小桐子油变身环保燃料：生物柴油制备技术新突破

小桐子油变身环保燃料：生物柴油制备技术新突破

小桐子油，这种从山桐子中提取的高端木本植物油，正悄然变身成为环保燃料的新宠儿。通过先进的固体酸催化技术，小桐子油可以高效转化为生物柴油，不仅有助于减少碳排放，还能有效利用自然资源。最近的研究显示，这种转化过程不仅高效且经济，还有望在未来大规模应用，为环境保护贡献一份力量。

小桐子油是从山桐子中提取的高端木本植物油，富含多种微量元素和不饱和脂肪酸，具有光泽度高、附着力强、耐高温、防腐蚀等特性。其主要原材料山桐子，又称山梧桐、油葡萄，是一种木本油料植物，种子含油率高达40%。中国山桐子油生产企业众多，主要分布在原材料主产区，如贵州、四川、重庆、湖北、陕西等地，其中贵州种植面积最大，2023年全国种植面积超过150万亩。

固体酸催化法是目前制备生物柴油的先进技术之一。与传统的液体酸催化剂相比，固体酸催化剂具有显著优势：

• 减少环境污染：固体酸催化剂不会产生废水，减少了处理废液的成本和环境负担。
• 易于分离和回收：与产物分离相对容易，可以方便地回收和重复使用，从而降低了生产成本。
• 提高反应效率：可以在较温和的条件下实现高效的酯交换反应，有助于提高生物柴油的产率和质量。
• 适应性强：对原料的适应性较强，即使原料中含有较多的水分和游离脂肪酸，也能有效进行催化反应。
• 安全性更高：减少了对强酸的需求，降低了设备腐蚀的风险，提高了生产过程的安全性。

一项专利描述了一种利用固体酸Zr(SO4)2·4H2O催化毛叶山桐子油制备生物柴油的方法。这种方法不仅避免了传统强酸法带来的设备腐蚀、安全隐患和环境污染等问题，还提高了回收率，缩短了反应时间，降低了成本。

近年来，世界各国纷纷出台政策，加速推进能源转型，各国强制掺混政策也成为了生物燃料行业发展主要驱动因素。2023年全球生物柴油消费量达到6586万吨，2009-2023年全球生物柴油年复合增长率10.34%。中国生物柴油产量约220万吨，大部分出口，产能利用率不高。随着政策推动和试点展开，行业发展将加速。

生物柴油具有更好的环保性能、储输安全性和发动机启动性能。相较石化柴油，生物柴油中芳烃、硫含量低，十六烷值、闪点、运动黏度高，因而具有更好的环保性能、储输安全性和发动机启动性能。更为重要的是，生物柴油在生产、储运、销售及使用过程中大多兼容石化柴油体系下的设备、设施和工具，企业在转换过程中具有成本和便利性的突出优势。

从本质上讲，生物柴油中的碳来源于植物光合作用所固定的二氧化碳，其使用不会导致大气碳总量的净增加。与化石能源比较，生物柴油全生命周期内可减少近80%的温室气体排放量。推广废弃油脂为原料的生物柴油，还可杜绝“地沟油”回流餐桌的民生问题。因此，生物柴油成为解决温室效应、环境污染、能源安全等问题的关键方向之一，受到各国政府和企业的高度重视，越来越多的国家开始发展生物柴油产业。

随着技术的进步和研究的深入，固体酸催化法有望在未来得到更广泛的应用和发展。小桐子油作为一种新型原料，不仅能够有效利用自然资源，还能为生物柴油产业带来新的发展机遇。在国家政策的支持和推动下，生物柴油技术日趋成熟，产品质量逐步提升，中国一些省份已开展了推广试点，为交通、船运和航空等行业规模化应用奠定了基础。

生物柴油按不同原料范围划分为三代产品。一代为 FAME 甲酯类，技术成熟，工艺相对简单，目前使用占比85%以上，是国内外主要的生物柴油品种，但存在热值低、凝固点高、低温流动性差、不宜长期储存等缺陷，掺混比例通常在 2%-20%。二代为油脂或酯类加氢生成的烃类产品（HVO 或 HDRD），目前已有多个商业化案例，其结构及性能与石化柴油基本相同，十六烷值较高，稳定性好，低温流动性好，可按任意比例掺混。三代为非油脂类生物质原料生产的酯类或烃类产品，将原料范围从原来的棕榈油、大豆油等油脂拓展到高纤维含量的非油脂类生物质和微生物油脂，生产成本过高，正处于研发阶段，部分路线正在建设示范装置。

可持续航空燃料（SAF）被全球航空业视为能否实现减排突破的关键。SAF是以可再生资源为原料生产的航空煤油，通常由二代生物柴油通过异构化装置生产，其初始原料主要包括餐饮废油、动植物油脂、农林废弃物等。其物理特性与传统的航空煤油类似，可减少50%~90%的CO2和CH4排放，且无需对飞机系统、燃料供应基础设施进行大改，支持短期内开展商业运营。其兼具环境保护、能源转型、优化产业布局三重价值属性，是国际上航空环境治理的重点领域。