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为解决可再生废弃物转化能源问题，研究人员开展从动物废油（AWO）经水热转化（HTC）制可再生柴油（RD）的研究。结果表明，该工艺经济可行，MFSP 为0.76/kg ，且环境友好，RD 生产的全球变暖潜势比石油柴油低 34%，意义重大。
在当今能源转型的关键时期，传统化石能源不仅面临着日益枯竭的困境，其在使用过程中还会排放大量温室气体，对环境造成严重威胁。可再生能源的开发与利用成为了科学界和工业界共同关注的焦点。在众多可再生资源中，动物废油（AWO）作为肉类加工行业的副产品，数量可观且富含能量，具备成为可持续能源原料的潜力。
此前，虽然已有一些关于生物质转化为生物燃料的研究，但多数聚焦于亚临界温度和压力条件下的水相反应，对于超临界温度和亚临界压力下气相水热转化（HTC）工艺的研究较少，尤其是将动物废油转化为生物燃料方面。此外，在生物原油成分分析和建模过程中，如何从数百种成分中选择代表性成分也缺乏明确方法。
为了解决这些问题，来自国外的研究人员开展了一项极具创新性的研究。他们致力于探索一种新型的 HTC 工艺，旨在将动物废油转化为可再生柴油（RD），并对该工艺进行全面的技术经济分析（TEA）和生命周期评估（LCA）。
研究人员首先对动物废油进行了详细的元素分析，确定了其高碳、低氧的特性，以及较高的热值（HHV 为 39.4 MJ/kg）。通过气相色谱 - 飞行时间质谱（GC - TOF/MS）和模拟蒸馏分析（SIMDIS），研究人员发现生物原油中包含 200 多种成分，其中柴油成分占 83.13 wt%。基于这些实验数据，研究人员设计了日处理 50 吨动物废油的工业化生产工艺流程（PFD）。
在技术经济分析方面，研究人员通过估算总资本投资（TCI）和总生产成本（TPC），计算出最低燃料销售价格（MFSP）为0.76/kg。同时，他们还进行了敏感性分析，发现总资本投资、动物废油价格、劳动力成本和重油价格等因素对 MFSP 影响较大，当这些因素在 ±30% 范围内变化时，MFSP 的范围为$0.64 - $0.89/kg。
在生命周期评估中，研究人员采用从摇篮到大门的 LCA 方法，并使用 GREET 模型，对比了从动物废油生产可再生柴油和从原油生产石油柴油（PD）的环境影响。结果显示，从动物废油生产可再生柴油的全球变暖潜势（0.4 kg - CO2/kg - RD）比石油柴油（0.6 kg - CO2/kg - PD）低 34%。这主要得益于动物废油作为国内废弃物的利用，避免了进口原油带来的环境成本。
该研究的重要意义在于，它首次证明了在超临界温度和亚临界压力下，利用 HTC 工艺将动物废油转化为可再生柴油在经济和环境方面的可行性。这不仅为可再生能源的生产开辟了新途径，还为减少温室气体排放提供了有效解决方案。研究成果发表在《Biomass and Bioenergy》上，为相关领域的进一步研究提供了重要参考。
主要技术方法
研究主要采用了以下关键技术方法：一是对动物废油进行元素分析，确定其基本成分和热值；二是运用气相色谱 - 飞行时间质谱（GC - TOF/MS）和模拟蒸馏分析（SIMDIS）技术，对生物原油的成分进行定性和定量分析；三是基于实验数据设计工业化生产工艺流程；四是运用技术经济分析（TEA）和生命周期评估（LCA）方法，对生产工艺进行经济和环境评估。
研究结果
- 工艺设计：通过实验数据，设计出日处理 50 吨动物废油的工业化生产工艺流程，涵盖 HTC 反应、分离、废水处理等七个区域。
- 技术经济分析：计算得出最低燃料销售价格（MFSP）为0.76/kg，敏感性分析确定了影响 MFSP 的关键因素，包括总资本投资、动物废油价格等。
- 生命周期评估：从动物废油生产可再生柴油的全球变暖潜势比石油柴油低 34%，显示出该工艺在环境方面的优势。
研究结论与讨论
本研究成功开发了一种从动物废油经水热转化生产可再生柴油的工艺，在经济和环境方面都展现出显著优势。技术经济分析表明该工艺具有一定的经济可行性，而生命周期评估则证明其在减少温室气体排放方面的积极作用。然而，研究也存在一些局限性，例如未对其他原料进行 HTC 工艺的研究，无法全面评估该工艺在不同原料下的可行性。未来的研究可以进一步拓展原料范围，对比不同原料的经济和环境效益，为生物燃料的大规模生产提供更全面的参考。总体而言，这项研究为生物燃料领域的发展提供了重要的理论和实践基础，对推动可再生能源的发展具有重要意义。
