油茶亚临界萃取实验 看地沟油、光皮树如何变身生物柴油

  7月6日，湖南省林业科学院林木无性系育种湖南省重点实验室，技术人员彭建军正 在做油茶亚临界萃取实验。组图/实习生冯田

  华声在线日讯（潇湘晨报记者 杨杰妮 实习生 袁堂芬长沙报道）省林科院实验楼105房，一袋植物油料被倒入亚临界萃取装置中。约一小时后，打开装置底部的开关阀，清亮的植物油就流出来了。这是炼制生物柴油的第一步。

  省林科院林场内有一个年产3000吨的中间性试验生产车间。在这个车间内，不论是地沟油还是光皮树、白檀果实油脂，通过并不复杂的炼制过程，最后都能被制成生物柴油。

  省林科院院长、林木无性系育种湖南省重点实验室创始人之一、省生物柴油工程技术研究中心主任、国家林业局能源办核心专家……李昌珠的头衔很多。这位出生于上世纪60年代初的湖南道县人，在毕业后就开始投身于能源植物、生物柴油和经济林育种研究，如今已是国内生物能源产业的绝对领军人物。

  目前，在省林科院林场内的林业科学技术推广项目示范基地里面，建立了一个年产3000吨的中间性试验生产车间。在这个车间内，不论是地沟油还是光皮树、白檀果实油脂，最后都能被制成生物柴油。

  在省林科院实验楼的105房内，湖南省林科院研究员、博士肖志红熟练地提起一袋植物油料，倒入亚临界萃取装置中。约一小时后，打开装置底部的开关阀，清亮的植物油就流出来了。

  实验前，这些油料都经过了预处理：剥壳，压模。肖志红说，这是为增加油料的受热面积，提高出油率。根据挂在墙上的“操作规程”，植物油萃取一共有14个步骤。在现场实验中，肖志红将其概括为三个部分：首先，把油料倒入萃取釜，并用真空泵抽成真空状态；接着，启动热水循环泵，通过水循环加热萃取釜，并加入萃取剂进行搅拌。这一过程中，不同种子需要的温度和时间都稍有差异。一般控制加热温度为45℃至50℃，用时大概为45至50分钟；最后，停止搅拌，关掉热水循环泵。与萃取剂混合的料液流入分离斧，分离回收萃取剂，并在分离斧压力降到正常后打开阀门，制好的油就会直接从这里流出了。而回收的萃取剂能循环利用。

  这套装置由省林科院和合作企业联合研发，不但可以实现资源的循环利用，还具有原料广适性的优点。除了光皮树，蓖麻、油桐、白檀、山苍子等油料能源植物的果实都能够最终靠这套装置萃取油。

  事实上，生物柴油的炼制过程并不复杂，一共分为两步：第一步将植物种子经过采摘、烘干、压榨、精炼，制作出植物油；第二步在反应装置中，将植物油与甲醇、催化剂结合进行转化，提取生成生物柴油初产物，再经过蒸馏、分流生成植物沥青和生物柴油。这一阶段生产的生物柴油，通常用于锅炉等设备，但如果要投放在汽车市场，还需要加入第三方助剂进一步混配制成BD5或者BD20，使产品燃烧性能最大化。“BD5就是在100升柴油里加5升生物柴油，BD20就是加20升。”助理研究员张爱华说，目前我国已在海南尝试实行BD5、BD10生物燃料。

  在省林科院实验林场内，一排排低矮的光皮树整齐地生长在小山坡上，树枝上挂满了一簇簇白色颗粒状的果实。光皮树果实是炼制生物柴油的重要原料之一。

  “食用油脂虽能作为生物柴油原料，但中国是人口大国，不与人争粮是我国的基本国策。光皮树比较适宜在长江以南生长，此外光皮树可以在比较贫瘠的边际性土地上种植且不占用耕地。”助理研究员张爱华介绍说。

