废食用油脂作生物柴油原料的可行性分析

摘要：分析了各国废食用油脂的产生、回收和法规管理现状。重点通过分析废食用油脂物化性质，评价利用废食用油脂制造生物柴油的工艺特征和技术可行性。探讨了利用废食用油脂制造的生物柴油产品的品质和环境效益以及使用要求。同时分析了利用废食用油脂制造生物柴油的经济成本和存在的问题。
关键词：废食用油脂；生物柴油；脂肪酸；酯交换反应；可行性分析
1废食用油脂的产生、回收和管理
1.1废食用油脂的产生
废食用油脂是指由于化学降解（氧化作用、氢化作用等）破坏了食用油脂原有的脂肪酸和维生素或由于污染物（如苯类、丙烯醛、己醛、酮等[1～3]）的累积，而不再适合于食品加工的油脂，主要为废植物油（包括菜籽油、葵花籽油、花生油、亚蓖麻油、棕榈油、大豆油和橄榄油等），也包含少量动物脂。废食用油脂主要来源于家庭烹饪、餐饮服务业和食品加工工业（如油炸工序）。
依据产生源特点和收集方式的不同，废食用油脂可大体分为3类：①食品生产经营和消费过程中产生的不符合食品卫生标准的动植物油脂，如菜酸油和煎炸老油；②从含动植物油脂废水或废物（如餐厨垃圾）中提炼的油，俗称“潲水油”或“泔水油”；③进入排水系统，经油水分离器或者隔油池分离处理后产生的动植物油脂等，俗称“地沟油”或“垃圾油”。其中，第1类废食用油脂产生源集中，成分较单一，水和杂质含量较少，便于定点收集、分类收集和回收利用，国外统计可回收的废食用油脂主要指这一类；后2类废食用油脂产生点较分散，成分复杂，水和杂质含量高，需经预处理后才可进一步回收利用。
欧洲2000年食用油脂消耗量为1700万t（人均45.4kg/a，其中植物油占75%），收集的废食用油脂约40万t（人均1.38kg/a，见表1）[4]。我国2000年食用油脂消费量为1200万t（人均9.4kg/a），年废食用油脂产生量估计为210万t（人均1.64kg/a）[5]，即每消耗1kg食用油脂产生0.175kg废食用油脂。
1.2废食用油脂的物化性质
如表2所示，各国废植物油的脂肪酸组成类似（除了法国），而动物脂、潲水油和菜酸油的游离脂肪酸含量（约14%）及饱和脂肪酸含量（26%～50%）非常高。废食用油脂的游离脂肪酸含量远高于食用油标准，这是由于食用油脂在煎炸过程中，因氧化作用相对饱和度提高（主要发生在n-3双键位），而甘油三酯则通过水解作用裂解成游离脂肪酸、甘油一酯和甘油二酯[1]。另外，脂肪酸含量受油脂贮存时间和贮存温度的影响，在20℃、45℃和60℃条件下，牛油脂的游离脂肪酸含量随贮存时间增长量分别为0.002%/d，0.017%/d和0.083%/d。60℃时牛油脂60d内的游离脂肪酸含量可从3%增至8%[6]。
表1 2000年各国可回收的废食用油脂预测和实际回收量

注：a）包括从屠宰场回收的动物酯（约占80%）
表2各国废食用油脂组成

a）潲水油样品经过加热分离残渣、一次提炼、二次提炼或用白土吸附处理；
b）中华人民共和国国家标准《食用植物油卫生标准》（GB2716-1988）和《花生油》（GB1534-2003）；
c）1mgKOH/g酸价≈0.1%脂肪酸；
d）脂肪酸组成表示方式：C2n（m），其中n代表碳原子数，m代表不饱和双键个数。
1.3废食用油脂的环境卫生影响
如1.1所述，第1类废食用油脂，如菜酸油和煎炸老油便于定点分类回收，也是主要的回收对象，但如表1所示，废食用油脂实际统计的回收量仍不足预测回收量的50%。而另外2类废食用油脂（包括“潲水油”和“地沟油”）的回收更为困难，具体回收的数量、回收途径和回收用途无法估计，其非法回收利用，是废食用油脂造成人体健康和环境风险的主要原因。废食用油脂若经再加工返回食物链，其有毒有害成分将会破坏白血球和消化道黏膜，导致肝脏损害，引起食物中毒，甚至致癌。废食用油脂经由下水道进入城市污水处理厂或自然水体，会堵塞排水管道、影响污水处理厂的正常运行和破坏自然水体的生态等。
1.4废食用油脂的管理现状
传统上，回收的废食用油脂主要作为动物饲料添加剂，欧洲用于制造动物饲料的废食用油脂占回收量的80%以上。废食用油脂也可用来制造肥皂、润滑油、脂肪酸、硬脂酸或作为焚烧炉的辅助燃料。1999年比利时在鸡肉中检测到二恶英，后续跟踪发现源于添加了废食用油脂的动物饲料，该事件最终促成了《欧盟饲料成分决议》（Decision91/516/EEC）的修订，即Decision 2000/285/EC[4]。修订的决议规定：除了从榨油工厂直接出厂的油，其他所有食用油都必须经过严格的质量控制和采用危害分析及关键控制点原则（Hazard Analysis Critical Control Point，HACCP）的可追溯系统（Traceability System）程序，所有涉及的处理（如油水分离、精炼）和加工（转化为其他产品）单位都必须遵守这一规定。Decision 2003/320/EC和Decision 2004/217/EC明确规定从2004年3月25日开始废食用油严禁用于动物饲料生产。