川渝地区以餐厨废油为原料生产生物航煤产业化思考

来源:优秀文章 发布时间:2023-04-15 点击:

李 枫

(川化集团有限责任公司,四川 成都 610301)

生物航煤一般指生物航空煤油,以多种动植物油脂为原料采用催化加氢等工艺制得,无需对现有飞机及发动机进行改装。与传统石油基航空煤油相比,生物航煤可减少50%以上的碳排放,是可持续航空燃料的重要组成部分,也是全球航空燃料低碳发展的重要方向。餐厨废油能源密度大、获取便捷、不与民争粮,是现阶段生物航煤产业的主要原料,不仅能实现航空业减碳,还有助于保障食品安全。

由于川渝地区特有的“重油”饮食习惯,食物中油脂含量较高,以成都为例,餐厨垃圾的含油量很高,其油脂含量是上海同类垃圾的4~5倍;
目前,川渝地区餐厨垃圾(含废油)原则上均由各地方政府相关部门授权有资质的企业进行收运、处置和销售。综合分析认为,在节能减排的大背景下,川渝地区以餐厨废油为原料生产生物航煤应该是一种不错的选择。以下就川渝地区餐厨废油市场现状、监管政策作简要介绍,并就生物航煤产业化方面的思考与建议作些分享。

1.1 餐厨废油来源及数量

餐厨废油根据其来源与组成一般可分为餐饮过程中产生的废油、食品加工过程中产生的油脚和各种含油废水。餐厨废油的主要成分是烹调过程中用的植物油和食品中的动物油脂,其化学组成主要为脂肪酸甘油酯。经咨询业内人士,川渝地区收储的餐厨废油中,中餐馆产生的潲水油占比最高,约占整个餐厨废油收储量的70%,其次是地沟油和火锅店的“老油”,约占整个餐厨废油收储量的28%。

成都和重庆人口密集、经济较为发达,且均是我国餐厨废弃物资源化利用首批试点城市,餐厨废油回收无害化处置率较周边地区高。据不完全统计,目前成渝及周边地区合法回收的餐厨废油量在300 kt/a以上,其中,成都主城区及周边地区约150 kt/a、重庆主城区约100 kt/a。

1.2 餐厨废油收运方式及收运成本

各类餐厨废油中,火锅废油中的油脂含量远高于中餐。经咨询政府监管部门和各餐厨废油收运企业,中餐馆餐厨垃圾的含油量在5%左右、火锅店餐厨垃圾的含油量在10%左右(最高达20%)。据餐厨废油来源不同以及含油量的高低,其收运方式及收运成本也不同,具体如下。

(1)煎炸废油。煎炸废油来自于烹饪过程煎炸工序,这类废油之来源相对集中,容易收集,一般由有资质的社会收运企业与餐馆签订合同,收运企业大多需支付一定费用后上门收运。

(2)潲水油/泔水油。潲水油主要是指从中餐馆的餐厨垃圾中分离回收的废油,这类废油是植物油和动物油的混合物。目前,成渝及周边主要城市区域内建有餐厨垃圾处理厂(站),由政府授权其工作人员在指定区域内对厨余垃圾进行收运;
川渝地区部分大型中餐馆和食堂安装有油水分离器,收运企业在收运餐厨垃圾时,餐厨废油与餐厨固废分开装储运输。

(3)地沟油。地沟油最大来源为城市大型饭店下水道的隔油池,其成分较为复杂,含多种对人体有害的物质。川渝地区各地原则上由政府授权有资质的企业在特定区域内对其打捞收运。

(4)火锅废油。川渝地区常年雨水多、湿度大,民众喜食麻辣火锅,火锅店比比皆是,如今,一般有资质的收运企业与火锅店签订合同,收运企业负责安装油水分离器,在餐馆进行油、水、渣分离后,火锅废油单独收运。

