1. 酯交换法

  • 碱催化法：以氢氧化钠或甲醇钠为催化剂，在60-70℃下进行酯交换反应，产率高且工艺成熟，但对原料酸值和水分要求严格（需预处理）。
  • 酸催化法：适用于高酸值原料（如废弃油脂），通过硫酸等酸催化剂直接酯化游离脂肪酸，但反应时间长、效率低。
  • 酶催化法：利用脂肪酶催化反应，条件温和且无需强酸强碱，但酶成本高、易失活，需固定化技术提升稳定性。
  • 超临界甲醇法：无催化剂，在高温高压（如350℃、20MPa）下快速完成反应，原料适应性广，但能耗和设备要求高。

    • 2. 加氢处理技术（HVO/HEFA）

  • 第二代生物柴油技术，通过加氢脱氧、异构化等反应生成烃类燃料，产品性能接近石化柴油，可完全替代，但工艺复杂、成本较高。

    • 3. 原料预处理技术

  • 废弃油脂需脱酸、脱水（如分子蒸馏）；植物油脂需脱胶、脱色；微生物油脂需破壁提取，预处理直接影响后续转化效率。

    • 二、高考综合题考查方向及典型题型

    1. 核心知识点结合

  • 必修一（细胞代谢）：联系脂肪酶的作用机制（如微生物脂肪酶在酯交换中的应用）、ATP供能与反应条件（如超临界法的能量输入）。
  • 选修模块（生物技术实践）：考查微生物培养（产脂肪酶菌的筛选）、固定化酶技术、产物分离（甘油与生物柴油的分层）。

    • 2. 实验设计与分析

  • 实验流程设计：例如“设计实验比较酸催化与酶催化法的产率差异”，需控制变量（温度、催化剂用量）并分析产物纯度。
  • 数据分析题：提供不同原料（大豆油、废弃油脂）制备生物柴油的产率数据，要求学生解释原料酸值对产率的影响。

    • 3. 环保与可持续发展

  • 温室气体减排：结合生命周期评价（LCA），分析生物柴油相比石化柴油的减排效果（如废弃油脂减排86%）。
  • 能源政策：论述生物柴油在“双碳”目标中的作用，或评价“粮食安全与能源安全”的平衡问题。

    • 4. 跨学科综合题

  • 化学-生物综合：酯交换反应方程式的书写与配平（如甘油三酯+甲醇→脂肪酸甲酯+甘油）。
  • 生态学联系：生物柴油推广对农业废弃物利用（如秸秆、餐厨废油）的生态意义。

    • 三、典型高考题型示例

    1. 简答题

    题目：简述生物柴油制备中“酯交换法”与“加氢处理法”的主要区别及优缺点。

    答案要点：

  • 酯交换法生成脂肪酸甲酯（FAME），工艺简单但产物含氧量高，低温流动性差；
  • 加氢法生成烃类（HVO），性能更优但能耗高，需贵金属催化剂。

    • 2. 实验分析题

    题目：某实验小组用不同催化剂制备生物柴油，结果如下表。请分析酶催化法产率低的原因，并提出改进措施。

    答案要点：

  • 原因：酶易失活、反应时间长；
  • 措施：固定化酶技术、优化反应pH和温度。

    • 3. 论述题

    题目：结合我国国情，分析发展生物柴油产业对能源安全和环境保护的意义。

    答案要点：

  • 能源安全：减少石油进口依赖，利用非粮原料（如地沟油）；
  • 环保：降低CO₂排放，促进废弃物资源化。

    • 四、备考建议

    1. 掌握核心反应式：如酯交换、加氢脱氧的化学方程式。

    2. 关注技术对比：横向比较不同制备方法的适用场景（如原料特性、成本、环保性）。

    3. 强化实验思维：熟悉“变量控制-数据分析-结论推导”的逻辑链，参考高考真题中实验设计类题目。

    4. 拓展热点话题：如“碳中和”“循环经济”等政策背景下生物柴油的角色。

    通过以上内容整合，考生可系统掌握生物柴油技术的核心知识，并应对高考中跨学科、多角度的综合考查。