石油资源的日益枯竭和日益严格的环保要求，使得清洁替代燃料的开发和应用步伐大大加快。其中可再生能源，生物柴油更是得到了各国的广泛重视。目前工业化生产的生物柴油当中，对于富含水或FFA的价廉的低品质原料油，则需要复杂的前处理工艺。因此开发一种方便、高效的可采用低品质油合成生物柴油的技术意义重大。 蓖麻为世界十大油料作物之一，在我国具有丰富资源,其产量位居世界第三，是优良的替代石油的可再生性“绿色能源”资源。油桐是我国特有的木本油料树种,因其种子含油量高,被列为我国四大木本油料之一。以上述两种非食用油制备生物柴油不仅可以缓解对食用油的需求压力，还可以大力推动此类油品植物的种植业的发展。

1 成果简介原料油脂费用占生物柴油生产成本的 80％以上，目前原料油脂价格高居不下并不断上涨，制约了生物柴油产业化和商业化。国内外生产生物柴油的主要原料是大豆油、菜籽油、花生油、棕榈油、地沟油等。它们与农业争地，与食品及饲料争原料，单位生物量的产油率低，生产周期长，消耗大量的水资源、化肥和能源。 清华大学发明了微藻异养发酵生产生物柴油的新技术，其技术特征在于：通过对一种特别藻株特殊品系的筛选和代谢途径的改变， Chlorella protothecoides 0710 strain 由光合自养转变为化能异养，细胞由绿变黄，生长繁殖更快，油脂含量提高 3~4 倍，达细胞干重的 61％以上。又将工业界成熟的发酵技术应用于高油脂异养微藻的生产，进一步提高发酵规模和细胞密度，现细胞发酵密度超过了 100 g/L，获取了大量异养干藻粉后提取油脂，经转酯化反应生成了高质量的生物柴油。 该技术的创新点： （ 1）发明了微藻异养发酵生产生物柴油新技术，打通了以糖、淀粉、有机废水、二氧化碳等为原料、工业自动化条件下高效生产生物柴油的新途径； （ 2）异养藻细胞发酵产量和油脂含量不断创造新高（ 细胞干重 100 g/L，含油量 60％），提高了该技术工业化生产的经济性； （ 3）在发酵前引入利用 CO2和光合作用来减少糖或淀粉的消耗，降低成本同时减少温室气体的排放。 该技术获 3 项国家发明专利和 2007 年全国发明大会奖。2 应用说明与有实力的企业界合作，在工业化规模上进一步降低微藻发酵过程的成本，实现该技术的商业化运作。 主要生产原料为二氧化碳及以下 3 类之一：（ 1） 甜高粱、甘蔗等糖质原料；（ 2） 木薯、玉米等淀粉质原料；（ 3） 含糖有机废水。 生产设备：微藻培养池、光生物反应器、工业发酵设备及厂房为主。 生产消耗：电能、蒸汽等（无污染等环境问题）。 产品应用：微藻生物柴油质量好，应用范围与目前市场上销售的柴油完全相同。 投资风险：本技术创新性强，没有前人的实践、范例和经验；通过工业化和规模化来实现进一步降低成本的目标；高技术、高投入、预期高回报的同时也存在投资风险。3 应用范围中国境内的生物柴油能源市场等。4 效益分析全世界油脂价格和液体燃料价格疯狂上涨，对世界经济、政治和国家安全等产生重大影响。5 合作方式（ 1） 合作研究开发：清华大学方投入前期的专利技术、成果、仪器、实验室和研究人员，政府或企业方投入研发资金（至少若干百万元起步）、设备和工程技术人员，双方共同合作，在工业化规模上进一步降低微藻发酵过程的成本，实现该技术的商业化运作。双方风险共担，成果共享。 （ 2） 技术转让：清华大学方将前期的专利、技术、成果独家转让给企业方，同时协助企业方完成进一步的研发、生产和商业化运作。企业方首先投入技术转让费用，享有对该技术的垄断权。

