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绪论1

第1部分 生物质资源3

第1章 导论及背景介绍：全球生物质资源——生物质的种类、数量及可获取性。农业、林业、能源作物及有机废弃物中的生物质4

1.1铁一般的事实4

1.2主要作为食物的农作物8

1.2.1大豆8

1.2.2大米8

1.2.3小麦（小麦属植物类）8

1.2.4玉米（玉蜀黍）和木薯9

1.2.5大麦、黑麦和燕麦9

1.2.6可榨油的农作物9

1.2.7甘蔗10

1.3能源作物10

1.3.1柳枝稷11

1.3.2大株皇草12

1.3.3小黑杨12

1.3.4其他被提议的农作物13

1.3.5阔恩14

1.4动物类生物质和海藻15

1.4.1动物类食物15

1.4.2水藻17

1.5区域总览18

1.5.1欧盟27国——总体的能量平衡18

1.5.2中国——今天的中国和2050年的中国19

1.5.3印度23

1.5.4美国23

1.5.5巴西26

1.5.6撒哈拉沙漠以南的非洲26

1.6其他地区28

1.7全球视角30

1.8讨论议题31

参考文献31

第2章 生物质的化学成分34

2.1简介34

2.1.1崭新的生物炭时代34

2.1.2生物质用于能源转换的潜力35

2.2生物质主要成分37

2.2.1生物质中的水38

2.2.2干物质含量39

2.3有机物39

2.3.1纤维素40

2.3.2半纤维素40

2.3.3木质素41

2.3.4萃取物41

2.3.5糖41

2.3.6淀粉42

2.3.7蛋白质42

2.4无机物42

2.5能量含量45

2.6化合物和生物质加工47

2.6.1干燥47

2.6.2湿处理48

2.6.3健康方面49

2.6.4散装运输49

2.6.5生物质的热处理50

2.7结论52

2.8讨论议题53

参考文献53

第3章 使用仪器表征生物质——森林残留物和作物残留物的测量56

3.1简介56

3.2质量方面和波动来源57

3.2.1体积、重量和水分含量57

3.2.2热值57

3.2.3其他参数57

3.3燃料链及其对水分含量的影响58

3.3.1燃料链58

3.3.2水分含量来源的变化58

3.4湿度测算60

3.4.1湿度重量测算60

3.4.2仪器分析法63

3.5湿度参数的实际应用66

3.5.1实时测量66

3.5.2价格协定66

3.5.3物流66

3.5.4燃料混合67

3.5.5锅炉调节67

3.6未来远景67

致谢68

参考文献68

第4章 巴西的生物质能源——从传统到现代化的系统69

4.1从发展中国家到经济大国69

4.2从传统薪炭材到多样化的生物质能源系统70

4.3巴西以森林为基础的生物质72

4.3.1薪材和木炭——巴西生物质传统使用75

4.4用于运输用途的生物质燃料77

4.4.1现代生物乙醇生产的发展77

4.4.2生物柴油生产的发展79

4.5生物质能源——可持续发展的机遇81

致谢83

参考文献83

第5章 不同生境中的生物质——广泛的来源85

5.1北欧的生物质能源85

5.1.1不同的生境86

5.2南欧的生物质能源92

5.3热带地区的生物质102

5.4供讨论的问题104

参考文献105

第6章 作为生物质资源的有机废弃物106

6.1简介106

6.2预处理107

6.2.1预处理示例108

6.3沼气生产109

6.3.1沼气处理的基础109

6.3.2从废弃物到沼气转化利用策略的技术背景110

6.3.3废弃物细菌分解的结果111

6.3.4当地执行发展策略示例114

6.4废弃物燃烧115

6.4.1技术背景115

6.4.2废弃物燃烧示例116

6.4.3发展中考虑的因素116

6.5在其他能源转化过程中使用有机废弃物的示例117

6.5.1来自有机废弃物的乙醇和丁醇117

6.5.2有机废弃物的水热碳化119

6.5.3有机废弃物的高温分解和气化123

6.6讨论的问题125

致谢126

参考文献126

第2部分 利用生物质的系统——系统优化131

第7章 复杂应用中的生物质系统：生物炼制产热、电能和化工产品132

7.1木材的传统用途132

7.2利用废物和木材生产化学制品132

7.3使用草药用于医疗和其他用途133

参考文献134

第8章 使用木材生产特种纤维素纤维、木质素磺酸盐、香草醛、生物乙醇和沼气的生物精炼厂——以萨尔普斯堡鲍利葛为例135

