加拿大Waterloo大學(xué)的研究人員于2010年2月21日宣布，業(yè)已驗(yàn)證了一步法固體酸催化過程，對(duì)從高游離脂肪酸(FFA)含量原料工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)生物柴油擁有潛力。該成果已發(fā)表在美國化學(xué)學(xué)會(huì)雜志《能源與燃料（Energy & Fuels）》上。

    使用廢棄油脂作為原料生產(chǎn)生物柴油的成本低于精制的植物油，但它受到高游離脂肪酸含量的負(fù)面影響。植物油和脂肪大多為甘油三酸酯。從甘油分子中已分離出來的游離脂肪酸和脂肪酸，通常在多次循環(huán)使用后成為油破解的產(chǎn)物。高游離脂肪酸(FFA)給生產(chǎn)生物柴油的常規(guī)反酯化過程帶來許多問題：

    1. 需使用較多的催化劑，造致生產(chǎn)成本提高；

    2. 生成皂（脂肪酸鹽），使洗滌成品較困難，且增加成本；

    3. 生成水，水會(huì)阻礙主反應(yīng)；

    4. 高游離脂肪酸(FFA)不能轉(zhuǎn)化成燃料，使產(chǎn)率減小。

    廢棄油脂中的高游離脂肪酸(FFA)含量在3%~40%。

    然而，當(dāng)原料中FFA數(shù)量超過0.5%，則不推薦采用傳統(tǒng)的均相堿催化反酯化過程，均相堿催化反酯化過程為采用NaOH為催化劑，因?yàn)榇呋瘎┖驮牧蠈⒈籉FA和堿之間的皂化反應(yīng)消耗掉，皂會(huì)發(fā)生乳化而引起下游加工問題。此外，也需要復(fù)雜的下游中和、分離和洗滌步驟，使生物柴油提純困難。

    對(duì)加工含F(xiàn)FA >1%的植物油，使用對(duì)FFA不敏感的酸催化劑優(yōu)于堿催化劑，即使反應(yīng)速率很慢也是如此。

    酸和堿催化劑在高含F(xiàn)FA的原料反酯化時(shí)各有其優(yōu)缺點(diǎn)。因此，在從廢棄油脂合成生物柴油的二步法工藝中酸和堿催化劑均被采用。然而，二步法工藝（或相似的多步法工藝）也面臨在二個(gè)步驟中的催化劑脫除問題。

    Aijaz Baig和 Flora Ng等人開發(fā)了單一步驟固體酸催化過程，應(yīng)用于從高含F(xiàn)FA的原料生產(chǎn)生物柴油。這種基于負(fù)載的雜多酸催化劑(PSA)的固體酸催化劑被評(píng)價(jià)用于從含有高達(dá)25 wt%棕櫚酸(PA)的大豆油(SBO)來生產(chǎn)生物柴油，這種固體酸催化劑同時(shí)催化酯化反應(yīng)（在酸催化劑存在下脂肪酸與甲醇的反應(yīng)生成生物柴油），并催化反酯化反應(yīng)（在催化劑存在下甘油三酸酯與甲醇的反應(yīng)生成生物柴油）。

    采用雜多酸 (PSA)的固體酸催化劑，棕櫚酸(PA)可轉(zhuǎn)化為生物柴油的轉(zhuǎn)化率為95%，同時(shí)，大豆油也成功地被反酯化，CBG (化學(xué)相關(guān)的甘油) 轉(zhuǎn)化率為99%。

    這種固體酸催化劑被用于使含10% PA的大豆油可同時(shí)進(jìn)行酯化和反酯化，達(dá)到棕櫚酸(PA) 轉(zhuǎn)化率大于95%，大豆油轉(zhuǎn)化率99%?；贏STM D 974, ASTM D 6584和EN 14103標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的分析，證實(shí)可從高含F(xiàn)FA的原料生產(chǎn)高純度生物柴油。

    無需任何后處理的最終產(chǎn)品為CBG (化學(xué)相關(guān)的甘油)、游離甘油、總量甘油，各自酸值為0.616 mass%, 0.767 mass%, 1.383 mass%，同時(shí)有1.505 mg of KOH/g。釆用水洗，這些數(shù)值可進(jìn)一步減小。

    這種單一步驟固體酸催化過程對(duì)從高含F(xiàn)FA的原料生產(chǎn)高純度生物柴油擁有潛力。