全 文 ：油菜作为优势能源作物的发展潜力与展望
谢立华!，李培武!，"，张 文!，杨 湄"!
（!#农业部油料及制品监督检验测试中心，武汉$%&&’"；"#中国农业科学院油料作物研究所，武汉$%&&’"）
摘 要：介绍了生物能源的发展趋势、国内外油菜生产、用途与发展潜力，应用油菜作为生物能源的现状、趋势与生
物柴油加工技术，提出了我国加快优势能源作物发展的建议。
关键词：生物能源；能源作物；生物柴油；油菜
中图分类号：("$ 文献标识码：) 文章编号：!’*"+%’*,（"&&-）&!+&&",+&$
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经济高速发展，伴随着能源的大量消耗，面临化
石能源资源枯竭和大量化石能源的开采、使用造成
地质灾害频繁发生、温室效应引起的全球气候变暖、
酸雨等严重的环境问题，世界各国一直在寻求新能
源的开发利用。近年来，生物柴油作为一种可再生
的替代能源，以其良好的环境效应而举世关注。生
物柴油的开发大大增加了植物油脂的需求，中国是
油菜生产大国，且仅长江流域就有-&&V!&$3R"左
右的冬闲田可供扩大油菜生产，这对调整农业产业
结构，促进农村经济发展和增加农民收入，改善机动
车排气污染，缓解柴油供应紧张状况均具有十分重
要的意义。
7 生物能源发展趋势
生物能源是利用生物物质以直接或间接方式作
为能源。以直接方式作能源，如燃烧木柴获取热能
始于人类文明，随着人类文明的进步，生物能的利用
趋向多样化，如利用生物物质生产液体燃料（生物柴
油和乙醇等）和发电等。科学家们认为，现在普通植
物对于阳光的利用效率不到$W，如果通过研究使其
提高到-W，那么只要世界农田面积的!／!&，就可提
供相当于目前人类使用的全部化石能源。德国已兴
建了一座以芒属植物、白杨、柳的混合物和秸秆为燃
料的发电能力为!"万X=的发电厂。美国自从"&
世纪*&年代使用汽油混合燃料以来，种植玉米的农
民就一直敦促人们更多地使用乙醇作汽车燃料，近
年美国乙醇生产行业以玉米为原料生产乙醇的规模
还在不断扩大。但使用乙醇燃料还需要对现有内燃
机加以改造，而且在将粮食转化为乙醇燃料的过程
中消耗的巨大能量已经抵消了乙醇本身具有的能
量，因此乙醇作为内燃机燃料使用有明显局限性。
! 收稿日期："&&-2&!2!&
作者简介：谢立华（!Y’"2），男，副研究员，从事油料及制品质量安全与标准研究。
Z7S#"&&-
·",·
生 物 加 工 过 程
K31>7E7[H4L>5BHM\1HFLHG7EE/>T1>77L1>T
第%卷第!期
"&&-年"月
万方数据
生物柴油是油脂与甲醇经过转化得到的脂肪酸
甲酯混合物，属于液态新能源，与常规柴油相比，生
物柴油具有可再生、可生物降解、不含硫、燃烧后排
放的温室气体!"#能够被植物光合作用循环利用、
以及使用后产生的有毒废气!"和!$%&要远远低于
石化能源；燃烧性能和热值与现在广泛使用的石化
柴油极其接近，完全能够代替石化柴油，也可以以任
意比例与石化柴油混合后在现有柴油机中使用等诸
多优点［’，#］。目前欧洲各国及美国、日本、泰国等已
进行生物柴油规模化生产，开发和使用生物柴油的
国家在迅速增加，生物柴油的发展潜力巨大。
! 国内外油菜生产、用途与发展潜力
#(世纪)(年代，全球*(+油菜的生产和消费
都集中在中国和印度。’*),年中国油菜产量达
’*(-./’(,0，那时中国主要栽培白菜型油菜，印度
主要栽培芥菜型油菜；随着可以在较寒冷地区和较
寒冷季节种植的甘蓝型油菜品种的成功培育，导致
了油菜种植在世界各地的广泛普及。据12"统计
数据［3］，#(((年至#((,年4年间全球油菜面积