  2007年，李昌珠带头设立了“光皮树种子资源和无性系选育研究与示范”项目，并在2009年获得湖南省科学技术进步二等奖。由他们选育的光皮树含油率提高了10%，产量提高30%。

  生物柴油的原料成本占整个制油成本的70%。李昌珠说：“原料是瓶颈，现在大家关注更多的是转化、市场。”因此，李昌珠团队现在做的是开发出更多的非食用木本燃料，除了光皮树，2010年，他们团队又新开发了新能源树种白檀。张爱华说，白檀含油量高，产量高，矮化易采摘。

  目前，在省林科院林场内的林业科学技术推广项目示范基地内，建立起了一个年产3000吨的中间性试验生产车间。在这个车间内，不论是地沟油还是光皮树、白檀果实油脂，最后都能被制成生物柴油。几种不同的原料最终可生产出同一个标准的产品，这在学术界有个专业名词，叫“原料广适性”。这是李昌珠的独创，也是湖南的独创。

  李昌珠的另一项贡献是，将长期处在分割状态的能源植物的选择、育种、栽培和加工结合起来，使生物燃料油科研和技术转化成为一个有机的整体，开创了从原料到市场的完整产业链，初步实现了产业化开发。这项“非耕地工业油料植物高产新品种选育及高值化利用”技术获评2014年“国家科学技术进步奖”二等奖。

  除了科研方面的头衔，肖志红还是湖南未名创林生物能源有限公司（以下简称“未名创林”）的股东。

  2009年，湖南省林科院以技术入股500万，与北大未名组建了未名创林。2011年，未名创林被归入湖南北大未名生物科技有限公司（以下简称“湖南未名”）旗下，成为其能源板块的支点。

  那么，由省林科院研发生产的生物柴油都销售到了哪些地方呢？肖志红说，现在大多数都用在水上加油站和锅炉。“这些加油站江阴有，洞庭湖水域也有。锅炉则主要是一些大型宾馆、大型生产企业要。”

  肖志红坦言，由于高油价导致生产处于亏本经营，大部分企业均暂时处于停产状态。肖志红说，生物柴油是个新生物，接受需要一个过程。

  “我们的社会是个能源驱动型社会。生物柴油是国家战略储备，一般企业不会做，也做不了。”肖志红说，能够坚持投入，企业要远见，也要实力。

  根据计划，未名创林将总投资35亿人民币，建成一个年产5万吨生物柴油、年产30万吨生物柴油调和燃料、规划种植能源植物40万亩以及五年内达到年销售100亿元的大型生物能源企业。

  在目前的市场条件下，很多企业纷纷转投其他领域。李昌珠和他的团队为什么继续坚持研究？“因为这是国家能源储备项目，能够解决未来的能源问题。”李昌珠说，石油不可能永远会有，能源才是各行业的命脉。

  因此，李昌珠认为，新能源开发和利用，必将成为未来趋势。但新能源的推广，光靠技术攻关不够，还需要政策支持。李昌珠说，生物能源的排放是很低的。“用生态来算账，增加一吨二氧化碳，收一定的温室气体、颗粒物税，用新能源的话政府则给予补贴，这样新能源的价格就不高了。”

  应用不止于此。“油料能源植物高效转化国家地方联合工程实验室”主要立足于高效转化，这些植物除了转化成生物能源，还能转化成很多材料。“不含甲醛无污染的油漆，衣服面料，甚至化妆品，都能做出来。”李昌珠说，这称之为油料全资源利用。

  但李昌珠认为最需要推广的，是原料生产与污染土地治理的结合品。通过在重金属污染的土地上种植蓖麻、油桐、山苍子等油料能源植物，吸收土壤里的重金属。李昌珠说，这些植物吸收重金属后长出的果实，不仅不影响制生物柴油，还能对周边的水和空气产生良好的生态作用。

  目前，这一技术已在郴州等地试点。李昌珠说，今年十月，会有一位意大利专家过来，他将研究怎么样把植物吸收的重金属提取后再利用。