生物柴油的环境效益与社会经济效益.doc

生物柴油的环境效益与社会经济效益摘要：通过对生物柴油的环境效益和社会经济效益进行分析，得出使用生物柴油可以在降低CO2排放，降低发动机空气污染物的排放，减少对水体和土壤的污染，增加国土绿化面积方面，发挥其良好的环境效益，同时发展我国的生物柴油产业有着巨大的社会经济效益；缓解能源压力，增强国家石油安全；调整农业结构，刺激油料林业发展；转化餐饮废油，保障人民身体健康；增加农民收入，开辟乡镇企业财源；促进西部开发，增加更多就业机会。 关键词：生物柴油；污染物排放；环境效益；社会经济效益 生物柴油是一种由天然的油或脂与醇经过化学方法加工而成的，无毒、可生物降解、可再生，能与柴油以任意比例混合或直接在柴油机上使用，并能减少温室气体排放、降低空气污染的燃料，故又被称作“液体太阳能燃料”和“绿色燃料”，在国外特别是欧洲得到了广泛的使用，近两年也在我国发展起来。 一、生物柴油的环境效益 1、生物柴油降低CO2排放 生物柴油的使用能减少CO2的排放，是基于生命循环分析法对柴油和生物柴油进行对比分析得出的结论。生命循环分析法是通过分析燃料从生产到消耗的全过程中的能量流和排放，从而评价某种燃料的使用对能源和环境的影响的方法。柴油的生命循环是从石油的开采和提炼开始，经过初油的生产和运输，再到初油的精炼和柴油的运输，最后到其被消耗为止。而生物柴油的生命循环是从油料作物的农业生产、加工开始，经过植物油的运输，到生物柴油的生产和运输，最后到其被消耗为止。 生命循环分析法中相关概念的定义如下： 初始能：循环中从环境获取的能量总和，包括进料能（能直接转化为燃油产品的原料如石油、植物油等所包含的那部分能量）和过程能。 石化能：循环中所有来自石化燃料的能量（我们将能源分为石化能和非石化能）。 燃油产品能：最终燃油产品中包含的能量。 循环效率：燃油产品能和初始能的比值。即：燃油产品能初始能。 石化能效比：单位石化能产生的燃油产品能。即：燃油产品能石化能。 经过合理和必要的假设后，我们得到以下结论（生物柴油以大豆为原料）： 表1柴油与生物柴油生命循环比较 由上面的数据可以看出，循环中生物柴油和柴油的循环效率相当，但生物柴油的石化能效比大约是柴油的4倍。而且生物柴油循环中大豆油转化是消耗石化能最多的地方，这主要是由于大豆油转化需要用乙醇等作为原料，而我们假设乙醇的生产是要消耗天然气等石化能的，所以若能使用可再生资源来生产乙醇，则可进一步提高石化能效比。总之，生物柴油循环大大降低了石化能这种有限能源的消耗。 所以，生物柴油降低CO2排放应该这样来理解：燃烧生物柴油产生的CO2与其原料生长过程中吸收的CO2基本平衡，所以不会增加大气中CO2的含量，而燃烧石化燃料所释放的CO2需要几百万年才能再转变为石化能，故使用生物柴油能大大减少石化燃料的消耗，相当于降低了CO2的排放。美国能源部研究得出的结论是：使用B20（生物柴油和普通柴油按1：4混合）和B100（纯生物柴油）较之于使用柴油，从燃料生命循环的角度考虑，能分别降低CO2排放的15.6%和78.4%。 2、生物柴油降低空气污染物的排放空气污染物的排放包括发动机排气管的排放和生产燃料时的排放。由于生物柴油生产过程产生的污染物较为集中，便于处理，且污染区域可以不在城市，故在此不作考虑。 生物柴油由于本身含氧10%左右，十六烷值较高，且不含芳香烃和硫，所以它能够降低CO、HC、微粒、SOx和芳香烃等污染物的发动机排气管排放，尤其是微粒中PM10（小于10m的颗粒）的排放，而它是导致人类呼吸系统疾病根源的污染物。 以下是两组相关资料。 1995年，法国生物柴油产业化初期，由法国官方实验室、运输公司、油料作物联合会和ONIDOL实验室做了一次长达三年的实验，共有12个城市的133辆公交巴士、136辆载重卡车参加了此次实验，表2和表3是实验得出的综合数据。 表2主要污染物的排放 *AQA：French Agency of Air Quality（法国空气质量部） 表3非常规污染物客车城市工况排放 从表2中可以看到只有NOx在13工况测试中有略微上升，其余污染物均有不同程度的下降。从表3中可以看到，N2O作为一种具有极强温室效应的气体是有所下降的，而气态的芳香烃和芳香烃多聚物除苯外均大大地降低了。 图1燃用柴油,B20和B100排放的对比 图1是我校在扬柴YZ4102QF柴油机完成的0#柴油、B20和B100排放对比实验的结果，表中的数据是柴油机额定转速下5个负荷排放的平均值，可以看到排气管烟度、CO浓度和HC浓度基本上随生物柴油含量的增加等比的减少，而NOx只是略有增加。我校这次实验的结论，与国内外的各种资料上的结论是一致的。 综上，不难看出，使用生物柴油只有NOx的排放是上升的，而在燃料技术和柴油机技术领域，已经有多种技术措施能够不牺牲生物柴油的优点，减少NOx排放，故生物柴油的使用对降低发动机排气管有害物的排放相当有利。 3、生物柴油减少对水体和土壤的污染 生物柴油从两方面减少对水体和土壤的污染。 