化学法生产生物柴油的能耗与温室气体排放评价——以餐饮废油为原料

摘要

化石能源短缺与全球气候变暖给人类生存与发展带来重大挑战，开发利用生物质能源是应对能源供应紧张与全球变暖的重要措施。生物柴油作为可替代石化柴油在车辆发动机上直接使用的生物质液体燃料，其开发利用受到世界各国的广泛重视。生物柴油非自然存在，油脂原料获取与加工、生物柴油转化等过程均伴随着化石能源消耗与温室气体排放，对生物柴油生命周期能耗和温室气体排放进行分析，对于科学评价生物柴油开发利用的可持续性具有重要意义。我国人口数量较大，耕地资源相对紧缺，食用油等农产品主要依赖进口，直接利用食用植物油生产生物柴油对国内的粮食安全存在较大威胁，废弃油脂是我国目前生物柴油生产的主要原料。本文利用生命周期分析原理，以具有1 MJ能量的生物柴油产品为功能单位，对我国以餐饮废油为原料、化学催化法生产的生物柴油生命周期能耗与温室气体排放进行了分析与评价。结果表明：产出1MJ生物柴油的生命周期总能耗为1.3756MJ，生命周期总能源效率为72.7％，生命周期化石能耗为0.3398MJ，化石能效比为2.94，生命周期全球变暖环境影响潜值(GWP)为29.2487gCO2eq；与石化柴油相比，生物柴油生命周期化石能耗与GWP分别降低76.42％与62.74％，单位化石能耗所产出能量是石化柴油的3.94倍，开发利用生物柴油对减少化石能源消耗与缓解全球变暖具有积极作用；生物柴油生命周期CH4与N2O排放分别为石化柴油的10.65倍与7.24倍，生物柴油生产过程中的煤炭使用比例较大是生物柴油生命周期CH4与N2O排放升高的主要原因；生物柴油制取是生命周期能耗与温室气体排放的主要阶段，提升生物柴油制取工艺，减少制取阶段的原料、甲醇与蒸汽消耗是降低生命周期能耗与温室气体排放的技术关键；采用分配程序后，生物柴油生命周期能耗与温室气体排放均减少约5％，加强副产物的回收与综合利用有助于减少生命周期能耗与温室气体排放。

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论文说明：图表目录

声明

1绪论

1.1研究背景与问题的提出

1.2生物柴油的发展现状

1.2.1研究与应用概况

1.2.2原料供应

1.2.3生产技术

1.3LCA(Life Cycle Assessment/Analysis)方法及其应用

1.3.1LCA的定义与内涵

1.3.2LCA的起源、发展及应用

1.3.3LCA的技术方法

1.3.4LCA的基本特征

1.4LCA在生物能源领域应用的研究进展

1.5本文主要工作与研究意义

2生物柴油生命周期评价的研究目的与研究范围

2.1研究目的

2.2研究范围与系统边界

2.3生物柴油生命周期系统

2.3.1餐厨垃圾收集

2.3.2餐饮废油提炼

2.3.3餐饮废油精炼

2.3.4生物柴油制取

2.3.4生物柴油运输

2.3.5生物柴油的车辆使用

3生物柴油生命周期能耗与温室气体排放评价指标与评价模型的选择

3.1生物柴油生命周期能耗指标与评价模型

3.1.1燃料热值

3.1.2能量强度

3.1.3能耗计算原理与方法

3.1.4生物柴油生命周期能耗评价模型

3.2生物柴油生命周期温室气体排放评价模型

3.2.1全球变暖效应

3.2.2全球增温潜力系数

3.2.3温室气体排放计算原理与方法

3.2.2生物柴油生命周期温室气体排放评价模型

4生物柴油生命周期清单分析

4.1数据收集方法

4.2生物柴油生命周期能耗与温室气体排放数据收集类型清单

4.3数据来源

4.4数据处理

4.4.1能源的热值与温室气体排放系数、温室气体的全球增温潜力系数

4.4.2清单分析结果

5生物柴油生命周期影响评价与改善分析

5.1与石化柴油生命周期能耗与温室气体排放比较

5.2生物柴油生命周期不同阶段能耗与温室气体排放比较

5.3采用分配程序与否对生物柴油生命周期能耗与温室气体排放的影响

6结论与展望

6.1结论

6.2不足与展望

参考文献

攻读硕士期间发表论文

致谢