##44/’(,!#3#)/’(,56#，年均#,(3/’(,56#，
产量)-,(/’(7!,-)3/’(70，年均)-.*/’(70，是
排名第三的植物油来源（产量仅次于大豆和棕榈
油），也是全球排名第三的油粕来源（仅次于豆粕和
棉粕）；中国油菜面积.(*/’(,!.4(/’(,56#，年
均.#*/’(,56#，产量’-(3/’(7!’-’*/’(70，年
均’-’)/’(70，面积和产量均约占世界的)(+。
过去，菜油的芥酸含量高达4(+，人们担心芥酸
会对身体健康造成损害，尤其在欧洲主要用作灯油，
或用于肥皂、油漆的生产，很少用于烹饪；油菜籽饼
粕中硫甙含量高达每克饼粕’#("689，使作为动物
饲料的营养价值大大下降，所以菜籽粕，特别是在亚
洲，一直被当作肥料使用。#(世纪4(年代以来，世
界各地的育种家开展了降低油菜籽中芥酸和硫甙的
“单低”、“双低”育种，目前“双低”油菜的芥酸含量
都在’+以下，硫甙含量低于每克饼粕#("689。低
芥酸菜油有利于人体健康，被广泛用于食品制作，饱
和脂肪酸含量较低的含有:;3和:;)基本脂肪酸的
低芥酸菜油已经被认定为保健食用油；低硫甙饼粕
含有,(+的蛋白质被大量用作饲料。
经过育种家们对油菜品质进一步改良，油菜的
应用领域进一步拓宽，目前越来越多的菜油被用于
非食品目的。高芥酸含量的菜油大量应用于机械、
橡胶、化工、塑料、油漆、纺织、制皂和医药行业，高月
桂酸含量的菜油用于生产月桂油、月桂酸等高级化
妆品和洗涤剂原料。近年，尤其在欧洲因油菜籽生
产供大于求，同时石油价格居高不下、汽车车型柴油
化趋势加快，以及化石能源资源的面临枯竭，和大量
化石能源的开采、使用引起的严重环境问题，越来越
多的油菜籽用于生产生物柴油［’’，’#］。
中国自’**)年成为石油净进口国以来，进口量
年年递长，#(()年进口量达7.’7万0，而且每年还
要以将近’(+的速率递增。目前石油的进口量占我
国石油消费量的’／)。据美国《油气杂志》数据，我国
#(((年石油剩余探明储量为#,(亿桶，原油产量为
)#(万桶／<，石油消耗量为,#(万桶／<。照此计算，
我国石油仅可稳产#’年，而且产需存在4(((万0的
缺口。另一方面，世界范围内汽车车型柴油化趋势
正在加快。据专家预测，在#(’(年以前，柴油需求
年均增长)-)+，到#(’(年，世界柴油的需求量将从
目前的)7+增加到,4+。目前经济型轿车主要生
产厂商如大众、雷诺、欧宝和福特的顾客中，几乎有
一半需要柴油车。’***年欧洲新购轿车)(+为柴
油车，法国甚至达到,7+；美国市场上*(+的卡车
和客车为柴油车；日本近’(+的轿车是柴油车，)7+
的卡车和客车是柴油车。美国、日本及欧洲的重型
汽车全部使用柴油机为动力。我国柴油汽车生产比
例已由’**(年的’4+上升到’**7年的#3+。
’**.年我国生产的重型载货汽车和大型客车全部采
用柴油发动机；34-*+中型载货汽车采用柴油发动
机，4)-4+中型客车采用柴油发动机；44-,+和
#*-,+的轻型载货汽车、轻型客车也开始采用柴油
发动机。我国’**,年颁布的《汽车工业产业政策》
就明确提出，总重量超过40的载客汽车和载货汽车
在#(((年后主要采用柴油为燃料。因此，汽车柴油
化是中国汽车工业的一个发展方向。世界范围的柴
油供应量严重不足，给生物柴油留下广阔的发展空
间。
油菜适种范围广，种子含油量高，正在由传统的
食用植物油料作物向食用油料和能源作物转变。据
德国奥尔登堡大学经济学博士林奇聪在《能源季刊》
中指出，每’56#油菜可生产’#((=植物油和
’(3(=氧气（,(个人一年的所需氧量），平均每0油
菜籽可以制取#((=生物柴油，以及’(+左右的副