(5)市政污水处理厂废油。城市居民家中的餐厨废油通过市政污水管网进入市政污水处理厂,这部分废油由污水处理厂收集后按市场价格自行销售给一些有资质的处置企业。

餐厨废油种类较多,其收运成本大相径庭。经过多年的发展,成渝及周边地区的餐厨废油收运市场化运作较为成熟,其成本价格较为透明,受原油价格和政策影响较大。据咨询一些收运企业,对于中餐馆产生的潲水油和下水道的地沟油,各收运企业在收运这一环节的成本大部分是收运工人的薪酬和运输车辆产生的费用;
而对于煎炸废油和火锅废油,除上述成本费用外,目前收运企业还会大致按照4~5元/kg餐厨废油的标准支付给餐馆才能收运。

1.3 餐厨废油集中处理与市场流向及售价

各收运企业从各种渠道收集各类餐厨垃圾(含废油)后,运送到其工厂内进行集中处理,一般处理过程为,餐厨垃圾分离后得到餐厨废水、餐厨废渣、餐厨废油,餐厨废水送污水处理厂(污水处理装置)处理,餐厨废渣用于昆虫养殖或发酵生产有机肥,餐厨废油用于制造工业用油脂或液体燃料。经处理后,餐厨废油的油含量可达99%以上,可用于制作油酸、增塑剂、肥皂、生物能源(生物柴油、生物燃油及生物航煤)等。成都及周边地区餐厨废油资源化去向结构显示,成都本地资源化占30%、调拨外省资源化占20%、出口海外资源化占50%,大部分作为生产生物柴油的原料。

如今,餐厨废油流向正规化渠道逐年增加,尤其是在“碳减排”不断加码的国际国内形势下,各餐厨废油收运及加工企业可获得较为丰厚的收益。据了解,近几年受原油价格及政策因素的影响,川渝地区餐厨废油的市场销售价格均有大幅增长:餐厨废毛油的售价约4 000~5 000元/t(含水5%左右),再次进行油水分离、脱酸、精制后的餐厨废油(含水1%以内)售价约8 000元/t,达到出口欧盟标准的餐厨废油售价约9 000元/t。

1.4 川渝地区餐厨废油收运处置企业概况

由于川渝各地餐厨废油的集中收运处置方式大不相同,因此各地收运处置企业也呈现出不同的特点。

1.4.1重 庆

目前,重庆市已建成投运黑石子餐厨废弃物处理厂、江津餐厨废弃物处理厂以及黔江、永川、合川、涪陵餐厨废弃物片区处理中心等6座餐厨废弃物处理中心;
其中,黑石子餐厨废弃物处理厂通过对餐厨废弃物进行油水分离,产出生物柴油、沼气,沼气经净化处理后发电或形成最终产品天然气。此外,重庆洛碛餐厨废弃物处理厂自2020年底投运以来,日处理餐厨废弃物2 100 t、厨余1 000 t,并可协同处理市政污泥。

为规范统一管理,重庆市各区域内产生的绝大部分餐厨垃圾(含废油)交由政府指定的重庆环卫集团有限公司(成立于2002年,是重庆市人民政府出资组建的大型国有企业)统一收集、运输和处置,所收集的餐厨废油主要作为原料提供给其集团内的生物柴油厂,部分餐厨废油通过中间商卖到欧盟地区,很小部分就近销售给其他企业用于生产肥皂、洗衣粉和脱模剂等。

1.4.2成 都

成都市各区县(含县级市)政府指定某一家或多家企业上门收运处置餐厨废油,区域内收运处置企业众多,为规范管理,在市政府指导下优先选取的8家废弃油脂收处单位于2012年7月共同发起并经成都市民政局登记注册成立全国首家废弃油脂收处行业协会,2019年12月20日正式更名为“成都餐厨垃圾与废弃油脂资源化利用协会”。

1.4.3其他部分地市

南充、遂宁、眉山、绵阳和泸州均是由市政府授权指定一家有资质的企业统一负责本市主城区内的餐厨垃圾(含废油)的收运处理;
广安和乐山由市政府授权指定几家有资质的单位负责本市主城区内的餐厨废油的收运处置。

