¿Cómo se produce el "biodiesel"?

El biodiesel es una fuente de energía limpia y renovable que se elabora a partir de cultivos oleaginosos como la soja y la colza, frutos del bosque oleaginosos como la palma aceitera y Pistacia chinensis, plantas acuáticas oleaginosas como las microalgas genéticamente modificadas, grasas animales y Aceite de cocina usado. El combustible líquido elaborado a partir de materias primas es un sustituto del diésel de petróleo de alta calidad. El biodiesel es una típica "energía verde". El desarrollo vigoroso del biodiesel tiene una gran importancia estratégica para el desarrollo económico sostenible, promoviendo la sustitución de energía, reduciendo la presión ambiental y controlando la contaminación del aire urbano.

Las principales características del biodiesel

Como todos sabemos, las moléculas de diésel están compuestas por unas 15 cadenas de carbono. Las investigaciones han descubierto que las moléculas de aceite vegetal generalmente están compuestas por 14-18 cadenas de carbono. , que es similar al de las moléculas de aceite vegetal. El número de átomos de carbono en las moléculas de diésel es similar. Por tanto, el biodiesel es un nuevo tipo de combustible producido mediante el procesamiento de aceites vegetales renovables como el de colza. Según el análisis de la composición química, el combustible biodiesel es un metano ácido rico en grasas, que se obtiene mediante la descomposición del glicerol con ácido oleico insaturado C18 como componente principal. Comparado con el diesel convencional, el biodiesel tiene las siguientes características incomparables: Rendimiento:

1. Tiene excelentes características de protección ambiental. Principalmente debido al bajo contenido de azufre en el biodiesel, las emisiones de dióxido de azufre y sulfuros son bajas, las cuales pueden reducirse alrededor de un 30% (el 70% con un catalizador no contiene alcanos aromáticos que causan contaminación al medio ambiente); Los gases de escape son menos dañinos para el cuerpo humano que el diésel. Las pruebas muestran que, en comparación con el diésel común, el uso de biodiesel puede reducir la toxicidad del aire en un 90% y reducir las tasas de cáncer en un 94%. Debido a que el biodiesel tiene un alto contenido de oxígeno, emite menos humo al quemarse y sus emisiones de monóxido de carbono son similares a las del mismo. de diésel la proporción se reduce en aproximadamente un 10% (95% con biodiesel es altamente biodegradable);

2. Tiene buen rendimiento de arranque del motor a baja temperatura. Sin aditivos, el punto de filtración en frío alcanza los -20 ℃.

3. Tiene buen rendimiento de lubricación. La bomba de inyección de combustible, el bloque del motor y la biela tienen un bajo índice de desgaste y una larga vida útil.

4. Tiene un buen rendimiento de seguridad. Debido a su alto punto de inflamación, el biodiesel no está clasificado como material peligroso. Por tanto, la seguridad en el transporte, almacenamiento y uso es obvia.

5. Tiene buen rendimiento de combustible. El alto índice de cetano lo hace combustible mejor que el diésel y el residuo de combustión es ligeramente ácido, lo que prolonga la vida útil del catalizador y del aceite del motor.

6. Tiene propiedades renovables. Como fuente de energía renovable, a diferencia de las reservas de petróleo, su suministro no se agotará gracias a los esfuerzos de los científicos agrícolas y biológicos.

7. No es necesario modificar el motor diésel y se puede agregar directamente para su uso. Al mismo tiempo, no es necesario agregar equipos de reabastecimiento de combustible, equipos de almacenamiento ni capacitación técnica especial para el personal.

8. Cuando el biodiésel se mezcla con diésel petroquímico en una determinada proporción, se puede reducir el consumo de combustible, mejorar la potencia y reducir la contaminación por gases de escape.

El excelente rendimiento del biodiesel hace que los indicadores de emisiones de escape de los motores que utilizan biodiesel no sólo cumplan con los estándares europeos II actuales, sino que incluso cumplan con los estándares de emisiones europeos III más estrictos que se promulgarán e implementarán en Europa. Y debido a que el dióxido de carbono emitido cuando se quema biodiesel es mucho menor que el dióxido de carbono absorbido durante el crecimiento de la planta, puede mejorar el calentamiento global causado por las emisiones de dióxido de carbono, un importante problema ambiental que es perjudicial para los humanos. El biodiésel es, por tanto, un diésel verdaderamente ecológico.