产品———甘油。在国际市场上，特级甘油（纯度
**-.+）每0价格#(((美元左右，一般甘油每0价
格也在’(((至’4((美元。近几年我国农村出现
#((4年#月 谢立华等：油菜作为优势能源作物的发展潜力与展望 ·#*·
万方数据
了卖粮难、卖果难，用油料作物生产生物柴油，走的
是农产品向工业品转化之路，产品市场广阔，是一条
强农富农的可行途径，它还可创造大量就业机会，带
动农村及区域的经济发展，为国家和地方增加税收。
我国南方有大量冬闲田可用于种植油菜，同时，油菜
还可与其他作物轮作种植，改善土壤状况，调整平衡
土壤养分，挖掘土壤增产潜力。
! 油菜作为生物能源的现状与趋势
近年来生物柴油发展迅速［!!"］，其中以欧洲发
展最快。欧盟主要以油菜籽为原料生产生物柴油，
#$$!年产量超过!$$%!$"&，预计#$$’年达#’$%
!$"&，#$!$年达(’$%!$"&。德国#$$!年在海德地
区投资)$$$万马克，兴建年产!$%!$"&的生物柴
油装置，现有*$多家生物柴油加油站，生物柴油在
奔驰、宝马、大众、奥迪轿车上广泛应用。意大利实
行生物柴油零税率政策，目前拥有(个生物柴油生
产厂，总生产能力为+),#%!$"&／年。法国亦实行生
物柴油零税率政策，现有+家生物柴油生产厂。奥
地利有’个生物柴油生产厂，总生产能力为),)%
!$"&／年，税率仅为石油柴油的",-.。比利时有#
家生物柴油生产厂，总生产能力为#"%!$"&／年。美
国主要以大豆为原料生产生物柴油，现有"家生物
柴油生产厂，总生产能力为’$%!$"&／年，规划到
#$!!年将生产!!)%!$"&，根据美国能源部的统计，
#$$!年美国生物柴油消费量(,)%!$"&。亚洲一些
国家也在积极发展生物柴油产业。日本是较早研究
生物柴油的国家，!***年建立了用煎炸油为原料生
产生物柴油的工业化实验基地，目前日本生物柴油
年产量已达"$%!$"&。泰国第一套生物柴油装置已
经投入运行，泰国石油公司承诺每年收购+%!$"&
棕榈油和#%!$"&椰子油，实施税收减免政策。韩
国等也在向全国推广使用生物柴油。
中国生物柴油产业也已起步，并得到了中央与
国务院领导的高度重视。#$$!年*月在河北武安市
建成了我国第一个生物柴油生产装置，以餐饮废油、
榨油废渣和林木油果为原料，年产生物柴油!万&。
经石油化工科学研究院检测，产品质量优于国家轻
柴油质量标准。由辽宁省抚顺市长江生物柴油技术
应用研究所研制，并由抚顺市中林油脂厂（研究所实
验厂）生产的生物柴油，也已通过抚顺市质量技术监
督局鉴定。中国农业科学院油料作物研究所研究的
共沸/甲酯化技术和酯化专用设备，采用独特新颖的
酯化—转酯化工艺技术，成功地实现了对各种废弃
食用油脂的生物柴油转化，用该技术装备生产的生
物柴油产品转化率*(.以上，产品质量达到美国
0123-+)!标准［!"］。中国海南正和生物能源公司、
四川古杉油脂化工公司和福建卓越新能源发展公司
等也都已开发出拥有自主知识产权的技术，相继建
成了规模超过年产万吨的生产厂。从#$$’年!#月
“科技部高技术司生物柴油（燃料45）座谈研讨会”
上获悉，中国已有万吨级生物柴油生产企业+家。
" 国内外油菜/生物柴油加工技术发展趋势
生物柴油经过多年的研究和发展，其生产技术
已经进展到相当的深度［)，+，*，!$，!’］。目前世界各国
都将重点放在油脂甲酯化生产生物柴油的研究开发
上，这方面的发展趋势是：（!）油脂甲酯化转化技术
由间歇式生产转向连续化生产；（#）连续转酯化装备
趋向大型化和现代化；（’）用于转化的油脂来源趋向
多元化，特别要求不仅转化质量较好的植物油脂，还
要能够转化质量较差的其他油脂，包括使用食用废
弃油脂生产生物柴油等。
