生物柴油探秘

如果您最近读过或看过新闻，则很可能会遇到过一些关于石油和石油价格的文章、摘录、或原声摘要。即使是在日常生活中，也可能会有人经常提到它。不管是汽车、经济、历史、地理、或政治，石油已进入我们日常生活的方方面面。它是讨论最多（且最具争议性）的日常消费品之一。

所有关于石油的讨论引发了人们对汽油替代品的持续关注。如电动汽车和氢燃料电池等被认为是石油的可行性替代品。随着科技的发展，这些概念有可能会成为现实。但现状又是怎样呢？

美国内布拉斯加州大豆委员会 供图 使用大豆生物柴油作为燃料的公共汽车

本文中，我们将主要了解一下生物柴油——一种主要的生物燃料。对于刚开始接触这方面知识的人，最好先了解一下汽车发动机工作原理和柴油机工作原理以获得相关的背景知识。然后返回到本页，我们将揭开生物柴油的神秘面纱，深入探究其本质。

那么什么是生物柴油呢？一般而言，生物柴油是标准柴油燃料的替代品或添加剂，它由生物成分代替石油（或原油）制成。生物柴油通常是由植物油或动物脂肪经过一系列化学反应制成的，它无毒并且可再生。由于生物柴油主要来自于植物和动物，因此，其原料来源可以通过耕种和再生得到补充。

美国能源部 供图 生物燃料（例如，由谷物制成的乙醇；由大豆制成的生物柴油）有助于促进农业发展。

生物柴油很安全，柴油发动机只需稍微改动（或无需改动）就能用其作为燃料。尽管生物柴油能够单独使用，但通常情况下它是与标准柴油燃料混合使用的。混合物用Bxx缩写表示，其中xx表示混合物中生物柴油的百分比。例如：最常见的混合物是B20，该混合物包含20％ 的生物柴油与80％的标准柴油。因此，B100表示纯生物柴油。

但是，生物柴油不是一个“万能”术语。它还有一个ASTM国际（原美国测试和材料协会，该组织负责提供行业标准）认可的正式的技术定义。根据美国生物柴油委员会（NBB）的规定，生物柴油的技术定义如下所述：

从植物油或动物脂肪衍生而来、由长链脂肪酸单烷基酯组成的燃料，指定为B100，且符合ASTM D 6751要求。

美国生物柴油委员会 供图 大豆可以被制成生物柴油。

所有生物柴油原料的共同特性是它们都具有某种形式的脂肪。油是脂肪在室温下的液体形式， 这些脂肪，或三酰基甘油（有时称为三酸甘油脂）由碳、氢和氧原子组成，并排列成特定的结构。这些三酰基甘油是很普遍的物质。除了家用植物油，黄油和猪油等普通物质中也含有三酰基甘油。如果您看过医生并做过血液检查，您可能看到过列出的三酸甘油脂检测值。

形象化这些三酰基甘油的方法之一是将它们想像成大写的字母“E”。组成这个E的垂直骨干是一个称为甘油的分子。甘油是制作肥皂、药物和化妆品的常用成分。连接在这个甘油骨干上、形成E的水平成分的是三条由碳、氢和氧组成的长链，它们被称为脂肪酸。

 H   H         H         H   H
   /          |           /
   C-----------C-----------C
   |           |           |
   O           O           O
                          
     C=O         C=O         C=O
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   H-C-H       H-C-H       H-C-H
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   H-C-H       H-C-H       H-C-H
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   H-C-H       H-C-H       H-C-H
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     H           H           H

那么，这些三酰基甘油是如何应用到汽车、卡车或轮船上的呢？生物柴油并非纯植物油。尽管未加工的植物油在过去曾用于柴油发动机，但它通常会导致发生故障。未加工的脂肪或油必须先进行一系列的化学反应，才能成为燃料。制作生物柴油有几种不同的方法，但大多数制造设备都是通过名为“酯交换反应”的过程来生产工业生物柴油的。在此过程中，脂肪或油首先被净化，然后在催化剂的作用下（如氢氧化钾（KOH）或氢氧化钠（NaOH））与酒精反应，酒精通常是甲醇（CH₃OH）或乙醇（CH₃CH₂OH）。当反应发生时，三酰基甘油转化为酯和甘油，剩下的酯就是我们所说的生物柴油。

这个消息是否已经过时？在下一节，我们将考察生物燃料运动的历史和诱因。