从可再生能源到生物柴油

生物柴油、生物质柴油、可再生能源、生物燃料？概念太多，傻傻分不清楚，却又频繁扰动市场。文章根据美国能源信息管理局网站资料对生物柴油概念、供需以及原材料市场进行梳理与分析，并以专题的形式展现。专题（一）主要普及生物柴油涉及到的系列概念，以及美国可再生能源产能概况。专题（二）则具体分析美国生物柴油供需情况及对豆油、植物油市场的影响。后期如有可能，也会涉及到生物柴油对美国燃料乙醇与玉米市场的分析。

什么是可再生能源？

可再生能源是来自大自然的能源，在时间序列上几乎是取之不尽用之不竭的，但在单位时间内是有限的。可再生能源的主要类型包括生物质能（Biomass）、水能（Hydropower）、地热能（geothermal）、风能（Wind）、太阳能（Solar）。截至2020年，美国可再生能源中生物质能占比39％，风能占比26％，水能占比22％，太阳能占比11％，地热能占比2％。

19世纪中期之前，木材几乎是所有美国人取暖、烹饪和照明的能源来源。19世纪末至今，化石燃料煤、石油和天然气一直是主要的能源来源。直到20世纪90年代，水电和木材一直是使用最多的可再生能源，90年代之后美国生物燃料、地热能、太阳能和风能的消耗量逐步增加。2020年，美国可再生能源消耗量11.59万亿Btu，占美国总能耗的12％。

注：btu:一种英国热量单位

什么是生物质能？

生物质能是来自动植物的可再生有机材料，属于可再生能源的一种。直到19世纪中期，生物质能一直是美国年总能源消耗的最大来源。生物量在许多国家仍然是一种重要的燃料，特别是在发展中国家用于烹饪和取暖。许多发达国家越来越多地将生物质燃料用于运输和发电，以此作为避免化石燃料使用产生二氧化碳排放的一种手段。

生物质能含有从太阳中储存的化学能，植物通过光合作用产生生物质能。生物质能可以直接燃烧取暖，也可以通过各种过程转化为可再生的液体和气体燃料。生物质能主要包括木材燃料（占可再生能源的18％）、生物燃料（占可再生能源的17％）和生物质废弃物（占可再生能源的4％）。2020年，美国生物质能使用量4.5万亿Btu，约占一次能源总使用量的5％，占可再生能源的39％。其中，约2.1万亿Btu来自木材和木材衍生物，2万亿Btu来自生物燃料（主要是乙醇），0.43万亿Btu来自城市废物中的生物质材料。

Biomass sources for energy include

按照消费部门划分，美国2020年工业部门消费生物质能2.246万亿 Btu，占总生物质能消费量的50％，交通运输部门消费1.263万亿 Btu，占比28％，居民消费0.458万亿 Btu，占比10％，电力消费0.424万亿 Btu，占比9％，商业消费0.141 万因Btu，占比3％。工业和运输部门占美国生物质能消费的比例最大，木制品和造纸工业在热电联产厂中使用生物质能进行加工加热，并自行发电，液体生物燃料（乙醇和生物柴油）主要用于交通运输。住宅和商业部门使用木柴和木屑取暖。电力部门利用木材和生物质废弃物发电，然后出售给其他部门。

什么是生物燃料？

生物燃料属于生物质能的细分类别，由生物质材料制成，通常与石油燃料（汽油/柴油和取暖油）混合使用，也可以单独使用，主要包括乙醇（占生物燃料比例90％）和生物质柴油（占生物燃料比例10％）。乙醇是一种酒精燃料，由玉米、高粱和大麦等谷物中的糖制成。生物质柴油包括生物柴油和可再生柴油，二者都是由生物质或由生物质衍生的材料制成的，但它们在生产方式和物理性质上有所不同。生物柴油符合美国材料与试验学会（ASTM）规范ASTM D6751，并获准与石油蒸馏物/柴油混合。可再生柴油符合ASTM D975石油柴油规范，使用时不需要与石油柴油混合。这两种燃料都符合美国可再生燃料标准计划要求的生物燃料消耗水平。

什么是生物柴油？

生物柴油是生物燃料的一种，是通过酯交换法生产的。酯交换法是一种将脂肪和油转化为脂肪酸甲酯（FAME）的化学过程。大约100磅油或脂肪在催化剂（通常为氢氧化钠或氢氧化钾）存在下与10磅短链醇（通常为甲醇）反应，形成100磅生物柴油和10磅甘油（或甘油）。

生物柴油几乎可以由任何含有足够游离脂肪酸的原料制成。大多数美国生物柴油生产使用植物油、废食用油、黄油脂和动物脂肪作为酯交换的原料。植物油是美国生物柴油生产的主要原料，其他原料包括加工厂的废弃动物脂肪和餐馆使用/回收的食用油和黄油脂。菜籽油、葵花籽油和棕榈油是其他国家生产生物柴油的主要原料。藻类也是生物柴油生产的潜在来源，海藻含有脂肪袋，这些脂肪可以被收集并加工成生物柴油。

生物柴油通常与石油蒸馏物/柴油以2％（称为B2）、5％（B5）或20％（B20）的比例混合，主要用于柴油发动机。纯生物柴油（B100）也可用于许多场景。2020年，美国生产生物柴油约0.23万亿btu，同比增加100亿btu，约占生物燃料的11％。