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1、《现代科学技术概论》课程结课论文2015-2016学年第2学期学院：生物与食品工程专业班级：生物工程14—1学生姓名：蔡思强学号：14062510109指导老师：张石定2016年6月6日未来能源——生物燃料蔡思强（安阳工学院生物与食品工程学院河南安阳）摘要：矿物燃料的日益紧缺和二氧化碳排放量的日益增长使高能耗的民航业寻求安全环保的绿色新能源。我国已经展开了生物燃油的审定和试飞工作。目前航空生物燃料的原材料从食用油转为高产廉价的非食用油，按照一定的生产工艺和调和比例，其碳排放量、有毒气体和颗粒物等大大下降，同时其
2、燃烧特性与矿物燃油接近，不影响航空发动机的推力。航空生物燃料在未来的商业飞行中前景广阔为什么发展生物燃料用于民航：民用航空，是指使用各类航空器从事除了国防、警察和海关等国家航空活动以外的所有的航空活动，航空运输领域用能结构中将近95%是航空燃油，目前，人们对航空运输需求的持续增长与环境限制和石油供应紧张之间的矛盾将越来越大，民航的发展对于能源、尤其是液体燃料的依赖将是刚性的。近年来，从中东地区不断发生的战争，我们就可以看出石油在全球的紧张情况。世界上每一天的期货情况、股市行情都与当日的世界原油价格密切相关。中东
3、石油开采的联盟组织欧佩克的任何一次会议都将吸引全球人民的注目。那里的每一次大小武装冲突都能导致美国的参与。这都是因为石油稀少的原因。而石油稀少将导致航油价格大幅波动并不断飙升，航油成本占航空公司运营总成本已经超过40%，而机队规模的壮大、传统航油价格的攀升等因素要求我们必须寻求到安全、清洁、可持续的能源供给途径。这是关系到航空运输业乃至上下游产业的长远发展问题。而生物燃料，是来自有机物质的燃料，生物燃料不同于化石燃料，从某种意义上说，两者的不同点就是生物燃料是可再生的，所以，民航用生物燃料作为驱动航空器的能量来
4、源，将不会再为石油的储存量和石油的价格而担忧生物燃料的来源：生物燃料主要有生物柴油和燃料乙醇，生物柴油的制备方法有物理法和化学法。物理法包括直接使用法、混合法和微乳液法；化学法包括高温热裂解法和酯交换法。直接使用法 ，即直接使用植物油作燃料.由于植物油黏度高、含有酸性组分,在贮存和燃烧过程中发生氧化和聚合以至于发动机内沉积多、喷油嘴结焦、活塞环卡以及排放性能不理想等问题,后来便被石油柴油所取代。 混合法 是将植物油与石油柴油按不同的比例直接混合使用. Anon在柴油中掺入了95%的回收煎炸油,发现每运行4~4.
5、5km就必须更换润滑油,这是因为植物油的高黏度引起不饱和成分的聚合使润滑油变质. 微乳液法 微乳液有两种:一是将动植物油与甲醇、乙醇等溶剂混合成微乳状液,来解决动植物油的高黏度. 但在实验室规模的耐久性试验中,发现注射器针经常黏住,积碳严重,燃烧也不完全.另一种是将生物柴油与溶剂形成微乳液,所得燃料的完全燃烧性能得到了很大提高.但微乳液在低温下并不稳定,微乳液中的醇具有一定的吸水性. 高温热裂解法 是在热或热和催化剂共同作用下,在空气或氮气流中将化学键断裂而产生小分子.Schwab等对大豆油热裂解的产物进行
6、分析,发现烷烃和稀烃的含量很高,约占总质量的66%,十六烷值高于豆油和石油柴油,热值与石油柴油相近.裂解产物的粘度虽比大豆油下降约22.4%,但还是比石油柴油高6.1%~8.3%。 酯交换法 ， 目前工业生产生物柴油的主要方法是酯交换法,即用各种动物和植物油脂与甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等低碳醇在催化剂作用下反应而成.因甲醇价格低廉,故常用甲醇.酯交换法又包括:酸或碱催化法、生物酶法、工程微藻法和超临界甲醇法。 酸或碱催化法 ， 油脂在酸或碱的催化条件下与甲醇进行转酯化反应,反应后分去下层粗甘油,粗甘油经回收后
7、具有较高的附加值;上层经洗涤、干燥即得生物柴油.反应主要的影响因素有四个:醇油比、催化剂用量、反应时间和反应温度,其中最重要的因素是醇油比和催化剂用量. 。酸催化酯交换适用于脂肪酸和水含量高的油脂(主要是废弃油)制备生物柴油,产率较高,但反应速率慢,酸耗大,分离难,且设备易腐蚀,易产生三废。碱催化法可在低温下获得较高产率,反应速率快，但它对原料中游离脂肪酸和水的含量却有较高要求。生物酶法 ，动植物油脂和低碳醇通过脂肪酶进行转酯化反应.用于催化的脂肪酶主要是酵母脂肪酶.生物酶法的优点在于条件温和、醇用量小、游离脂
8、肪酸和水的含量对反应无影响、无污染排放.但脂肪酶在有机溶剂中易聚集,不易分散,因而催化效率较低.此外因脂肪酶价格昂贵,故成本较高。工程微藻法，先通过基因工程技术建构的微藻生产油脂,再进行酯交换反应.美国国家可更新能源实验室(NREI)通过现代生物技术建成“工程微藻”(藻类的一种“工程小环藻”),在实验室条件下可使脂质含量增加到60%以上.工程微藻法的优越性在于微藻生产能力高,比陆生植物
