综述：动物废弃物可持续转化为多相催化剂用于生物柴油生产的全面评述

这篇综述系统评述了将动物废弃物（骨骼、甲壳、脂肪等）转化为高效多相催化剂（heterogeneous catalysts）用于生物柴油（biodiesel）生产的前沿进展。重点探讨了煅烧（calcination）、水热改性等方法对催化剂表面特性及催化活性的影响，揭示了其在酯化（esterification）/转酯化（transesterification）反应中实现90%以上FAMEs产率的机制，同时分析了人工智能优化与循环经济（circular economy）策略的协同潜力。

　　

引言

全球能源需求激增推动了对可再生燃料的探索，其中生物柴油因其可降解性和碳中和特性成为焦点。动物废弃物（骨骼、甲壳、脂肪）作为催化剂原料的"变废为宝"策略，兼具环境与经济效益。例如，牛骨煅烧生成的羟基磷灰石催化剂在酸性油料中转酯化效率达92%，同时减少10.8 kg CO₂eq/kg的净碳排放。

动物废弃物催化剂的制备奥秘

骨骼的华丽转身：牛骨经800℃煅烧后，碳酸钙（CaCO₃）转化为多孔氧化钙（CaO），比表面积提升至120 m²/g。甲壳的逆袭：虾壳通过盐酸脱矿结合镁掺杂，产生MgO/CaO复合催化剂，在65℃下3小时实现96%的棕榈油转化率。

脂肪的催化潜能：猪脂肪衍生的磺化碳催化剂（SO₃H-C）展现超强酸位点，对高游离脂肪酸（FFA>5%）废油具有独特适应性，循环使用5次后活性仍保持85%。

性能对比：传统VS废弃物催化剂

在相同反应条件下（甲醇:油=12:1，60℃），动物骨基催化剂产率达89-93%，而传统NaOH催化剂仅82%。关键优势在于：

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  抗皂化：CaO基催化剂在FFA含量20%时仍稳定

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  能耗优势：太阳能辅助反应使能耗降低至0.87 MJ/MJ

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  经济性：废弃物催化剂成本仅为商业催化剂1/5

人工智能的赋能

机器学习模型通过分析200组反应数据，成功预测最佳参数组合：

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  煅烧温度：773±25℃

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  甲醇比：14.7:1

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  反应时间：2.3小时

  该模型将实验筛选周期从6个月缩短至2周。

挑战与突破

原料波动对策：建立近红外快速检测系统，实时调整预处理方案。规模化瓶颈解决方案：伊拉克某厂采用移动式煅烧单元，实现屠宰场就地转化骨粉催化剂。

结论

动物废弃物催化剂正重塑生物柴油生产范式。未来需聚焦：

1. 1.

   开发多功能催化剂（酸-碱双功能）

2. 2.

   构建区域性废弃物收集网络

3. 3.

   推进光热-催化耦合反应器设计

（注：所有数据及案例均源自原文所述研究，包括Huang等开发的S-NGL-600催化剂及Chakraborty的红外辅助反应体系）