 产或正在建设中的商业化生物柴油厂22家，另据美国政府商品信用组织生物能源 (US Government Commodity Credit Corporation(CCC)Bioenergy Program)报告，2003年美国生产生物柴油6×107kg(B100)较2002年产量(3 ×107kg)增长了一倍。而美国能源署计划，到2010年将国内生物柴油产量提高
即使没有催化剂存在，酯交换反应还是能够顺利进行。Diasakou 等[13]首先实现 了豆油与甲醇在 235 ℃左右无催化剂情况下的酯交换反应。Kusdiana 等[14]研究 了游离酸和水含量对超临界情况下酯交换反应的影响，发现水对超临界条件下的 酯交换还有一定的促进作用。中国石化石油化工科学研究院与中国石化石家庄炼 化分公司开发了超临界酯交换生物柴油工艺，由于其对原料预处理简单，适应多 种原料，特别是能加工高酸值等劣质原料，不使用催化剂，简化了后处理工艺， 污水极少，已在 2000 t/a 中试装置长期成功运转。中国海洋石油总公司采用这一 工艺在海南东方建设了一套生物柴油示范装置，规模为 6 万吨/年，现在已正式运 行。这是世界上首套工业化超临界生物柴油生产装置。 4.世界各国生物柴油发展现状 4.1 国外生物柴油的发展概况 生物柴油是一种安全、清洁、高效的生物燃料, 是典型的“绿色能源”,因而成为 石化燃料的替代品。随着环境保护和石油资源枯竭两大难题越来越被关注,生物柴 油已成为新能源研制和开发的热点,近年来发展极为迅速。 4.1.1 北(南) 美洲 美国是最早研究应用生物柴油的国家,1980 年美国制定了国家能源政策,明确提 出以生物柴油替代石化柴油战略,目的在于促进本国可再生能源应用。据 2004 年 美国国家生物柴油委员会(National biodiesel board , NBB) 统计,美国现有已投 产或正在建设中的商业化生物柴油厂 22 家,另据美国政府商品信用组织生物能源 组(US Government Commodity Credit Corporation (CCC) Bioenergy Program)报告,2003 年美国生产生物柴油6 ×107 kg (B100) ,较2002 年产量(3 ×107 kg) 增长了一倍。而美国能源署计划,到 2010 年将国内生物柴油产量提高
到1.2×1010kg. 巴西是最早掌握生物柴油技术的国家，由Ceara大学Expedito Parente教授于 1980年研究成功。目前一个日最大生产5.6×106kg的生物柴油冶炼厂已经在 北大河州的Mossoó投入运营（巴西政府重新启动生物柴油计划，2003）。目前，加 拿大国内生物柴油开发技术也已非常成熟。 4.1.2欧洲 欧洲是目前世界上生物柴油生产及使用的主要地区，2003年世界生物柴油总产 量的一半以上就集中在欧洲，而这其中又以德国、法国、意大利和捷克为主，分别占 到总生产量的50%、22%、18%和5%(Biodiesel Association of Canada,2004)。欧盟生物柴油委员会统计成员国中生物柴油的主要生产情况（表 1),与2003年比较，2004年的生产量大幅度提高(Biodiesel Association of Canada,2004)。 表12003~2004年欧盟成员国的生物柴油生产情况 国家Nation 2003年产量(×10g) 2004年产量(×101g 增长率(% 2003 production X10'kg) 2004 production X10'kg) Increase rate (% 德国Gmny 71.5 108.8 52.3 法国France 35.7 50.2 40.6 意大利ay 27.3 41.9 53.5 奥地利Anna 3.2 10 212.5 西班牙9pai 0.6 7 1066.7 丹表Danmnrk 4.1 8.4 104.9 英国Great Britain 0.9 1.5 66.7 瑞典eden 0.1 0.8 700 4.1.3亚洲 在亚洲，日本是发展生物柴油最早的国家，也是目前亚洲第一生物柴油生产大国。 1999年，日本开始了生物柴油的生产试验与商业开发。目前，在日本东京和长野有 4家生物柴油工厂，年生产生物柴油4×108kg(章文译，2002)。除日本外，亚洲许 多国家正处于着手发展生物柴油的起步阶段。印度政府在德国戴姆勒-克莱斯勒公 司的援助下，正在实施“印度清洁空气计划”，预计2005年将进行商业化生物柴油
