上海交通大学：《生物技术与人类》通识课程教学资源（小论文）生物柴油的制备与应用

上海交通大学通识教育立项核心课程 课程名称： 生物技术与人类 课程号：BI906班级号：F1403007 姓名： 陈盈鑫 学号：5140309146专业：自动化系 课程小论文 题目编号 20 得分 序号 选题 1 生物技术的由来与发展 2 基因工程与农业革命 3 “黄金水稻”所引发的故事 ￥ “绿色革命”与农业基因工程 5 转基因食品安全吗？ 6 舌尖上的生物技术 7 功能食品与生物技术 8 新能源的希望生物柴油 9 化解能源危机的微生物 10 “白色革命”与生物技术 11 改变环境的基因科学 12 “红色革命”与基因工程 13 非典型战争一生物战与基因武器 14 抗生素与耐药菌 15 转基因的影响 16 基因的伦理 17 试管婴儿的是与非 18 转基因与生物多样性 19 人类基因与专利 20 自选题目（限在能源、环境与健康领域）

上海交通大学通识教育立项核心课程 课程名称： 生物技术与人类 课程号： BI906 班级号： F1403007 姓名： 陈盈鑫 学号： 5140309146 专业： 自动化系 课程小论文 题目编号 20 得分 序号 选题 1 生物技术的由来与发展 2 基因工程与农业革命 3 “黄金水稻”所引发的故事 4 “绿色革命”与农业基因工程 5 转基因食品安全吗？ 6 舌尖上的生物技术 7 功能食品与生物技术 8 新能源的希望-生物柴油 9 化解能源危机的微生物 10 “白色革命”与生物技术 11 改变环境的基因科学 12 “红色革命”与基因工程 13 非典型战争—生物战与基因武器 14 抗生素与耐药菌 15 转基因的影响 16 基因的伦理 17 试管婴儿的是与非 18 转基因与生物多样性 19 人类基因与专利 20 自选题目（限在能源、环境与健康领域）

生物柴油的制备与应用 陈盈鑫 (上海交通大学电子信息与电气工程学院自动化系F1403007,上海200240) 摘要：该论文通过对全球能源短缺问题引出了对生物柴油的讨论。介绍了生物柴油的基本概 念、与石化柴油相比的优势，着重介绍了生物柴油的制备原料和方法，并将其与生物柴油的 实际应用相联系，展望了生物柴油发展的前景。 关键词：生物柴油：木质油料植物：微藻：制备方法：应用现状：展望 The Preparation and Application of Biodiesel Chen Yingxin (School of Electronic Information and Electrical, Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200240,China) Abstract:The current situation of energy shortage promotes the development of biodiesel.This article contains the concept of biodiesel and shows the advantage of it compared with petroleum diesel.It is an inevitable trend that biodiesel will develop quickly in the near future to become a mature technology and replace petroleum in some degree. Keyword:biodiesel;wood oil plants;micro algae;the preparation methods;application status;outlooks 2

2 生物柴油的制备与应用 陈盈鑫 （上海交通大学电子信息与电气工程学院自动化系 F1403007，上海 200240） 摘要：该论文通过对全球能源短缺问题引出了对生物柴油的讨论。介绍了生物柴油的基本概 念、与石化柴油相比的优势，着重介绍了生物柴油的制备原料和方法，并将其与生物柴油的 实际应用相联系，展望了生物柴油发展的前景。 关键词：生物柴油；木质油料植物；微藻；制备方法；应用现状；展望 The Preparation and Application of Biodiesel Chen Yingxin （School of Electronic Information and Electrical ， Shanghai Jiao Tong University，Shanghai 200240，China） Abstract：The current situation of energy shortage promotes the development of biodiesel.This article contains the concept of biodiesel and shows the advantage of it compared with petroleum diesel.It is an inevitable trend that biodiesel will develop quickly in the near future to become a mature technology and replace petroleum in some degree. Keyword：biodiesel;wood oil plants;micro algae;the preparation methods;application status;outlooks