项目简介近年来，石油价格不断上涨，我国汽车保有量持续上升，燃料油用量越来越大，这在一定程度上造成了我国燃油供给的紧张。另一方面，随着餐饮行业的发展，加之我国人民的饮食习惯，日益增加的餐饮行业产生的废食用油,已经成为环境及饮食安全方面的一大隐患。本项目的目的在于将餐饮行业的废油（脂）经过净化处理后，在碱催化剂存在下，进行酯交换反应，生产市场紧缺的车用燃油替代品——生物柴油。经检测本项目制得的生物柴油性能指标如下：二、市场前景当今餐饮行业异常发达，产生的废油资源越来越丰富。石油短缺，汽车保有量增多，造成石油柴油供应短缺，使生物柴油市场前景非常乐观。三、规模与投资规模5000吨/年，厂区占地1000㎡，设备投资100万元。四、生产设备设备名称   规格    材质   数量反应釜    5000L   不锈钢   5个贮罐 10000L 不锈钢  4个离心泵 5台热水锅炉   3吨          1个五、效益分析以地沟油、动植物油、酸化油[动植物油皂角油]，脂肪酸，毛油.等经净化后脱水干燥后，在碱催化剂作用下与甲醇进行酯交换反应，生产脂肪酸甲酯[生物柴油]。生产成本：原料费：甲醇   50kg  200元净化餐饮废油  3400元/吨 人工费      20元/吨水、电费   20元/吨 其他原料及加工费    50元/吨生产成本：       3690元/吨 包装、运输及其他经营成本 600元/吨生物柴油市场售价    4800元/吨年经济效益：（4800－600－3690）×5000=255万元六、合作方式合作，转让。

我国的能源和优质蛋白质都越来越依赖于进口，另一方面，大量的转基因棉籽没有得到充分利用。我校拥有自主知识产权的新技术可以联产生物柴油和无毒棉籽蛋白等产品。棉花是我国最重要的经

成果描述：生物柴油是一种极具应用前景的生物质洁净能源，世界各国都极其重视其发展，并在政策和税收等方面给予了极大的扶持。由于需以精制后的动植物油为原料，其生产成本过高而导致生物柴油的推广应用受阻。若以煎炸费油、地沟油等为原料制备生物柴油，则可以大大降低生产成本。但由于煎炸废油、地沟油等原料的酸值很高，必须经过硫酸催化预酯化降低酸值后，才能采用传统的碱催化酯交换方法制备生物柴油。这个工艺同时存在着硫酸对反应器的腐蚀、大量含酸废水排放污染水环境、催化剂与产物分离困难、催化剂不可重复使用等弊端。采用非均相固体酸催化剂则可以克服这些问题，并且是一种绿色环保的工艺。 采用酸改性的固体酸催化剂，对高酸值棕榈油酯化反应制备生物柴油表现出很好的催化活性。固体酸在醇油比9:1、催化剂用量7 wt%、65 oC条件下，催化棕榈油的甲酯化反应时间2 h，产物的甲酯含量和甲酯收率分别可达96.3%和93.2%。制备了有添加剂的SZMN型固体酸，对脂肪酸的酯化反应表现出高活性和高稳定性。在65 °C、醇酸比9/1、催化剂用量10 wt.%、反应时间4h，油酸转化率可达98.5%。最优反应条件下，SZMN固体酸在重复使用6次后认可保持约96%的油酸转化率。市场前景分析：该项技术可应用于生物柴油生产企业，尤其适用于从低成本高酸值油脂原料（如煎炸废油、地沟油、棕榈油等）生产生物柴油。使用该项技术，可以降低用于处理含酸、碱废水的成本，使生产过程更容易达到环评要求。与同类成果相比的优势分析：催化剂活性评价： 65 °C、醇酸比9:1、催化剂用量7~10 wt.%、反应时间2~4h，脂肪酸转化率 > 90 %。 催化剂稳定性评价： 65 °C、醇酸比9:1、催化剂用量7~10 wt.%、反应时间2~4h，重复使用6次，仍可保持 > 90 %的脂肪酸转化率。 生物柴油产品评价： 产品酸值 < 1 mgKOH/g。

