变废为宝！人人喊打的地沟油，如何为碳中和添砖加瓦？

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一提到地沟油，大家首先想到了肯定是餐桌，没错，由于监管不到位，难免一些黑心商家用地沟油冒充食用油。2016年，中国农业大学教授胡小松公开表示，每年我国有几百万吨地沟油流向了餐桌，给我们的生命健康造成了很大的威胁。除了加强监管，我们换个角度来思考这个问题：地沟油实际上是一种资源，将其用在餐桌上是用错了地方，如果能找到一种方便、快捷又有利可图的地沟油利用方法，将其变废为宝，岂不是一举两得？2020年10月，皇家墨尔本理工学院（RMIT）KarenWilson和AdamF.Lee教授课题组发明了一种空间正交型多级孔结构的催化剂，可以一锅法实现甘油三酯（也就是脂肪地沟油的主要成分）与甲醇的转酯化反应，得到脂肪酸甲酯（生物柴油），且转化效率比传统方法提高14倍。又脏又臭的“地沟油”，变成“柴油”燃料，简直是一本万利！据科学家进一步研究，这种催化剂不但可以处理地沟油，可以将农林废弃物、旧轮胎甚至是藻类转变为航空煤油，如此一来身价更是倍增！【图】传统催化剂与新型催化剂的差异（图片来源：Nature）事实上，让“地沟油”这样的废物变身为环保燃料，并非近几年的新兴课题，而是日渐成熟的一门行业。随着“碳中和”目标的提出，如何更好开发利用包括“地沟油”在内的生物质燃料，更是产业和资本关注的热点话题。下面我们就来梳理，生物质燃料如何为“碳中和”添砖加瓦。【图】生物柴油各成分占比（图片来源：国信证券）生物柴油，是通过萃取植物油脂、动物油以及废弃油脂或微生物油脂与甲醇或乙醇经酯转化而成的脂肪酸甲酯或乙酯，通常用作燃料的清洁能源——绝对的纯天然物质。虽然说人人色变的“地沟油”是生物柴油的来源之一，但是仅仅靠地沟油，是支撑不起一个庞大的产业的。从全球范围看，专门种植的作物，才是生物柴油的主力军！从原材料角度来看，可分为以植物油、废弃油脂和微生物油脂制成的生物柴油。而其中以植物油脂制成的生物柴油是目前全球产量最大的生物柴油，占到了全球生柴总产量的80%。通过其取材的不同，生物柴油可以分为棕榈油甲酯（PME）、菜油甲酯（RME）、豆油甲酯（SME）、废弃食用油甲酯（UCOME）和微生物制成的脂肪酸甲酯或乙酯。据资料显示，原材料成本占到了生物柴油总成本的90%左右。由于各国的资源差异，生物柴油的原料差别较大，价差区别也较大。欧盟生物柴油成本主要以菜籽油为主，美洲（美国、巴西、阿根廷）主要以大豆油为主，东南亚以棕榈油为主，我国生物柴油原料主要以废弃油脂为主，而微生物渠道目前还主要处于研究阶段。【图】全球原材料生物柴油分类（图片来源：东证衍生品研究院）和传统的化石柴油相比，生物柴油具有十六烷值高、无毒、低硫、可降解、无芳烃、闪点高、润滑性能好等特点，可直接替代或与化石柴油调合使用，有效改善低硫柴油润滑性，有利于降低柴油发动机尾气颗粒物、一氧化碳、碳氢化合物、硫化物等污染物排放。生物柴油GHG减排效果非常出色。欧盟可再生能源指令RED2018比较了不同生物质来源生物柴油相对化石燃料的GHG减排量，生物柴油GHG减排量中位数在50%以上，地沟油提炼的生物柴油更是高达84%。按照指令中普通汽柴油83.8gCO2e/MJ的GHG排放当量、生物燃料5084的GHG减排区间测算，生物燃料单位减排量在233.5tCO2et燃料。【图】不同生物柴油GHG减排量一览（图片来源：安信证券）生物柴油可以任何比例与石化柴油调配使用，也可以单独使用，这已经形成全球共识。