目录 前言 1.生物柴油概况 2 2.生物柴油制备 2 3.生物柴油应用.… 5 4.参考文献 7 前言： 柴油是许多大型车辆的主要动力燃料，其动力大、价格便宜的优点使其需求 量稳居化石燃料需求前列。我国是世界上经济发展最为迅速的国家之一，对能源 的需求量长期处于高速增长状态，在现在的能源消耗结构构成中，除了煤炭能够 自给自足外，柴油、汽油、天然气的供给远远达不到经济发展的需求。并且由于 地球上化石燃料储量日益减少以及石化柴油燃烧效率低、对空气污染严重的缺点， 寻找可以代替石化柴油的新能源刻不容缓。 生物柴油作为一种可再生的生物质能能源，具有燃烧后污染物排放低、温室 气体排放低等优点，也被称作是“绿色柴油”，在动力燃料方面具有广阔的应用 前景。生产和使用生物柴油不仅能够满足国内经济发展需求以及改善环境条件， 也必将成为日后全球发展的趋势。 1

1 目录 前言 1.生物柴油概况...........................................................................................................2 2.生物柴油制备...........................................................................................................2 3.生物柴油应用...........................................................................................................5 4.参考文献...................................................................................................................7 前言： 柴油是许多大型车辆的主要动力燃料，其动力大、价格便宜的优点使其需求 量稳居化石燃料需求前列 [1]。我国是世界上经济发展最为迅速的国家之一，对能源 的需求量长期处于高速增长状态，在现在的能源消耗结构构成中，除了煤炭能够 自给自足外，柴油、汽油、天然气的供给远远达不到经济发展的需求。并且由于 地球上化石燃料储量日益减少以及石化柴油燃烧效率低、对空气污染严重的缺点， 寻找可以代替石化柴油的新能源刻不容缓。 生物柴油作为一种可再生的生物质能能源，具有燃烧后污染物排放低、温室 气体排放低等优点，也被称作是“绿色柴油”，在动力燃料方面具有广阔的应用 前景。生产和使用生物柴油不仅能够满足国内经济发展需求以及改善环境条件， 也必将成为日后全球发展的趋势

1.生物柴油概况 1.1生物柴油的定义 生物柴油是指由植物果实、种子、植物导管乳汁或动物脂肪油、废弃食用油 等可再生资源通过酯交换或热化学工艺制成的可以代替石化柴油的清洁安全的新 型燃料，是生物质能的一种。其物理性质与石化柴油接近，但化学组成却大为不 同，是由含氧量极高的复杂有机成分如酯、醚、醛、酮、酚等混合而成。 1.2生物柴油的优点 生物柴油具有可再生、易于生物降解、燃烧污染物少等特点，它与石化柴油具 有相近的性能而又有更多的优点。 生物柴油具有良好的环保特性。生物柴油中硫含量低，燃烧时产生的硫化物排 放量可以减少约30%。生物柴油不含有会对环境造成污染的芳香烃化合物，因而废 气对人体的污染小。与石化柴油相比，其含氧量较高，在燃烧时燃烧转化率高， 排烟量少，C0和C0,的排放量可以减少10%，这有利于改善由于二氧化碳排放导致 的全球变暖，缓解温室效应。 生物柴油具有较好的安全性能。生物柴油的降解率高，闪点高（在稳定的空气 环境中，可燃性液体或固体表面产生的蒸汽在试验火焰作用下被闪燃的最低温 度)，因而与石化柴油相比不容易在运输、存储过程中发生燃烧、爆炸等危险。 生物柴油具有良好的可再生性。生物柴油的原料都是可再生的植物性、动物性 原料以及工农工业废弃物，只要合理使用就取之不尽用之不竭，不像石油等化石 燃料等不可再生能源，有一定的储量，耗尽之后不可在人类生命的时间跨度中再 生成。 2.生物柴油制备 2.1生物柴油的原料来源 2,1.1木本油料植物) 中国拥有丰富的木本油料植物原料资源，比如说光皮树、乌桕、黄连木等都 在我国广泛分布。由于我国山地、丘陵和高原占我国国土面积近70%，大力发展富 含油脂的木本油料植物种植不仅不会造成耕地面积减少、与粮食争夺土地，还可 以在山地丘陵上保持水土、净化水源、改善生态环境。现阶段我国的大多数能源 2