Métodos de producción de biodiesel

En la actualidad, el biodiesel se produce principalmente por métodos químicos, es decir, se utilizan aceites animales y vegetales y alcoholes bajos en carbono como el metanol o el etanol en procesos ácidos o catalizadores alcalinos y La reacción de transesterificación se lleva a cabo a alta temperatura (230-250 °C) para generar el correspondiente éster metílico o éster etílico de ácido graso, que luego se lava y seca para obtener biodiesel. El metanol o el etanol se pueden reciclar durante el proceso de producción. El equipo de producción es el mismo que el equipo de producción de petróleo general. Aproximadamente el 10% del subproducto glicerina se puede producir durante el proceso de producción.

El principal problema del biodiesel en la actualidad es su elevado coste. Según las estadísticas, el 75% del coste de la preparación del biodiesel corresponde al coste de las materias primas. Por tanto, utilizar materias primas baratas y mejorar la conversión para reducir costes son las claves para la aplicación práctica del biodiesel. Estados Unidos ha comenzado a estudiar plantas con alto contenido de aceite mediante métodos de ingeniería genética, Japón utiliza aceite residual industrial y aceite de freír, y Europa cultiva cultivos ricos en aceite en tierras no aptas para cultivar alimentos.

Sin embargo, la síntesis química del biodiesel tiene las siguientes desventajas: el proceso es complejo, el alcohol debe ser excesivo y los procesos posteriores deben contar con los correspondientes dispositivos de recuperación de alcohol, y el consumo energético es elevado: el color es oscuro, debido a que los ácidos grasos insaturados en la grasa se disuelven a altas temperaturas, es fácil de deteriorar; el producto de esterificación es difícil de recuperar y el costo es alto, el líquido alcalino residual se descarga durante el proceso de producción.

Para solucionar los problemas anteriores, se comenzó a estudiar el uso de métodos biológicos enzimáticos para sintetizar biodiesel, es decir, utilizar grasas animales y alcoholes bajos en carbono para realizar una reacción de transesterificación a través de lipasa para preparar el correspondientes ésteres metílicos y ésteres etílicos de ácidos grasos. La síntesis enzimática de biodiesel tiene las ventajas de condiciones suaves, bajo consumo de alcohol y ausencia de emisiones contaminantes. Pero los principales problemas actuales son: la tasa de conversión de metanol y etanol es baja, generalmente sólo del 40% al 60%. Porque la lipasa actual es eficaz para la esterificación o transesterificación de alcoholes grasos de cadena larga, pero la tasa de conversión de los alcoholes grasos de cadena corta (como metanol o etanol, etc.) es baja y los alcoholes de cadena corta tienen cierta toxicidad para la enzima. y la vida útil de la enzima es corta. Los subproductos glicerol y agua son difíciles de recuperar, lo que no solo inhibe el producto, sino que también el glicerol es tóxico para la enzima inmovilizada, lo que hace que la enzima inmovilizada tenga una vida corta.

La "microalga de ingeniería" produce diésel, lo que abre un nuevo enfoque tecnológico para la producción de diésel. El Laboratorio Nacional de Renovaciones (NREL) de Estados Unidos ha construido "microalgas diseñadas" mediante biotecnología moderna, que es una especie de "cicloalgas diseñadas" de diatomeas. En condiciones de laboratorio, el contenido de lípidos en las "microalgas modificadas" se puede aumentar a más del 60%, y en la producción al aire libre también se puede aumentar a más del 40%. En general, el contenido de lípidos de las microalgas en su estado natural es del 5%-20%. El aumento del contenido de lípidos en las "microalgas modificadas" se debe principalmente a la expresión eficiente del gen de la acetil-CoA carboxilasa (ACC) en las células de las microalgas, que desempeña un papel importante en el control del nivel de acumulación de lípidos. Actualmente, se están realizando investigaciones para seleccionar vectores moleculares apropiados para expresar completamente el gen ACC en bacterias, levaduras y plantas. El gen ACC modificado también se introduce en microalgas para obtener una expresión más eficiente. El uso de "microalgas modificadas" para producir diésel tiene una importante importancia económica y ecológica. Sus ventajas incluyen: la alta capacidad de producción de las microalgas y el uso de agua de mar como medio natural para ahorrar recursos agrícolas, el rendimiento de petróleo por unidad de superficie es decenas de veces mayor; que el de las plantas terrestres; el biodiesel producido no contiene azufre y no emite gases tóxicos al quemarse, además puede ser degradado por microorganismos al ser vertido al medio ambiente y no contamina el medio ambiente ni el desarrollo de microalgas ricas en petróleo. "Microalgas genéticamente modificadas" es una forma de producir biodiesel. Grandes tendencias.