因为生物柴油为低硫或无硫，含氧11%，具有非常好的润滑性，对燃料消耗、燃料点燃性、输出功率、引擎的力矩都不带来影响。按照国内外经验，在储存调和设施、管线设备方面，生物柴油基本没有与石化柴油不同的材质要求，也没有特别的存储要求。对于国内而言：发展生物柴油还有特别的意义：生物柴油十六烷值最高可以达到60，远高于石化柴油47-51的十六烷值，适用于青海、四川、新疆、西藏、云南、黑龙江等高寒、高海拔、低气压地区以及温度剧烈变化的情况。除了具有上述优点外，生物柴油也具有一些缺点。首先，生物柴油的热值比石油柴油略低，且作汽车燃料时，氮氧化合物排放量比石油柴油略有增加。其次原料对生物柴油的性质有很大影响，若原料中饱和脂肪酸，如棕榈酸或硬脂酸含量高，则生物柴油的低温流动性可能较差；若多元不饱和脂肪酸，如亚油酸或亚麻酸含量高，则生物柴油的氧化安定性可能较差，这需要加入相应的添加剂来解决（此观点存在争议）。【图】生物柴油核心指标一览（图片来源：国信证券）除了生物柴油本身固有的缺陷外，正如上文所言，由于中国人口众多的国情，在国家“不能与粮争地”、“不能与人争粮”、“不能与人争油”、“不能污染环境”的“四不”政策下，提炼生物柴油的原料只能用油料作物或者地沟油，而地沟油的收集是一个难题。但总体而言，在国内，由于国人独特的烹饪及口味习惯， “地沟油”反而变成了生产生物柴油的最佳原料！2. 生物柴油，是“地沟油”最好的归宿？众所周知，由于复杂原因，“重口味”的川湘菜，早已走出地区，成为全国多数人民追捧的料理。而川湘菜对油的消耗量有多大呢？看看下面这盘“油汪汪”的水煮鱼就知道了——实际上，此类料理也是“地沟油”的重灾区：你真的能确定，在饭店里吃到的不会是“百年老油”？国人每年生产多少“地沟油”？根据国家粮油信息中心公布的《中国食用植物油供需平衡表》信息：2018年我国食用植物油消费量为3190万吨，以产量约占30%估算，由食用油产生的废油脂将达到900万吨/年；此外，国内油脂精加工后以及各类肉及肉制品加工后剩余的下脚料亦可再产生废油脂100万吨以上，以此粗略计算我国每年产生废油脂1000万吨。【图】水煮鱼虽美味，地沟油风险惹人忧（图片来源：网络）这么多的“地沟油”最后都去了哪里呢？据安信证券测算，目前国内产能仅约75万吨，按照上面的1000万吨计算，每1吨地沟油可以生产1吨的生物柴油，我国以地沟油为原料生产的生物柴油产能增长空间广阔——总好过重新流回餐桌！另一方面，转化为生物柴油的要求范围更加宽松。比如工业油酸需要要求碘值>110，酸值>100。而生物柴油只要求碘值>30，对酸值无要求，几乎覆盖全部废油脂品种，这十分契合我国废油脂来源广泛、回收处理水平较低的特点。同时，生物柴油不仅可以作为可再生能源，还可以作为绿色化学品原料，产品应用前景广阔，具有较强的经济效益，这也是废油脂回收利用能持续发展的保证。因此生物柴油是废油脂无害化处置和资源化利用最佳方向。【图】地沟油，还是做成生物柴油最方便（图片来源：国信证券）根据行业龙头嘉澳公司公告，2019年国内大豆油采购均价为5223.55元/吨（不含税），地沟油采购均价为4314.95元/吨（不含税）。据Wind，2019年全球豆油实际市场均价为645.32美元/吨（约4451.74元/吨）。2018年地沟油采购均价3571.25元/吨，而全球豆油市场均价4358.42元吨。而另一家龙头卓越性能的报告也显示，地沟油在成本上具有独特优势：【图】国内地沟油产生物柴油成本优势明显（图片来源：国信证券）总之，虽然“地沟油”的用途，远远不止生物柴油那么简单，但生物柴油可能是它最好的“归宿”。