8.1简介135

8.2挪威鲍利葛公司如今的生物精炼工业139

8.2.1木质纤维素团和残留物139

8.2.2生物材料，特种纤维素139

8.2.3生物乙醇140

8.2.4生物材料，木质素磺酸盐140

8.2.5食品/化学品，香草醛141

8.3能源141

8.4环境142

8.5展望142

8.6结论144

参考文献144

第9章 利用农作物生产乙醇、沼气和化学品的生物精炼厂——中国河南省南阳市在天冠循环经济模式下的生物乙醇产业的大规模示范145

9.1简介145

9.2本研究相关国内外背景和条件145

9.3案例研究的定性分析146

9.3.1案例研究范围146

9.3.2案例研究的基本特征描述146

9.3.3案例循环经济图和分析147

9.4案例研究的定量分析149

9.4.1四大指标体系的变化149

9.5能量流分析150

9.5.1系统一般物质流图150

9.6一般物质流分析151

9.6.1系统组分流的分析152

9.7系统的改进154

9.8结论155

参考文献156

第10章 生物能源多联产，制浆造纸厂和发电厂相关的碳捕获和存储157

10.1简介157

10.2制浆业的生物能源系统159

10.2.1基于黑液气化（BLG）的生物燃料的生产159

10.2.2基于黑液气化的发电160

10.3生物燃料的升级与颗粒的生产161

10.4性能和可持续性分析162

10.4.1基于BLG的生物燃料生产的性能162

10.4.2基于黑液气化的发电性能165

10.4.3颗粒生产性能167

10.5生物能源系统和CCS的潜力167

10.5.1具有CCS的BLG系统168

10.6结论169

参考文献170

第11章 替代燃料和绿色航空172

11.1简介172

11.2航空燃料要求175

11.2.1喷气燃油规格175

11.2.2替代喷气燃料规格183

11.3燃油特性186

11.3.1组分对燃料性能的影响186

11.3.2排放195

11.4航空燃料用生物燃料原料196

11.4.1种子油的作物生产196

11.4.2藻类作物生产199

11.5制造阶段204

11.5.1脱水、原油提取和预处理205

11.5.2酯交换206

11.5.3加氢处理208

11.5.4其他策略209

11.5.5副产品209

11.6生命周期评估210

11.7结论214

致谢214

缩略语214

附录 石油化工基本术语和概念215

参考文献217

第12章 制浆和造纸业——未来发展趋势225

思考问题229

参考文献229

第13章 生物精炼厂利用废弃物——通过微生物利用生物质生产能源和化学品230

13.1简介230

13.2来自废弃物和其他生物质的可持续生产燃料和化学品231

13.2.1微生物学进程中的物质和化学能的循环231

13.3用生物质作为原料替代石油燃料231

13.4微生物进行能源可行的生物分解反应233

13.4.1基于理解微观相互作用的生态思维234

13.4.2自然过程中空气和水污染减弱234

13.5燃料和化学品的运输当本地产品开采时，运输减少和风险较小235

13.6对新的、小型或中型生物产业的社会经济结构的有益影响236

13.7生物量和原料236

13.7.1大分子的酶水解237

13.7.2半纤维素、纤维素和木质素237

13.7.3食品工业副产品和农业的淀粉和其他糖类238

13.7.4工业废弃物生物质238

13.7.5市政废弃物和废水利用241

13.7.6去除有害物质242

13.8发酵过程和生物反应器设计改造243

13.8.1生产率提高降低了生物反应器施工的成本和下游流程243

13.8.2用于过程模拟的PMEU243

13.8.3厌氧菌有效245

13.8.4细菌和其他微生物的一些可利用的生物化学途径245

13.8.5生物工程中的混合培养物246

13.8.6批量生产单位业务规划的新原则246

13.9热塑性工艺248

13.10挥发性产品249

13.11化学技术和生物工艺流程解决方案之间的差异250

13.12生物概念评估250

13.12.1新材料思想：所有工艺废料都是原料250

13.12.2生产设备的多次使用251

13.12.3与生物产业有关的植物营养与农业251

13.12.4具有全球影响的微生物代谢产物252

13.13结论253

讨论问题253

参考文献253

第14章 关于使用生物质能源系统的未来的总结和观点258

参考文献262