间歇式油脂甲酯化技术的优点是：投资费用低；
产品可以达到要求的质量指标；处理能力可以灵活
调节；可以适应小批量生产；原料油脂改变，可以方
便调节工艺技术参数，为世界大部分生物柴油工厂
采用间歇式油脂甲酯化生产生物柴油。该装置年生
产能力为)$$!!$$$$&，包括两个间歇式的操作过
程，每个过程都由反应器和混合分离等处理罐构成。
该技术的缺点是：不能连续生产，操作费用高，存在
安全问题等。加压连续甲酯化技术，实现了油脂甲
脂化连续化生产，并采用管式反应器，反应压力为"
!)%!$)67，反应温度+$!($8。这一技术生产的
脂肪酸甲酯产品中游离甘油含量较高，不适合用作
生物柴油，并有".!).的残余物料损失。
油脂常压连续甲酯化技术，是专门为生物柴油
生产而开发。该技术采用常压操作，实现生物柴油
的连续生产，并将工艺中反应生成的甘油采用特殊
设备连续脱除，通过控制反应时间、原料配比及特殊
的分离设备，达到极高的反应转化率，连续得到两种
质量均高的产品（生物柴油和甘油），是目前生物柴
油生产最先进的技术。年生产能力为(万&的工业
化装置可以实现无故障连续运行!#个月，生物柴油
实现标准化生产，质量符合95:;)!-$-标准，但该
技术仅适用于酸价低于每<’=<>?@的油脂，对酸
·’$· 生物加工过程 第’卷第!期
万方数据
价较高的废弃油不适用，且投资成本较高。
油脂甲酯化生产生物柴油离不开催化剂，以上!
种油脂甲酯化技术均采用化学催化剂，现在日本正
在研究用酶催化剂的油脂甲酯化技术，但使用酶催
化剂的费用要远远高于化学催化剂，目前这一技术
仍有待完善，尚不具备工业化推广条件。中国农业
科学院油料作物研究所最近研究出了共沸"甲酯化
技术和酯化专用设备，采用独特新颖的酯化—转酯
化工艺技术，成功地实现了对各种废弃食用油脂的
生物柴油转化，用该技术装备生产的生物柴油产品
转化率#$%以上，产品质量达到美国&’()*+,-标
准［$，-.］。目前我国油脂消耗量高达-+//0-/.1，每
年产生2,/0-/.1废弃油脂，通过该技术加以转化，
可实现产值-/,亿元，增值达./亿元，具有很好的
直接经济效益，推广应用前景十分广阔。
! 加快我国优势能源作物"油菜发展的建议
生产生物柴油的主要原料是植物油。油菜适种
范围广，种子含油量高，既是很好的食用油料作物，
又是优势能源作物。我国虽然是油菜生产大国，油
菜面积和产量均占世界首位，但在目前食用油料尚
自给不足的情况下，必须加快油菜生产的发展，提高
油脂产量。
,3- 高含油量品种发掘与选育
要大量生产生物柴油，就必须建立起植物油原
料供应足够、稳定和保质的基地，而且价格要低廉。
需要开展并加强以高产为目标的能源植物普查、筛
选和育种等研究工作，选育、种植适合不同地域的高
油、高产油料作物。
我国长江流域油菜品种一般含油量./%左右，
产油量不高，一般每452产油量*//67左右。同时
由于品种的适应性等问题，在长江流域形成,//0
-/.452左右的冬闲田，选育出含油量高、适应性强的
油菜新品种，能有效提高冬闲田的复种指数，增加农
民经济效益。如选育出含油量大于.2%、耐渍性、抗
病性强、适合我国长江流域冬闲田种植，且适合直播
密植的油菜新品种，每452增加产油量,.67以上。
以所选育的油菜新品种冬闲田利用.//0-/.452，
每452冬闲田油菜籽产量按-2//67，出油率达到
!$%计算，每年将为我国增加油脂-$20-/.1。
,32 高抗逆高油资源的筛选
我国仅四川盆地及长江中、下游油菜适宜种植
区就存在-//0-/.452以上的盐碱地，且盐碱地的
面积有不断扩大的趋势，我国适宜种植油菜的区域
还存在大量瘠薄荒坡和农田。我国的十字花科植物
