生質柴油之優勢及現況分析

由於人口不斷增加且工業革命後造成能源消耗量大幅增加，而化石燃料的蘊 藏量有限，因此人類過度的使用化石燃料使得蘊藏量日漸減少，化石燃料的價格 也不斷的上漲(Fazal et al., 2011, Atabani et al., 2012)，因此為了使化石燃料的使用 年限更久，並減少碳排放量，各國開始研究並尋找可行之替代能源，例如：風能、

太陽能、生質能源等等再生能源，其中生質能源當中以生質柴油發展較為快速，

此時出現第一代生質柴油，其利用可食用之油品作為料源，優點為酸價低因此製 造程序簡單(Sarin et al., 2007, Lim and Teong, 2010, Jayed et al., 2011, Ong et al., 2011)；而目前主流的趨勢為將生質柴油以不同的比例摻配於石化柴油當中，以 減少石化柴油的使用量並延長其使用年限，而台灣為因應聯合國「氣候變化綱要 公約」，配合國際趨勢減少溫室氣體排放，因此台灣於2004年起推動生質柴油之 使用，先後進行垃圾車、公車等試行計畫。在確認車輛使用無虞後，於2008年全 面實施添加1%之生質柴油(簡稱B1)，並於2010年全面實施B2生質柴油。而未來 台灣勢必會提高柴油中生質柴油的含量，因此如何穩定且有效率的生產生質柴油 為台灣在能源上首要面對的問題，而根據(陳介武, 2000, Demirbas, 2005, 謝志強, 2007, Patil and Deng, 2009)研究顯示，生質柴油使用的優勢逐漸在上升，而其主 要優勢為:

1. 低污染性，可減少柴油引擎所排放之污染物(一氧化碳、碳氫化合物、二氧化 硫、硫化物及懸浮微粒等)。

2.性質與柴油接近，因此無須更改車輛引擎且加油站也無須更改儲存與加油設備。

5 DOE)所屬之國家再生能源實驗室(National Renewable Energy Laboratory, NREL, 1998)指出使用 B20 生質柴油可減少約 15.6 %之 CO2排放，而若使用 B100 生質 柴油，則可減少約 78.4%之 CO2排放，表示使用的柴油當中含生質柴油的量越高，

則所減少的碳排放量越多，且 NREL(2010)指出，使用 B20 生質柴油可減少 17%

的石化柴油使用量，並增加 58 %淨能源價值(net energy value, NEV)(Sheehan et al., 1998)，而使用生質柴油的好處不僅僅如此，蘇宗振(2007)亦指出，若使用 B20 及 B100 生質柴油與石化柴油經過引擎燃燒後所產生之污染物比較，B20 與 B100 所 產生之污染物有明顯的下降，詳如 Table 2.1。而上述高閃火點、高十六烷值、高 潤滑性等亦可由李宗育(2005)之研究中佐證，並可由 Table 2-2 中看出，因生質柴 油之硫含量極低，因此在燃燒後幾乎不產生硫氧化物，且因生質柴油含氧量較高，

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因此燃燒較完全，碳氫化合物、一氧化碳及微粒等也較少，詳如 Table 2.2。

而 Table 2.3 中顯示石化柴油主要油環烷類及芳香烴組成，而生質柴油主要為 酯肪酸甲酯所組成不含環烷類及芳香烴，因此經過引擎燃燒後，生質柴油所產生 之多環芳香族(PAHs)及硝化多環芳香族(n-PAH)等致癌物質濃度遠低於使用石化 柴油所產生之廢氣，詳如 Table 2.4 所示。且生質柴油本身為長鏈狀碳氫化合物，

在自然環境下較石化柴油容易分解，亦可減少洩漏時對環境的衝擊以及處理的費 用。

Table 2.1、Compare of the exhaust gas composition of B20、B100、petroleum diesel after combustion .

廢氣成分 20%生質柴油 100%生質柴油

碳氫化合物(HC) 比純石化柴油減少30% 幾乎不產生 一氧化碳(CO) 比純石化柴油減少20% 比純石化柴油減少50%

微粒(PM) 比純石化柴油減少15% 比純石化柴油減少60%

氮氧化物(NOX) 比純石化柴油增加1% 比純石化柴油增加4%

硫氧化物(SOX) 比純石化柴油減少20% 幾乎不產生 蘇宗振，2007

Table 2 2、Characteristics of biodiesel and petroleum diesel comparison.

代表特性 #2石化柴油 生質柴油

閃火點 (Flash point) ℃ 52 118

硫含量 % 0.05 <0.01

十六烷值 (Cetane number) 42 50

潤滑性 gr.min 2500 6000

李宗育，2005

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Table 2.3、The properties of diesel, biodiesel and gasoline

柴油 生質柴油 汽油

碳數

C15-C20 C12以上 C6-C9

組成物

鏈烷、環烷或芳香烴 酯肪酸甲酯 鏈烷、環烷或芳香烴

閃火點(℃)

52 120 室溫下閃火

十六烷值(Cetane number)

42 51 －

動黏度(Kinematic viscosity at 40 ℃, mm²s^-1)

1.9-5.2 3.5-5 －

資料來源:(Chang, 2010)

－: Not available

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Table 2.4、Emission comparison of biodiesel and diesel .

生質柴油與石化柴油之廢氣成分比較 B100純生質柴油 B20生質柴油

未燃燒碳氫化合物總量 -67% -20%

一氧化碳

(CO)

-48% -12%

微粒

(PM)

-47% -12%

氧化氮

(NOX)

+10% +2%

硫化物

(Sulfates)

-100% -20%

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多環芳香族

(PAHs)

-80% -13%

硝化多環芳香族

(n-PAH)

-90% -50%

臭氧(Ozone) -50% -10%

資料來源: Biodiesel Emissions. http://www.biodiesel.org/pdf files/fuelfactsheets/emissions.PDF [accessed on 20 April 2010].

10 以供應國內之食用油需求(Lu et al., 2009, Jain and Sharma, 2010)；因此以糧食作 物做為生質柴油原料不僅會導致糧食價格上漲也導致生質柴油原物料成本提高， 有藻類、巴西堅果(Brazil nuts)、酪梨(avocado)、油椰子(oil palm)與大戟科木本油 料植物包含:油桐(vernicia fordii)、木油桐(aleurites Montana)、白油桐(jatropha curcas)、烏桕(Chinese tallow)。而其中痲瘋樹（jatropha curcas），又名白油桐，