PDF《生质柴油技术简介与 台湾生质柴油的现况前景》

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专题报导Feature 中鼎炼油石化工程事业部技术中心专辑〔2〕 生质柴油技术简介与 台湾生质柴油的现况前景 前言生质柴油(Biodiesel)1988年首次引用於大陆 的「太阳能学报」,之后便如滚雪球般一再被 提及.

这正适切地反应人们对於能源短缺的焦 虑日益严重.但是,这并不是过度反应,由於 科技的日新月异,同时也更准确地预报了未来 的能源短缺问题.能源是人们文明的来源,现 在更是支撑各国年成长率的重要依.因此, 各国无不竭尽所能、未雨绸缪准备好迎接未来 现有能源短缺的严酷挑战.在许多再生能源 中,本篇文章将重心放在生质柴油的介绍与台 湾的相关现况上.除了生质柴油外,其他多样 的再生能源来源亦值得关注. 生质柴油的过去与现在 西元1895年,笛塞尔.鲁道夫(RudolfDiesel)发明了笛塞尔(Diesel)内燃机,原意为 其内燃机可使用种类繁多的油品,当中也包含 植物油料.西元1900年时,笛塞尔在巴黎的世 界博览会中,展示了以花生油为燃料的汽车, 该汽车引擎是由法国 Otto 公司建造.这应该 算是历史上,首次以植物油为燃料使用在柴油 (Diesel)引擎的纪录.之后,柴油引擎履经改 良并完全以石化柴油为燃料.植物油品取代石 化柴油想法随著石化油品的短缺,或是考量油 品内需品的独立性,而在历史上常被提及.像 是比利时、法国、义大利及英国在非洲的殖民 地时代,对於植物油品取代石化燃料有高度兴 趣,便是基於油品内需品独立性的考量. 现今对於再生能源的关注与过去历史因 素不同,而是石化燃料的供应不确定性越来越 急迫.人类所依赖的石化燃料,如石油、煤、 天然气等,都面临未来有枯竭的一天.除此之 文.中鼎 陈文鸿 中鼎月刊

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19 专题报导专题报导Feature 外,石化燃料所带来的二氧化碳与甲烷等气体 排放,使地球温室效应越来越严重,二氧化碳 减量的呼声势必年年高涨. 再生能源可以分成无碳能源和生质能源两 类,其中生质能源除本文介绍的生质柴油外, 亦包含生质酒精,及以生质w酵得到的能源来 源.由於生质能源藉由植物在生长过程中吸收 空气中原有的二氧化碳,转化成生质能源,使 用后再排放二氧化碳回空气中.透过这样一个 二氧化碳的固定与释放循环,很显然纯粹使用 生质能源所产生的二氧化碳温室效应将远低於 使用石化燃料所造成的影响.由此可见,1997 年所达成抑制地球暖化的京都议定书,协议各 国在逐步缩减二氧化碳排放量上,将会扩大再 生能源的应用,亦包含生质柴油在内. 生质柴油生产技术 一般油脂的主要成分为脂肪酸与甘油.脂 肪酸为一长串碳链,碳数达12以上称为长链脂 肪酸.又依碳链的双键有无,称为不饱和与饱 和脂肪酸.若含有两个以上的双键便称为多元 不饱和脂肪酸. 黄豆、棕榈、橄榄、油菜籽、向日葵籽、 葡萄籽、花生等作物的所含油脂都可作为生质 柴油的油脂来源.农委会研究指出,每公斤大 豆、油菜可分别产出250公克及400公克生质柴 油.向日葵籽最多,每公斤可产出500公克生质 柴油. 生质柴油 (biodiesel)是由植物油脂或动物 油脂肪,掺以甲醇 (CH3OH),并在碱或酸的催 化下,在适当反应温度下与时间内,进行转酯 化反应 (transesterification),生成了脂肪酸甲酯 (Fatty Acid Methyl Ester, FAME),此即为生质柴 油.其反应式可以图一作说明. 氢氧化钾(KOH)与氢氧化钠(NaOH)为两种 在转酯化反应中较为常用的触媒.触媒先与甲 醇进行图二的化学反应. 甲酯钠的甲酯基会攻击三酸甘油酯而发生 如图三的化学反应.三酸甘油酯脱除一脂肪酸 图一 三酸甘油酯转酯化成脂肪酸甲酯反应 图二 甲醇与氢氧化钠的化学反应 图三 甲酯基与三酸甘油酯进行反应