劣質油脂資源化利用概述

洪 鄭 鐘 凱 李伏益 方靈丹 洪玉倩 雷小英 裴壯壯

贊宇科技集團股份有限公司，浙江杭州，311300

1 劣質油脂的概念及現狀

劣質油脂泛指在生活中存在的各類劣質油，如回收的食用油、反復使用的炸油、各種動物肉、內臟等加工出的劣質油脂、食用油生產中產生的含油廢棄物等。劣質油脂是人們日常生活中必然產生的廢棄物，其最大來源為城市大型飯店下水道的隔油池的回收油，即通常所說的“地溝油”。據國家統計局網站報道，2022年我國食用油消費量3 758萬噸，而劣質油脂的產量約占食用油消耗量的15%[1]，即2022年劣質油脂的產量約為563.7萬噸。

劣質油脂是質量極差、極不衛生，過氧化值、酸價、重金屬、微生物等嚴重超標的非食用油。它含有毒素，流向江河會造成水體營養化，一旦食用，則會破壞人體白細胞和消化道黏膜，引起食物中毒，甚至致癌[2-4]。

為抵制劣質油脂重回餐桌，政府采取了一系列措施，如國務院辦公廳于2010年7月出臺的《國務院辦公廳關于加強地溝油整治和餐廚廢棄物管理的意見》，同期組織開展的“地溝油”等城市餐廚廢棄物資源化利用和無害化處理試點工作；2011年12月衛生部向社會公開征集“地溝油”檢測方法，并于2012年5月初步確定了4個儀器法和3個可現場使用的快速檢測法[5-7]；2017年4月24日，國務院辦公廳印發《關于進一步加強“地溝油”治理工作的意見》；同時各地方政府根據國務院辦公廳的指導意見，出臺了各項地方政策及處理措施，如2011年北京市出臺的《北京市餐廚垃圾和廢棄油脂排放登記管理暫行辦法》；2012年上海市出臺的《上海市餐廚廢棄油脂處理管理辦法》；2015年杭州市出臺的《杭州市餐廚廢棄物管理辦法》等。同時，為解決廢棄油脂的回收利用問題，國家出臺了相關鼓勵政策，如2011年財政部、國家稅務總局下發了《關于對利用廢棄的動植物油生產純生物柴油免征消費稅的通知》（財稅〔2010〕118號），2021年上海市印發的《上海市支持餐廚廢棄油脂制生物柴油推廣應用管理辦法》等。

雖然在政府運用信息化手段對劣質油脂回收、利用的各環節進行跟蹤和監管，嚴厲打擊非法收運、非法處置等措施下，劣質油脂收集、運輸、處置的企業在企業規模、裝備配制、制度管理、市場監管上都有極大提高，但部分生產單位受利益驅使，少報、瞞報，甚至不報產生量，將產生的劣質油脂經非法提煉后作為食用油用于生產或銷售給非法收運公司等情況時有發生[8-9]。為解決劣質油脂對人民和環境的危害，提高其資源化利用和市場價值是根本方法。

2 劣質油脂的利用

事實上，劣質油脂主要成分仍然是甘油三酯，是一種寶貴的油脂資源，可以經過處理和生產得到有效利用，是一種放錯位置的資源。劣質油脂利用方式大體上可以分為三種：①用于制備生物柴油及衍生物；②用于制備脂肪酸及衍生物；③用于生產油脂基表面活性劑[10]。

2.1 劣質油脂制備生物柴油及衍生物

生物柴油又被廣泛稱為“陽光燃料”“清潔燃料”和“綠色燃料”，是以動植物油脂為主要原料生產的液體可再生燃料，具有十六烷值高、幾乎不含硫、無芳烴等特點，一般與石化柴油以一定比例混合后使用，對于改善傳統柴油車尾氣中烴類、一氧化碳和黑煙排放效果明顯[11]。

得益于生物柴油在能源替代、降低碳排放、減輕城市大氣污染方面的重要作用，在研發、生產、推廣上一直享有大量政策支持及補助。在《“十四五”生物經濟發展規劃》和《“十四五”可再生能源發展規劃》中就明確指出，開展新型生物質能技術研發與培育，推動生物燃料與生物化工融合發展，建立生物質燃燒摻混標準。同時各省市也圍繞《“十四五”生物經濟發展規劃》和《生物柴油產業發展政策》，紛紛出臺地方生物柴油發展政策，如上海市2021年推出的《上海市支持餐廚廢棄油脂制生物柴油推廣應用管理辦法》中規定上海市餐廚廢棄油脂的收運、處置以及在加油站推廣應用等各個環節，按照“閉環管理、市場化運作、支持應用”的原則，形成本市餐廚廢棄油脂資源化全產業鏈閉環管理、價格聯動、托底保障、產品順暢應用的體系，促進資源化利用，保障食品安全；浙江省2019年推出的《浙江省生物經濟發展行動計劃（2019—2022年）》中明確提出加快培育“生物+”相關產業，重點發展污水高效處理生物制劑、有機廢棄物處理生物制劑等生物環保產業，農林生物質發電、生物柴油等生物能源；安徽省2022年印發的《安徽省“十四五”節能減排實施方案》中表示統籌布局生物燃料乙醇項目，適度發展先進生物質液體燃料，到2025年，非化石能源占能源消費總量比重達到15.5%以上。