El estado de desarrollo del biodiesel extranjero

El biodiesel nació en 1988 y fue inventado por la empresa alemana Niel. Es un combustible limpio refinado a partir de aceite de colza. La excelente protección ambiental y la reproducibilidad han atraído gran atención por parte de los países desarrollados del mundo, especialmente los países pobres en recursos. Para desarrollar el biodiesel, los países occidentales han tomado una serie de medidas positivas impulsadas por regulaciones y políticas industriales. Para facilitar la promoción y el uso, países como Estados Unidos, Alemania e Italia han formulado normas técnicas para el biodiesel. Por ejemplo, la autorizada organización estadounidense ASTM emitió normas en 1996 y 2000 para mejorar las condiciones de industrialización del biodiesel. El gobierno fomentó activamente el uso de biodiesel en la industria. Se otorgará una cierta subvención en el precio. Por ejemplo, los agricultores alemanes que cultivan colza como materia prima para el biodiesel pueden recibir un subsidio de 1.000 marcos por hectárea y están libres de impuestos para fabricar biodiesel.

El uso de exceso de aceite de colza y aceite de soja como materias primas para producir biodiesel ha sido ampliamente utilizado en Europa y América del Norte. En la actualidad, el biodiesel se produce principalmente mediante métodos químicos, utilizando aceite vegetal y metanol o etanol para realizar una reacción de esterificación a 230-250 °C sobre un catalizador ácido o alcalino para generar el correspondiente biodiesel de éster metílico o éster etílico de ácido graso. También se está estudiando la síntesis bioenzimática de la tecnología del biodiesel. En comparación con el diésel ordinario, el biodiésel es más respetuoso con el medio ambiente, lo que hace que las emisiones de materia orgánica tóxica en los gases de escape de los vehículos diésel sean sólo de 1/10, las de partículas del 20% y las emisiones de CO2 y CO de sólo el 10%. Según el Protocolo de Kioto, la UE debe reducir las emisiones en un 8% entre 2008 y 2012. Según el análisis del ciclo de vida del impacto del combustible sobre el CO2 en toda la atmósfera, el biodiésel emite alrededor de un 50% menos de CO2 que el diésel fósil. Con este fin, la Unión Europea emitió recientemente dos nuevas directivas para promover la aplicación de biocombustibles en el mercado de combustibles para automóviles, que impulsarán aún más el desarrollo de la industria europea del biodiesel. En comparación con el diésel convencional, el precio del biodiésel es más del doble. Por lo tanto, la nueva directiva exige a los países de la UE que reduzcan el tipo impositivo sobre el biodiésel y estipulen la proporción de ventas de biodiésel en los combustibles para automóviles europeos.

La industria del biodiesel en los países occidentales se está desarrollando rápidamente.