2 1.生物柴油概况 1.1 生物柴油的定义 生物柴油是指由植物果实、种子、植物导管乳汁或动物脂肪油、废弃食用油 等可再生资源通过酯交换或热化学工艺制成的可以代替石化柴油的清洁安全的新 型燃料，是生物质能的一种。其物理性质与石化柴油接近，但化学组成却大为不 同，是由含氧量极高的复杂有机成分如酯、醚、醛、酮、酚等混合而成。 1.2 生物柴油的优点 生物柴油具有可再生、易于生物降解、燃烧污染物少等特点，它与石化柴油具 有相近的性能而又有更多的优点 [2]。 生物柴油具有良好的环保特性。生物柴油中硫含量低，燃烧时产生的硫化物排 放量可以减少约 30%。生物柴油不含有会对环境造成污染的芳香烃化合物，因而废 气对人体的污染小。与石化柴油相比，其含氧量较高，在燃烧时燃烧转化率高， 排烟量少，CO 和 CO2的排放量可以减少 10%，这有利于改善由于二氧化碳排放导致 的全球变暖，缓解温室效应。 生物柴油具有较好的安全性能。生物柴油的降解率高，闪点高（在稳定的空气 环境中，可燃性液体或固体表面产生的蒸汽在试验火焰作用下被闪燃的最低温 度），因而与石化柴油相比不容易在运输、存储过程中发生燃烧、爆炸等危险。 生物柴油具有良好的可再生性。生物柴油的原料都是可再生的植物性、动物性 原料以及工农工业废弃物，只要合理使用就取之不尽用之不竭，不像石油等化石 燃料等不可再生能源，有一定的储量，耗尽之后不可在人类生命的时间跨度中再 生成。 2.生物柴油制备 2.1 生物柴油的原料来源 2,1.1 木本油料植物 【3】 中国拥有丰富的木本油料植物原料资源，比如说光皮树、乌桕、黄连木等都 在我国广泛分布。由于我国山地、丘陵和高原占我国国土面积近 70%，大力发展富 含油脂的木本油料植物种植不仅不会造成耕地面积减少、与粮食争夺土地，还可 以在山地丘陵上保持水土、净化水源、改善生态环境。现阶段我国的大多数能源

树种还处在尚未开发状态，拥有很大的发展空间。 木本油料植物的植物油筛选标准主要有：十六烷值(CN)、碘值和脂肪酸组 成。十六烷值是柴油燃烧性能的重要指标，对柴油机的运转影响较大，合适的CN 值能使生物柴油在发动机中运行流畅，减小噪音。碘值(V)是油脂不饱和度的 度量，碘值越高就表明不饱和脂肪酸的含量越高，可以防止油脂固化，但若是碘 值过高也会使得生物柴油在燃烧过程中发生聚合反应，产生沉积物。脂肪酸的含 量限定与碘值作用类似，是为了防止油脂的不饱和度过高。 现阶段常用的木本油料植物有：l.光皮树(swida wilsoniana),山茱萸科来 木属落叶灌木或乔木，其果肉与果叶均含有丰富油脂，干全果的油脂含量达 33%36%,广泛分布于长江流域至西南各地：2.乌桕(Sapium sebi ferum),含油 量40%53%，是我国四大木本油料植物之一，分布于长江流域及以南地区；3.黄连 木(Pistacia chinensis),又叫“楷木”，种子含油率为42.5%，果实含油率35%42%， 原产于地中海地区、亚洲和北美南部，适应性较强，在温带、亚热带、热带地区 都可以生长。 2.1.2新一代原料—微藻w 以植物、动物等油脂为原料生产的生物柴油由于原料产量以及成本问题很难满 足社会需求，而微藻生物由于其含油量高、单位面积产量大的特点被视为是新一 代可以代替传统的油料植物来生产生物柴油的原材料。 微藻是指在显微镜下才能分辨出具体形态的单细胞藻类，可以有效利用太阳 能和CO2合成有机物。作为新一代的生物柴油原料，微藻优点众多。首先，微藻生 物量大、生长速度快，在24小时内就可以使得其生物量翻一番，相比较一年结果 一次的木本油料植物可以节约大量时间成本。其次，微藻含油量可以满足生产需 求，一般的微藻含油量可以达到20%50%，部分优质品种的微藻含油量可以超过其 干物质的80%。譬如说，油脂硅藻的总油脂含量为44.6%。再者，微藻培养受到外 界的影响较少，微藻不仅可以在实验室里培养，还可以在海水、旱地等极端条件 下培养，不占用粮食耕地，也不破坏环境。最后，培养微藻还有利于吸收大气中 的C02气体，缓解温室效应，一举多得。 在实现微藻工业化的过程中，降低微藻生物油提取成本是关键。通过优良藻 类的获取，对微藻产油最适培养条件的探索，微藻培养技术与策略的改良，生物 柴油制备方法的改进，微藻生物柴油生产过程的系统法规范化等多方面因素的共 同改良，可以有效提高微藻的产油能力，最终降低生产成本，提高生物柴油的产 3

