劣质油脂资源化利用概述

洪 郑 钟 凯 李伏益 方灵丹 洪玉倩 雷小英 裴壮壮

赞宇科技集团股份有限公司，浙江杭州，311300

1 劣质油脂的概念及现状

劣质油脂泛指在生活中存在的各类劣质油，如回收的食用油、反复使用的炸油、各种动物肉、内脏等加工出的劣质油脂、食用油生产中产生的含油废弃物等。劣质油脂是人们日常生活中必然产生的废弃物，其最大来源为城市大型饭店下水道的隔油池的回收油，即通常所说的“地沟油”。据国家统计局网站报道，2022年我国食用油消费量3 758万吨，而劣质油脂的产量约占食用油消耗量的15%[1]，即2022年劣质油脂的产量约为563.7万吨。

劣质油脂是质量极差、极不卫生，过氧化值、酸价、重金属、微生物等严重超标的非食用油。它含有毒素，流向江河会造成水体营养化，一旦食用，则会破坏人体白细胞和消化道黏膜，引起食物中毒，甚至致癌[2-4]。

为抵制劣质油脂重回餐桌，政府采取了一系列措施，如国务院办公厅于2010年7月出台的《国务院办公厅关于加强地沟油整治和餐厨废弃物管理的意见》，同期组织开展的“地沟油”等城市餐厨废弃物资源化利用和无害化处理试点工作；2011年12月卫生部向社会公开征集“地沟油”检测方法，并于2012年5月初步确定了4个仪器法和3个可现场使用的快速检测法[5-7]；2017年4月24日，国务院办公厅印发《关于进一步加强“地沟油”治理工作的意见》；同时各地方政府根据国务院办公厅的指导意见，出台了各项地方政策及处理措施，如2011年北京市出台的《北京市餐厨垃圾和废弃油脂排放登记管理暂行办法》；2012年上海市出台的《上海市餐厨废弃油脂处理管理办法》；2015年杭州市出台的《杭州市餐厨废弃物管理办法》等。同时，为解决废弃油脂的回收利用问题，国家出台了相关鼓励政策，如2011年财政部、国家税务总局下发了《关于对利用废弃的动植物油生产纯生物柴油免征消费税的通知》（财税〔2010〕118号），2021年上海市印发的《上海市支持餐厨废弃油脂制生物柴油推广应用管理办法》等。

虽然在政府运用信息化手段对劣质油脂回收、利用的各环节进行跟踪和监管，严厉打击非法收运、非法处置等措施下，劣质油脂收集、运输、处置的企业在企业规模、装备配制、制度管理、市场监管上都有极大提高，但部分生产单位受利益驱使，少报、瞒报，甚至不报产生量，将产生的劣质油脂经非法提炼后作为食用油用于生产或销售给非法收运公司等情况时有发生[8-9]。为解决劣质油脂对人民和环境的危害，提高其资源化利用和市场价值是根本方法。

2 劣质油脂的利用

事实上，劣质油脂主要成分仍然是甘油三酯，是一种宝贵的油脂资源，可以经过处理和生产得到有效利用，是一种放错位置的资源。劣质油脂利用方式大体上可以分为三种：①用于制备生物柴油及衍生物；②用于制备脂肪酸及衍生物；③用于生产油脂基表面活性剂[10]。

2.1 劣质油脂制备生物柴油及衍生物

生物柴油又被广泛称为“阳光燃料”“清洁燃料”和“绿色燃料”，是以动植物油脂为主要原料生产的液体可再生燃料，具有十六烷值高、几乎不含硫、无芳烃等特点，一般与石化柴油以一定比例混合后使用，对于改善传统柴油车尾气中烃类、一氧化碳和黑烟排放效果明显[11]。

得益于生物柴油在能源替代、降低碳排放、减轻城市大气污染方面的重要作用，在研发、生产、推广上一直享有大量政策支持及补助。在《“十四五”生物经济发展规划》和《“十四五”可再生能源发展规划》中就明确指出，开展新型生物质能技术研发与培育，推动生物燃料与生物化工融合发展，建立生物质燃烧掺混标准。同时各省市也围绕《“十四五”生物经济发展规划》和《生物柴油产业发展政策》，纷纷出台地方生物柴油发展政策，如上海市2021年推出的《上海市支持餐厨废弃油脂制生物柴油推广应用管理办法》中规定上海市餐厨废弃油脂的收运、处置以及在加油站推广应用等各个环节，按照“闭环管理、市场化运作、支持应用”的原则，形成本市餐厨废弃油脂资源化全产业链闭环管理、价格联动、托底保障、产品顺畅应用的体系，促进资源化利用，保障食品安全；浙江省2019年推出的《浙江省生物经济发展行动计划（2019—2022年）》中明确提出加快培育“生物+”相关产业，重点发展污水高效处理生物制剂、有机废弃物处理生物制剂等生物环保产业，农林生物质发电、生物柴油等生物能源；安徽省2022年印发的《安徽省“十四五”节能减排实施方案》中表示统筹布局生物燃料乙醇项目，适度发展先进生物质液体燃料，到2025年，非化石能源占能源消费总量比重达到15.5%以上。