到 1. 2 ×1010 kg。 巴西是最早掌握生物柴油技术的国家,由 Ceará大学 Expedito Parente 教授于 1980 年研究成功。目前一个日最大生产 5. 6 ×106 kg 的生物柴油冶炼厂已经在 北大河州的 Mossoró投入运营(巴西政府重新启动生物柴油计划,2003) 。目前,加 拿大国内生物柴油开发技术也已非常成熟。 4.1.2 欧洲 欧洲是目前世界上生物柴油生产及使用的主要地区,2003 年世界生物柴油总产 量的一半以上就集中在欧洲,而这其中又以德国、法国、意大利和捷克为主,分别占 到总生产量的 50 %、22 %、18 %和 5 %(Biodiesel Association of Canada ,2004) 。欧盟生物柴油委员会统计成员国中生物柴油的主要生产情况(表 1) ,与 2003 年比较,2004 年的生产量大幅度提高(Biodiesel Association of Canada ,2004) 。 表 1 2003～2004 年欧盟成员国的生物柴油生产情况 4.1.3 亚洲 在亚洲,日本是发展生物柴油最早的国家,也是目前亚洲第一生物柴油生产大国。 1999 年,日本开始了生物柴油的生产试验与商业开发。目前,在日本东京和长野有 4 家生物柴油工厂,年生产生物柴油 4 ×108 kg(章文译, 2002) 。除日本外,亚洲许 多国家正处于着手发展生物柴油的起步阶段。印度政府在德国戴姆勒-克莱斯勒公 司的援助下,正在实施“印度清洁空气计划”,预计 2005 年将进行商业化生物柴油
生产：泰国UTIC2 foods和SKYfood两食品公司计划与日本PowwowPool公司 合作，在泰国黎府进行商业化生产生物柴油，而泰国国营石油公司PTT、泰国汽车技 术者协会、泰国海军部也正在联手开发生物柴油产业；新西兰最大国营电力公司一 一Meridian能源电力公司通过新西兰大学为其将开工的大型水电项目 (Project Aqua)的发电机和重型机械生产生物柴油，新西兰Barry Judd公司也向 政府提交了生物柴油发展计划：韩国生产的生物柴油已经在城市清洁车和垃圾运输 车中试验使用。另外，菲律宾和印度尼西亚都在积极开发生物柴油产业。 4.2中国生物柴油的发展概况 4.2.1中国发展生物柴油的迫切性 据2005年5月“北京第八届科博会中国能源战略高层论坛”会议，亚太地区将 成为世界石油供需矛盾最尖锐地区，该区目前石油剩余探明储量只占世界的3.7%， 而石油产量占世界的10.7%，消费量占世界的28.1%，自给率仅为38.1%。近 年来，我国石油消费逐年增长，2004年石油表观消费量达2.92×1011kg,同比增 长15.5%而原油产量仅1.75×1011kg,同比增长2.9%，进口石油1.23×1011 kg,同比增长34.8%，原油对外依存度已达42.1%。根据国家发展和改革委员会 能源研究所预测，2020年中国石油的需求量将为4.5×1011kg~6.1×1011 kg,届时国内石油产量估计为1.8×1011kg,进口量将为2.7×1011kg~4.3 ×1011kg,进口依存度将处于60%~70% 石油产品在机动车辆中的大量使用，是造成温室效应和环境污染的主要元素。根 据我国环保部门提供的数据，在北京、上海和广州等大城市，机动车对CO、HC、 NOX的贡献率已经超过50%，有的已达到90%以上。与汽油车相比，柴油汽车的 优越性不只限于当前水平的高效率、低油耗和低污染，基于生物柴油较石油的优良 特性，今后生物柴油的使用，必将柴油汽车的优越性推向更高层次。目前，生物柴油的
生产;泰国 UTIC2foods 和 SKYfood 两食品公司计划与日本 PowwowPool 公司 合作,在泰国黎府进行商业化生产生物柴油,而泰国国营石油公司 PTT、泰国汽车技 术者协会、泰国海军部也正在联手开发生物柴油产业;新西兰最大国营电力公司— ——Meridian 能源电力公司通过新西兰大学为其将开工的大型水电项目 (Project Aqua) 的发电机和重型机械生产生物柴油,新西兰 Barry Judd 公司也向 政府提交了生物柴油发展计划;韩国生产的生物柴油已经在城市清洁车和垃圾运输 车中试验使用。另外,菲律宾和印度尼西亚都在积极开发生物柴油产业。 4.2 中国生物柴油的发展概况 4.2.1 中国发展生物柴油的迫切性 据 2005 年 5 月“北京第八届科博会中国能源战略高层论坛”会议,亚太地区将 成为世界石油供需矛盾最尖锐地区,该区目前石油剩余探明储量只占世界的3. 7 % , 而石油产量占世界的 10. 7 % ,消费量占世界的 28. 1 % ,自给率仅为 38. 1 %。近 年来,我国石油消费逐年增长,2004 年石油表观消费量达 2. 92 ×1011 kg ,同比增 长 15. 5 %;而原油产量仅 1. 75×1011 kg ,同比增长 2. 9 %;进口石油 1. 23 ×1011 kg ,同比增长 34. 8 % ,原油对外依存度已达 42. 1 %。根据国家发展和改革委员会 能源研究所预测,2020 年中国石油的需求量将为 4. 5 ×1011 kg～6. 1 ×1011 kg ,届时国内石油产量估计为 1. 8 ×1011 kg ,进口量将为 2. 7 ×1011 kg～4. 3 ×1011 kg ,进口依存度将处于 60 %～70 % 石油产品在机动车辆中的大量使用,是造成温室效应和环境污染的主要元素。根 据我国环保部门提供的数据,在北京、上海和广州等大城市,机动车对 CO、HC、 NOX 的贡献率已经超过 50 % ,有的已达到 90 %以上。与汽油车相比,柴油汽车的 优越性不只限于当前水平的高效率、低油耗和低污染,基于生物柴油较石油的优良 特性,今后生物柴油的使用,必将柴油汽车的优越性推向更高层次。目前,生物柴油的