下面这张图，就给出了地沟油“变废为宝”的全流程，可见其用途之广泛：【图】从“地沟油”到生物柴油产业链示意图（图片来源：安信证券）废油脂价格通常受原油及生物柴油等价格的波动而相应会有一定的波动，同时我国废油脂的行业特性使其收回利用难度较大。由于废油脂主要从餐饮或食品加工等企业的下水道或隔油池进行收集，具有工作环境恶劣、工作时间特殊、劳动强度大、人力成本高等特点，目前我国从业者主要以个人为主，行业内经营者众多、市场集中度低、政府进行有效管理的难度较大。国内地沟油成本低，那么其他地方情况如何呢？下面我们来看全球生物柴油格局。

【图】生物柴油全球产量持续增长（图片来源：安信证券）【图】近年来全球生物柴油出口价呈上升趋势（图片来源：安信证券）产量和价格连年增长，背后的驱动力是什么呢？按照直觉，生物柴油是石化柴油的替代品，因而两者价格间应该存在此消彼长的关系。但事实可能没那么简单。据东证衍生品研究院测算：原油价格和生柴价格有一定正相关性，但产业内并不通过原油来对生柴进行定价，部分国家通过政府来定价（巴西、印尼）、部分国家通过政策规定来影响生物柴油的供需结构从而定价（美国、欧洲）。而通过对比原油和生柴毛利关系发现，原油价格对生柴毛利影响较低，相关性较弱。可见生物柴油主要受到各国生柴政策以及其本身的原材料植物油的价格所影响。【图】原油价格对生柴毛利影响较低（图片来源：东证衍生品研究院）确实，由于天生自带“环保”的光环，生物柴油在全球各地都收到一定的政策优待。交通运输领域中各国有不同的掺混指标，特别是环保急先锋的欧洲，高举“碳中和”的大旗，更是把强制添加生物柴油作为基本政策。此外生物柴油产地东南亚，也有一定的掺混指标。下面，我们就来简单梳理指标背后的政策。【图】：各国生物柴油强制掺混比例（体积比%）（图片来源：安信证券）2. 他山之石：国外生物柴油政策简析（以欧洲为例）（1）地沟油，进占欧洲生物柴油市场据联合国统计，生物柴油中98.5%应用于燃料领域。大多数国家生物柴油产需均由国内政策驱动，产需相对匹配，如印尼、阿根廷等国处于国内消费为主，出口为辅的产业格局；而美国、巴西则以自产自销为主，处于供需平衡的状态；但欧洲地区则是出现产量和进口双高状态，生物柴油供不应求的格局。下面这张表格总结了全球各地（不包括中国）的生物柴油政策：【图】全球生物柴油产业目标（图片来源：东证衍生品研究院）因为受到欧盟对植物油制生物柴油的限制影响，植物油需求预计将在2023年增量放缓（主要是棕榈油和菜油的需求减少），至2030年受到其他地区的需求带动，植物油需求仍呈增长态势。预计2021年用于制作生物柴油的植物油需求增速为13.6%，而至2030年预计其复合增长率将为2%。.【图】全球生物柴油植物油需求预测总结（图片来源：东证衍生品研究院）下面我们以环保最为严格的欧洲为例，介绍生物柴油是如何在产业界落地的。自2008年开始，欧洲为了保护其以菜籽油生产生物柴油(RME)为主的本地生柴制造业，对美国、印尼和阿根廷生产的生柴征收保护性进口税。据USDA数据显示，欧洲现有188家生物柴油生产厂，约年产量在214.41亿升左右（1972.5万吨）。主要产能分布于德国、意大利、奥地利、法国以及瑞典。欧盟各国的生物柴油产量分化，产量排在前三的分别是法国、德国、西班牙和瑞典，占比分别为19.1%、13.7%、11.9%和9.7%，这三个国家的产量占欧盟生物柴油总产量的54.4%。