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Biodiesel
 
引言

「生質柴油」(biodiesel) 係指以動植物油或廢食用油脂,經轉化技術後所產生之酯類,直接使用或混合石化柴油作為燃料者。100%生質柴油代號為B100,20vol%生質柴油和80vol%石化柴油之混合燃料則為B20。生質柴油的燃料消耗量、運轉效率、最大扭力曲線皆與石化柴油類似,一般柴油車輛可直接改用生質柴油,不需修改引擎。使用生質柴油可有效降低柴油車輛所排放的碳氫化合物、一氧化碳、氮氧化合物 (NOx)、硫化合物 (SOx) 和懸浮微粒 (PM)。目前國際間估算溫室氣體清冊時,將生質柴油視為零排放,故生質柴油確為符合環保訴求的綠色能源。美國早在1992年就由 P&G 公司在密蘇里州以黃豆油為原料生產生質柴油,提供B20給各州的公車和卡車使用,以改善大都會空氣品質。日本自1993年起,即採用廢食用油生產生質柴油供公車使用。日本有商社在其全國各地的連鎖商店,設立回收站,以購物折價卷來交換回收的食用油。2001年歐盟的執委會公佈生質燃料 (biofuels, 包括生質柴油和生質乙醇)、天然氣 (natural gas) 及氫氣 (hydrogen) ,為三種最具代表性的替代清潔燃料。歐盟當中的德國是發展生質柴油最成功的國家,從2001年起其生質柴油以每年40-50%的速率增加,法國則計劃到2007年將生產量提高3倍。台灣在2004年底由工研院能資所在嘉義民雄工業區成立「生質柴油示範工廠」,提供給高雄市和嘉義市部份之垃圾車和公車使用。環保署於2005年2月起推動「生質柴油道路試用計劃」,鼓勵各縣市使用生質能源,現有13個以上的縣市其垃圾車使用B20生質柴油。目前生質柴油工業上生產的方式是轉酯化反應 (transesterification),即利用動、植物油脂 (三酸甘油脂) 和低碳醇以 NaOH 為觸媒進行反應,再經中和、洗滌、分離和乾燥等過程生成相應脂肪酸甲酯或乙酯和副產物甘油。此製程轉化率可達95%以上,燒鹼用量在11%以內。唯尚有下列改善空間:原料成本過高,故美國巳有利用基因工程的方法提高植物油脂含量,歐洲則在不適種植糧食作物的土地上,廣植富油脂的植物,日本所採用回收廢油廢食用油的方法,則必需廣設回收站提高回收的效率。製程上,轉酯化反應工藝複雜,副產物甘油不易分離,且必需回收過量的醇,高耗能,又有廢鹼液排放的問題。是故最近製程上的改善,巳有採用新型的雙金屬觸媒或生物觸媒 (脂解酵素) 或不使用觸媒的超臨界狀態的反應技術,以上可能都是生質柴油研發的切入點。尤其是超臨界狀態的反應技術可以同時解決游離脂肪酸和水份的問題,廢水產生量較低且大幅提昇反應速率,適用於廢食用油和各種植物油,可以提供低成本的生質能源。

 
實例
從農業廢棄物米糠生產生質柴油的研究 ── 台灣科技大學碩士論文(能源教育資訊網學術論文)
Video for Biodiesel Processing Technology ── 美國愛達荷大學試驗工廠生產生質柴油過程的影片
   
書籍
The biodiesel hand book — The Biodiesel Handbook summarizes the legislative, chemical, and engineering issues that surround biodiesel and presents new data and technical information. The most up-to-date resource on biodiesel available, this book covers legislative and regulatory efforts around the world, the history of vegetable oil-based diesel fuels, the basic concept of the diesel engine, and glycerol, a valuable byproduct of biodiesel production.
   
Review Articles

Synthesis of biodiesel via acid catalysis, Ind. Eng. Chem. Res.44(2005)5353 — by J. G. Goodwin, Jr. and co-workers.

Transesterification of vegitable oil to biodiesel using heterogeneous base catalyst, Catalysis Today, 93-95 (2004) 315. — by K.-Y. Lee and co-workers.

Preparation of biodiesel fro soybean oil using supercritical methanol and co-solvent, fuel, 84 (2005) 347 — by J. Zhang and co-workers.

EPA (of USA) document of biodiesel.

   
演講之Powerpoint檔案/ Summer School之資料
生質柴油 — 2007年台東大學綠色科學與奈米技術研討會中的演講稿。

The Supercritical Fluid Technology for Production of Biodiesel 一 介紹1-step 和2-step 生產生質柴油的製程

台灣環保署在綠色能源和環境保護角色和工作

   
重要網站

環境技術資訊網 一 可以找到台灣biodiesel相關訊息

Alternative Fuels Data Center (U. S. Department of Energy) – Biodiesel

OSU Biodiesel Initiative 一 可以連結至到其他biodiesel網站.

Biodiesel Magazine and Biofuels Journal 一 提供biodiesel相關訊息

   
Conferences

Biodiesel Technology Workshop

2007 Biodiesel Expo (UK)

National Biodiesel Conference&Expo 2007 (US)