生化燃油開端

生化燃油開端

 


文:編輯部

你一定聽過Hybrid、LPG瓦斯車甚至在路上也能見到,這些新世代車種在台灣因較高售價或需進行改裝等因素讓人裹足不前。或許你曾想過,是否有種能源可在家生產,並能直接加入愛車不需改裝或換車,這就是所謂「生化燃油」。它是潔淨的可再生能源,以大豆、油菜籽等油性農作物為原料製成的替代燃料。


▓ 你一定聽過Hybrid、LPG瓦斯車甚至在路上也能見到,這些新世代車種在台灣因較高售價或需進行改裝等因素讓人裹足不前。或許你曾想過,是否有種能源可在家生產,並能直接加入愛車不需改裝或換車,這就是所謂「生化燃油」。它是潔淨的可再生能源,以大豆、油菜籽等油性農作物為原料製成的替代燃料。 


由於柴油引擎有著高扭力、省油、結構簡單與耐用等優點,加上它的精緻度與各項效能均大幅進化,所以在歐洲已長期占有廣大市場。而LPG在國外也行之多年,國內與亞洲國家也有部分計程車輛使用。此外,目前許多車廠均研發Hybrid車種,作為動力與節能均衡間的過渡產品,甚至國外一線車廠亦投入數十億美金從事開發Fuel Cell車,但基於某些成本與技術面無法突破,短期內暫不可能量產。在此之中,還有一項在歐、美各國風行已久並趨於實用的替代能源,就是本次主題-生化燃油。 


生化燃油一詞其實可說是生化柴油,因現今的柴油引擎不需作任何更改裝即可直接使用,不但來源天然、環保,燃燒後所產生一氧化碳與碳氫化合物等廢氣含量都較石化柴油低。除此之外,它不需添加硫化物以增加潤滑性,故不會產生硫化物與鉛等有毒物質污染大氣。生化柴油主要由菜籽油甲基酯(Rapeseed Oil Methyl Ester)構成,於歐、美等先進國家已發展30年以上。它的原料不像石化柴油源自石油,而是採用回收食用油與相關油性作物,如利用花生油或葵花油等回收廢油,經交酯化反應加工為生化柴油,因此除催生出新型燃料外,又可大幅回收廢油,一舉兩得。


在此簡述其轉化步驟,首先將原料充份混合醇類(通常使用甲醇Methanol)並加熱產生交酯化反應,而此階段之生成物為甘油(Glycerin)與甲基酯(RME),接著以離心機分離後加入醋酸(CH3COOH)以中和甲基酯PH值,之後以蒸餾水置換雜質,再靜置適當時間後蒸餾即可得生化柴油,此方法之轉化率可高達九成五以上。除上述轉酯方式外,目前亦有化學與酵素兩種轉換法,但基於量產與成本考量,現今以化學合成方式居多,可是酵素方法卻有化學方法所不及之處,酵素方式不需化學方式的高溫、高壓等製程,亦不會生成有害副產物。 


加工轉化夠環保

效能安全不擔憂


目前生化柴油能見度最高的地區為歐盟各會員國,因其為柴油引擎的市佔率最高,不過農作物來源則依各國而異。歐盟國使用菜籽油、南非為葵花油、美國則是用大豆油,並依照各國空汙法規於石化柴油中添加適當比例的生化柴油。至於如何辨別生化柴油,在歐盟國家多以B20與B5為主,如B5就是以5%的生化柴油混合95%石化柴油,而混合柴油經燃燒後的廢氣排放可減輕達兩成以上,歐洲首家量產生化柴油的法國Total公司近年來產量已達50萬噸以上,預計2010年將突破900萬噸。巴西、德國等亦有數座生化柴油廠已陸續營運,希望藉此搭上生化柴油的順風車,提高就業機會與改善經濟環境。 


在保存安全性方面,生化柴油比石化柴油更安全,因生化柴油閃火點可達100°C以上,而石化柴油則為52°C左右,所以可於常溫下保存與運送。由於生化柴油含有各類氧化物可使燃燒更完全,減少有害廢氣產生,通常在較低氣溫下,生化柴油同樣會呈不透明膠狀型態,故在寒帶國家一般不使用B100,相對地B20則是較折衷之方式,不但可避免低溫時所造成的油管阻塞,且其流動點(Pour Point)及凝結點(Cloud Point)可相對提昇以增加實用性。此外,生化柴油亦經耐久測試,並獲歐美等相關研究單位證實不論在動力輸出等特性均與石化柴油相當。


另一方面,因應生化燃油所需農作植物原料可間接擴增綠地面積,並可藉植物多吸收二氧化碳量,達到理想的生態循環。經學術界研究證實甲基酯在水中經30天的自然分解率可達九成以上(石化柴油僅為四成左右),且不會危害水中生物,而製造過程的副產物-甘油,亦可廣泛應用於不同領域,可說是一舉數得。由於生化柴油之低汙染,不但減少了進口原油負擔、創造就業機會等優點,歐盟國紛紛祭出減稅以鼓勵推動民間生產,不過由於尚未完全普及降低成本,致使經賦稅補貼後的生化柴油才能和石化柴油價格相當,以鼓勵車主接受使用生化燃油。


尚未普及成本高

略有隱憂待解決


以現階段來說,生化燃油必須面對的現實缺點包括因加工製造與尚未普遍化等因素,造成車主使用生化燃料的開銷比石化燃油稍高而間接降低轉用意願。至於較低含硫量導致潤滑不足,國外則以相關替代添加劑來改善,且單位生化柴油所產生的爆發力會稍不及石化柴油,加上植物油脂生成的油分子體積與粘度均較石化油分子大,這將會影響引擎運作時的油氣混合、供油順暢度與噴射效能等,並易堵塞噴油嘴或殘留汽缸內影響引擎效能衍伸種種問題。


雖然生化柴油可直接於一般加油站中使用原有的油料輸配系統,但因成分特性可能會分解某些橡膠部分,儘管它對環境保護幫助很大,可是礙於現實成本考量,恐怕還得努力一段時間,才能將成本降低同時減輕對石油的依賴,特別是中東產油國長期獨斷市場的現象。 


另外,由植物(玉米或甘蔗等)中的葡萄糖轉化為乙醇並作為汽油添加物的燃料,可稱為生化汽油(Bioethanol),將85%乙醇加15%汽油混合稱之為E85,但因乙醇有成本高、氣門要相對強化、供油系統需加裝加溫與感測裝置才能因應不同生化汽油比例,以進行點火和供油等重新設定,以上種種不便因素,使之均不及生化柴油,目前只有Ford、Renault與Saab車廠推出對應車款,而氫氣車亦因部分關鍵零件、技術及成本問題無法突破,在短時間內不易推廣。 


以上敘述主要是介紹目前最具前瞻性的替代燃料-生化柴油,但由於政府策略與相關補助尚處萌芽階段,一時無法量產以降低成本。不過,國內環保署從去年下半年已逐步推展生化柴油,目前先少數測試於公務車輛,且經濟部能源局與工研院也輔導國內兩座生化柴油工廠,合計年產量約為2千公噸,只能供測試及宣導車輛使用,而每公升價格初估約為36元左右,較石化柴油高。以台灣目前欲邁入已開發國家的步調中,政府應當積極推動替代燃料,以保護地球環境展現我國的前瞻眼光與高水準。 


生化柴油與石化柴油的比較

 

生化柴油

石化柴油

閃火點

118

52

硫量

<0.01%

0.2%0.5%

十六烷值

50

4250

毒性

較高

生化分解率

8895

40

廢氣味

不佳

燃燒產氧量

較少