【图】欧洲生物柴油政策回顾‘（图片来源：东证衍生品研究院）欧洲对生物燃料在交通领域的掺混要求做出了明确规定：要求 2020 年交通部门的生物燃料掺混比例为 10%，RED II 要求 2030 年达到 14%。据此国信证券测算，2020 年欧洲市场生物柴油需求量达到 1859 万吨，2030 年达到 3557 万吨，若按 7000 元人民币/吨计算，2020 年欧洲市场生物柴油规模达到 1301.3 亿元，2030 年达到 2490 亿元。【图】欧洲生物柴油产量变化（图片来源：东证衍生品研究院）除了产量，结构性因素也值得关注：2020年欧洲生物柴油消费量约为180亿升（约1656万吨），其中菜油制成的RME和棕榈油制成的PME分别占到欧盟生物柴油生消耗量的43%和17%，而废弃油脂制成的UCOME（也就是所谓的“地沟油”）占到了欧洲生柴消费的20%。以德国为例，UCOME的消费比例呈现出节节上升的趋势。【图】2013-2017，德国UCOME占据生物柴油的比例逐年上升（图片来源：Bioenergy）如果稍微多思考一点就会发现，这个现象在欧洲其实是有点“反常”的：农业强大的欧洲，农产品的种植成本非常低廉，而UCOME的处理提取过程非常复杂，加上欧洲高昂的人工成本，使得UCOME成本不可能比PME/RME一类来自纯种植原料的生物柴油低廉（下面的数据也说明确实如此），结果UCOME反而发展壮大，什么道理？【图】欧洲UCOME成本“似乎”处于劣势（图片来源：国信证券）（2）碳排放高压线，才是“变废为宝”推动力答案在其他成本里：因为欧盟对“碳排放”紧紧抓住不放，且政策日益严格的缘故，才使得“地沟油”占有越来越大的的比例——无他，只因第一部分所言，地沟油制造生物柴油最容易减排！其实这个道理很容易想明白：如果制造生物柴油的原料是来自植物，其碳排放减少效应和把本来的废弃物UCOME显然不能相提并论——前者是专门生产出来造油，而后者本来就是废弃物，最终要被自然界代谢成二氧化碳和水。这就好比虽然电动车听起来非常环保，但如果电力是来源于火力发电（燃烧化石能源），最后对于碳减排的贡献必然有限。甚至，用植物制造生物柴油会带来新的问题，更加有悖于减排初衷！例如，以食用油作为原料可能会推高全球食品价格，大量使用棕榈油更可能致使农民和企业大规模砍伐热带雨林来种植棕榈树。【图】为了扩大棕榈树种植，印尼雨林遭到大面积焚毁（图片来源：全球环境署）欧盟决策者显然明白这个道理，因而对于不同来源的生物柴油，也进行了政策上的区别对待：欧盟所生产的传统生物柴油在可持续发展、间接地利用土地、农业问题等方面存在一定问题。自 2010 年起，欧盟对这种传统生物柴油的掺混比例设置了上限。通过多次博弈，目前基于粮食作物的传统生物燃料的掺混上限将从 2021 年的 7%下降到 2030 年的 3.8%；与此同时，将第二代生物燃料的掺混下限将从 2021 年的 1.5%上升到 2030 年的 6.8%。其中，UCOME在 2030 年要求比例为 1.7%。可以看出，UCOME将获得更大的市场空间。【图】欧盟对生物柴油的添加要求日益严格（图片来源：国信证券）按照欧盟相关认证，相对于以棕榈油、大豆油、菜籽油等油脂为原料生产的生物质能源，以UCOME为原料生产生物质能源，可双倍计算二氧化碳排放减排量。而减排量，就是实实在在的真金白银！【图】不同品类生物柴油，也分出了“三六九等”（图片来源：国信证券）要知道，欧洲的碳价已经连续多年走高，不然钢铁行业也不会放着好好的焦炭不用，挖空心思去搞什么氢能炼钢，以满足（或在未来满足）碳中和的要求。