目前,川渝两地都在持续推进餐厨垃圾分类,统筹加快餐厨垃圾收集处置系统建设进度。成都市颁布了《成都市餐厨废弃物处置设施建设专项规划(2016—2035)》,提出到2025年全市餐厨垃圾集中收集处置率达到72%、厨余垃圾集中收集处置率达到13%,到2035年全市餐厨垃圾集中收集处置率达到95%、厨余垃圾集中收集处置率达到21%。

现阶段川渝地区对餐厨垃圾(含废油)的政府监管执法部门是城市管理行政执法局和市场监督管理局,其下设有环卫科或者餐饮科、固废管理处等部门。为规范执法管理,川渝地区各大地市根据其自身特点,陆续出台了专门的餐厨垃圾管理办法,进一步明确了餐厨垃圾(含废油)的监管范围、责任部门、流程及各项要求,部分地市近年来发布的关于餐厨垃圾管理办法如下:重庆市于2009年9月1日起施行《重庆市餐厨垃圾管理办法》,成都市于2012年10月1日起施行《成都市餐厨垃圾管理办法》,南充市于2013年9月1日起施行《南充市餐厨垃圾管理办法》,绵阳市于2018年8月22日起施行《绵阳市餐厨废弃物管理办法》,乐山市于2019年7月15日发布《关于进一步加强餐厨垃圾管理的告知书》,泸州市于2019年10月1日起施行《泸州市餐厨垃圾管理办法》,广安市于2020年12月底提请市政府审议《广安市餐厨垃圾管理办法(草案)》,等等。随着一系列地方管理办法的出台,川渝地区餐厨废油的无害化回收处置率大大提高,结束了餐厨废油行业的无序管理,促进了其健康、良性发展。

3.1 必要性

2011年12月,我国生物航煤产品“1号航煤”问世。2013年4月24日第一架使用生物航煤(“1号航煤”)的飞机在上海虹桥机场试飞成功。2014年我国取得第一张生物航煤适航证,2015年实现国内航线(上海至北京)的首次商业飞行,2017年实现国际航线(北京至芝加哥)的首次跨洋飞行。自此,我国成为亚洲第一个、世界第四个拥有自主研发生物航煤技术的国家。2020年8月我国首套大型工业化生物航煤装置在镇海炼化建成,2022年6月我国生物航煤首次实现规模化工业试生产。

近年来,欧盟相继出台“碳排放权交易体系”、“可再生能源指令”等一系列环保政策,其“减碳、低碳”要求不断加码,全球航空业对生物航煤的需求也日益迫切。在“碳达峰”、“碳中和”的总体目标下,我国生物航煤的产业规划也提上了日程,中国民航局在《十四五民航绿色发展专项规划》中明确提出可持续航空燃料消费要达到50 kt/a。受当前政策刺激,目前虽然参与餐厨废油制取生物航煤的企业或组织众多,但尚未形成产业规模,国内生物航煤产业仍处于起步阶段,其中最大的制约因素在于餐厨废油的原料方面——一是原料来源的稳定性、二是原料的采购成本。

川渝地区有偏重火锅等“重油”的餐饮特点,加之现阶段餐厨废油收集已较为规范,合法收储量逐年增加,已经形成了相对完整的餐厨废油“收运—处理—销售”产业链;
但由于区域内没有生物航煤生产企业,川渝两地的餐厨废油大多流向外地,川渝仅作为一个生物航煤原料的供应基地,镇海炼化生物航煤装置的大部分餐厨废油原料也源自川渝地区。因此,川渝地区完全可在区域内综合考虑运输半径优化设点布局生物航煤生产基地。

