地沟油是指从餐饮业回收的，质量、卫生极差，水分、过氧化值和酸值严重超标的非食用油。地沟油分为以下几类：一是狭义的地沟油，即将下水道中的油泥漂浮物或店的剩饭剩菜（泔水）经过简单加工提炼出的油；二是劣质动物肉、内脏和皮经加工提炼后产出的油；三是用于油炸食品的油使用次数超过规定要求后，再被重复使用或往其添加新油后重新使用的油。随着人民生活水平的提高，餐饮业产生的废油越来越多。 

地沟油最早是用来生产肥皂或皂液的。随着第三产业的迅速发展，我国的餐饮业规模日益扩大，餐饮废水中排出的地沟油日益增多，不仅堵塞管网、污染城市环境，甚至孳生出了地沟油的非法回收提炼，有毒的“地沟油”回流市场用于食品加工等现象，严重危害人们健康。“地沟油”回流餐桌是一件令人伤透脑筋的事情，最好的解决办法就是进行循环利用，变废为宝。

世界各国看好发展生物柴油

近年来，在油价上涨和资源紧张的推动下，寻找廉价且来源稳定的柴油替代燃料成为近年来的关注焦点。此时，清洁可再生的替代燃料——生物柴油进入人们的视野中。

生物柴油（即脂肪酸甲酯）是以植物果实、种子、植物导管乳汁或动物脂肪油、废弃的食用油等作原料，与醇类（甲醇、乙醇）经交酯化反应获得。生物柴油这一概念最早由德国工程师Dr．RudolfDiesel于1895年提出，在1900年巴黎博览会上，Dr．Rudolf Diesel展示了使用花生油作燃料的发动机。生物柴油较系统的研究工作始于上世纪50年代末60年代初，在70年代的石油危机之后得到了大力发展，许多国家都制订了相应的研究开发计划，如日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场等。

生物柴油具有许多优点：一、原料来源广泛，可利用各种动、植物油作原料。二、生物柴油作为柴油代用品使用时柴油机不需作任何改动或更换零件。三、可得到经济价值较高的副产品甘（Glycerine）以供化工品、医药品等市场。四、相对于石化柴油，生物柴油贮存、运输和使用都很安全（不腐蚀溶器，非易燃易爆）；热值高（一般可达石化燃料油的80%）；可再生性（一年生的能源作物可连年种植收获，多年生的木本植物可一年种维持数十年的经济利用期），现实效益高；可在自然状况下实现生物降解，减少对人类生存环境的污染。 

目前世界各国所使用的生物柴油的制备原料主要为大豆油、菜籽油等植物油。由于植物油价格昂贵，使得生物柴油的成本远高于石化柴油，限制了生物柴油工业的长期发展。在我国，更是由于面临着粮食危机的巨大压力，生物柴油生产企业不能像国外一样，使用大量的粮食做原料。所以，人们开始将原料锁定餐厨垃圾——地沟油。很多学者也针对这方面做了很多研究并取得了一定的成果。用地沟油制生物柴油既可以减少废弃物的排放，又能够有效地替代化石燃料，缓解能源危机，达到节能减排的效果。

地沟油制备生物柴油兴起

制备生物柴油的主要原料为大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黄连木等油料果实、工程微藻等油料水生植物以及动物油脂、废餐饮油等。研究表明，在生产规模一定的情况下，原料成本是影响柴油替代燃料经济竞争力的主要因素。与石化柴油比较，以植物油制备的生物柴油成本高，而以地沟油为原料的生物柴油因为廉价原料而具有经济竞争力。目前欧洲和北美主要以植物油为原料制备生物柴油，而日本则通过回收废餐饮油来制备生物柴油。 

对于利用废餐饮油制备生物柴油的研究，处于世界领先地位的是日本的染谷商店集团有限公司和LONFORD有限公司，拥有专利“以废食用油为原料生产柴油、甘油和锅炉用燃料的精制方法”，“用废食用油生产柴油燃料的制造装置”，和“用废食用油制造柴油燃料的制造方法”等。染谷商店集团有限公司于1998年成功研制了世界上第1台全自动连续式废食用油燃料化装置——VDF，该装置能将100L废食用油转化为82L生物柴油，每天（8小时）生产生物柴油约340L。 