据智研咨询报告，近年来全球生物柴油产量保持稳定增长，从2017年的2 648.8万吨上升至2021年的4 159.5万吨，与此同时我国2022年生物柴油产量同比增长32.4%，至211.41万吨。发展生物柴油最关键的是原料油的问题。虽然我国已经成功利用大豆油、菜籽油、动物油、废弃油等作为原料，经过预酯化和再酯化等生产过程生产生物柴油，如王群，王治泽等[12]利用棉籽毛油生产生物柴油，在最佳条件下生物柴油的得率达到了98.81%，且生产成本较精炼棉籽油生产成本有所降低；桂小华，郑竟成等[13]利用高酸值米糠毛油生产生物柴油，在最佳条件下生物柴油的得率达到了99.3%；安青[14]利用固体催化剂（KOH）催化地沟油生产生物柴油，在最佳条件下生物柴油的得率达到了88%等。但是植物油价格高昂，这使得生产生物柴油的成本远高于矿物柴油，这对于生物柴油替代石化柴油以及长足发展较为不利。目前国内生物柴油生产的普遍问题是原料利用率低、能耗高、反应速度慢、“三废”产生较多，导致成本大大增高。据国信证券数据报告，2023年7月国内地沟油主流价格为5 400～5 500元/吨，餐厨废油价格为5 800～5 900元/吨，同时截至7月27日，国内棕榈油期货结算价为7 764元/吨。根据生物柴油网分析报道，国内生物柴油加工费用地沟油约为1 300元/吨，棕榈油约为800元/吨。计算可知，以废弃油脂生产生物柴油的成本约为6 800元/吨，以棕榈油为原料生产生物柴油的成本达8 500元/吨，而一代生物柴油价格约为8 000元/吨。以棕榈油为原料生产生物柴油基本不可行，而且也不符合国家提倡的“不与人抢粮”的宗旨，只有以废弃油脂生产生物柴油才具有可观利润，适合推广和持续性[15-16]。

因此，利用废弃油脂制备生物柴油及其衍生物，不仅使废弃油脂资源得到高效地利用，实现了资源再利用，降低了生产成本，降低碳排放，改善空气质量，同时又阻止了废弃油脂再次返回人们的餐桌，具有较高的经济价值、环境价值与社会价值。

2.2 劣质油脂制备脂肪酸及衍生物

脂肪酸是由碳、氢、氧三种元素组成的一类化合物，是重要的有机化工和精细化工的原料。以脂肪酸为原料生产的下游衍生物，广泛应用于食品、医药、日用化工、石油化工、纺织印染、橡塑加工、采矿、交通运输、铸造、金属加工、油墨、涂料和颜料等各种行业[17]。

我国脂肪酸的生产目前以棕榈油、棉籽油、棉籽油脚、大豆油脚和菜籽油为主要原料，所得产品主要为硬脂酸、不饱和酸（以油酸为主）和芥酸等。利用劣质油脂制备脂肪酸国内也开展了很多研究，如张世敏，查国君等[18]研究、发表的废弃油脂常压水解制备混合脂肪酸的研究中就采用十二烷基苯磺酸钠为乳化剂，浓硫酸为催化剂常压水解废弃油脂；宋建国[19]研究、发表的用地沟油生产精制混合脂肪酸中就讲述了采用地沟油生产混合脂肪酸的工艺、影响混合脂肪酸质量和得率的因素及存在的问题；刘玉兰[20]发表的大豆油脚生产脂肪酸的工艺研究及经济效益评价就研究了大豆油脚的常压酸性水解并分析了工艺的经济效益。

受政府发布的政策影响，国内餐饮业反复使用的炸油、隔油池中的回收油、各种动物肉、内脏加工生产的劣质油脂基本都被用于生产生物柴油，很少部分被用于生产脂肪酸。用于生产脂肪酸的劣质油脂主要为油脂加工中产生的油脚和皂脚。据立木信息咨询发布的《中国脂肪酸行业市场深度调研报告（2023版）》显示：2021年，中国脂肪酸表观消费量接近260万吨，而脂肪酸产量132.9万吨，进口各种脂肪酸量达136.2万吨，出口量仅为9.5万吨。

