技 術 大 綱

1) 生 物 乙 醇
2) 生 物 柴 油
3) 生 物 燃 料 的 優 點 與 局 限 性
4) 生 物 乙 醇 的 使 用
5) 生 物 柴 油 的 使 用

生 物 燃 料 廣 義 的 定 義 是 指 任 何 源 自 生 物 質 的 燃 料 。 根 據 這 個 定 義 , 生 物 燃 料 包 括 源 自 以 下 物 質 的 液 態 或 氣 態 燃 料 : 農 產 品 、 動 物 廢 料 、 工 業 有 機 廢 料 、 林 業 有 機 廢 料 、 家 居 有 機 廢 料 、 及 其 他 有 機 廢 物 。 堆 填 沼 氣 和 污 水 處 理 產 生 的 生 物 沼 氣 也 可 以 歸 入 生 物 燃 料 , 不 過 這 兩 類 生 物 燃 料 會 在 廢 物 轉 化 能 源 部 分 獨 立 介 紹 。

這 部 分 集 中 介 紹 以 生 物 方 法 製 造 的 生 物 乙 醇 生 物 柴 油 , 兩 者 均 可 取 代 汽 車 使 用 的 化 石 燃 料 。 這 些 生 物 燃 料 可 以 單 獨 使 用 或 者 與 汽 油 或 柴 油 混 合 使 用 , 作 為 車 用 燃 料 。

1) 生 物 乙 醇

生 物 乙 醇 可 以 由 含 有 糖 份 、 澱 粉 或 纖 維 素 的 生 物 原 料 產 生 。 生 產 生 物 乙 醇 所 用 的 原 材 料 不 同 的 農 作 物 , 如 : 甘 蔗 、 小 麥 、 大 麥 、 薯 仔 、 粟 米 甚 至 廢 紙 、 鋸 屑 和 麥 稈 。

  • 含 糖 或 者 含 澱 粉 的 農 作 物 ( 如 小 麥 ) 可 以 用 發 酵 及 蒸 餾 方 法 產 生 生 物 乙 醇 。
     
  • 若 要 從 纖 維 素 類 生 物 質 產 生 乙 醇 , 就 必 須 先 用 蒸 汽 把 生 物 質 分 解 成 葡 萄 糖 , 然 後 再 進 行 加 以 水 解 。 葡 萄 糖 再 通 過 發 酵 過 程 產 生 乙 醇 。 發 酵 完 成 以 後 , 還 必 須 進 行 蒸 餾 以 去 除 水 分 和 其 他 雜 質 。 纖 維 素 制 乙 醇 的 技 術 目 前 還 在 研 究 之 中 。

簡化的生物乙醇生產流程圖。 以上文字說明這張圖片。

上 圖 : 簡 化 的 生 物 乙 醇 生 產 流 程 圖
﹝ 來 源 : "此網頁的超連結有可能引向由第三方發行或營運的網站。Bioethanl - A Renewable Transportation Fuel from Biomass"﹞

乙 醇 可 以 單 獨 使 用 或 者 與 汽 油 混 在 一 起 作 為 車 用 燃 料 。 由 於 乙 醇 的 揮 發 性 , 乙 醇 很 適 合 作 為 直 接 噴 注 式 汽 油 引 擎 , 作 為 汽 油 代 替 品 。 一 般 來 說 , 如 果 混 合 燃 料 中 乙 醇 比 例 少 於 10% , 引 擎 無 需 作 出 改 動 。 而 如 果 乙 醇 比 例 高 於 10% , 則 引 擎 需 要 一 些 改 動 。

彈 性 燃 料 車 輛 指 的 是 可 以 使 用 汽 油 或 者 汽 油 混 以 最 高 85 % 乙 醇 作 為 燃 料 的 汽 車 或 貨 車 。 這 類 車 輛 的 燃 料 系 統 經 過 特 殊 設 計 , 以 適 應 高 乙 醇 比 例 的 燃 料 。