氢能炼钢可以参考此前的文章《氢能炼钢，正悄悄来到我们身边》。【图】碳价在欧洲一路上升（图片来源：安信证券）欧盟地区某些国家对燃料供应商提出了强制性生物燃料配比要求，其中德国要求柴油中生物柴油的能量配比要求是 4.4%，以废弃油脂生产的生物柴油按两倍能量值计算，如果柴油供应商的生物柴油的配比达不到，将被处以0.6欧元/升的罚款——难怪欧洲人那么喜欢UCOME。除了欧洲，世界其他地区也有自己的生物柴油政策，大体思路都差不多：原产地往往对生物柴油生产给予补贴——例如印尼。此外还有打击出口，保护进口的措施，消费地则反之。这在一定程度上也抑制了“汽车与人抢饭吃”。至于各地的详细政策，限于篇幅不一一介绍了，具体可以查阅参考文章中东证衍生品研究院的研报。不过欧洲对于“地沟油”UCOME的偏爱，却对大陆另一侧中国的生物柴油产业形成独特的利好，甚至形成了“墙内开花墙外香”的反常现象。

【图】2019全球生物柴油产量变化趋势（图片来源：安信证券）2015年来受石油价格持续低迷影响，大多数企业被迫减产、转产、停产甚至关闭，目前仍在生产的企业不足20家。2017年后，生物柴油出口回暖，欧洲对于UCOME又有着独特偏爱。而我国生物柴油来源于地沟油，正好符合这一原则，因此在欧盟地区很受欢迎！有了“环保”的加持，我国生物柴油在历经多年技术攻关，产品质量达到欧盟标准后，出口数量便大幅增加，2015 年全国生物柴油出口量仅 1.8 万吨，而 2020 年生物柴油出口达到 91.2 万吨，5 年间复合增长率高达219.3%。产量从 2017 年 36 万吨跃升至 2019 年 55 万吨！由于海外需求持续火爆，近三年来，生物柴油一直维持供不应求的局面。2019 年中国生物柴油产能 169 万吨，但实际开工率极低，实际有效产能严重不足。各主要生产企业实际均已保持满产满销状态！【图】2019，我国生物柴油出口量暴涨（单位：吨）（图片来源：安信证券）受益于欧盟碳减排政策带来的低成本，是我国生物柴油的重要优势：以我国出口欧洲的生物柴油为例，根据行业测试数据，1吨生物柴油可实现2.83吨碳减排，以欧盟市场2019年平均25美元/tCO2e（二氧化碳当量）计算，每吨有71美元的成本优势，占售价的近9%。随着未来的环保要求越来越严格，欧盟对于生物柴油的进口量将越来越大。鉴于中国相关产品的优势，难保有一天欧盟不把中国的生物柴油列入“双反”名单——就像当年的光伏战一样。【图】碳排放优势，是中国生物柴油最大的成本优势）（图片来源：安信证券）这并不是不可能。根据《经济日报》今年1月中旬的报道，目前，我国生物柴油产业的产品、技术、装备均已达到国际先进水平：第一，从技术上，我国是继美国、法国、芬兰之后，第四个拥有生物航煤自主研发生产技术的国家；第二，从产量上，我国生物柴油产量逐年攀升；第三，从成本上，作为制造业大国，生物柴油的相关产业装备和上下游具有先天的成本优势；最后，从原料上，国内长期存在大量废弃油脂潜在资源，且可用的非粮植物油脂原料上资源丰富，因而生产生物柴油所需原料较为充足。由此可见，我国发展生物柴油可谓“天时”“地利”具备。但抛开技术、装备的优势，我国目前面临的难题，反而是生物柴油如何立足于国内成品油市场。纵观国内成品油市场，国产生物柴油很难立足，更多是通过出口的形式流向欧盟。【图】生物柴油（图片来源：网络）经过20年发展，我国已经构建了较为完整的生物柴油产业体系，应该说，决策层对生物柴油在国内的发展还是很重视的。