對比石化柴油,生物柴油排放性能和可再生性更優
生物柴油是指植物油(如菜籽油、大豆油、花生油、玉米油、棉籽油等)、動物油(如魚油、豬油、牛油、羊油等)、廢棄油脂或微生物油脂與甲醇或乙醇經酯轉化而形成的脂肪酸甲酯或乙酯。生物柴油是典型的“綠色能源”,具有環保性能好、發動機啟動性能好、燃料性能好,原料來源廣泛、可再生等特性。大力發展生物柴油對經濟可持續發展、推進能源替代、減輕環境壓力、控制城市大氣污染具有重要的戰略意義
歐洲將使用來自食物鏈的原料(如菜籽油、大豆油、棕櫚油等植物油)制取的生物柴油統稱為一代生物柴油,而將不影響人類食物鏈的原料(如廢棄動植物油脂)制取的生物柴油稱為二代生物柴油,也稱先進生物燃料,包括Part A和Part B兩類。PARTA主要以各種農作物的非食用部分為原料,包含秸稈、藻類、棕櫚油廠廢水、木質纖維素、松油、妥爾油等;PARTB主要以廢油脂、動物脂肪作為原料。
歐盟生物燃料劃分
二代生物柴油 |
||
菜籽油 大豆油 棕櫚油等 |
A類 |
B類 |
藻類 秸稈 棕櫚油廠廢水 松油 妥爾油 堅果外殼 木質纖維素等 |
廢棄油脂 動物油脂 |
資料來源:公開資料整理
根據觀研報告網發布的《中國生物柴油行業現狀深度研究與發展前景預測報告(2023-2030年)》顯示,生物柴油的熱值、燃燒功效等物化性質與石化柴油相近,可以直接替代石化柴油作為現有發動機系統的燃料。生物柴油與普通石化柴油相比,在燃料性能、潤滑性能、可再生性上更具有優勢,還能顯著減少溫室氣體、硫和芳烴等有毒物質的排放。研究結果表明生物柴油的燃料特性、起動性能以及發動機經濟性、動力性均接近或稍遜于石化柴油且生物柴油具有更好的排放性能和可再生性。
生物柴油和石化柴油在特性上的比較
|
特性 |
生物柴油 |
石化柴油 |
物化特性 |
20°C的密度/gmL-1 |
0.88 |
0.83 |
閉口閃點/°C |
>100 |
60 |
|
十六烷值 |
≥56 |
≥49 |
|
熱值/ML-1 |
32 |
35 |
|
燃燒功效(柴油=100%) /% |
104 |
100 |
|
|
排放物 |
生物柴油 |
添加20%生物柴油的石化柴油 |
有毒物質排放 |
一氧化碳 |
-47% |
12% |
碳氫化合物 |
-67% |
-20% |
|
顆粒物質 |
-48% |
-12% |
|
硫酸鹽 |
-97% |
-20% |
|
臭氧破壞物質 |
-50% |
-20% |
|
多芳香族烴 |
-80% |
-13% |
資料來源:公開資料整理
碳中和政策加碼,生物柴油需求增長
2021年全球生物柴油消費量約為4127萬噸,預計2027年消費量增長至5619 萬噸,年復合增長率約為5.7%。從消費量來看,歐盟是全球最大的生物柴油消費地區,占全球生物柴油總消費的35%。
資料來源:觀研天下數據中心整理
資料來源:觀研天下數據中心整理
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2023年9月8日,歐盟投票通過了最新版本的可再生能源指令(RED III),該指令將提高2030年的可再生能源目標,并加大了交通部門的減排目標。根據修訂后的RED III,到2030年,交通部門的可再生能源占比將從先前協議的14%提高到29%,而這次修訂還首次將航空和海運納入了指令的范圍。此外,各國還可以選擇在交通領域削減14.5%溫室氣體排放,而不是采取能源目標。
歐盟生物柴油相關政策
時間 | 政策文件 | 事件 |
1997年 | 《京都議定書》 | 歐盟承諾在2008-2012年的第一個承諾期將溫室氣體排放量減少8% |