En los últimos años, los países occidentales han aumentado la inversión en la comercialización de biodiesel, lo que ha resultado en un aumento en la escala de inversión en biodiesel y en un aumento en los proyectos iniciados. Estados Unidos, Canadá, Brasil, Japón, Australia, India y otros países están desarrollando activamente esta industria. Actualmente, existen cuatro plantas de producción de biodiesel en Estados Unidos con una capacidad total de 300.000 toneladas/año. Los países de la UE utilizan principalmente colza como materia prima y la producción de biodiesel en 2001 superó el millón de toneladas. En el año 2000, la producción de biodiésel en Alemania alcanzó las 450.000 toneladas. Alemania también invirtió 50 millones de marcos en la zona de Heide el 11 de enero de 2001 para construir una planta de biodiésel con una producción anual de 100.000 toneladas. Hay 7 plantas de producción de biodiesel en Francia, con una capacidad total de 400.000 toneladas/año. El estándar de uso es mezclar un 5% de biodiesel con diesel ordinario, y el tipo impositivo para el biodiesel es cero. Italia tiene 9 plantas de producción de biodiesel con una capacidad total de 330.000 toneladas/año, y el tipo impositivo para el biodiesel es cero. Austria tiene tres plantas de producción de biodiésel con una capacidad total de 55.000 toneladas al año y el tipo impositivo es del 4,6% del diésel de petróleo. Bélgica cuenta con 2 plantas de producción de biodiesel con una capacidad total de 240.000 toneladas/año. La capacidad de producción de biodiesel de Japón también ha alcanzado las 400.000 toneladas/año.

El estado de desarrollo del biodiesel en mi país

El gobierno chino ha formulado algunas políticas y medidas para resolver los problemas de conservación y sustitución de energía y protección del medio ambiente ecológico. Algunos académicos y expertos lo han hecho. Desde hace mucho tiempo estamos comprometidos con el trabajo de investigación y promoción del biodiesel. Aunque la investigación y el desarrollo del biodiesel en mi país comenzaron tarde, se han desarrollado rápidamente y algunos resultados de investigaciones científicas han alcanzado el nivel avanzado internacional. El contenido de la investigación involucra la distribución, selección, cultivo, mejoramiento genético de plantas oleaginosas y su tecnología y equipos de procesamiento. En la actualidad, la investigación en todos los aspectos ha logrado resultados iniciales, que sin duda contribuirán a una mayor investigación y desarrollo del biodiesel en mi país. Se puede esperar que dentro de dos o tres años la investigación de mi país en este campo haga grandes avances y alcance niveles prácticos.

El famoso erudito Min Enze, el académico Min Enze, propuso claramente por primera vez el tema del desarrollo de biodiesel como combustible limpio en el libro "Química verde e ingeniería química": el antiguo Ministerio de Industria de Maquinaria y la antigua Corporación Sinopec asignaron Se asignaron fondos especiales para este proyecto en la década de 1980, y el proyecto fue realizado por el Instituto de Investigación de Motores de Combustión Interna de Shanghai y el Instituto de Maquinaria Agrícola de la Montaña Guiwai. La investigación conjunta duró 10 años y Zhan Yonghou. el Sr. Shi Delu, experto de la Academia de Ciencias Petroquímicas de China, fue invitado a realizar una gran cantidad de experimentos y exploraciones básicas; también realizó experimentos con biodiesel en 1985 en el proyecto de investigación cooperativa China-Comunidad Europea emprendido por el Instituto Provincial de Investigación Energética de Liaoning; involucraron biodiesel; la Universidad de Ciencia y Tecnología de China y el Instituto de Ciencia y Química del Ejército de Henan. Otras unidades también han llevado a cabo diversos grados de investigación sobre biodiesel.

La investigación sistemática comenzó con el proyecto de investigación científica clave "Octavo Plan Quinquenal" de la Academia de Ciencias de China: "Investigación y aplicación de tecnología de plantas de fueloil". y tecnología de cultivo en la cuenca del río Jinsha, y se produjo una película de demostración del cultivo de Jatropha en 30 hectáreas. Desde principios de la década de 1990, el Instituto de Investigación de Nuevas Tecnologías de Changsha y la Academia de Ciencias Forestales de Hunan han llevado a cabo investigaciones cooperativas durante 10 años sobre plantas energéticas y biodiesel. Durante el período del "Octavo Plan Quinquenal", la producción de éster metílico a partir de corteza ligera de árbol. Se completó la investigación sobre la tecnología del fueloil y las características de combustión; se completó el proyecto nacional de investigación científica clave "Tecnología de utilización de energía de aceite vegetal" durante el período del "Noveno Plan Quinquenal".

