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本文综述乙酰丙酸乙酯（EL）作为生物基燃料的研究现状，涵盖生产技术、市场趋势、发动机应用及环境健康影响，指出现有成果与产业化挑战，强调需研发、政策及投资推动其商业化。
引言
持续研究替代能源以减轻化石燃料燃烧产生的人为温室气体（GHG）排放至关重要。从 2015 年《巴黎协定》到近年的 COP 系列会议，均致力于通过不同减排技术减少 GHG 排放。政府间气候变化专门委员会（IPCC）也不断评估全球气候变化情况并推荐可持续缓解措施。此外，化石燃料储备逐渐枯竭及内燃机（ICEs）需求增长，促使开发替代燃料成为必然。
尽管车辆电动化流行且有助于减少大气中 CO?浓度，但电池电动汽车（BEV）在某些交通领域应用仍具挑战。例如，当前电池技术适用于里程小于 300 英里的车辆，在高能量需求场景受限，无法用于重型、采矿和建筑卡车，在大型航空结构和船舶中也不可行，存在电池重量与推力比、续航及充电等问题。因此，内燃机在运输行业仍将长期存在，全球约 20% 运输系统为 BEV，其余主要由内燃机主导，车辆混合动力化也具可行性。引入清洁发动机技术或替代燃料是减少内燃机排放的关键，生物质基液体燃料（生物燃料）因与化石燃料化学组成相似且更环保，成为理想选择，乙酰丙酸乙酯（EL）便是其中极具潜力的一种。
EL 是一种烷基酯或乙酰丙酸酯，可从乙酰丙酸（LA）、糠醇（FA）、氯甲基糠醛、5 - 乙氧基甲基糠醛或直接从碳水化合物（单糖和多糖）制得。因其具有可持续发展优势，近年诸多研究致力于开发高效技术将木质纤维素生物质转化为 EL，聚焦成本、燃料收率和质量，以加速其大规模商业应用并增强长期可持续性。目前，EL 因良好的理化特性，如较高辛烷值、高沸点、良好润滑性、低硫含量和高氧含量，被视为内燃机的燃料替代品或添加剂。其燃烧因高氧碳比无烟尘排放，也无有害颗粒物排放。与甲基乙酰丙酸酯（ML）和丁基乙酰丙酸酯（BL）相比，EL 能量密度更高，虽热值低于 BL 但高于 ML，冷流性能和粘度优于 BL，汽化性优于 BL 且挥发性低于 ML，因乙醇丰富廉价，更易大量生产，还可与柴油或汽油混合，综合性能使其成为更有效的生物燃料替代品。
然而，关于 EL 各方面（生产、健康影响、发动机研究及更大部署潜力）的全面综述在文献中稀缺，因此本文旨在综述 2010-2024 年间 EL 的生产技术、燃烧研究及生态毒理效应等，补充此前关于其作为可生物降解燃料或化学品实用性的研究，探讨其在能源结构中的平衡作用，推动持续研究以最大化应用潜力。全文除引言外，还涵盖市场规模与技术经济分析、合成框架、不同原料生产挑战、发动机应用及毒性影响等内容。
市场价值与技术经济 / 可持续 / 环境影响分析
本节阐述 EL 的全球市场规模或趋势，提供预期市场成本和复合年增长率，还呈现其生产的技术经济评估及可持续性和环境影响。
乙酰丙酸乙酯合成框架
本节解释 EL 合成的理想概念，以及合成中使用的各种化学反应器、催化剂和动力学模型。
不同底物的实验室合成
呈现从不同底物（LA、FA、单糖、二糖 / 多糖）通过不同化学反应器、催化剂和动力学模型进行实验室或小规模合成 EL 的研究结果，相关调查总结于各对应章节末尾的表格中。
商业和中试规模生产
尽管 EL 的商业和中试规模生产仍在发展中，但已向工业化迈出重要步伐，尤其在生物燃料应用方面。GFBiochemicals 于 2015 年利用 Biofine 工艺从农业废弃物直接大规模生产 LA，年产能约 10,000 吨，LA 是 EL 合成的关键前体。2017 年和 2020 年，该公司分别与 Avantium 和 Towell 工程集团合作进一步扩大生产规模。
在燃烧装置中的应用
内燃机在交通领域占主导地位，因此将 EL 作为化石燃料替代品或内燃机添加剂，需更好地了解其在发动机中的性能。此外，深入了解基础燃烧科学和动力学、EL 与石油燃料的混合筛选以及 EL 的物理化学性质，对其实际应用至关重要。
健康与安全影响
近年来，EL 作为内燃机燃料或添加剂，在减缓气候变化方面备受关注。但与其他燃料或化学品类似，其对环境的潜在不利影响及对人类健康的可能影响值得关注和研究。EL 含脂肪族和芳香族烃、氮、硫和挥发性有机化合物（VOCs），可能危害人类健康。
总结与结论
EL 作为潜在生物燃料，在交通领域有助于缓解大气中过量 GHG。本综述探讨了 EL 的市场价值、技术经济评估、生产环境影响评估、不同原料合成、合成挑战、燃烧应用及挑战、生态毒性效应等科技研究。研究表明，EL 生产已取得显著进展，但优化反应器系统、催化过程和原料预处理对于商业可行的高产出合成仍至关重要。实验室规模开发成果显著，但工业规模生产仍 scarce。EL 可减少有害污染物并改善发动机性能，但需在最佳条件下进行更多测试。毒理学研究表明其可能对健康和环境有影响，但需进一步研究。因此，推动 EL 商业化需要更多研发、政策支持和投资。