加拿大学者也设计了非常完整的工业生产方案：在连续化碱式催化过程中，以废弃食用油为原料生产生物柴油，需要在每一个原工艺基础上加入预处理工段，包括自由脂肪酸的酯化、甘油的洗涤和甲醇的再生。 

在欧盟各国，废食用油脂最早通常作为饲料用油，现在也正转向生产生物柴油。在奥地利，每年从135个餐馆收集的废食用油脂可生产生物柴油1000多吨。国外其它各国也在积极探索废油脂油低生产生物柴油的技术。

生物柴油在我国是一个新兴的行业，我国对于利用废餐饮油制备生物柴油的研究起步相对国外较晚。2001年台湾清华大学化工系吴文腾教授研发了“利用废食用油以碱催化法生产出生物柴油”的技术。中山大学黄晓琳等人摸索到一种特殊的固态碱催化法，用这种方法从废餐饮油中提炼的生物柴油，不仅设备成本低，原料转化率达96%，而且能耗低，不产生工业污水；最重要的突破是，新方法可以实现流水式连续生产，比以往的方法有本质性突破。 

海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司和福建卓越新能源发展公司等都建成了10～20kt/a的生产装置，目前餐饮业废油是价格最低的生物柴油原料，主要以餐饮业废油和皂化油下脚料为原料，还生产一些高附加值的产品来增加利润。

地沟油制备转化三大技术

目前生物柴油的制备技术主要有直接混合法、微乳法、热解法和酯交换法。我国地沟油的来源广且分散，具有含固体杂质多、含水分高、酸值高的特点。地沟油制备生物柴油一般要先经过除水、机械除杂、除酸、脱色等预处理，然后利用酯交换法或加氢裂化法制备成生物柴油。

酯交换法制备生物柴油  张勇以废弃地沟油为原料，经预处理后采用两步酯化工艺将其转化为生物柴油，第一步为酸催化预酯化反应，主要是将地沟油中的游离脂肪酸转化为脂肪酸甲酯；第二步为酸催化转酯化反应，主要是进一步将地沟油中的甘三酯转化为甲酯和甘油。通过正交实验得到预酯化反应的最佳条件为：醇油摩尔比10:1、催化剂用量1.0%、反应温度70℃、反应时间4h；转酯反应的最佳条件为：醇油摩尔比20:1、催化剂用量6%、反应温度70℃、反应时间4h。在最佳反应条件下，甘三酯的酯化率可达到86.89%。利用该方法制备的生物柴油在闪点、冷滤点等方面要优于0# 柴油，在储运过程中更安全；同时能够在更宽的温度范围内使用。研究同时发现将利用该方法制备的生物柴油与0#柴油按照B20调和后，不仅能够大大降低生物柴油的黏度，使挥发性得到改善，同时使0#柴油的闪点提高，凝点和冷滤点降低，使储运过程更加安全，使低温性能得到改善，有利于在更宽的温度范围内使用，可以满足使用要求。

地沟油酸催化法制备生物柴油是利用地沟油与甲醇或乙醇等低碳醇在酸性催化剂条件下进行酯交换反应，生成相应脂肪酸甲酯或乙酯。姚亚光 等人以酸作为催化剂，首先对地沟油进行除杂、脱胶、脱色、脱水的预处理，在酸催化条件下利用地沟油制备生物柴油，通过对地沟油与甲醇、乙醇酯化反应进行正交实验，实验确定了酸催化地沟油制备生物柴油的最佳反应条件为：对于甲醇，温度为70℃，油醇摩尔比为1:40，催化剂浓度为7%，反应时间为6h，级差顺序依次是：油醇摩尔比、反应时间、催化剂浓度、温度；对于乙醇：温度为80℃，油醇摩尔比为1:30，催化剂浓度为5%，反应时间为6h，级差顺序依次是：油醇摩尔比、温度、催化剂浓度、反应时间。通过该方法制备出性质优良的生物柴油。主要优点有：良好的可燃性(十六烷值)、良好的蒸发性(馏程及馏出温度)、黏度和冷凝点温度、良好的安全性(闪点)、对发动机的腐蚀性(酸度和酸值)、热值。该实验制备的生物柴油在很多方面具有普通柴油无法比拟的优越特性。

付严等人利用地沟油为原料，研究了地沟油和甲醇在三段式反应器中固定化脂肪酶上合成生物柴油。对地沟油的酸值、皂化值以及水含量进行了检测。考察了进料流速、溶剂、水含量对反应的影响。在40℃，正己烷作溶剂，添加水含量为地沟油质量的20%，每一段反应器中添加的甲醇与地沟油的摩尔比为1∶1 时，生物柴油产率为94%。