De 1999 a 2002, la Academia Forestal de Hunan llevó a cabo y presidió la introducción de tecnología forestal extranjera avanzada por parte de la Administración Forestal del Estado (proyecto 948): "Introducción de especies de árboles energéticos, el árbol rey verde y su tecnología de utilización". , que fue introducido desde Sudáfrica, Estados Unidos y Brasil introdujeron excelentes clones de la especie de árbol energético Euphorbia tim-calli; desarrollaron equipos para extraer Euphorbia tim-calli; realizaron investigaciones sobre la composición y las propiedades combustibles del látex de Euphorbia: la investigación sobre; El craqueo catalítico de Euphorbia tim-calli avanza por etapas. Resultados.

Sin embargo, en comparación con países extranjeros, todavía existe una brecha considerable en el desarrollo del biodiesel en mi país. Ha estado en la etapa de investigación primaria durante mucho tiempo y no ha logrado formar la industrialización del biodiesel. : el gobierno aún no ha propuesto un plan para el biodiesel. Hay un conjunto de políticas y medidas de apoyo, trato preferencial y estímulo, y no existe una norma unificada para el biodiesel y la implementación de una estrategia de desarrollo industrial. Por lo tanto, después de que mi país ingresó a la OMC, se volvió aún más urgente acelerar el proceso de industrialización del biodiesel eficiente y limpio en el contexto de cómo enfrentar las presiones duales del rápido desarrollo económico y la protección ambiental.

Las perspectivas de industrialización del biodiesel en mi país

En 2003, impulsada por el rápido y sostenido crecimiento de la economía nacional, la demanda del mercado petrolero de China creció fuertemente y la demanda total de petróleo Los productos aumentaron en dos El número de dígitos fue del 11,4%, un aumento de 7,4 puntos porcentuales con respecto al año anterior, lo que promovió un fuerte aumento en las importaciones de petróleo y convirtió a mi país en un importante consumidor e importador de petróleo. La oferta de recursos en el mercado petrolero es escasa y los precios están subiendo en todos los ámbitos. Según las estadísticas del Centro de Información Logística de China, el precio medio acumulado del petróleo y sus productos en mi país en 2003 aumentó un 11,8% en comparación con el año anterior. El análisis preliminar muestra que la situación de la oferta y la demanda en el mercado petrolero de China en 2004 es básicamente similar a la de 2003. Continuará manteniendo una fuerte demanda de los consumidores y un patrón de oferta y demanda básicamente equilibrado. Sin embargo, no descarta que esto ocurra. de tensiones de oferta localizadas y estructurales afectadas por factores como la estacionalidad y el transporte. Se espera que el consumo de petróleo crudo de China sea de 270 millones de toneladas en 2004, y las importaciones netas pueden exceder los 100 millones de toneladas.

Nuestro país es un importador neto de petróleo y sus reservas de petróleo son muy limitadas. Importar grandes cantidades de petróleo supone una amenaza para la seguridad energética de nuestro país. Por lo tanto, mejorar la calidad de los productos petrolíferos tiene una importancia más práctica para China. El biodiesel tiene tres grandes ventajas: renovable, limpio y seguro. Los expertos creen que el biodiesel tiene una gran importancia estratégica para el ajuste estructural agrícola, la seguridad energética y la gestión integral del medio ambiente ecológico de mi país. Actualmente, la dieselización de los automóviles se ha convertido en una dirección de desarrollo de la industria del automóvil. Según las previsiones de los expertos, en 2010 la demanda mundial de diésel aumentará del 38% al 45%. Sin embargo, la oferta de diésel es muy insuficiente, lo que garantiza un buen nivel. Oportunidad para la producción de biodiesel a partir de colza. Proporciona un amplio espacio de desarrollo. El desarrollo de la industria del biodiesel también puede promover el desarrollo rural, económico y social de China. Por ejemplo, el desarrollo de plantas oleaginosas para producir biodiesel puede conducir a un camino para enriquecer a los agricultores y fortalecer la agricultura mediante la transformación de productos agrícolas y forestales en productos industriales, lo que favorece el ajuste de la estructura agrícola y el aumento de los ingresos de los agricultores.