3 树种还处在尚未开发状态，拥有很大的发展空间。 木本油料植物的植物油筛选标准主要有：十六烷值（CN）、碘值和脂肪酸组 成。十六烷值是柴油燃烧性能的重要指标，对柴油机的运转影响较大，合适的 CN 值能使生物柴油在发动机中运行流畅，减小噪音。碘值（IV）是油脂不饱和度的 度量，碘值越高就表明不饱和脂肪酸的含量越高，可以防止油脂固化，但若是碘 值过高也会使得生物柴油在燃烧过程中发生聚合反应，产生沉积物。脂肪酸的含 量限定与碘值作用类似，是为了防止油脂的不饱和度过高。 现阶段常用的木本油料植物有：1.光皮树（swida wilsoniana),山茱萸科来 木属落叶灌木或乔木，其果肉与果叶均含有丰富油脂，干全果的油脂含量达 33%~36%，广泛分布于长江流域至西南各地；2.乌桕（Sapium sebi ferum)，含油 量 40%~53%，是我国四大木本油料植物之一，分布于长江流域及以南地区；3.黄连 木（Pistacia chinensis)，又叫“楷木”，种子含油率为 42.5%,果实含油率 35%~42%， 原产于地中海地区、亚洲和北美南部，适应性较强，在温带、亚热带、热带地区 都可以生长。 2.1.2 新一代原料——微藻 【4】 以植物、动物等油脂为原料生产的生物柴油由于原料产量以及成本问题很难满 足社会需求，而微藻生物由于其含油量高、单位面积产量大的特点被视为是新一 代可以代替传统的油料植物来生产生物柴油的原材料。 微藻是指在显微镜下才能分辨出具体形态的单细胞藻类，可以有效利用太阳 能和 CO2合成有机物。作为新一代的生物柴油原料，微藻优点众多。首先，微藻生 物量大、生长速度快，在 24 小时内就可以使得其生物量翻一番，相比较一年结果 一次的木本油料植物可以节约大量时间成本。其次，微藻含油量可以满足生产需 求，一般的微藻含油量可以达到 20%~50%，部分优质品种的微藻含油量可以超过其 干物质的 80%。譬如说，油脂硅藻的总油脂含量为 44.6%。再者，微藻培养受到外 界的影响较少，微藻不仅可以在实验室里培养，还可以在海水、旱地等极端条件 下培养，不占用粮食耕地，也不破坏环境。最后，培养微藻还有利于吸收大气中 的 CO2气体，缓解温室效应，一举多得。 在实现微藻工业化的过程中，降低微藻生物油提取成本是关键。通过优良藻 类的获取，对微藻产油最适培养条件的探索，微藻培养技术与策略的改良，生物 柴油制备方法的改进，微藻生物柴油生产过程的系统法规范化等多方面因素的共 同改良，可以有效提高微藻的产油能力，最终降低生产成本，提高生物柴油的产