2) 生 物 柴 油

生 物 柴 油 指 的 是 從 植 物 油 、 回 收 廚 用 油 或 者 動 物 脂 肪 中 提 取 的 長 鏈 脂 肪 酸 烷 基 酯 。 它 的 生 產 過 程 通 常 是 通 過 酯 化 反 應 , 即 在 催 化 劑 的 作 用 下 , 利 用 甲 醇 把 有 機 油 作 出 化 學 性 的 改 變 。 在 酯 化 反 應 過 程 中 , 油 分 子 中 的 甘 油 部 分 被 酒 精 取 代 並 最 終 在 清 洗 / 乾 燥 過 程 中 去 除 , 便 形 成 生 物 柴 油 了 。

 

生物柴油。 以上文字說明這張圖片。
﹝ 上 圖 來 源 : 此網頁的超連結有可能引向由第三方發行或營運的網站。http://www1.eere.energy.gov/biomass/pdfs/renewable_fuel.pdf ﹞

 

簡 化 的 生 物 柴 油 化 學 反 應 :

      催 化 劑      
油 或 者 脂 肪 + 酒 精 甘 油 + 生 物 柴 油

生 物 柴 油 生 產 的 原 料 主 要 是 植 物 油 , 如 芥 花 籽 油 、 葵 花 籽 油 和 大 豆 油 等 等 。 在 生 產 生 物 柴 油 過 程 中 , 首 先 從 含 油 種 子 中 提 取 出 植 物 油 , 然 後 經 過 酯 化 反 應 過 程 。 廢 棄 煮 食 油 和 廢 棄 脂 肪 也 可 以 作 為 生 物 柴 油 的 原 料 。 不 過 , 在 利 用 這 些 油 作 為 原 材 料 的 時 候 , 必 須 在 酯 化 反 應 前 進 行 淨 化 處 理 。 當 前 歐 盟 國 家 主 要 採 用 芥 花 籽 作 為 生 物 柴 油 的 主 要 原 材 料 。 美 國 則 是 採 用 大 豆 , 而 葵 花 籽 油 和 棕 櫚 油 則 主 要 在 溫 帶 和 熱 帶 國 家 使 用 。

3) 生 物 燃 料 的 優 點 與 局 限 性

除 了 在 運 輸 領 域 可 以 取 代 一 部 分 化 石 燃 料 以 外 , 生 物 燃 料 還 有 其 他 優 點 :

  • 在 使 用 過 程 中 釋 放 的 二 氧 化 碳 量 , 跟 原 材 料 植 物 種 植 過 程 中 吸 收 的 二 氧 化 碳 量 相 若 。 ﹝須 注 意 的 是 , 種 植 、 加 工 、 提 煉 、 運 輸 等 過 程 都 須 耗 用 能 源 。 ﹞  
     
  • 生 物 燃 料 可 以 被 生 物 降 解 而 且 沒 有 毒 性 , 因 此 對 土 壤 和 地 下 水 造 成 的 污 染 較 小 。
     
  • 與 傳 統 車 用 燃 料 相 比 , 生 物 燃 料 使 用 過 程 中 產 成 的 溫 室 氣 體 、 二 氧 化 硫 和 粒 子 等 排 放 相 對 地 少 。
     
  • 利 用 有 機 廢 物 生 產 生 物 燃 料 , 對 廢 物 管 理 有 幫 助 , 因 為 為 固 體 廢 物 處 理 提 供 了 另 一 個 選 擇 。
     
  • 生 物 燃 料 能 夠 提 升 引 擎 性 能 。 乙 醇 比 汽 油 具 有 更 高 辛 烷 值 , 是 一 種 抗 爆 震 燃 料 。 此 外 , 生 物 柴 油 還 可 以 溶 解 引 擎 裏 面 的 柴 油 殘 餘 物 。
     
  • 用 適 當 的 原 材 料 生 產 生 物 燃 料 , 可 以 產 生 社 會 經 濟 利 益 , 包 括 創 造 就 業 、 減 少 石 油 進 口 以 及 拓 展 出 口 等 。