2006年 | 《歐盟生物燃料戰略》 | 到2030年生物燃料在交通運輸業燃料中占比達到25% |
2009年 | 《可再生能源指令(第一版)》 | 成員國到2020年溫室氣體排放量比1990年減少20%,可再生能源占能源總比例達到20%,運輸部門]生物燃料消費比例不低于10%,以廢棄物為原料的生物燃料可遵循雙倍減排計數原則 |
2014年 | 《可預見的能源和氣候目標框架》 | 重點放在電動汽車和非糧作物的生物柴油 |
2015年 | 《生物柴油調合燃料B20/B30標準》 | 允許化石柴油中添加20%或30%的生物柴油 |
2018年 | 《可再生能源指令(第二版)》 | 2030年可再生能源消費比例達到32%,可再生燃料在運輸部門的占比達到14% |
2021年 | 可再生能源指令(RED II) 的修訂 | 2030年歐盟可再生能源占最終能源總消費總量由32%上升至40%,可再生燃料在運輸部門的占比達到26% |
2021年 | “減碳55%” (Fit for 55) 一攬子立法提案 | 在2030年前實現減排55% (相較于1990年基準);建立碳邊境調節機制 |
2023年 | 《可再生能源指令III》 | 2030年可再生能源目標比例提升至45%,其中運輸部門]可再生能源消費比例提至29% |
資料來源:觀研天下數據中心整理
我國廢棄油脂利用率低,生物柴油下游應用廣闊
生物柴油行業上游的市場參與者是生物柴油生產原材料的提供方,在我國主要為地溝油、酸化油等廢油脂收集行業,包括各類原料油、甲醇、生產儀器設備等;中游主體是生物柴油的生產制造企業,負責生物柴油的研發、生產和裝配;下游為生物柴油的終端應用,包括工業燃料、交通燃料、工業溶劑、工業潤滑油、生物酯增塑劑、工業甘油等。
資料來源:公開資料整理
根據相關機構統計,2022 年預計我國生物柴油生產企業約46 家,名義產能約為414 萬噸,實際產量約為214 萬噸,產能利用率突破50%,較過去30%左右的平均水平提升明顯,但仍處于較低水平。原料采購成為限制產能利用率擴張的主要因素。目前主要廢棄油脂資源仍掌握在個體商販,廢油脂合規回收利用率低。隨著有關部門繼續加強“地溝油”收儲運體系建設和監管,廢棄油脂回收市場有望規范,生物柴油企業原料供應或將更加穩定。我國是最主要的廢棄油脂資源國。根據相關數據統計,2021年我國年食用油消費量約4255萬噸,占全球消費量約20%。以廢棄油脂產生量約占食用油總消費量的30%估算,對應2021年食用油消費預計產生廢棄油脂約1200 萬噸。我國生物柴油市場產能集中度相對較高,CR5達到33%,CR10超過40%。
資料來源:觀研天下數據中心整理
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中國生物柴油行業應用分析:
1、交通燃料:生物航煤(SAF)
生物航空煤油,簡稱“生物航煤”,是可持續航空燃料(SAF)的一種。SAF被全球航空業視為能否實現減排突破的關鍵。根據生產方法不同,SAF分為兩種主要類型:可持續航空生物燃料(生物航煤),由有機生物質(廢物和低碳含量的原料)所生產,是指用于替代現有石油基航空燃料的生物燃料;可持續航空合成燃料,主要能源和原料為可再生電力、水和二氧化碳。在對SAF的技術認定上,美國材料測試協會(ASTM)制定了編號為ASTMD7566的行業技術標準,進而用于評估哪些技術可以生產符合標準的SAF。目前通過ASTMD7566認定SAF技術一共有7種,其中最早期的FT-SPK技術仍然采用了煤炭、天然氣等化石資源作為原料,但隨著技術的升級迭代,當前SAF的原料結構已逐漸實現從化石原料向植物油原料、廢油與微生物油的轉型。
