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中国发展生物柴油的资源分析 任少阳 2012200440 一、生物柴油概述 生物柴油(Biodiesel)这一概念最早是由德国工程师Dr．RudolfDiesel于1895年提出来的，在1900年巴黎博览会上，Dr．RudolfDiesel展示了使用花生油作燃料的发动机。生物柴油又称脂肪酸甲脂，它是由可再生的油脂原料。诸如菜籽油、大豆油、回收烹饪油、动物油油脂，经合成(酯交换)所得的一种可代替柴油的一种含氧清洁环保燃料油。柴油分子是由15个左右的碳链组成的，研究发现植物油分子则一般由14-18个碳链组成，与柴油分子中碳数相近。按化学成分分析，生物柴油燃料是一种高脂酸甲烷，它是通过以不饱和油酸C18为主要成分的甘油脂分解而获得的。 广东、广西都有分布.我国的油菜产量位居世界第一，仅长江流域和黄淮地区适宜种植油菜的冬闲田就有3亿亩以上，为避免出现“与粮争地”的局面，可将这些闲田用于种植油菜籽，按每亩产量100kg计算，每年可增产油菜籽300万t.而以废弃油脂为原料生产生物柴油，不仅可降低生产成本，减少对环境和人类健康的危害，还可获得绿色可再生的清洁液体燃料.废弃油脂主要包括餐饮业废油(地沟油)、榨油厂的油脚料、皮革、橡胶产业等工业废油.我国地沟油产量巨大，如果其中50%转化为生物柴油，理论上可年产生物柴油200万t.因此，从原料供应的角度，菜籽油、麻疯树油及地沟油是我国发展生物柴油的潜在原料.与石化柴油不同，发展生物柴油需占用大面积土地，需要水资源、化肥及能源等的持续投入以确保稳定的原料供应，实现项目的可持续性.我国属于土地和水资源短缺、化石能源匮乏的国家，为明确我国生物柴油项目的发展方向，对生物柴油项目进行全生命周期的土地资源占用、水资源和能源消耗分析十分必要. 二原料种植环节 2.1种植环节的土地需求 根据生产规模，建立3万t/a生物柴油项目，首先应确定满足生产的油料作物需求量，再根据亩产量确定对土地的需求量.根据采摘过程的损失率(k1)、原料果实配送到榨油厂的损失率(k2)、榨油环节的出油率(?)、酯交换反应中脂肪酸甲酯的收率(y)和生物柴油在配送环节的损失率(k3)、油菜籽和麻疯树果的亩产量α(t/亩)，有A=Qf/α=[α(1?k1)(1??k2)y?(1?k3)]?1,式中，A为生产1t生物柴油在种植阶段的土地资源需求量，Qf为生产1t生物柴油所需的原料量.本工作中生物柴油生命周期各环节相关参数如表1所示.将表中的基础数据带入上式，可计算出生产1t生物柴油的土地占用面积. 2.5植物果实/地沟油的收集运输过程 根据生物质资源岛式分布模型，原料收集过程分为原料产地的采集环节及从产地到加工企业的运输环节.麻疯树果和油菜籽的资源密度等于其亩产量，分别 为975.0和220.5t/km2；而根据北京市每年废餐饮油的产量和城区面积，计算出地沟油的资源密度为68.0t/km2由原料的收集量和资源密度计算出麻疯树果,油菜籽、地沟油岛内收集半径分别为11,22和29km，资源岛中心到加工企业的直线距离设定为40km，生产1t生物柴油收集运输麻疯树果、油菜籽和地沟油的柴油消耗分别为12.51,12.24,6.44L. 2.6生物柴油生命周期水资源消耗 生物柴油全生命周期水资源需求主要包括种植阶段的农业灌溉用水、生产过程工业用水及配送环节用水菜籽油生产生物柴油在种植、生产、配送环节的水消耗分别为9062,1.37和0.18m3/t，麻疯树油分别为123051.44,0.18m3/t，地沟油的生物柴油生产和配送环节水消耗为1.79和0.18m3/t.生物柴油生命周期水资源消耗主要是为种植环节的灌溉用水，其他环节的水需求与种植相比可忽略.以麻疯树油为原料生产生物柴油的水资源用量最大，是以菜籽油为原料的1.37倍.麻疯树和油菜应在自然降水充足的地方种植，大力发展节水农业，加强育种优化，研制耐旱、高出油率的品种. 三、柴油进口量逐年递增 我国是石油资源短缺的国家，2004年原油进口量首次突破亿吨，2000～2006年原油进口年均增长率为14%，我国石油进口具体统计见表1。近年来，随着我国原油加工能力和原油加工量的不断增加，我国柴油产量也快速增长。1997～2000年，我国柴油产量的年均增速高达13.5%，大于柴油需求9.6%的年均增长率，因此柴油进口量由1997年的743万t，急剧下降至2000年的26万t。2001～2004年，我国工业生产整体增长快速，供电局面紧张，发电用油增加；农业机械发展形势趋好，农业用油增长；相关行业整体对柴油的需求增速达到年均11.6%，大于10.4%的年均生产增速，导致柴油进口量逐年回升，2004年进口量达到了275万t。2005年，国内宏观经济形势良好，GDP增长达到9.9%，宏观调控更加注意政策的方向性和结构的