生物柴油全生命周期资源和能源消耗分析

榨油环节能耗主要是榨油机的电耗。本工作中压榨麻疯树果的榨油机功率取5.5kW，压榨菜籽的榨油机功率取3.5kW，2种榨油机的处理量均为3t/(d⋅台)，因此，压榨麻疯树果和油菜籽分别需要93和84台榨油机，设备累计运转时间按8000h计。
3.4生物柴油的生产环节
3.4.1酯交换反应过程的能源消耗
根据原料中甘油酯和自由脂肪酸的含量，本工作确定菜籽油、麻疯树油、地沟油生产生物柴油的转化率分别为96%，92%和75%，生产1t生物柴油消耗的甲醇量分别为0.10，0.11和0.12t。由于固体酸催化酯交换反应中催化剂用量占原料油质量的6%[22]，因此，生产1t生物柴油消耗的催化剂用量分别为0.06，0.07，0.08t。生产环节的能源消耗包括高压和中压蒸汽、冷却水等耗能工质的使用、电力消耗引起的直接能源消耗和使用甲醇引起的间接能源消耗。以菜籽油、麻疯树油和地沟油为原料生产1t生物柴油的电力消耗分别为8.04，8.39，10.28kW·h，将各种耗能工质折合标煤分别为251.6，262.3，295.2kg。
甲醇属于能源消耗型产品，根据我国现阶段甲醇生产水平和能耗，生产1t甲醇的原料煤消耗和燃料煤消耗分别为1.5∼2和0.3∼0.5t(折算为标准煤)。本工作设定生产1t甲醇的总标煤消耗为2.46t[23]。
3.4.2酯交换反应过程的土地占用和水资源消耗
生物柴油生产过程土地占用涉及生产车间、原料和产品罐区、公用工程、厂区和污水处理装置用地。不同原料年产3万t生物柴油项目用地差别不大，均按4hm2。
计算表明，以菜籽油、麻疯树油和地沟油为原料，生产1t生物柴油转化环节的水资源消耗分别为0.35，0.37，0.49m3。生产1t甲醇消耗水10m3[23]，因此，以菜籽油、麻疯树油和地沟油为原料，由于使用甲醇间接引起的水资源消耗分别为1.02，1.07，1.3m3/t。
3.5生物柴油和石化柴油的配送过程
与原油炼制的大规模生产不同，生物柴油多为局域性消费，不会大范围流通到全国。通常，生物柴油的配送过程是由生物柴油加工厂就近送往加油站，再由加油站配送到终端用户。
3.5.1配送环节的能量消耗
成品油配送环节的能量消耗主要包括运输过程油耗、储存环节加油站和油库的电耗。我国成品油运输主要采取铁路、公路、水路(沿海及内陆)和管道4种方式。根据4种运输方式的百公里能耗、运距及其在运输中所承担的比例，可知我国成品油运输环节能耗为0.1115kg/(t·km)标煤，相当于耗能327MJ。根据中石化石油销售企业2007年的统计结果，耗电为3.92kW·h/t，相当于耗能47MJ/t。此外，成品油运输损失率为0.5%，相当于耗能212MJ/t。因此，我国成品油运输环节的耗能为587MJ/t。
生物柴油的配送半径按80km计算，从加工厂运送到加油站的能耗为286MJ/t，加油站的电能消耗为34MJ/t，因此，生物柴油配送环节的总能耗为320MJ/t。
3.5.2配送环节的水资源消耗
2007年上半年石化柴油销售企业耗水0.26m3/t[24]。与石化柴油不同，生物柴油产量较小，没有从炼厂到油库配送这一环节，根据石化柴油中加油站水资源的消耗比例可推知，生物柴油配送环节的水资源消耗量为0.18m3/t。
4生物柴油生命周期资源和能源消耗分析
4.1生物柴油生命周期土地资源需求分析
不同原料生产生物柴油全生命周期各阶段土地清单分析表明，菜籽油生产生物柴油在种植、生产、配送环节占用的土地分别为13130，4和4.67m2/t，麻疯树油为原料占用土地分别为3358，4和4.67m2/t，地沟油只在生产环节占用土地5.33m2/t。不同原料生产生物柴油全生命周期的土地需求差别主要源于种植环节，以地沟油为原料不存在种植和榨油环节，土地占用最少。菜籽油为原料土地资源占用量大。麻疯树果实的产量为9.75t/hm2，4倍于油菜籽，但二者出油率、收集运输损耗、酯交换过程转化率等相差不大，因此，麻疯树油为原料生产生物柴油的土地需求仅为以菜籽油为原料的1/4。
4.2生物柴油生命周期水资源消耗
生物柴油全生命周期水资源需求主要包括种植阶段的农业灌溉用水、生产过程工业用水及配送环节用水。菜籽油生产生物柴油在种植、生产、配送环节的水消耗分别为9062，1.37和0.18m3/t，麻疯树油分别为12305，1.44，0.18m3/t，地沟油的生物柴油生产和配送环节水消耗为1.79和0.18m3/t。生物柴油生命周期水资源消耗主要是为种植环节的灌溉用水，其他环节的水需求与种植相比可忽略。以麻疯树油为原料生产生物柴油的水资源用量最大，是以菜籽油为原料的1.37倍。麻疯树和油菜应在自然降水充足的地方种植，大力发展节水农业，加强育种优化，研制耐旱、高出油率的品种。
4.3生物柴油生命周期能源消耗评价
4.3.1能源消耗统计
不同原料生产生物柴油生命周期各过程的能源消耗如表2所示，除电力、燃油外的其他能源消耗(包括植环节所用的化肥及生产环节所用的甲醇等引发的间接能源消耗、生产环节的蒸汽消耗等)都折算为标煤。