用天然油脂生产脂肪酸成本较高，用劣质油脂生产可降低生产成本、避免了对环境的污染、实现资源再利用，同时用劣质油脂生产的脂肪酸可以大量用于石油化工、橡塑加工、采矿、交通运输、铸造、金属加工等非食用领域，降低脂肪酸价格，促进相关行业的发展与利用，具有很好的社会效益和经济效益。同时脂肪酸国内市场需求远大于其产量，扩大脂肪酸生产规模及扩宽原料来源能有效增加国内脂肪酸产能，减少进口依赖[21]。

2.3 劣质油脂用于生产油脂基表面活性剂

油脂基表面活性剂是天然油脂为原料生产的绿色表面活性剂。利用天然油脂经碱皂化制成肥皂，即脂肪酸钠，是人们最早使用的油脂基表面活性剂。当前以油脂为原料制取各类表面活性剂主要有以下4个途径：①油脂经直接皂化、磺化、酰胺化、乙氧基化等工艺，制得肥皂、磺化油脂、脂肪酸烷醇酰胺、乙氧基化油脂等产品；②油脂经高压水解或甲醇醇解等，制成脂肪酸及其甲酯，再通过皂化、磺化、氨化、酰胺化、乙氧基化等工艺制成各类表面活性剂；③由脂肪酸或脂肪酸甲酯，经高压加氢制成脂肪醇，再通过硫酸化、磷酸化、氨化、乙氧基化或乙氧基化再硫酸化等工艺，制备各类表面活性剂；④油脂中分离出的甘油经聚合成不同聚合度的聚甘油，再与各种油脂或脂肪酸反应制得系列脂肪酸聚甘油酯产品，聚甘油与脂肪醇进行醚化反应还可制得脂肪醇聚甘油醚系列产品[22-25]。

从20世纪60年代开始，中国开展了表面活性剂的研发工作，在改革开放后的40余年中快速发展，尤其是“十二五”“十三五”期间，规模化、集约化发展特征明显。目前，中国表面活性剂工业已有相当大的生产规模，部分设备和技术已经达到国际水平，产品数量、种类和质量都有大幅度增长和提高。据华经产业研究院报道，2021年我国合成洗涤剂产量为1 037.7万吨，其中表面活性剂产量为388.52万吨。

劣质油脂虽然因为其含有对人体有害物质，使其不适合食用，但其主要成分还是甘油三脂，通过洗炼、脱气、脱色等处理，可以作为天然油脂生产表面活性剂，如LOPES P R M，MONTAGNOLLI R N等[26]利用大豆皂渣合成表面活性剂并对性能进行了检测和对比；梁芳慧、尹平河等[27]就利用地沟油脱色后的皂化产物、对环境无害的新型无磷复配洗涤助剂和表面活性剂为原料，制成无磷洗衣粉；王悦、晁芳芳[28]就利用“地沟油”经过除杂、酸化、水洗、水解、蒸馏等步骤后得到混合脂肪酸后与辅料混合经老化、喷粉生产出环保型皂粉；孟小华、马文俊等[29]利用“地沟油”经过除杂、酸化脱色、水洗等步骤后经皂化反应得到脂肪羧酸钠阴离子表面活性剂等。

近年来，随着我国城市化和经济的提升，国民卫生意识、卫生习惯的日益增强，个人洗护个性化需求的显现以及旅游酒店业消费需求的增长，以天然油脂为主要原料的表面活性剂的产量呈持续增长趋势。但用天然油脂生产油脂基表面活性剂成本较高，使企业和民众增加了很大的经济负担，在推广、运用上受到严重阻碍，而且也不符合国家提倡的“不与人抢粮”的宗旨。因此用劣质油脂生产不但可降低生产成本、实现资源再利用，而且还能加快油脂基表面活性剂的推广、运用，推动我国洗涤剂行业的绿色、健康、可持续发展。

3 结语

劣质油脂虽然是质量极差、极不卫生的非食用油，直接食用对人危害极大，但是其本身也是一种宝贵的自然资源，如能规范、合理的回收、利用，不但可以有效阻止其非法流入餐桌，而且能够为生物柴油、脂肪酸、油脂基表面活性剂生产厂家提供廉价、优质的原料来源，减少企业对政府补助的依赖，促进企业良性发展，具有很好的社会效益和经济效益。