成果描述：生物柴油是一种极具应用前景的生物质洁净能源，世界各国都极其重视其发展，并在政策和税收等方面给予了极大的扶持。由于需以精制后的动植物油为原料，其生产成本过高而导致生物柴油的推广应用受阻。若以煎炸费油、地沟油等为原料制备生物柴油，则可以大大降低生产成本。但由于煎炸废油、地沟油等原料的酸值很高，必须经过硫酸催化预酯化降低酸值后，才能采用传统的碱催化酯交换方法制备生物柴油。这个工艺同时存在着硫酸对反应器的腐蚀、大量含酸废水排放污染水环境、催化剂与产物分离困难、催化剂不可重复使用等弊端。采用非均相固体酸催化剂则可以克服这些问题，并且是一种绿色环保的工艺。 采用酸改性的固体酸催化剂，对高酸值棕榈油酯化反应制备生物柴油表现出很好的催化活性。固体酸在醇油比9:1、催化剂用量7 wt%、65 oC条件下，催化棕榈油的甲酯化反应时间2 h，产物的甲酯含量和甲酯收率分别可达96.3%和93.2%。制备了有添加剂的SZMN型固体酸，对脂肪酸的酯化反应表现出高活性和高稳定性。在65 °C、醇酸比9/1、催化剂用量10 wt.%、反应时间4h，油酸转化率可达98.5%。最优反应条件下，SZMN固体酸在重复使用6次后认可保持约96%的油酸转化率。市场前景分析：该项技术可应用于生物柴油生产企业，尤其适用于从低成本高酸值油脂原料（如煎炸废油、地沟油、棕榈油等）生产生物柴油。使用该项技术，可以降低用于处理含酸、碱废水的成本，使生产过程更容易达到环评要求。与同类成果相比的优势分析：催化剂活性评价： 65 °C、醇酸比9:1、催化剂用量7~10 wt.%、反应时间2~4h，脂肪酸转化率 > 90 %。 催化剂稳定性评价： 65 °C、醇酸比9:1、催化剂用量7~10 wt.%、反应时间2~4h，重复使用6次，仍可保持 > 90 %的脂肪酸转化率。 国内先进。

生物柴油是一种极具应用前景的生物质洁净能源，世界各国都极其重视其发展，并在政策和税收等方面给予了极大的扶持。由于需以精制后的动植物油为原料，其生产成本过高而导致生物柴油的推广应用受阻。若以煎炸费油、地沟油等为原料制备生物柴油，则可以大大降低生产成本。但由于煎炸废油、地沟油等原料的酸值很高，必须经过硫酸催化预酯化降低酸值后，才能采用传统的碱催化酯交换方法制备生物柴油。这个工艺同时存在着硫酸对反应器的腐蚀、大量含酸废水排放污染水环境、催化剂与产物分离困难、催化剂不可重复使用等弊端。采用非均相固体酸催化剂则可以克服这些问题，并且是一种绿色环保的工艺。 采用酸改性的固体酸催化剂，对高酸值棕榈油酯化反应制备生物柴油表现出很好的催化活性。固体酸在醇油比9:1、催化剂用量7 wt%、65 oC条件下，催化棕榈油的甲酯化反应时间2 h，产物的甲酯含量和甲酯收率分别可达96.3%和93.2%。制备了有添加剂的SZMN型固体酸，对脂肪酸的酯化反应表现出高活性和高稳定性。在65 °C、醇酸比9/1、催化剂用量10 wt.%、反应时间4h，油酸转化率可达98.5%。最优反应条件下，SZMN固体酸在重复使用6次后认可保持约96%的油酸转化率。

一、我们开发了有知识产权的新的生物柴油生产工艺，所得的的脂肪酸甲酯纯度比较高，杂质少，适合用于下游延伸产品的开发。配合我们的生物柴油生产工艺，我们进行了棉酚、低聚糖和天然维

新型生物柴油管式反应系统，以新型ZrO2多晶泡沫陶瓷作为催化剂，具有反应时间短、转化效率高、原料来源广泛，催化剂可重复利用，反应过程中不需要水洗、中和操作，减少原料预处理且没有工业三废产生等特点。十分适合催化加氢、酯交换、脱羧、裂化以及异构化等反应。 该系统以废弃油脂为原料对其工艺特性等指标进行了验证，成功实现了废弃油脂向生物柴油的转化。目前，已经连续运行1年，各项指标均达到了设计要求。高技术申请专利14项。

