生質柴油的冰與火之歌
106/01/12
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袁明豪｜
中國醫藥大學職業安全與衛生學系
陳奕宏｜
國立台北科技大學化學工程與生物科技系
生質柴油成為受矚目的新發展，學術界大多認為使用生質燃料能有助於減少傳統燃料的使用。但是，生質柴油在低溫環境下較傳統柴油容易凝固，成了應用推廣上的一大缺陷，如何使生質柴油能夠抗凍，又不增加太多生產成本與碳足跡，就成了生質柴油的冰與火之歌，必須取得平衡。
絕大多數的生質柴油原料多從油脂作物提煉的植物油而來，冷流性質(Cold-flow properties)都比傳統柴油差。不論傳統柴油或生質柴油，當油品所處環境溫度降低到某一程度時，原本溶於油品中某些高熔點的成份，如長碳鏈飽和脂肪酸甲脂，會產生過飽和(Supersaturated)狀態，油品即成過飽和溶液，溶液中於是產生細微的晶核(Nuclei)，並且開始晶體增長。當晶核繼續成長到可見程度，稱為雲化(Cloud)，此時油品會有像添加起雲劑般的混濁狀態，初出現該結晶的最高溫度即稱為雲點(cloud point, CP) 。
當環境溫度持續下降至冷濾點(Cold filter plugging point, CFPP)時，結晶固體已經增長到能堵塞濾網，影響生質柴油流動性。由於低於這個溫度會影響油品由油箱輸送到引擎，所以CFPP為全球評估生質柴油冷流性質之主要指標。低溫過濾測試(low temp filterability test, LTFT)為北美常用的冷流性質指標，測試目的與CFPP相似，是量測固體結晶物阻塞引擎濾網的最高溫度。當溫度持續降低到達傾點或流動點(pour point, PP)時，油品已經呈現無法流動的膠狀。
在臺灣，生質柴油產業主要使用的料源是廢食用油，所產製的生質柴油CFPP較高。為使廢食用油生質柴油的冷流性質符合CNS 15072規範，臺灣常見的方法為進口並摻合大豆油生質柴油，以降低混合後生質柴油的飽和脂肪酸甲酯含量。
除了直接添加或摻合冷流性質較佳的原料或生質柴油外，其他提升生質柴油抗凍性的方法包括：蒸餾法或冬化法(Winterization)降低飽和脂肪酸甲酯含量、添加能干擾結晶或晶核成長的凝固點抑制劑(PP depressant)與蠟結晶改良劑(Wax crystalline modifier)、或生質柴油製程改良等。
雖然現行有許多方法可以改善生質柴油的冷流性質。然而，使用這些抗凍方法都可能造成生產成本與碳足跡的增加，降低其市場接受度，也削減使用生質柴油的減碳效益。因此，考量國家對再生能源的戰略目標，各國生質柴油冷流性質規範除了依照氣候環境而定，也考量料源可取得性、實際摻合比例等因素。如美國與日本為採取買賣雙方進行議定，但摻合後仍須符合柴油冷流性質規範，藉此對生質柴油之冰與火的議題找到共容的平衡點。（本文由科技部補助105年度《「新媒體科普傳播實作計畫」─以環保永續、環境教育、財務金融、應用科學暨新媒體藝術等領域為例》執行團隊撰稿）
責任編輯：蔡美瑛｜世新大學廣播電視電影學系