El equilibrio entre la oferta y la demanda de diésel también será el foco del desarrollo del mercado petrolero de mi país durante mucho tiempo. Los conocedores de la industria señalaron que para 2005, con el aumento en el volumen de procesamiento de materias primas de mi país, la gasolina y el queroseno tendrán un cierto margen de maniobra para exportar, mientras que la brecha en la oferta de diesel aún es grande. Se espera que la demanda de diésel supere los 100 millones de toneladas en 2010, un aumento del 24% en comparación con 2005, y en 2015 la demanda del mercado alcanzará unos 130 millones de toneladas. En los últimos años, aunque las empresas químicas y de refinación han mejorado continuamente la proporción de producción de diésel y gasolina mediante una transformación tecnológica continua, todavía no pueden cumplir con los requisitos de la proporción de consumo de diésel y gasolina. En la actualidad, la relación entre diésel y gasolina es de aproximadamente 1,8, mientras que la relación entre el consumo de diésel y gasolina en el mercado es superior a 2,0. La relación entre el consumo de diésel y gasolina en Yunnan, Guangxi, Guizhou y otras provincias y regiones es incluso superior a 2,5. Con la aceleración del desarrollo de la región occidental y el lanzamiento de importantes proyectos de infraestructura económica nacional, la contradicción entre el diésel y la gasolina es más prominente que antes. Por lo tanto, el desarrollo del biodiesel no sólo es consistente con la dirección actual de la industria petroquímica de ajustar la estructura de los productos derivados del petróleo y aumentar la proporción de diesel a gasolina, sino que también tiene una importancia de gran alcance.

En la actualidad, la tecnología de biodiesel de mi país ha logrado resultados significativos: Hainan Zhenghe Bioenergy Company, Sichuan Gushan Oil Chemical Company y Fujian Zhuoyue New Energy Development Company han desarrollado tecnologías con derechos de propiedad intelectual independientes y han construido sucesivamente una producción. Esta planta con una escala de más de 10.000 toneladas marca el nacimiento del biodiesel, una industria de alta tecnología, en China.

El responsable de la Academia China de Ingeniería presentó que el esquema de desarrollo del “Décimo Plan Quinquenal” de China propone el desarrollo de varias alternativas al petróleo e identifica el desarrollo de combustibles biolíquidos como la dirección del futuro. desarrollo industrial nacional. La industria del biodiesel ha recibido el apoyo de los líderes del Consejo de Estado y departamentos gubernamentales como la Comisión Estatal de Planificación, la Comisión Estatal de Economía y Comercio y el Ministerio de Ciencia y Tecnología, y ha sido incluida en los planes nacionales pertinentes.

Para el desarrollo del biodiesel, nuestro país dispone de recursos de materias primas muy ricos. Nuestro país tiene un vasto territorio, una gran extensión geográfica, diferente distribución de recursos hídricos y térmicos, y ricos y diversos recursos vegetales energéticos. Las principales familias son Euphorbiaceae, Lauraceae, Myrtaceae, Apocynaceae, Asteraceae, Leguminosae y Cornus, Daphneaceae. y Lomáceas, etc. En la actualidad, el desarrollo y utilización del biodiesel en nuestro país se encuentra aún en las primeras etapas de desarrollo. Para reducir el costo del biodiesel en su conjunto y permitirle desempeñar un papel más importante en la transformación de la estructura energética de mi país, sólo podemos. desarrollarse en la dirección de la base y la escala, implementar operaciones intensivas y formar una Sólo a través de la industrialización podemos tomar un camino de desarrollo del biodiesel que esté en línea con las condiciones nacionales de China.

Con la continua profundización de la reforma y la apertura, en el proceso de integración económica global, y bajo la buena situación de la adhesión de China a la OMC, el nivel económico de China mejorará aún más y la demanda de energía seguirá aumentando. Como se conoce la información sobre el biodiesel Cuando los resultados de las investigaciones se transforman en productividad e industrializan, sus aplicaciones en motores diesel, centrales eléctricas diesel, equipos de aire acondicionado y combustibles rurales son muy amplias.

Fuente de información: Centro de Información del Instituto de Investigación de la Compañía Petroquímica Yanshan de Beijing