成果与项目的背景及主要用途： 本项目的出发点是将我国大量的生物质及城市有机废物资源（如农作物废弃 物、林业废弃物、城市垃圾中丰富的有机物、造纸造浆中的废物、酒精生产厂的 废液废渣、动物粪便、食品加工中的废弃物、家庭中有机垃圾、草类废弃物，产 量约每年 30 亿吨）高效转化为清洁的电力。我国当前的生物质及城市有机废物 资源没有得到合理的利用。 利用生物质作为能源，不仅有助于我国长期的能源供给问题的解决，更重要 的是可改善环境质量。本项目技术路线所排放污染物如二氧化碳、硫化物、粉尘 粒子的浓度大大低于现有的燃煤发电厂。此外，高效、清洁的气化发电技术可以 克服现有的城市垃圾处理处置方式的缺点。与现有垃圾焚烧炉技术相比，本项目 的技术路线具有以下优点： 1）发电效率高；2）炭转化率高、能量利用率高；3） 排放的二次污染物少；4）初投资和远行费用低。 本项目的目的是有效地利用生物质及城市有机废物，通过流化床气化的方式 将其转变为电力。确保生产电力的成本可以与现有的燃煤电厂竞争，同时确保生天津大学科技成果选编 产过程符合环境友好性要求，没有明显的二次污染。 技术简介： （1）低焦油生物质气化发电技术。低焦油控制技术：<10mg/Nm3。生物燃 气品质提升技术:热值>6MJ/Nm3。多原料生物质气化技术已处于中试阶段，采用 农村秸秆等剩余物进行气化制备生物燃气，满足农村 500 户居民供暖、炊事，剩 余燃气发电并网，用于照明等。利用农林废弃物进行集中供气、供暖、发电，使 用玉米芯、棉花秸秆、麦秸为原料，年处理量为 5200 余吨，产气量 15000m3/天， 气柜出口气体的焦油含量为 8-10mg/Nm3,燃气热值为 5200-6000KJ/Nm3，气化炉 气化效率 72-75%，该技术焦油含量低，后续净化工艺简单，焦油废水排放少， 对环境污染小。 （2）生物质快速热解制备生物油技术，包括生物质选择性催化热解工艺优 化；生物油精制改质的技术工艺路线；车用替代液体燃料的技术开发；千吨级工 艺包的研发与示范。 生物柴油制备技术，规模化高效清洁生物柴油技术 适应多种原料包括地沟 油、粮油加工下脚料与动物植物等，体现出高效清洁优势，具备规模化连续化运 行能力。 （3）新型生物柴油制备技术，研究顺磁性整体细胞催化工艺，兼顾环境与 成本优势，试图突破化学法与固定化酶法的局限性，生物柴油原料拓展与加工工 艺集成，藻类能源植物、耐高盐碱能源植物选育栽培；热化学热解气化与生物发 酵耦合工艺，实现全组分综合利用。 技术水平及专利与获奖情况： 本技术水平处于国内领先水平，在国际上也是先进的。目前正在申报发明专 利 2 项。 应用前景分析及效益预测： 本项目的市场前景很大。以天津市为例，天津市每年约有 600 万吨生物质资 源，可发出功率为 90-100 万千瓦的电。若考虑大量种植能源作物，则可以发出 更多的电，而且随着发电规模的扩大，可以显著降低成本。如果单座发电厂的规 模在 2000-4000kW，该发电成本与燃煤电厂相当。为天津市大量的生物质废物找 90天津大学科技成果选编 91 到一条合理的利用途径，同时解决了因城市有机垃圾堆置而带来的环境污染问题。 以 2000 千瓦的发电能力为例，投资回收期为 2.2 年，年盈利为 220 万左右。 应用领域： 现有的发电厂、热电厂、农场、乡镇、农林产品加工厂、城市生活垃圾处理 站。 技术转化条件（包括：原料、设备、厂房面积的要求及投资规模）： 需要稳定的生物质或生活垃圾原料供应（年需要量为 22000 吨左右）；设备 相对比较简单，但需要由相关的厂家定制生厂；厂房面积约为 15000－20000 平 方米；投资规模在 700 万左右。 合作方式及条件：技术一次购买，技术入股，合作投资入股均可。