资源丰富，适应性强。通过诱导突变及抗性筛选获
得耐盐碱耐瘠薄材料，达到规模化种植。高抗逆基
因的获得不仅能有效拓宽我国油脂的来源，同时对
于改造我国盐碱地和水土保持具有重要价值，社会
效益明显。
,3! 能源作物栽培管理技术及技术体系研究
,3!3- 能源作物品质与产量协同提高技术研究
研究能源作物关键品质（含油量、脂肪酸组分）
形成的生理生化基础，基于温度、播期、种植密度、氮
素、硫素和磷素等对能源作物品质性状的基因—环
境—措施互作及基因表达调控和影响，建立能源作
物优化栽培技术体系和栽培管理技术规程。
,3!32 能源作物节本增效可持续生产技术研究
研究能源作物和蔬菜、马铃薯、西瓜等的农艺特
性，将各种作物合理搭配，建立以能源作物为核心的
农田资源周年时空高效利用与立体套种模式及配套
技术体系。
参考文献：
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（下转第.-页）
2//,年2月 谢立华等：油菜作为优势能源作物的发展潜力与展望 ·!-·
万方数据
结果。如前所述（表!），经氢氧化钠处理后的玉米
秸的木质素、纤维素和半纤维素的百分比含量和干
物质损失率都是最大的。说明，一方面，其较多的木
质素、纤维素和半纤维素含量的降低有利于玉米秸
厌氧消化效率的提高；另一方面，可以推测的是，在
氢氧化钠处理过程中，木质素、纤维素和半纤维素被
转化成了某些更易被厌氧菌利用的成分。尿素处理
玉米秸的产气量不升反降，可能与尿素处理过程中
产生的反应产物有关。也就是说，氢氧化钠处理产
生了易于厌氧菌消化的成分，而尿素处理可能产生
了更难以被厌氧菌消化的成分。
! 结 论
中温消化和化学预处理对玉米秸秆厌氧消化生
物气产量有显著影响。和常温相比，中温消化的产
气量提高了!"#$%&!%’!$’&，厌氧消化时间缩短
了’!!()。除尿素外，氢氧化钠和氨处理都可明显
提高生物气产量，其中氢氧化钠的效果最好。中温
消化时，氢氧化钠处理玉米秸的产气量比未处理玉
米秸提高了**$+&，比常温消化的未处理玉米秸提
高了%("$(&。把中温消化和化学处理结合起来是
提高玉米秸厌氧消化效率和产气量的有效方法。
参考文献：
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［Q］ ?.-33CF，S2661<=OO;，Y14<58SR$H:N81V-/6)-6539-M-<-9G1>
398.L3>1882:-/./9>55)MG.Z25123.::1/-.［O］$O128/.<1>C/-B
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186./-3:3［O］$F./OC/-:KA-，!#(P，PP：!%%B!%"$
［*］ [4./6;J，[4./6[\$,-16.3->-A.9-1/1>8-A5398.LL-94././.58B
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［!!］李婷婷$新型燃料用油菜籽制取生物柴油［O］$中国科技信
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［!P］纽琰星_双低油菜籽深加工关键技术与设备研究取得重大进
展———中国农科院油料所两项成果通过省级鉴定［O］$中国油
料科技产业信息，%++P（P）：(B*$
%++Q年%月 庞云芝等：温度和化学预处理对玉米秸厌氧消化产气量的影响 ·P!·
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