地溝油的華麗轉身

當如期聽到播種機"轟……轟……"的啟動聲，我們壓抑著一份喜悅;當播種機不出任何問題地行駛過我們所設定的試驗路程后，我們的激動不需要描述。這一過程發生在中國農業機械化科學研究院北京農機實驗站一場真機點燃實驗。忐忑的是我們的試驗對象來自實驗室、來自地溝油變身后的生物柴油 。驚喜沖刷了一切的忐忑。原來地溝油真的可以變廢為寶，原來經過實驗室處理后的地溝油，真的可以作為燃料驅動真正的柴油機，能像石化柴油一樣，發動汽車，讓汽車跑起來。

我們的試驗對象來自北京師范大學化學實驗教學中心。在真機試驗前，我們探訪了它產生的實驗過程。在實驗室里，最先看到的是有著異味、顏色渾濁的地溝油。經過科研工作人員的預處理，去除地溝油中的機械雜質膠質和水分，剩下一些脂肪酸和甘油三酯，而這兩種元素正是制作生物柴油的元素。隨后，堿性催化劑氫氧化鈉與低碳醇發生酯交換反應，將得到的溶液干燥，分離出甲醛酯溶液從而獲得生物柴油。經過“變身”的地溝油，無論從味道還是清潔度上都和最開始的地溝油有明顯區別。

北京化學會推薦專家，北京師范大學化學學院教授、博士生導師盧忠林有這樣一番介紹：“地溝油由于其來源，會含有一些有毒物質，如重金屬、細菌，是絕對不允許用于餐飲業的。生物柴油也不是什么新鮮事。早在1910，發明柴油發動機的工程師狄塞爾（ Diesel，柴油，柴油發動機的英文名稱）在巴黎博覽會上就展示了花生油可以做柴油發動機燃料，這是最 早的生物柴油，但后來由于石化柴油的物美價廉，生物柴油的發展就被人們忘記了。直到1973年的能源危機和后來的環保運動和生態保護，生物柴油又被提到了議事日程。目前的生物柴油，化學成分是脂肪酸的低碳醇酯，主要是甲醇酯，它是通過植物油與低碳醇在催化劑作用下的酯交換反應制得，其燃燒性能接近石化柴油。但地溝油和植物油一樣，由于其粘度大，燃點高，燃燒性能不好，不能直接做柴油發動機燃料。因此，地溝油要華麗轉身，必須經過酯交換反應，這就是其中的奧秘?！?/p>

既然講到地溝油，在此重溫一下地溝油的概念。地溝油可分為三類：一是狹義的地溝油， 即將下水道中的油膩漂浮物或者將賓館、酒樓的剩飯、剩菜（通稱泔水）經過簡單加工、提煉出的油;二是劣質豬肉、豬內臟、豬皮加工以及提煉后產出的油;三是用于油炸食品的油使用次數超過一定次數后，再被重復使用或往其中添加一些新油后重新使用的油。

地溝油含有毒素，流向江河會造成水體營養化;一旦食用，則會破壞白血球和消化道黏膜，引起食物中毒，甚至致癌。這也正是大家談“地溝油” 色變的原因所在。

地溝油的產生不可避免，那么，最大程度將地溝油利用起來，變廢為寶，便是有了個好的去向，而不是大家所擔心的再次流向餐桌。相信廢物利用、變廢為寶是最佳正解，也是科技發展的硬道理。

地溝油是一種很復雜的有機物，其中含有各種烴的衍生物，絕大部分是可燃的，經過加工處理，提高熱值和燃燒效率即可作為燃料使用。地溝油在經過加工之后，和我們日常中食用的食物油的化學成分是一樣的，是一種脂肪酸的甘油酯，因為其性能和石化柴油差不多，得名生物柴油。生物柴油是生物質能的一種，它是生物質利用熱裂解等技術得到的一種長鏈脂肪酸的單烷基酯;生物柴油也是含氧量極高的復雜有機成分的混合物，這些混合物主要是一些分子量大的有機物，幾乎包括所有種類的含氧有機物，如：醚、醛、酮、酚、有機酸、醇等。

至于從地溝油中提煉出生物柴油，轉化率是多少？北京師范大學化學學院盧忠林教授同樣給出解答：“在好的催化劑和工藝條件下，地溝油與生物柴油的轉化率可達到90%以上。”

相較石化柴油，生物柴油有著不可比擬的優點。（1）地溝油轉化的生物柴油含氧，燃燒過程中不會積碳，而礦物油積碳，所以會冒黑煙;（2）生物柴油含硫量遠遠少于普通柴油，無論是對大氣污染還是對車子腐蝕都會減少;（3）具有可再生性。

地溝油制為生物柴油，這一切遠不止步于實驗驗證;同時，因為這一路徑的實現，也使得地溝油具有了新的利用空間，在未來綠色低碳發展中也將是燃料發展的重要方向。例如，地溝油已然成為航空燃料的新成員，中國石化將餐飲廢油經過加氫處理后，與普通航油按照1∶1的比例調和成生物航油。該項技術經過長達5年的研發和安全監測：2009年，中國石化成功開發出具有自主知識產權的生物航油生產技術;2013年4月24日，中國石化1號生物航油在上海虹橋機場成功完成技術試飛;2014年2月12日，中國石化獲得中國民航局頒發的生物航油適航許可證，可投入商業化應用;2015年3月21日，首次用于海南航空737-800型客機的商業載客飛行。這里也相應誕生了國內第一條地溝油轉化為生物航油的生產線，技術工藝流程分三步：首先，使地溝油成為初步的生物柴油;其次，在高溫高壓條件下將生物柴油通過催化劑進行加氫處理，使生物柴油轉變為多種有機物的混合物;最后，利用這些混合有機物沸點不同的特性，將其在分餾塔中分餾，最終得到包括航空煤油在內的多種產物。

參考文獻

[1]高峰.航空燃料的新成員：“地溝油”航油[J].石油知識，2016（2）：62

1. 實驗室場景1

2. 實驗室場景2

3. 地溝油轉化成的生物柴油能夠驅動播種機

推薦單位 / 北京化學會

成果來源 / 北京師范大學化學實驗教學中心

科研代表 / 盧忠林