據智研咨詢報告，近年來全球生物柴油產量保持穩定增長，從2017年的2 648.8萬噸上升至2021年的4 159.5萬噸，與此同時我國2022年生物柴油產量同比增長32.4%，至211.41萬噸。發展生物柴油最關鍵的是原料油的問題。雖然我國已經成功利用大豆油、菜籽油、動物油、廢棄油等作為原料，經過預酯化和再酯化等生產過程生產生物柴油，如王群，王治澤等[12]利用棉籽毛油生產生物柴油，在最佳條件下生物柴油的得率達到了98.81%，且生產成本較精煉棉籽油生產成本有所降低；桂小華，鄭竟成等[13]利用高酸值米糠毛油生產生物柴油，在最佳條件下生物柴油的得率達到了99.3%；安青[14]利用固體催化劑（KOH）催化地溝油生產生物柴油，在最佳條件下生物柴油的得率達到了88%等。但是植物油價格高昂，這使得生產生物柴油的成本遠高于礦物柴油，這對于生物柴油替代石化柴油以及長足發展較為不利。目前國內生物柴油生產的普遍問題是原料利用率低、能耗高、反應速度慢、“三廢”產生較多，導致成本大大增高。據國信證券數據報告，2023年7月國內地溝油主流價格為5 400～5 500元/噸，餐廚廢油價格為5 800～5 900元/噸，同時截至7月27日，國內棕櫚油期貨結算價為7 764元/噸。根據生物柴油網分析報道，國內生物柴油加工費用地溝油約為1 300元/噸，棕櫚油約為800元/噸。計算可知，以廢棄油脂生產生物柴油的成本約為6 800元/噸，以棕櫚油為原料生產生物柴油的成本達8 500元/噸，而一代生物柴油價格約為8 000元/噸。以棕櫚油為原料生產生物柴油基本不可行，而且也不符合國家提倡的“不與人搶糧”的宗旨，只有以廢棄油脂生產生物柴油才具有可觀利潤，適合推廣和持續性[15-16]。

因此，利用廢棄油脂制備生物柴油及其衍生物，不僅使廢棄油脂資源得到高效地利用，實現了資源再利用，降低了生產成本，降低碳排放，改善空氣質量，同時又阻止了廢棄油脂再次返回人們的餐桌，具有較高的經濟價值、環境價值與社會價值。

2.2 劣質油脂制備脂肪酸及衍生物

脂肪酸是由碳、氫、氧三種元素組成的一類化合物，是重要的有機化工和精細化工的原料。以脂肪酸為原料生產的下游衍生物，廣泛應用于食品、醫藥、日用化工、石油化工、紡織印染、橡塑加工、采礦、交通運輸、鑄造、金屬加工、油墨、涂料和顏料等各種行業[17]。

我國脂肪酸的生產目前以棕櫚油、棉籽油、棉籽油腳、大豆油腳和菜籽油為主要原料，所得產品主要為硬脂酸、不飽和酸（以油酸為主）和芥酸等。利用劣質油脂制備脂肪酸國內也開展了很多研究，如張世敏，查國君等[18]研究、發表的廢棄油脂常壓水解制備混合脂肪酸的研究中就采用十二烷基苯磺酸鈉為乳化劑，濃硫酸為催化劑常壓水解廢棄油脂；宋建國[19]研究、發表的用地溝油生產精制混合脂肪酸中就講述了采用地溝油生產混合脂肪酸的工藝、影響混合脂肪酸質量和得率的因素及存在的問題；劉玉蘭[20]發表的大豆油腳生產脂肪酸的工藝研究及經濟效益評價就研究了大豆油腳的常壓酸性水解并分析了工藝的經濟效益。

受政府發布的政策影響，國內餐飲業反復使用的炸油、隔油池中的回收油、各種動物肉、內臟加工生產的劣質油脂基本都被用于生產生物柴油，很少部分被用于生產脂肪酸。用于生產脂肪酸的劣質油脂主要為油脂加工中產生的油腳和皂腳。據立木信息咨詢發布的《中國脂肪酸行業市場深度調研報告（2023版）》顯示：2021年，中國脂肪酸表觀消費量接近260萬噸，而脂肪酸產量132.9萬噸，進口各種脂肪酸量達136.2萬噸，出口量僅為9.5萬噸。