陈英明等将地沟油通过过滤、脱胶、脱色、脱水等预处理后，与甲醇、正己烷、水等按一定比例通过搅拌器混合均匀，用蠕动泵输送到填充片状固定化酶的反应器顶部，滴入反应器内，恒温循环水浴。将三支反应器串联起来形成一个三级反应系统，每一级反应器进料的油醇摩尔比均为1∶1，每级反应的产物及时去除副产物甘油。将反应产物通过水洗、蒸馏等除去甲醇、水和正己烷，得到粗制生物柴油。以该方法制备的生物柴油，采用GC-2010 型气相色谱仪和QP2010型色质联用仪对该生物柴油作定性分析，运用GC-MS方法确定生物柴油中脂肪酸甲酯、游离脂肪酸和甘油酯类的位置，由此确定GC色谱图中各种成分及其含量，并通过面积法和内标法测定生物柴油的转化率和产率，最终得到地沟油酶法制的生物柴油的转化率达到93.53%、产率为77.45%。

李为民等以地沟油为原料制备生物柴油，先通过预酯化把地沟油酸值降低到2±1mgKOH/g，再进行酯交换制备生物柴油，通过正交试验得到地沟油预酯化反应的最佳条件是:浓硫酸用量为2%、甲醇用量为16%、反应温度75℃、反应时间4h；地沟油酯交换反应的最优工艺条件是：甲醇20%、KOH用量1%、反应温度65℃、反应时间2小时，且制备所得的生物柴油达到国家生物柴油标准要求。

张爱华等利用多元醇的预酯化技术对地沟油进行处理，以碱性离子液体1－甲基－3－丁基咪唑氢氧化物为催化剂，制备生物柴油。考察了离子液体的用量、醇与油物质的量比、反应温度和反应时间对酯交换反应的影响。结果显示：以地沟油制备生物柴油的工艺条件为：醇与油物质的量比为8:1、反应温度70℃、反应时间110min、催化剂用量为原料油质量的3.0％。在此条件下，脂肪酸甲酯转化率为95.7％。实验考查了甘油加入量，反应温度，反应时间对预酯化反应的影响，同时考察了催化剂用量，醇油摩尔比，反应温度，反应时间对酯交换反应的影响。通过正交试验确定了地沟油预酯化—酯交换反应制备生物柴油的最佳反应条件。

陈安等人根据地沟油酸值高的特点，采用固酸、固碱两步非均相催化法开发生物柴油。此法避免了均相酸法耐酸设备价格高，反应时间长，酯化率低，有废水等缺点；克服了均相碱催化酯交换反应对高酸值地沟油易皂化，得率低，产生大量废水等弊病；同时，也克服了两步均相法产生大量废水，影响环境的不足。通过试验确定了该方法的最佳实验条件为：反应时间2.5小时，醇油摩尔比10:1，固碱催化剂为油重的2.0％，助溶剂四氢呋喃为3％，反应温度71℃。此时酯化率在96％以上。

地沟油超临界法生产生物柴油  超临界酯交换反应即无催化的酯交换反应。当甲醇处于超临界状态时，促使醇和油成为均相，改善了传质效果，反应速率大大提高，反应时间短，甲酯转化率高，无需催化剂，但反应需在高温、高压下进行，对设备要求高，能耗大。

Demirbas在无催化剂的条件下，容积为10mL 的圆柱体高压容器中利用超临界甲醇制备生物柴油，并通过单因素试验，对影响试验的各参数进行了优化，在试验设定的条件下，甲酯的转化率高达99.6％。作者并将试验结果同与碱催化制备生物柴油相比较，发现超临界甲醇法不用对原料预处理，从而节省操作费用。

陈生杰等人以酸化油、乙醇为原料，在超临界条件下制备生物柴油。采用响应面设计和分析方法对工艺条件进行了优化，得到了最佳工艺条件，在此最佳条件下的生物柴油产率可达89.7％。为了完善超临界酯交换制备生物柴油的方法，克服其缺点，有催化剂或助溶剂存