國際民航組織(ICAO)于2016年通過“國際航空碳抵消和減排計劃”(CORSIA),建立全球性航空減碳體系,航司在體系中獲取或抵消排放單元。根據ICAO要求,CORSIA從2021-2023年開啟試點階段,2024-2026年為第一階段,可自愿參加;2027-2035為第二階段,須強制參加。目前中國并未參與該計劃,但根據時間表,中國最晚需要于2027年加入,屆時所有由中國航空公司執行的往返于中國和該計劃其他參與國的航班排放量將會被納入該體系。9月加注我國自主研發生物航煤的“綠色亞運”主題航班—浙江長龍航空GJ8987航班首次啟航,未來我國將持續推動生物航煤全產業鏈完善及規?;瘧?,實現航空業減排。
中國航空碳減排路線圖
時間 | 事件 |
2014年2月 | 中國民用航空局在北京正式向中國石化頒發1號生物航媒技術標準規定項目批準書( CTSOA),中國第一張生物航媒生產許可證落戶中國石化。 |
2015年3月 | 加注中國石化1號生物航空煤油的海南航空HU7604航班飛行成功,中國成為世界少數幾個擁有生物航煤自主研發生產技術并成功商業化的國家。 |
2022年9月 | 中國石化鎮海煉化獲得中國民航局適航器審定司頒發的生物航煤適航證書《技術標準規定項目批準書項目單》, 證書表明此次油脂加氫路線生產的生物航煤( HEFA- -SPK)和3號噴氣燃料(含HEFA--SPK)全部通過適航批準。 |
2023年7月 | 民航局航空器適航審定司發布了行業標準《航空替代燃料可持續性要求(征求意見稿)》,要求航空替代燃料生命周期溫室氣體排放值相比傳統航空燃料應至少降低10% |
資料來源:觀研天下數據中心整理
2、我國生柴主要應用于生物基材料
生物基材料(Bio-basedMaterials)是指利用可再生生物質或(和)經由生物制造得到的原料,通過生物、化學、物理等手段制造的一類新型材料,如生物塑料、生物質功能高分子材料等。這一材料具有綠色環保、可以循環再生以及有良好的生物降解等特性。相比傳統的化工等材料,生物基材料在制造過程中能夠大幅降低二氧化碳排放量。
3、生物基材料:生物酯增塑劑
生物酯增塑劑是國內生物柴油的最主要的應用方向,是生產PVC(聚氯乙烯)的重要替代原料,在環保健康制品領域備受青睞。相較于DOP等傳統石油基增塑劑,生物酯增塑劑具備無毒、環保、可降解、不含芳烴等特性。利用生物酯增塑劑生產的PVC產品可廣泛應用于食品包裝、醫療用品、兒童玩具、人造皮革、塑膠跑道和供水管道等,同時也用作纖維素樹脂和合成橡膠的無毒增塑劑與軟化劑。在制品的加工中,以生物柴油制備的環保型增塑劑與鄰苯類增塑劑以及鋇、鎘、鋅等金屬穩定劑配伍使用時,有良好的協同作用,同時可以提高塑料制品綜合性能。
4、生物基材料:表面活性劑
生物柴油可用于制備多種表面活性劑。表面活性劑是指具有固定的親水親油基團,在溶液的表面能定向排列,并能使表面張力顯著下降的物質,其具有潤濕或抗粘、乳化或破乳、起泡或消泡以及增溶、分散、洗滌、防腐、抗靜電等一系列物理化學作用。表面活性劑的應用領域從日用工業發展到石油、食品、農業、衛生、環境、新型材料等眾多行業,幾乎覆蓋所有的精細化工領域,享有“工業味精”的美稱。由脂肪酸甲酯制備而來的表面活性劑主要為陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑。根據中國洗滌用品工業協會的統計數據,這兩類表面活性劑的用量占據了國內表面活性劑近90%的市場。(qmm)

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