据国际能源署称，未来几年对可再生燃料的需求预计将快速增长。 催化剂小组史蒂夫阐明了镍催化剂的作用和可再生燃料的潜力。
为了应对气候变化和化石燃料枯竭，越来越多地使用绿色柴油，促使人们对低成本催化剂进行更多研究。 镍铝氧化物在此过程中起着关键作用。
目前，绝大多数可再生燃料主要有两种类型：乙醇（由美国的玉米和巴西的糖制成）和生物柴油（由植物油酯交换制成）。 与从石油中获得的汽油或柴油相比，乙醇和生物柴油都有混合限制。 这些条件限制了它们的使用并且它们的能量含量低。 可再生柴油 (RD) 是通过对植物油、废油和油脂进行加氢处理而生产的，其工艺与传统炼油厂生产柴油的工艺非常相似。 可持续航空燃料（SAF）在化学上与可再生柴油相关，可以通过不同的工艺生产，包括对植物油进行加氢处理（如果石油原料具有一定的化学成分）。 可再生柴油满足柴油燃料的所有常规监管要求。 因此，与生物柴油不同，使用前无需混合。
低碳强度
可使用不同的油来生产可再生柴油，最常见的是菜籽油、大豆油和棕榈油。 此外，还可以使用牛脂和废润滑剂。 由于担心燃料来源会取代食物来源，也考虑使用亚麻籽油和麻风树油等非传统油。 虽然碳强度因来源和具体加工方法而异，但一般认为可再生柴油的碳强度约为石油基柴油的 30%。 虽然使用可再生柴油的主要因素是降低二氧化碳排放量，但还有其他好处。 可再生柴油的硫含量通常仅为百万分之一，而标准硫含量为百万分之 10 至 15（取决于更常见的地区燃料标准），因此可以通过混合石化柴油燃料的硫含量来降低。 可再生柴油的十六烷值在70-90之间，而美国和欧洲标准的最低十六烷值分别为40和49。 燃油的十六烷值越高，清洁度越高，油烟过滤器越容易再生且再生频率越低，节省燃油并降低维护成本。 可再生柴油的制备方法是首先对油进行预处理，以去除可能的金属污染物和油酸败产生的酸。 然后将油送往氢化器（类似于石油），氢化器分解甘油三酯并去除氧气。 此外，还会发生不饱和键的氢化，以及大分子裂解成较小的分子。 最后，对加氢处理油进行异构化，以改善柴油的低温流动性，以满足燃料规格要求（图1）。 该工艺的主要产品是可再生柴油和丙烷，其中较重的馏分成为可持续航空燃料 (SAF)，而较轻的馏分则转化为可再生汽油（图 2）。
镍催化剂
用于加氢处理植物油的催化剂是镍或氧化铝负载的镍钼合金。 镍具有良好的饱和双键功能和脱氧活性促进功能。 浸渍在沸石和其他分子筛中的镍也用于异构化步骤，取代更昂贵的铂基或钯基催化剂。
动态增长
据国际能源署统计，2021年全球可再生柴油产量仅为17万桶/日，但预计到2027年将增长至42万-60万桶/日。同样，2021年SAF产量仅为2,500桶/日，但预计到2027年将增长至全球需求的1%-2%，相当于75,000-150,000桶/天。 各国政府已强制使用可再生燃料，因此随着对可再生燃料的需求增加，对镍催化剂的需求也会增加，而镍催化剂是可再生燃料技术不可或缺的一部分。
《世界金属导报》
2023年第19期 B13