但 是 , 生 物 燃 料 要 作 為 車 用 燃 料 , 本 身 也 具 有 一 些 局 限 性 。

  • 成 本 : 目 前 生 物 燃 料 的 生 產 成 本 要 比 傳 統 燃 料 高 一 些 。 但 是 隨 著 科 技 的 發 展 和 生 物 燃 料 生 產 規 模 的 擴 大 , 這 種 價 格 差 異 會 逐 漸 減 少 。
  • 粘 度 : 生 物 燃 料 的 粘 度 通 常 要 高 一 些 。 在 冬 天 很 冷 的 地 區 , 引 擎 發 動 時 , 可 能 會 有 一 些 困 難 。
     
  • 氮 氧 化 物 排 放 : 純 生 物 柴 油 的 氮 氧 化 物 排 放 要 比 傳 統 柴 油 高 約 10% 。 但 可 以 用 例 如 煤 油 這 樣 的 添 加 物 來 減 輕 這 個 問 題 。
     
  • 腐 蝕 性 : 生 物 柴 油 可 以 溶 解 舊 式 汽 車 中 用 於 燃 料 輸 送 系 統 裏 的 腈 橡 膠 。 新 式 汽 車 多 採 用 了 氟 塑 料 , 因 而 沒 有 這 個 腐 蝕 問 題 。
     

4) 生 物 乙 醇 的 使 用

當 前 巴 西 和 美 國 是 世 界 上 生 產 最 多 生 物 乙 醇 的 國 家 。

巴 西 的 生 物 乙 醇 項 目 可 以 回 溯 到 1975 年 , 由 於 阿 拉 伯 石 油 禁 運 , 導 致 石 油 價 格 暴 漲 和 同 時 發 生 糖 價 暴 跌 。 為 了 降 低 石 油 進 口 需 求 及 為 糖 類 產 品 拓 展 市 場 , 巴 西 政 府 開 始 利 用 政 策 和 市 場 機 制 推 動 燃 料 乙 醇 生 產 。 2005 年 巴 西 生 產 了 超 過 150 億 升 燃 料 乙 醇 , 占 運 輸 燃 料 的 40% 。

巴 西 乙 醇 計 畫 的 成 功 得 歸 功 於 政 府 的 大 力 支 持 。 從 計 畫 開 始 實 施 起 , 巴 西 政 府 就 設 立 了 用 乙 醇 取 代 一 定 比 例 的 燃 料 的 要 求 。 目 前 這 個 比 例 設 定 在 20% 。 巴 西 政 府 還 對 彈 性 燃 料 車 輛 提 供 稅 項 優 惠 。 這 項 政 策 使 得 彈 性 燃 料 車 輛 在 新 車 銷 售 中 的 比 例 從 2001 年 的 1% 迅 速 提 高 到 2005 年 的 53% 。 由 於 彈 性 燃 料 車 輛 可 以 使 用 乙 醇 含 量 高 達 85% 的 燃 料 , 這 也 就 為 車 主 在 汽 油 價 格 波 動 時 候 提 供 了 多 樣 化 的 選 擇 。

美 國 的 乙 醇 生 產 原 材 料 主 要 是 玉 米 和 小 麥 。 從 80 年 代 開 始 , 乙 醇 就 開 始 作 為 運 輸 燃 料 使 用 。 2005 年 美 國 大 約 生 產 了 150 億 升 燃 料 乙 醇 , 按 體 積 計 占 美 國 當 年 汽 油 消 耗 量 大 約 3 % 。 目 前 有 兩 種 乙 醇 燃 料 : E10 ( 10% 體 積 的 乙 醇 和 90% 體 積 的 汽 油 ) 和 E85 ( 85% 體 積 的 乙 醇 和 15% 體 積 的 汽 油 ) 。 當 前 美 國 所 有 使 用 汽 油 的 汽 車 都 可 以 直 接 使 用 E10 而 無 需 引 擎 改 動 。 而 E85 主 要 是 用 於 政 府 車 隊 、 彈 性 燃 料 車 輛 和 市 區 公 共 汽 車 。 E85 中 的 15% 的 汽 油 是 為 了 保 證 冬 天 引 擎 易 於 發 動 , 並 且 在 火 災 意 外 情 況 下 增 加 火 焰 的 光 度 。