用天然油脂生產脂肪酸成本較高，用劣質油脂生產可降低生產成本、避免了對環境的污染、實現資源再利用，同時用劣質油脂生產的脂肪酸可以大量用于石油化工、橡塑加工、采礦、交通運輸、鑄造、金屬加工等非食用領域，降低脂肪酸價格，促進相關行業的發展與利用，具有很好的社會效益和經濟效益。同時脂肪酸國內市場需求遠大于其產量，擴大脂肪酸生產規模及擴寬原料來源能有效增加國內脂肪酸產能，減少進口依賴[21]。

2.3 劣質油脂用于生產油脂基表面活性劑

油脂基表面活性劑是天然油脂為原料生產的綠色表面活性劑。利用天然油脂經堿皂化制成肥皂，即脂肪酸鈉，是人們最早使用的油脂基表面活性劑。當前以油脂為原料制取各類表面活性劑主要有以下4個途徑：①油脂經直接皂化、磺化、酰胺化、乙氧基化等工藝，制得肥皂、磺化油脂、脂肪酸烷醇酰胺、乙氧基化油脂等產品；②油脂經高壓水解或甲醇醇解等，制成脂肪酸及其甲酯，再通過皂化、磺化、氨化、酰胺化、乙氧基化等工藝制成各類表面活性劑；③由脂肪酸或脂肪酸甲酯，經高壓加氫制成脂肪醇，再通過硫酸化、磷酸化、氨化、乙氧基化或乙氧基化再硫酸化等工藝，制備各類表面活性劑；④油脂中分離出的甘油經聚合成不同聚合度的聚甘油，再與各種油脂或脂肪酸反應制得系列脂肪酸聚甘油酯產品，聚甘油與脂肪醇進行醚化反應還可制得脂肪醇聚甘油醚系列產品[22-25]。

從20世紀60年代開始，中國開展了表面活性劑的研發工作，在改革開放后的40余年中快速發展，尤其是“十二五”“十三五”期間，規?；?、集約化發展特征明顯。目前，中國表面活性劑工業已有相當大的生產規模，部分設備和技術已經達到國際水平，產品數量、種類和質量都有大幅度增長和提高。據華經產業研究院報道，2021年我國合成洗滌劑產量為1 037.7萬噸，其中表面活性劑產量為388.52萬噸。

劣質油脂雖然因為其含有對人體有害物質，使其不適合食用，但其主要成分還是甘油三脂，通過洗煉、脫氣、脫色等處理，可以作為天然油脂生產表面活性劑，如LOPES P R M，MONTAGNOLLI R N等[26]利用大豆皂渣合成表面活性劑并對性能進行了檢測和對比；梁芳慧、尹平河等[27]就利用地溝油脫色后的皂化產物、對環境無害的新型無磷復配洗滌助劑和表面活性劑為原料，制成無磷洗衣粉；王悅、晁芳芳[28]就利用“地溝油”經過除雜、酸化、水洗、水解、蒸餾等步驟后得到混合脂肪酸后與輔料混合經老化、噴粉生產出環保型皂粉；孟小華、馬文俊等[29]利用“地溝油”經過除雜、酸化脫色、水洗等步驟后經皂化反應得到脂肪羧酸鈉陰離子表面活性劑等。

近年來，隨著我國城市化和經濟的提升，國民衛生意識、衛生習慣的日益增強，個人洗護個性化需求的顯現以及旅游酒店業消費需求的增長，以天然油脂為主要原料的表面活性劑的產量呈持續增長趨勢。但用天然油脂生產油脂基表面活性劑成本較高，使企業和民眾增加了很大的經濟負擔，在推廣、運用上受到嚴重阻礙，而且也不符合國家提倡的“不與人搶糧”的宗旨。因此用劣質油脂生產不但可降低生產成本、實現資源再利用，而且還能加快油脂基表面活性劑的推廣、運用，推動我國洗滌劑行業的綠色、健康、可持續發展。

3 結語

劣質油脂雖然是質量極差、極不衛生的非食用油，直接食用對人危害極大，但是其本身也是一種寶貴的自然資源，如能規范、合理的回收、利用，不但可以有效阻止其非法流入餐桌，而且能夠為生物柴油、脂肪酸、油脂基表面活性劑生產廠家提供廉價、優質的原料來源，減少企業對政府補助的依賴，促進企業良性發展，具有很好的社會效益和經濟效益。