生質柴油之製備方法

轉酯化反應是目前轉化植物油反應生成生質柴油最常用的方法，其 反應方程式如圖 2-11 所示。依照其不同類型的觸媒，可將轉酯化方法區 分為以下三種製程：

(1) 鹼製程（Alkali-catalyzed process）：

反應物主要為三酸甘油酯與甲醇，於鹼觸媒條件下催化反應生成生 質柴油和甘油，由於其反應時間短且觸媒成本低廉，為目前工業上採用 的製程。不過此製程對原料品質需求純度較高，若系統中含水量高於

0.06 wt%易使催化反應轉為皂化反應（Wright et al., 1944），形成副產物 脂肪酸鈉（肥皂），並造成生質柴油產率下降；此外油脂中游離脂肪酸 含量高於 0.5%，易使脂肪酸與強鹼反應生成肥皂，導致觸媒量不足且使 得反應速率變慢（Ma, 1999）。然而在純化生質柴油的水洗過程，產生了 大量廢液造成環境污染問題，為此程序迄需改善的重點。

(2) 酸製程（Acid-catalyzed process）：

目前應用於生產生質柴油之酸觸媒都以硫酸或鹽酸為主（Ma, 1999）。由於此製程的特性與反應機制，可催化反應含水量高與游離脂 肪酸含量高的油品，對不同純度油品皆可催化的特點（Bala, 2005）。但 是其反應速率緩慢且會產生廢液等問題，導致應用價值與經濟效益相對 低落。因此目前已發展出先進行酸催化再接鹼催化二階段生產生質柴油 的製程，不但可接受粗原料的油脂並且有反應快速等性質，此類型製程 結合了酸鹼催化的優點，使得其應用性更為廣泛（Wang et al., 2006），

然而此製程也存在著酸鹼廢液等缺失，為需改善之要點。

(3) 酵素製程（Enzyme-catalyzed process）：

在1996年，Nelson等人提出了應用脂肪分解酵素於生產生質柴油，初 步發現酵素製程可將劣質油脂轉化為生質柴油；而且使用的酵素屬於生 物觸媒，不但擁有反應專一性與生物降解性，以利於生質柴油純化分離

al., 2007），以上優勢使得其發展性受到注目。之後各國也陸續投入相關 於生質柴油的研究，以尋找生產替代能源的方法。目前酵素製程生產生 質柴油有反應速率慢與酵素成本高等問題需要改善，文獻指出利用固定 化技術將酵素固定於載體之上，擁有重複使用的性質（Martinek et al., 1977），若固定化酵素重複使用次數增加，酵素製程高成本問題將可獲得 改善。因此透過應用固定化技術改善了酵素製程的缺陷，使得酵素製程 的應用具有前景。

由以上簡介可得知三種程序各有其優勢，表 2-8 列出三種製程條件 之比較，顯示了酵素製程擁有低耗能與易純化等特點，因此改善其高成 本問題，將是重要的課題。

圖 2-11 三酸甘油酯與醇類之轉酯化反應方程式

表2-8 不同觸媒類型之反應比較表（Fukuda et al., 2001）

參數 鹼製程 酸製程 酵素製程

反應溫度 中 高 低

能量消耗 中 高 低

脂肪酸含量 低於0.5% 高 中

含水量 低於 0.06% 低 低

分離純化 因難 因難 容易

廢液問題 有 有 無

生產成本 低 低 高