下面这张表格，就是本世纪以来和生物柴油有关的政策一览表：【图】国内生物柴油相关政策一览（图片来源：安信证券）但是历经多年发展，成长的烦恼依然困扰着企业，其中既有产业链本身的，也有相关政策的。河南、山东等地的多家生物柴油企业反映，目前最让他们头痛的还是原料问题。由于其原料主要来自地沟油等废弃油脂，来源分散、收集困难、价格不稳定。但随着2019年公安部组建食品药品犯罪侦查局，加大对食品安全犯罪打击力度，以及我国垃圾分类处理工作的深入，原料问题正逐步得到解决，地沟油远离餐桌并顺利进入生物柴油产业链已有了法律和制度保障。无法顺畅进入国内成品油销售渠道，曾经一直是横亘在生物柴油企业面前的一座大山。2006年商务部发布的《成品油市场管理办法》对从事成品油批发、仓储经营以及零售经营的企业提出了严格的资质要求。比如第七条要求申请成品油批发经营资格的企业应当具备的条件是“具有长期、稳定的成品油供应渠道，拥有符合国家产业政策、原油一次加工能力100万吨以上、符合国家产品质量标准的汽油和柴油年生产量在50万吨以上的炼油企业”。这些具体的资质要求对于刚刚起步的生物柴油企业来说是无法企及的硬杠杠。到了2020年，情况有了根本的扭转，生物柴油企业在达到规定的油品质量、安全、环保等11方面的法律法规要求前提下可以申请石油成品油批发、仓储经营许可。不过已经有一些城市，在生物柴油应用上勇敢跨出了第一步：据了解，上海、深圳和重庆的生物柴油已经形成了原料—生产—应用(销售)的产业链，起到很好的示范效应。以上海为例，餐厨垃圾处理得到的废弃油脂全部交由上海中器环保科技有限公司加工成生物柴油，与柴油混配后进入本市中石化和中石油的加油站。上海公交单位更是积极响应政府号召，从2014年开始，在浦东地区的公交车辆已全部使用生物柴油，并逐步扩展到全市其他区域。【图】使用生物柴油的公交车（图片来源：搜狐上海）因受制于较高的收运和处置成本，上海生物柴油生产企业长期处于成本倒挂的窘境。为此，上海市参照发达国家经验，制定应急托底保障机制，对相关处置企业进行补贴，确保其能维持正常运转。2020年9月，我国宣布二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。要实现以上目标，仅靠新增光伏、风电装机存在较大压力，而生物柴油是实现碳减排重点路径之一。也是降低交通运输领域碳排放直接、有效的手段之一，因而没有理由置身事外。那么如何才能避免“墙内开花墙外香”的局面，特别是决策者要成为动力而非阻碍呢？本文引用中国石油大学正和生物柴油实验室主任冀星教授的一段话做结尾：一方面，政府部门要加强调研，深入了解产业发展的难点、痛点，使政策更好地引导产业健康发展;另一方面，生物柴油生产企业和使用部门也要加强与政府部门的沟通，及时反应产业发展动态。只有多方形成合力，方能为生物柴油产业健康发展营造一个良好的环境。【参考文章】1. 卓越新能 | 碳中和推动生物柴油龙头快速成长；国信证券化工团队，20212. 全球生物柴油政策梳理与产能展望；方慧玲、王誉洁，东证衍生品研究院，20213. 一文剖析生物柴油产业发展路径；李闻芝，中国化工报，20204. 碳中和系列——生物基行业：政策保驾护航下潜力巨大的新蓝海；安信化工，20215. 生物柴油成助力“碳减排”利器！“地沟油”也有大用处；齐鲁网，20216. Nature子刊：革命性进展！地沟油变生物柴油，效率提高14倍！高分子科学前沿，2020

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