然而,对于原始生产者来说,要实现碳减排的气候目标还远远不够。根据国际能源机构的报告,为了实现可持续发展目标,到2030年,运输生物燃料的生产需要确保每年增长10%。2019年的增长率仅为6%,国际能源署预测,未来五年的平均产出增长率仅为3%。
全球每年产生大量厨房废油,但由于来源分散,回收难度加大。据统计,原材料收集成本占生物燃料成本的70%-80%。然而,木本油料植物受季节影响,难以维持可持续供应。粮食原料存在着“人争粮”、“人争地”的问题。现有油料作物不符合生长周期短、含油量高的特点。
进口原材料受天气、国际市场变化等因素影响。今年以来日益的全球粮食危机对国际生物燃料产生了直接影响。生产工艺不成熟。现有成熟工艺存在着燃料稳定性不够或润滑性差等缺点。
目前,生物燃料用于世界各地的航空试飞。大多数生物燃料是按一定比例添加到传统航空燃料中的。虽然世界上大多数航空公司进行的飞行试验结果表明,生物燃料和传统燃料的混合可以在不改变飞机发动机结构的情况下提高飞行效率,生物燃料是否足够安全,以及它们是否会腐蚀或侵入发动机材料,但还需要进一步的讨论和验证。
产品成本高。以生物航空燃料为例,其成本是石油航空煤油的数倍,在成本上没有竞争优势。虽然航空公司也会购买一定数量的生物航空燃料,但考虑到成本,购买量不会很大。此外,成品油的生产还将产生外部间接成本。
欧美国家对亚麻荠菜的种植和应用进行了探索。亚麻荠菜是一种古老的油料作物,生长周期短(4个月),产油率高(30%–45%),化肥、农药、除草剂等投入量低,从中提取油,残渣加工成饲料。在副产品附加值的帮助下,生物燃料的高成本是不够的,甚至整个产业链都扭亏为盈。
生物燃料的佳解决方案即微藻,大小从几微米到数百微米不等。它们可以地生产脂类、蛋白质、多糖和其他有机物质。它们对环境适应性强,体积小,繁殖速度快。其中,油脂可以通过酯交换反应转化为生物柴油。
微藻作为光合的光合生物之一,能提供大量非食物可再生生物质能,积累大量脂类,并能生产生物燃料。某些产油微藻的脂肪酸总量可达干重的50%~90%。更重要的是,微藻含有丰富的生物活性物质,可在制备生物燃料的同时进行值的综合利用,相对降低微藻采油成本。
然而,目前微藻生物柴油的生产成本仍然很高,这是制约其商业化生产的瓶颈。除了继续开发具有优良产油性能的藻类外,还实现微藻生产的综合利用。例如,从微藻中获得高附加值产品,如DHA、类胡萝卜素和活性多糖,并将废弃海藻残渣用作水产养殖的诱饵。
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