石油产品的替代方案 解析生物燃料

时间: 2024-07-05 21:44:23 |   作者: 化妆水类

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  石油作为人类主要能源的利用与汽车的发展几乎同步地开始于20世纪初，无疑它们都为整个20世纪社会科技的发展做出了突出贡献。然而在百年后的今天，价格低、供应充足的廉价石油时代已结束，国际油价在高位持续振荡，且石油产量即将达到峰值。石油资源的形势对传统的汽车工业提出了严峻挑战，世界各大汽车公司开始了新能源汽车的研发。

  今天不再介绍时下非常热门的前沿技术，如果你希望了解氢燃料驱动的燃料电池汽车或是存储电力驱动的汽车，恐怕今天的内容要让你失望了。不错，这些车辆都代表了汽车动力系统的最新科技，然而它们却不是今天的主角。拥有超前技术的产品总是让人看不到性能上的缺点，当然这是在不考虑价格因素的前提下。而相对于混合动力汽车、燃料电池汽车、纯电动汽车等，替代燃料汽车不用过多改变已相当成熟的传统发动机技术，因此也成为了新能源发展的重点。

  生物燃料是指由生物资源制成的可替代石油制品的燃料。由于目前汽车所使用的燃料基本为汽油和柴油，且汽油发动机和柴油发动机在构造、点火方式、工作原理等每个方面都有很大不同，因此生物燃料的开发也分为面向不同发动机的两大类。目前开发的生物燃料主要是面向汽油发动机的燃料乙醇和面向柴油发动机的生物柴油。

  生物燃料的优越性在于它来源于生物资源（主要是植物）这种可再生资源，而非石油资源等不可再生资源。燃料乙醇可由玉米等粮食作物获得，也可由玉米芯、香蕉叶等农业废料来生产；生物柴油除了能由大豆等油料作物直接生产，还可以用动物油脂、废餐饮油（例如快餐店油炸食品之后的废油）来制成。由于原料是可再生的动、植物油，生物柴油被人们寄予了很大的期望。如示意图所示，生物燃料利用植物从太阳直接获取能量转化的动植物油，而燃烧后排放的二氧化碳又能被植物很快地转变为燃料，是真正的绿色燃料。除此之外，使用生物燃料虽然也会排放温室气体二氧化碳，但这一过程与生物燃料的产生过程是一个完整的碳循环过程，在此过程中二氧化碳绝对平衡，因此并不会加剧温室效应，这对于保证全球气候稳定有特殊意义。

  科研工作者们对于生物燃料的开发早在预见到石油资源的匮乏时就慢慢的开始，而在替代燃料方面走在前方的似乎也是汽油机。我们对于使用LPG（液化石油气）、CNG（压缩天然气）的出租车已经不算陌生，供应添加乙醇的汽油也已经在我国某些省份开始实行，关心最新科技的人可能会对SAAB推出的使用E85燃料（燃料85％成分为乙醇）的SAAB9－X概念车十分感兴趣。一切似乎都显示在开发替代燃料方面汽油机似乎占了优势，然而生物柴油目前也慢慢变得引起人们的重视。开发柴油机使用的生物燃料主要优点是柴油机效率高于汽油机，这对于解决能源紧张本身就有更大作用。此外，生物柴油可由废餐饮油、地沟油等废弃物生产，而供汽油机使用的燃料乙醇常常要由植物产品生产。

  生物柴油是一种可再生、易于生物降解的清洁含氧燃料，具有燃烧后污染物排放低、温室气体排放低等特点，生产和使用生物柴油对发展国家经济，减少对石油供给的需求，实现可持续发展具有非消极作用。事实上，柴油机最初被Diesel先生发明时，所使用的燃料就是花生油，因此丝毫不用担心生物柴油的使用有任意的毛病。生物柴油基本不含硫和芳烃，这样燃烧生物柴油所产生的排放物中，SOX的排放能大幅度的降低。同时氧含量高达10%的生物柴油有利于正常的燃烧，大大降低CH、CO的排放。低温启动性能更好也是生物柴油的特点，无添加剂时冷凝点就可达-20℃。并且生物柴油有较好的安全性能，闪点高，储存、使用、运输都非常安全，不在危险品之列，这一点是其他新能源所不具备的特点。

  尽管生物柴油的理化性质十分好，但目前对生物柴油的研究尚不是十分成熟，对于生物柴油的使用也仅限于掺烧阶段，且掺混比例通常为不超过B20（生物柴油占20％）的低配比为主。目前世界各大汽车制造厂商对生物柴油的发展大都表示接受，这中间还包括康明斯等商用车发动机制造商，也有大众、奔驰等著名的乘用车生产企业。大众公司表示B5生物柴油适用于大众所有的TDI车辆，并且希望能够通过批准B5生物柴油在大众TDI汽车上的使用，鼓励生物柴油的发展并增加生物柴油产业在高质量的汽车新燃料中的分量。梅赛得斯－奔驰美国公司则表示赞成B5生物柴油在其所有高压共轨喷射柴油机及BLUETEC发动机上的使用。由此可见，汽车制造商认可生物柴油，但现阶段还限于低配比。相信随进一步的研究和试验，生物柴油的发展必将拥有更大空间。

  相对于汽车制造商的谨慎的做法，政府对于生物柴油的态度显得更为积极。美国是最早研制生物柴油国家，从20世纪90年代初开始将生物柴油投入商业性应用，迄今已初具规模。在科研方面美国能源部2001年建立了国家生物质能中心强化推广生物柴油，后又成立国家生物柴油部NBB（NationalBiodieselBoard)，作为美国生物柴油的研究和推广机构。欧盟也将生物燃料作为发展重点。柴油轿车在欧洲有着大量的使用，欧洲也成为全世界生物柴油最主要的生产和使用地区。在这里，生物柴油的推广和使用都处于世界前列。欧洲议会免除了生物柴油90%的税收，而高额燃油税一般要占普通柴油燃料零售价格的50%甚至更多。

  应该说生物柴油在新能源中前景是十分不错的，它的价格令用户可完全接受，同时圆满解决了汽车排放温室气体影响气候稳定的问题。不过在生物柴油生产中，最吸引人的利用废餐饮油生产的方法随着批量化生产的开始，可能并不能够满足供应要求，而利用农产品直接生产的方法也引起了人们的置疑。今年年初全球粮价大面积上涨时，就有人指出这与大量发展生物燃料有很大关系，这样一些问题不得不引起人们的重视，但生物柴油作为一种绿色可再次生产的能源，良好的性质使其必将成为石化柴油理想的可再生替代燃料。

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