本质上，生物油是一种从生物质热分解中提取的深色粘稠液体燃料。它通过热解过程生产，该过程涉及在无氧环境中快速加热木材、农业废弃物或藻类等有机物质。然后将产生的热蒸汽快速冷却并冷凝，形成这种液体，有时也称为热解油。
生物油代表了一种将固体、笨重的生物质转化为液体能源载体的直接方法。然而，其固有的化学性质——特别是高水含量和氧含量——使其成为一种复杂的、低等级的中间产品，需要大量升级才能与传统化石燃料竞争。
生产过程：从固体生物质到液体燃料
要了解生物油，您必须首先了解其生产过程。它与乙醇或生物柴油等其他常见生物燃料有着根本区别。
热解的作用
整个过程都依赖于热解。这是物质在完全无氧的高温下进行热分解的过程。
通过阻止氧气进入系统，生物质不会燃烧。相反，其复杂的有机聚合物会分解成更小的挥发性分子，形成热气体。
将蒸汽冷凝成油
然后将这种热气体快速冷却。这种冷却或骤冷会导致挥发性组分冷凝成液体。
这种冷凝的液体就是生物油。该过程还会产生另外两种副产品：不可冷凝气体（合成气）和固体富碳木炭（生物炭）。
与其他生物燃料的区别
区分热解与其他生物燃料的生产过程至关重要。
乙醇等生物燃料通过发酵的生化过程制成。生物柴油通过称为酯交换的化学过程产生。相比之下，生物油是纯粹的热化学转化产物。
粗生物油的关键特性
原生物油在化学上与石油基原油有很大不同。这些差异决定了其局限性和潜在应用。
高水含量和氧含量
生物油含有大量水分，通常为14%至33%（按重量计），这些水分乳化在油中，难以去除。
它还具有高氧含量，这是从原始生物质中继承的。这使得它与原油等几乎不含氧的碳氢化合物有着根本区别。
较低的能量密度
水和含氧有机化合物的存在显著降低了其能量含量。
生物油的高热值（HHV）介于15–22 MJ/kg之间。这大约是传统燃料油（43–46 MJ/kg）的一半。每公斤燃料获得的能量更少。
化学不稳定性和酸性
有机酸等含氧化合物使生物油呈酸性并具有腐蚀性。它们还使油的化学性质不稳定，导致其随着时间的推移而变稠和聚合，这使得储存和处理变得复杂。
了解权衡
生物油并非完美的解决方案，而是一种具有特定优势和明显挑战的技术。承认这些权衡是评估其作用的关键。
优点：液体能源载体
热解的主要优点是能够将低密度、难以处理的固体生物质转化为高密度、可运输的液体。这种液体比原始原材料更容易储存和使用。
挑战：升级的必要性
由于其高氧含量、酸性和不稳定性，粗生物油不是现代发动机的“即插即用”燃料。它不能直接与汽油或柴油混合或替代使用。
要用作运输燃料，它必须经过密集的升级——一个使用催化剂和氢气去除氧气的过程。这增加了显著的成本和复杂性。
风险：相分离
如前所述，生物油含有大量水分。如果水含量过高，或引入更多水分，油可能会分离成两相：水相和重有机相。这会破坏其作为燃料的一致性。
为您的目标做出正确选择
您如何看待生物油完全取决于您的预期应用。它不是一个万能的解决方案。
- 如果您的主要重点是直接运输燃料：请认识到粗生物油不是一个可行的选择，需要大量且昂贵的升级才能成为可用的碳氢燃料。
- 如果您的主要重点是固定式电力或热力：生物油可以更实际地替代工业锅炉、熔炉和某些设计用于处理其特性的固定式发动机中的重燃料油。
- 如果您的主要重点是生产绿色化学品：含氧化合物，对燃料来说是一个问题，但可以分离出来用作生物经济中有价值的平台化学品。
最终，最好将生物油视为一个化学复杂的中间产品，而不是从原始生物质到精炼能源和材料的最终产品。
总结表：
| 特性 | 粗生物油 | 传统燃料油 |
|---|---|---|
| 生产过程 | 快速热解 | 石油精炼 |
| 氧含量 | 高 (~35-50%) | 非常低 |
| 水含量 | 14-33% | 非常低 |
| 热值 (HHV) | 15-22 兆焦/千克 | 43-46 兆焦/千克 |
| 稳定性 | 不稳定，随时间变稠 | 稳定 |
| 主要用途 | 升级中间产品，固定式热/电 | 直接运输燃料 |
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