在 中 國 內 地 , 生 物 乙 醇 的 主 要 由 國 有 企 業 生 產 。 自 從 2000 年 乙 醇 燃 料 計 畫 開 展 以 來 , 2005 年 中 國 乙 醇 產 能 達 到 了 102 萬 公 噸 , 而 同 期 乙 醇 產 量 約 為 92 萬 公 噸 。 2007 年 乙 醇 的 產 能 將 提 高 到 166 萬 公 噸 , 而 中 央 政 府 的 目 標 是 在 2010 將 產 能 提 高 到 400 萬 公 噸 。 當 前 的 乙 醇 生 產 過 程 中 , 玉 米 和 小 麥 是 主 要 的 原 材 料 。 目 前 正 在 一 些 省 份 進 行 試 驗 E10 ( 汽 油 混 入 10% 的 乙 醇 ) 。 中 央 政 府 期 望 在 2020 年 以 前 用 生 物 燃 料 取 代 15% 的 運 輸 燃 料 。

中 國 目 前 及 將 來 乙 醇 產 量 資 料 -

地 點 ( 省 市 ) 公 司 名 稱 主 要 原 材 料 2005 年 實 際 產 量
( 噸 / 年 )
2007 年 產 能
( 噸 / 年 ) 預 計
供 應 地 點 供 應 量
噸 / 年
黑 龍 江 , 肇 東 黑 龍 江 華 潤 酒 精 有 限 公 司 玉 米 100,000 100,000 黑 龍 江 100,000
吉 林 , 吉 林 吉 林 燃 料 乙 醇 有 限 公 司 玉 米 300,000 600,000 吉 林 100,000
遼 寧 200,000
河 南 , 南 陽 河 南 天 冠 燃 料 乙 醇 有 限 公 司 小 麥 200,000 200,000 河 南 86,842
湖 北 ( 9 市 ) 113,158
河 北 ( 4 市 )
安 徽 , 蚌 埠 安 徽 豐 原 燃 料 酒 精 有 限 公 司 玉 米 320,000 320,000 安 徽 100,000
山 東 ( 7 市 ) 220,000
江 蘇 ( 5 市 )
河 北 (2 市 )
廣 西 華 潤 酒 精 有 限 公 司 木 薯 0 110,000 廣 西 110,000
河 北 華 潤 酒 精 有 限 公 司 甜 薯 , 玉 米 等 0 230,000 河 北 230,000
湖 北 天 冠 燃 料 乙 醇 有 限 公 司 大 米 0 100,000 湖 北 100,000
總 共     920,000 1,660,000    

﹝ 來 源 : USDA Foreign Agricultural Service GAIN Report No.CH6049 "China, People's Republic - Bio-fuels, An Alternative Future for Agriculture, 2006 ﹞

5) 生 物 柴 油 的 使 用

生 物 柴 油 的 全 球 產 量 從 2004 年 的 21 億 升 增 加 到 2005 年 的 39 億 升 , 升 幅 幾 乎 是 一 倍 。 歐 盟 國 家 是 主 要 生 產 者 。 其 中 德 國 的 生 產 占 了 全 球 產 量 的 一 半 , 而 隨 後 是 義 大 利 和 法 國 。 在 歐 盟 以 外 , 美 國 是 最 大 的 生 物 柴 油 生 產 國 。 目 前 發 展 中 國 家 的 生 物 柴 油 產 量 也 在 不 斷 增 加 , 如 馬 來 西 亞 、 印 尼 和 菲 律 賓 等 等 。 這 些 國 家 生 產 的 生 物 柴 油 主 要 是 供 給 其 國 內 需 求 。

生 物 柴 油 在 中 國 還 處 於 起 步 階 段 。 2005 年 中 國 生 物 柴 油 產 量 在 十 至 二 十 萬 公 噸 左 右 。 目 前 廢 棄 的 煮 食 油 是 主 要 原 材 料 。 利 用 特 別 樹 木 的 果 油 、 廢 棄 的 芥 花 籽 油 和 廢 棄 的 棕 櫚 油 生 產 生 物 柴 油 的 技 術 正 在 研 究 和 試 驗 中 。 中 國 政 府 制 定 的 目 標 是 在 2010 年 產 量 達 到 2 百 萬 公 噸 , 2020 年 產 量 達 到 1 千 2 百 萬 公 噸 。

   
 上 一 頁
 回 頁 首