首先，生物柴油的原料包括：餐饮业废油，如煎炸后氧化裂变的废煎炸油，餐饮后废弃物中的回收油；精炼动、植物油下脚料，如碱炼后皂脚，水化后水化油脚；其它行业回收油，如制革时皮革脱脂油，木本植物油副产品如橡胶籽油，造纸行业木浆制作过程妥尔油，经过适当处理后生活垃圾的无危害回收油。而这些废油若不进行处理，直接排向江河则会造成水体过度肥化，引发“赤潮”等现象。所以生物柴油的生产能处理大量的生活和工业废油，是对水体和土壤的保护。 其次，生物柴油与石化燃料相比，更易生物降解。有资料表明生物柴油和普通柴油三星期后的生物分解率为98%和70%。所以，如果发生泄露事故，生物柴油对水体、土壤的污染比石化燃料小得多。故生物柴油运用于农业、林业、船舶机械上的柴油机，对环境更为有利。 4、生物柴油原料作物的绿化效益 发展生物柴油产业必将促进油料作物、油料林木和油料水生植物的栽种，特别是利用我国国土中不适合种植粮食作物的荒山荒坡、沙化土地和滩涂，这样将大大增加国土绿化面积，减少水土流失，调节环境气候，保持生态平衡。 二、生物柴油的社会经济效益 1、缓解能源压力，增强国家石油安全 由于面临能源危机，生物柴油作为一种来源稳定的可再生清洁能源，在世界各国迅猛发展起来。欧盟国家2001年产量已超过100万t，美国消费量从2000年2.3万t猛增到2001年8.5万t，日本、加拿大、澳大利亚、巴西、印度等国也在积极发展生物柴油产业。而能源更为短缺的我国更应大力发展这一新兴产业。“十五”计划发展纲要提出发展各种石油替代品，并将发展生物液休燃料确定为国家产业发展方向，而且生物柴油产业在我国刚刚诞生，就得到了国务院领导和国家计委、国家经贸委、科技部等政府部门的支持，并已列入有关国家计划。近两年来，我国海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司和福建卓越新能源发展公司等三家民营企业相继开发出拥有自主知识产权的生产技术，并建成年产超过一万t的生产厂。有关专家指出，我国目前可以利用的餐饮废油、榨油厂油脚、库存过期大豆和林木油果等价格合理的原料，可以支持300万t/a左右的产业规模，若在将来能建立更多稳定的原料来源，产业规模将会不断扩大。相信生物柴油必将成为我国能源的一个有益补充，缓解我国能源压力，增强我国石油安全。 2、调整农业结构，刺激油料林业发展 我国粮食生产能力过剩，而将粮食转化成生物能源的效率和效益较低，故出现有些地方种田不赚钱，土地荒芜现象。所以完全可以通过调整农业结构，将这些地方发展成为生物柴油的原料基地。 另外，发展生物柴油必将刺激油料林业的发展。中国地域辽阔，油料林木资源丰富，但现有的资源没有充分开发利用。我国南方几千年来一直种油桐、油茶，产量很高，但由于原有的市场大幅萎缩，现在衰落了，北方的黄连木也是这样。国家目前大力推进退耕还林，建立长江天然屏障，实施天然林保护工程，所以完全可以结合这些工程种植油料林木，既为生物柴油产业发展提供原料，又保护生态环境，有利于可持续发展。 总之，发展油料植物生产生物柴油，可以走出一条农林产品向工业品转化的富农强农之路。 3、转化餐饮废油，保障人民身体健康 我国每年消耗植物油1200万t，直接产生下脚酸化油250万t，大中城市餐饮业产生地沟油达500万t。许多不法商人从下水道和泔水中提取垃圾油并当作食用油销售，这种垃圾油极不卫生，过氧化值、酸价、水分严重超标，属非食用油，一旦食用，将会破坏白血球和消化道黏膜，引起事物中毒，甚至致癌。北京、天津、乌鲁木齐、呼和浩特、沈阳、南宁等城市都先后发生过垃圾油进入餐桌的事件。据保守估计，北京目前垃圾油量已超过5万t/a，如果流入市场进入餐桌将对人民的身体健康造成严重危害。鉴于此，我国不少大中城市已积极开展工作，研究利用垃圾油生产生物柴油的技术。据悉，北京市科委可持续发展科技促进中心与石油大学合作，已经立项开始了利用垃圾油制取生物柴油的研究工作。中科院武汉油料所于2003年3月也启动了废弃食用油脂资源化利用技术的研究工作，并力争在短期内实现生物柴油的产业化。另据福建省经贸委报导，福建省已开发出利用垃圾油生产生物柴油的技术，现已生产生物柴油5000多t,福州、厦门两城市的地沟油已经得到有效利用。 4、增加农民收入，开辟乡镇企业财源 生物柴油产业的发展将必然刺激油料作物和油料林木的种植，这无疑会给农民增收。同时，提高副产品的利用率也会带给农民可观的收入，如榨油时产生的油渣，棉花种植产生的棉籽，制糖业产生的蔗渣，稻谷加工产生的米糠，修剪茶树被剪掉的茶籽，等等。据统计我国每年秋天修剪掉的茶籽达450多万t，茶籽含油量为32%37%，故每年茶籽油就有150万t的产量。而这些原料以往只能产生很小的经济效益。 同时由于植物原料能量密度低，收集和运输成本高，生产厂规模不可能很大，回收分散的餐饮废油问题也很多，因此，乡镇民营企业机制灵活，很适合从事这项产业，他们可以在原料产地从农民手中收集原料，就地建立可大可小的榨油厂，再将原料油送往生物柴油工厂，这样可以降低运输原料的成本。所以生物柴油产业将为乡镇企业开辟广阔的财源。 5、促进西部开发，增加更多就业机会