生物柴油（脂肪酸甲酯）是一种可再生的清洁燃料，由动植物油脂与甲醇（或乙醇）在催化剂作用下酯交换反应生成。传统的均相碱催化（NaOH、KOH溶于甲醇）反应速度快、转化率高，但对原料油质量要求苛刻（游离脂肪酸<0.5%、水分<0.1%），催化剂不能回收，会产生碱性废水。生石灰（CaO）作为固体碱催化剂，不溶于反应体系，易于分离回收，对原料油的适应性较强（可处理酸价稍高的油脂），不产生含碱废水，是绿色化学在生物柴油领域的重要探索。同时，生石灰也是废油脂（地沟油、潲水油、煎炸废油、酸化油）预处理中经济有效的脱酸剂和吸附剂。

生石灰催化酯交换反应的基本原理是：油脂（甘油三酯）与甲醇在CaO表面碱性活性中心（Ca²⁺-O²⁻离子对）的作用下，发生亲核取代反应，生成脂肪酸甲酯（生物柴油）和甘油。反应机理可能是多相催化（反应物吸附在CaO表面反应）与均相催化（CaO与甲醇或水反应生成的Ca(OCH₃)₂或Ca(OH)₂溶解于甲醇中，起均相催化作用）并存。反应条件温和：油与甲醇的摩尔比1:6-1:12（甲醇过量），生石灰用量为油重的1%-5%，反应温度60-65℃（甲醇回流温度），反应时间2-4小时，搅拌速度300-600转/分钟。反应结束后，过滤回收生石灰（可重复使用3-5次，活性逐渐下降），滤液静置分层（上层为生物柴油-甲醇相，下层为甘油-甲醇相），蒸馏回收甲醇，水洗生物柴油，干燥得成品。采用生石灰催化，生物柴油产率可达85%-95%（随原料油质量和石灰活性而异）。生石灰催化剂的优点是：不溶于产品，易于分离（过滤即可），无需酸碱中和水洗步骤（减少废水），对原料油中少量水分不敏感（CaO会吸收水分，但过量水分会降低催化活性）。缺点是：反应速率较慢（比NaOH催化慢），需要较高的甲醇/油摩尔比，催化剂重复使用次数有限（表面活性位点被甘油等吸附覆盖），存在钙离子溶入生物柴油的问题（需通过后处理去除钙离子，以免影响发动机喷嘴）。

对于高酸价的原料油（如废煎炸油、酸化油、地沟油），游离脂肪酸（FFA）会与碱性催化剂反应生成皂，导致催化剂消耗增加、产物分离困难、生物柴油收率下降。生石灰可以用于高酸价油的预处理脱酸。方法：将废油脂加热至60-80℃，加入5%-10%的生石灰（视酸价高低而定），搅拌反应30-60分钟，游离脂肪酸与生石灰反应生成脂肪酸钙（钙皂）：2RCOOH + CaO → (RCOO)₂Ca + H₂O。脂肪酸钙不溶于油，可通过离心或沉降分离。脱酸后的油脂酸价可降至2-5mg KOH/g油以下，然后进行碱催化酯交换（NaOH法或CaO法）。脂肪酸钙是有价值的化工原料，可用硫酸酸化回收脂肪酸（用于生产工业油酸、二聚酸等），副产硫酸钙（石膏）。石灰脱酸-酯交换-钙皂酸化的组合工艺，实现了高酸价废油脂的全组分利用。

生石灰还用于废油脂的脱水、脱色、脱胶和去除杂质。废油脂（尤其是餐厨废油）含有大量水分（5%-30%）、悬浮物（食物残渣、洗涤剂）、色素和过氧化物。向废油脂中加入2%-5%的生石灰，加热至100-110℃，搅拌30-60分钟，生石灰与水分反应生成氢氧化钙，吸收水分（每公斤石灰可吸收0.32公斤水），同时氢氧化钙吸附色素、胶质和悬浮物。处理后的油脂静置或过滤，得到色泽浅、水分低（<0.1%）、杂质少的“净化油”，可作为生物柴油原料或工业油酸原料。这种方法比传统的“水洗-脱色-干燥”工序简单、设备投资少，适合中小规模废油脂回收企业。

利用废油脂生产生物柴油，是减少地沟油回流餐桌、实现废弃油脂资源化、发展可再生能源的三赢途径。国家发改委、财政部、能源局等出台了一系列支持政策，对合规的生物柴油生产企业给予补贴和税收优惠。生石灰在废油脂预处理和催化酯交换中的灵活应用，降低了生物柴油生产对精炼油（大豆油、菜籽油、棕榈油）的依赖，拓宽了原料来源，提高了项目的经济性。但也应看到，以废油脂为原料的生物柴油生产规模受制于废油脂的收集体系（垃圾分类、餐厨垃圾处理厂建设），产品质量和稳定性有待进一步提升（特别是氧化安定性、冷滤点等指标）。生石灰催化酯交换生产生物柴油，目前仍处于中试和工业示范阶段，大规模工业应用还需解决催化剂回收效率、钙离子残留、反应器设计等问题。

在实验室和教学中，生石灰催化制备生物柴油是绿色化学实验的经典项目：用学校食堂的废煎炸油、甲醇和生石灰（块状或粉状），在锥形瓶中60℃水浴加热搅拌2小时，过滤、静置分层、水洗、干燥，即可得到生物柴油产品。操作安全、原料易得、现象明显（分层清晰），适合本科生实验或中学生课外活动。这也是生石灰让普通人感受“变废为宝”魅力的生动课堂。