《Biomass and Bioenergy》：Circular biomass waste valorisation into biolubricant for sustainable energy systems
编辑推荐：
•利用先进技术，通过生物质实现可持续生物润滑油的生产。•数据中心的增长加剧了能源需求，需要绿色解决方案来缩小碳足迹。•通过政策优化和三重螺旋合作，推动废物变财富。•互补的计算工具作为辅助手段，在技术规模化之前建立信任。引言实现净零碳排放的推动使向可持续工业过程的转型成为全球性
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利用先进技术，通过生物质实现可持续生物润滑油的生产。
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数据中心的增长加剧了能源需求，需要绿色解决方案来缩小碳足迹。
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通过政策优化和三重螺旋合作，推动废物变财富。
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互补的计算工具作为辅助手段，在技术规模化之前建立信任。
引言
实现净零碳排放的推动使向可持续工业过程的转型成为全球性需求[1]，并与欧盟严格的碳中和目标[2]相一致。因此，废物的增值化利用以合成高价值化学品正受到越来越多的重视。例如，生物润滑油已成为传统矿物润滑油的直接替代品，具有生物降解性和较低的生态毒性[3,4]。生物润滑油的基础油可从各种含有天然酯（NE）的来源中提取，如图1所示。然而，目前生物润滑油市场主要由种植油料作物的原料主导[5]。将基础油原料多元化转向废弃生物质，为减少对食用油料作物的依赖、缓解间接土地利用压力以及避免与能源作物种植相关的环境外部性提供了战略机遇。
生物润滑油的商业可行性仍高度依赖于低成本原料的供应和高效的生产技术[6]。除了环境驱动因素外，向生物润滑油的转变还具有重要的地缘政治和经济含义[7]。全球润滑油市场长期以来依赖石油基产品，使许多地区容易受到供应链中断和价格波动的冲击[8]。从生物质废物或非食用来源中提取生物润滑油，为减少对进口原油的依赖提供了战略机遇，并增强了国家能源和粮食安全。在电力变压器的应用中，生物润滑油已在绝缘油市场占据一席之地，作为矿物基绝缘油的替代品[9]。与矿物基绝缘油相比，它提供了生物降解性、耐水性和更优越的防火安全性能，并根据IEC61039标准，始终是带有K类标签的变压器应用的最优选之一。此外，天然酯中的脂肪酸基团与绝缘纸中的葡萄糖发生反应，形成特定的分子结构，增强了耐水解性能[10]。
尽管众多研究表明，通过工艺优化可以更经济地生产天然酯，但生物质衍生产品是否同样如此仍是一个悬而未决的问题。系统的技术成熟度（TRL）评估可以帮助区分仅具有科学兴趣的原料和真正具有商业可行性的原料。Noor等人[11]的研究利用日本TRL框架评估了印度尼西亚生物质废物转化为能源的厌氧消化技术。研究发现，处理农业废物的系统达到了TRL 6–8水平，这得益于稳定的原料供应和成熟的工业运营，而处理市政有机废物的系统则仍处于TRL 2–4水平，原因是废物分类不一致、预算有限以及治理分散。
通过识别可扩展性方面的关键差距，TRL映射为行业决策者在承诺大规模投资之前评估生物质衍生生物润滑油的可行性提供了一种透明且基于证据的框架。例如，现代计算方法的应用，如基于数字孪生的虚拟工厂建模和信息物理生产系统，提供了一种变革性的方法来弥合这一差距，在做出任何实体投资之前，为行业利益相关者提供技术和经济可行性方面稳健、数据驱动的实证[12,13]。这种预测能力不仅降低了生物质衍生技术生产路径规模化所伴随的财务风险，还建立了工业采用所必需的工程信心。此外，政策框架和监管激励在现有出版物中很少被讨论，尽管它们在推动投资和实现商业化方面发挥着关键作用。然而，研究向工业实践的转变仍受到有限产学研合作的阻碍。这些被忽视的领域需要进一步探索，以全面理解生物润滑油开发的潜力。正如Mardoyan等人[14]和Dvo?ák等人[15]所指出的，必须对能源政策干预进行批判性审视，以避免产生意想不到的后果，如市场扭曲或排除其他可行技术解决方案。