3.2 工艺技术选择

生物航煤生产工艺主要包括加氢法、气化-费托合成法、生物质热裂解和催化裂解法等;
其中,加氢法得到的产品质量好、收率高,且投资成本较低。已有多家公司研发了加氢技术,并且其生产的生物航煤已被航空公司使用,如霍尼韦尔旗下UOP公司开发的加氢工艺(HEFA)、芬兰耐斯特石油公司开发的NExBEL工艺、中石油和中石化各自开发的“加氢-裂解”工艺等;
目前加氢法技术较为成熟,国内已建和拟建生物航煤装置大多采用加氢法。因此,建议加氢法作为现阶段川渝地区以餐厨废油为原料生产生物航煤项目的首选工艺技术。

3.3 效益分析

在当前国内外日趋严格的碳排放政策背景下,生物航煤市场前景广阔是毋庸置疑的,但其原料成本一直以来居高不下,是制约生物航煤产业化的重要因素,目前生物航煤的价格是普通航煤的2~3倍,综合成本较高。在现有的生物航煤原料来源中,相较于可食用的大豆油、菜籽油、棕榈油以及非食用的棉籽油、小桐子油、微藻油等,餐厨废油无疑是最可行与最具竞争力的,不过,即便如此,现阶段以餐厨废油为原料生产生物航煤,其成本仍远高于石油基航煤。利用餐厨废油为原料生产生物航煤具有很好的社会效益与环保效益——餐厨垃圾特别是废弃食用油脂资源的合理化利用,既可以避免其重回餐桌造成食品安全问题,又可以转化成环保的绿色燃料应用于交通物流领域以减少环境污染,可助力我国2060年前实现“碳中和”目标。紧密围绕“碳达峰”、“碳中和”战略目标,川渝协同一体化制定区域内的碳减排措施与推广应用生物航煤(柴油)计划,将餐厨废油作为川渝地区碳减排的战略资源加以利用,宜出台相应政策促进餐厨废油加工成最终产品的本地化。

为促进生物航煤产业发展,国内一些专家提出,现阶段生物航煤不应视作石油基航煤的替代品,而应该被视作是一种“节能产品”,其合理价格应该是石油基航煤基准价格+碳排放税。因此,从节能减排角度而言,政府应对生物航煤产品指导定价,同时在财税政策上大力支持生物航煤产品的应用及生物航煤技术的研发。

3.4 一点建议

(1)受当前碳减排政策影响,现阶段餐厨废油销路较好,价格持续处于高位,我国70%以上的餐厨废油(最终产品)出口欧盟。为确保生物航煤项目原料充足且价格合理,建议地方各级政府从源头上加强对餐厨废油的管控,提高合规回收比例,以增加生物航煤生产厂辐射区域内所需餐厨废油原料的供应量,并采取一定的政策鼓励餐厨废油就近运输销售,进一步降低生物航煤产业的原料成本。

(2)目前川渝地区内获得政府特许经营的从事餐厨废油收运处置企业已经在各自片区内深耕多年,与当地政府和餐饮企业都建立了较为深厚的关系,其他新的或者外来的企业短时间内很难与之竞争;
同时,一些有较大规模的餐厨废油收运处置企业已经不再满足于仅仅从事上游餐厨废油的收运和销售,希望延伸自身的产业链,也考虑自建装置生产生物航煤、生物柴油等产品(如重庆环卫集团拟建一期、二期50 kt/a生物柴油项目),掌握更多的主动权。但受限于资金实力与技术水平,同时考虑到目前产品与原料价格倒挂以及政府优惠政策方面不明朗,有一定实力的收运处置企业仍处于观望之中,但对与大型石化企业合作共同参与上游布局或下游建厂还是表现出了一定的兴趣,因此,联合有一定实力的收运处置企业是一条快捷的产业化之路。

(3)当前以餐厨废油为原料生产生物航煤面临亏损的风险,除应继续加大科研投入开发新技术、不断缩小与国外先进工艺生产成本的差距外,新建生物航煤项目还需考虑餐厨废油的多元化应用,联合各大研究院所加大一些高附加值产品的研发,即利用餐厨废油生产多品种的下游产品。此外,建议构建餐厨废油产业链,利用产业链的整体经济优势弥补生产生物航煤的“经济损失”,甚至可通过产业链的合理布局来实现扭亏为盈。

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