然而,對于原始生產(chǎn)者來說,要實現(xiàn)碳減排的氣候目標還遠遠不夠。根據(jù)國際能源機構(gòu)的報告,為了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標,到2030年,運輸生物燃料的生產(chǎn)需要確保每年增長10%。2019年的增長率僅為6%,國際能源署預(yù)測,未來五年的平均產(chǎn)出增長率僅為3%。
生物燃料的發(fā)展瓶頸盡管生物燃料已在世界各個領(lǐng)域得到應(yīng)用,但目前還沒有成為國際能源的主力軍。主要原因是以下限制。原材料來源不穩(wěn)定。由于多種原因,廚房廢油和木本油料作物作為原料來源不穩(wěn)定。
進口原材料受天氣、國際市場變化等因素影響。今年以來日益的全球糧食危機對國際生物燃料產(chǎn)生了直接影響。生產(chǎn)工藝不成熟?,F(xiàn)有成熟工藝存在著燃料穩(wěn)定性不夠或潤滑性差等缺點。
產(chǎn)品成本高。以生物航空燃料為例,其成本是石油航空煤油的數(shù)倍,在成本上沒有競爭優(yōu)勢。雖然航空公司也會購買一定數(shù)量的生物航空燃料,但考慮到成本,購買量不會很大。此外,成品油的生產(chǎn)還將產(chǎn)生外部間接成本。
歐美國家對亞麻薺菜的種植和應(yīng)用進行了探索。亞麻薺菜是一種古老的油料作物,生長周期短(4個月),產(chǎn)油率高(30%–45%),化肥、農(nóng)藥、除草劑等投入量低,從中提取油,殘渣加工成飼料。在副產(chǎn)品附加值的幫助下,生物燃料的高成本是不夠的,甚至整個產(chǎn)業(yè)鏈都扭虧為盈。
生物燃料的佳解決方案即微藻,大小從幾微米到數(shù)百微米不等。它們可以地生產(chǎn)脂類、蛋白質(zhì)、多糖和其他有機物質(zhì)。它們對環(huán)境適應(yīng)性強,體積小,繁殖速度快。其中,油脂可以通過酯交換反應(yīng)轉(zhuǎn)化為生物柴油。
微藻作為光合的光合生物之一,能提供大量非食物可再生生物質(zhì)能,積累大量脂類,并能生產(chǎn)生物燃料。某些產(chǎn)油微藻的脂肪酸總量可達干重的50%~90%。更重要的是,微藻含有豐富的生物活性物質(zhì),可在制備生物燃料的同時進行值的綜合利用,相對降低微藻采油成本。
20世紀70年代,美國能源部為了發(fā)展可持續(xù)能源,對微藻進行了大規(guī)模的收集、篩選和鑒定,終獲得了300多種產(chǎn)油微藻,即脂類占細胞干重20%以上的微藻。其中,小球藻微球菌的脂比高達68%。據(jù)估計,藻類的年產(chǎn)油量可達到每公頃養(yǎng)殖面積15000至80000升。
特別是,餐飲業(yè)對廚房的綠色、環(huán)保和安全燃料的需求日益增長。植物油燃料無疑是新型廚房燃料的代表。除了不能點燃且安全環(huán)保的植物油燃料外,還有誰?植物油燃料該技術(shù)是近年來發(fā)展起來的綠色環(huán)保燃料技術(shù)。
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