通过Scopus数据库检索2021年至2025年的生物润滑油综述，使用布尔检索式（"biolubricant" OR "green lubricant" OR "biodegradable lubricant"），并基于表1中的标准进行人工筛选。鉴于当前知识水平，本综述的核心假设是：生物质衍生的生物润滑油可以作为技术上可行且环境可持续的替代品。然而，工业应用不仅取决于技术性能，同样也依赖于经济可行性，尤其是在工业快速数字化导致电力需求显著增加的背景下。在满足这一需求的同时实现净零排放目标，需要对电网基础设施的扩展和运营方式进行根本性的重新思考，以确保可靠性和可持续性。在此背景下，变压器绝缘液作为电网脱碳的关键但常被忽视的组成部分。本工作的关键亮点和创新之处在于其综合方法，将关键技术进步与实际的经济和政策框架相结合，这是以往综述中常见的缺口。这体现为前瞻性政策和经济分析，通过生物润滑油生产用作绝缘油的途径，识别了政策驱动的技术进步路径和循环经济原则的实施路径。通过整合技术、经济和政策视角，本文提供了一个全面的发展路线图，旨在加速向可持续润滑油的转型，直接与联合国可持续发展目标7、9和12的目标相一致并提供支持。
章节摘要
基础油原料
生物润滑油和生物柴油密切相关，均来源于以甘油三酯为主要成分的天然酯（NE）。影响其理化特性的主要因素是天然酯中脂肪酸的排列和结构，通常含有14至22个碳原子的饱和脂肪酸[26]。生物润滑油可以从生物柴油中提取，也可以来源于类似的基础油原料[27]。在生物柴油方面，甘油三酯与醇反应生成脂肪酸甲酯
生物润滑油作为绝缘油的应用
绝缘油在高压设备中发挥着至关重要的作用。它与纤维素纸一起作为电气绝缘体，充当介电介质以防止带电部件之间的电流流动，同时作为冷却剂，吸收并带走由电损耗产生的热量[101,102]。变压器油纸绝缘的老化是一个不可逆的多因素降解过程，由电、热、机械和环境应力驱动[103]。表3对……进行了比较
废物变财富
从实验室创新到工业规模采用环境友好的绝缘油，需要一种系统性的方法，使其与循环经济原则和绿色摩擦学框架相一致。从循环经济的角度来看，生产过程必须在整个生命周期内最大限度地减少废物并最大化资源效率[154]。这可以通过利用低价值生物质原料来实现，以减少对原始作物的依赖并避免与食品供应竞争
结论
利用生物质废物开发生物润滑油为支持循环经济目标提供了一条可行路径。多种废弃生物质中含有有价值的甘油三酯化合物，这些化合物可以经过纯化和改性，制成针对特定行业的润滑油。将生物润滑油作为绝缘油应用，提供了一种更清洁、更可持续的替代品，因为它延长了酯类的生命周期，并支持全球向绿色能源基础设施的转型。然而，绝缘油的开发
CRediT作者贡献声明
Batari Toja Iskandar：撰写——初稿，正式分析，概念设计。Hwai Chyuan Ong：撰写——审阅与编辑，指导，资金获取，概念设计。Kai Ling Yu：撰写——审阅与编辑，验证，指导。Hwei Voon Lee：撰写——审阅与编辑，验证，资金获取。
利益冲突
作者声明，他们不存在任何已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能影响本论文所报告的工作。
致谢
作者感谢马来西亚高等教育部提供的高等学府卓越中心（HICoE）计划（JPT(BKPI)1000/016/018/28 Jld.3(2) & NANOCAT-2024E）以及印度尼西亚大学与孙亚大学双边战略联盟（UI-SU BISA）2024年配套基金（GRTIN-UI-DOE-07-2024）的支持。
Batari Toja Iskandar|Hwai Chyuan Ong|Kai Ling Yu|Hwei Voon Lee