在的超临界酯交换成为一个新的探索领域。

地沟油加氢裂化（第二代生物柴油技术）制备生物柴油  基于炼油厂加氢过程的生物柴油合成路线所形成的第二代生物柴油，其十六烷值在84～99之间（第一代生物柴油十六烷值大约为50），硫含量接近0，倾点也较低（可低达-30℃）。因此，第二代生物柴油是高品质超清洁柴油，成为许多国家开发生物燃料的新宠。

 Bezergianni等人首次报道了以食用废油为原料采用加氢裂化工艺生产生物柴油。综合考虑了加氢裂化温度，液时空速（LHSV），生产天数（DOS）等因素对各组分的转化率和生物燃料的总产量的影响。试验结果表明：加氢裂化温度增加和液时空速（LHSV）降低有利于各组分转化率和总产量的提高；加氢裂化温度升高，会使杂原子（硫、氮、氧）的脱除速度增快，尤其是氧原子；可以通过调节试验时的加氢裂化温度和液时空速（LHSV）来控制产物中生物柴油和汽油的产量，适度的反应堆温度和液时空速（LHSV）能使产物全是生物柴油。作者还通过单因素试验分别讨论了各影响因素对试验各组分转化率和总产率的影响。在生物柴油的选择试验中，生物柴油的产率在350～390℃的反应堆温度内都大于90％。加氢裂化制备生物柴油工艺可以将生物油脂或生物油脂与石油馏分油的混合物为原料，在加氢催化剂的作用下通过加氢精制或加氢裂化的方式制备产品，从而将生物柴油的生产过程与炼油生产过程紧密结合起来，将大大降低生产成本。

同时，大量学者也对地沟油制备生物柴油的的周边实验技术进行了研究，王凡玉等人对地沟油制备生物柴油的预精制进行了研究，以固体酸为催化剂，采用釜式反应与固定床反应相结合的方式，将地沟油预精制成为制备生物柴油的原料油。釜氏反应预酯化条件：反应温度70℃，反应时间8小时，催化剂用量5%；再通过固定床反应器进一步酯化，酯化条件：反应温度70℃，油重时空速0.2h-1，甲醇重时空速0.2～0.3h-1。采用釜式反应与固定床反应相结合的方式。釜式反应采用廉价的固体酸来脱除原料油的胶质、水分等杂质，并将酸值降到10mg KOH/g以下，克服了传统液体酸腐蚀设备的问题，环保性较高；固定床反应将酸值进一步降低到2mg KOH/g 以下，满足了制备生物柴油用原料油的要求。该方法较好地解决了固体酸催化剂使用寿命短、难以规模化制备生物柴油的难题，适用于一般的废餐饮油以及高酸值、高胶质地沟油原料的预精制,具有一定的应用价值。 

洪瑶等人利用实验地方法研究了生物柴油的黏度这一主要性能指标的影响因素，考察了生物柴油浓度，搅拌时间，温度变化对地沟油制备生物柴油黏度的影响进行了研究，得出地沟油生物柴油的黏度随着浓度的增大而增加，随着温度的升高而降低。生物柴油为牛顿流体。生物柴油的黏度几乎不受高速搅拌作用产生的剪切力影响，在剪切力作用下能保持很好的稳定性。生物柴油黏度随着搅拌时间的延长，其黏度保持不变。王钰等使用“气相色谱—质谱连用仪”对利用假丝酵母酶膜为催化剂，以地沟油为原料与甲醇在一定条件下反应，制得的粗产品通过蒸馏精制所得的生物质柴油的成分进行了测定，并采用石油检测的标准方法对该生物柴油的其它物理化学指标进行了测定，并利用燃烧试验对该生物柴油发动机的排放特性，对发动机动力性能的影响，对发动机经济性能的影响，生物柴油的烟度进行了试验，实验得出合成的生物柴油纯度达到了97.8%以上，精制后的产品闪点高于170℃，硫的质量分数低于0.0005%，十六烷值高达73.6；在0# 柴油中添加了20%的生物柴油后，尾气排放中CO降低了28%，未燃烧的HC 降低了36%，NOx降低了24%。全负荷烟度下降幅度达到0.2～0.9Rb。

地沟油由于成分复杂，导致了工艺的复杂性和不确定性，因此，对地沟油进行预精制，制备出符合地沟油产业化制备生物柴油的油料必不可少。同时，新型反应器和过程强化技术以及新工艺的开发，也将是地沟油制备生物柴油的未来研究方向。