干散货船船东和运营商 Oldendorff Carriers于 2019 年要求麻省理工学院针对 B20 先进生物燃料混合物的长期稳定性和降解特性进行一项研究，旨在解决燃料储存于油轮中时可能出现的问题。如今，Oldendorff Carriers提供了相关研究结果：

2019 年，Oldendorff Carriers 与麻省理工学院 (MIT) 比特和原子中心 (CBA) 签署了研究协议。 该研究协议的目的在于调查船舶设计、推进和替代能源方面的颠覆性改进，以帮助实现到 2050年的更强化脱碳目标。作为协议的一部分，Oldendorff Carriers 要求麻省理工学院开展一项针对 B20 高级生物燃料混合物稳定性和降解特性的长期研究。当下，Oldendorff Carriers 希望与航运界分享相关研究结果，以帮助推进脱碳之旅。

Oldendorff Carriers 一直在其船舶上测试的替代能源之一正是第二代先进生物燃料。生物燃料是一种即用型燃料选项，能基于全生命周期减少温室气体排放（如之前的 Oldendorff-MIT 研究所示：https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2022/se/d1se01495a）。 然而，由于燃料中存在不饱和脂肪酸，它们更倾向于容易氧化降解，并且，不饱和脂肪酸也是它们的植物油和动物脂肪来源中固有的成分。因此，人们担心生物燃料与传统船用燃料的混合物在储存于船舶储罐罐时，可能会随着时间的推移而产生稳定性和降解方面的变化。

对于那些对研究结果感兴趣的人，以下信息解释了研究程序和结论。

Patricia Stathatou 博士是生物燃料降解研究的负责人，在该项目于 2022 年 4 月启动时，她也是麻省理工学院比特和原子中心的研究科学家。最近，她已转去佐治亚理工学院担任可再生生物产品研究所的研究人员。不过，Patricia Stathatou 博士仍隶属于麻省理工学院比特和原子中心。

2022 年 1 月，Oldendorff Carriers的船舶“Edwine Oldendorff”轮加注了先进的 B20 生物燃料，该燃料由 20% 的生物油（源自废食用油）与极低硫燃料混合而成。此外，关于生物燃料混合物降解特性的研究有限，现有研究主要集中在第一代生物燃料（源自粮食作物）和/或馏分生物燃料混合物，而不是（如我们的案例所示的）先进残留生物燃料混合物 。

生物燃料混合物比均质产品更复杂；在长达一年的时间内，我们通过全面的研究在各种储存条件下监测八种化学参数。与文献中仅关注其中几个参数的类似研究不同，我们研究了各种存储条件对各种参数的影响。因此，我们的研究结果对于生物燃料生产商和用户都很有价值，可以帮助他们随着时间的推移相应地规划燃料储存和维护系统。

其中，我们分析了 15 个 B20 生物燃料混合物样品（在Intertek，英国）。 15 个样品（每个样品体积：1 L）分为三个存储组。每组都储存在不同的温度下，即冰箱内 （3 oC），实验室环境条件下（ 23 oC），以及培养箱内 (50 oC)。 每组中有5个样品储存在相同的容器中：密封钢制容器、开口钢制容器、添加5%水的开口钢制容器、添加5%水的密封钢制容器和透明密封玻璃瓶。 选择这些存储条件是为了密切复制典型的船载燃料存储条件。期间，我们研究了储存温度、空气、光线和水随着时间的推移对燃料质量的影响。

我们测试的 8 个化学参数为酸值、微生物污染、总沉积电位、水和沉积物、过氧化值、密度、粘度和氧化起始温度。 该生物燃料混合物不含任何杀菌剂或抗氧化剂，以让我们能够评估其随时间推移的自然降解过程。同时，相关酸值和微生物污染每月都会测试一次，而其余参数则从2022年5月至2023年4月每季度测试一次。

经过彻底分析后，在燃料降解方面我们观察到：

 • 无论储存条件如何，几乎所有样品都在储存的第一个月后观察到低水平（<10 CFU/mL）1 微生物污染（MBC）。同时，MBC会随着时间的推移而增加，并在受光样品中几乎达到 50 CFU/mL。另外，生物燃料中的 FAME 含量会促进微生物生长，因为微生物会促使天然脂肪和油生物降解。对此，MBC 可能会导致操作问题，其中包括油箱、管道和过滤器结垢、油箱腐蚀，以及燃油喷射设备损坏。 结论：强烈建议添加杀菌剂，以延长生物燃料混合物的保存时间。
 • 氧化降解从M3-M6一直持续，其中，过氧化值显着增加，酸值略有增加，氧化起始温度略有降低。建议添加抗氧化剂并定期监测燃料质量以长期储存于船上，特别是对于那些较高生物质含量的燃料混合物。
 • 热老化后没有沉积物产生，并且，没有观察到沉积物形成或水随着时间的推移增加。
 • 尽管暴露于空气、水和光会显着导致燃料降解，但储存温度对降解的影响仍不清楚。

Patricia 博士于 2023 年 11 月 6 日在佛罗里达州奥兰多举行的美国化学工程师学会 (AIChe) 年会上说明了这些发现，该会议主题为“生物燃料生产和替代燃料 I 的进展”（Advances in Biofuels Production and Alternative Fuels I），并重点关注了航空和海运业脱碳领域内的先进生物燃料和替代燃料。她的演讲主题为“评估先进船用生物燃料混合物的长期稳定性和降解特性”（Assessing the long-term stability & degradation of an advanced marine biofuel blend）。

照片来源：Oldendorff Carriers
发布日期：2023 年 11 月 8 日