三步法优化Aphanamixis polystachya（苦楝）油生物柴油转化：工艺创新与高值化应用

本研究针对非食用植物油高游离脂肪酸（FFA）转化难题，通过三步法（皂化-酸化-酯化）优化工艺，将苦楝油转化为脂肪酸甲酯（FAME）型生物柴油，最高收率达98.6 wt%。创新性采用硅胶吸附水加速反应，缩短16.67%处理时间，所得产品理化性质符合石化柴油标准，为东南亚地区生物质能源开发提供低成本解决方案。

　　

在全球能源需求年均增长2.33%的背景下，化石燃料消耗导致温室气体排放激增53%（2023年达38.11 Gt CO₂
当量）。生物柴油作为可再生替代品虽具潜力，但现有95%原料依赖食用油的矛盾催生了对东南亚特有植物Aphanamixis polystachya（苦楝，当地称Pitraj）的探索——其种子含油35-51%，却因非食用特性与土地适应性（孟加拉国可年产41.4万吨）成为理想候选。

针对传统酸碱两步法处理高FFA（>2 wt%）原料存在的成本高、废水多等缺陷，研究人员创新采用三步转化工艺：首先通过商业级CaO催化皂化获得90.7 wt% FFA，再经盐酸酸化，最终在硅胶辅助下实现98.6 wt% FAME收率。核磁共振（¹
H NMR）证实甘油三酯完全转化，蒸馏特性分析显示其可直接或混合用于柴油发动机。

关键技术方法
研究团队通过机械压榨与索氏提取法获取苦楝油（最高得率34.6 wt%），采用标准方法测定油料理化性质。在三步转化中，优化皂化（KOH浓度、温度）、酸化（HCl用量）及酯化（甲醇比、硅胶添加量）参数，并通过气相色谱与¹
H NMR表征产物。

研究结果

1. 油料特性：苦楝油酸值达12.8 mg KOH/g，粘度40.2 mm²
   /s，证实需预处理。
2. 皂化优化：90°C下6% CaO实现90.7 wt% FFA转化，较传统NaOH缩短30%时间。
3. 酯化加速：硅胶吸附水使反应时间从6h降至5h，催化剂用量减少20%。
4. 产品验证：FAME十六烷值52.3，硫含量<0.0015 wt%，符合ASTM D6751标准。

结论与意义
该研究首次将商业级CaO应用于苦楝油皂化，较文献报道的酶催化剂方案降低成本60%。三步法工艺突破高FFA原料转化瓶颈，硅胶的引入为生物柴油工业化提供脱水新思路。据测算，孟加拉国若全面推广该技术，可替代4.54%石油进口，同时解决种子废弃导致的甲烷排放问题。成果发表于《Biomass and Bioenergy》，为发展中国家开发生物能源链提供可复制范式。