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1 生物燃料概况1

参考文献5

2 生物燃料的生产进展7

2.1 引言7

2.2 第一代、第二代和第三代生物燃料的进展10

2.2.1 普通生物燃料和高级生物燃料11

2.2.2 第一代生物燃料12

2.2.3 第二代生物燃料15

2.2.4 第三代生物燃料23

2.2.5 太阳能燃料27

2.2.6 生物炼油厂28

2.3 生物燃料的未来发展趋势29

2.3.1 生物燃料用生物质生产进展31

2.3.2 基因工程33

2.3.3 第四代生物燃料34

2.3.4 经济因素34

2.4 结论36

参考文献37

3 生物燃料加工41

3.1 引言41

3.1.1 第一代生物燃料41

3.1.2 第二代生物燃料41

3.2 藻类原料的生物柴油42

3.2.1 藻类生物质的生产42

3.2.2 油的提取45

3.2.3 酯交换／碱催化46

3.2.4 热解48

3.2.5 加氢处理48

3.3 纤维素乙醇49

3.3.1 减少尺寸50

3.3.2 酶法水解50

3.3.3 化学方法水解52

3.3.4 发酵工艺53

3.4 合成气53

3.5 结论54

参考文献55

4 生物乙醇生产用木质纤维素生物质的生物转化59

4.1 引言59

4.1.1 木质纤维素生物质来源61

4.1.2 可用于生产生物乙醇的木质纤维素61

4.2 生物乙醇生产工艺62

4.2.1 预处理63

4.2.2 水解68

4.2.3 解毒70

4.2.4 发酵72

4.2.5 蒸馏74

4.3 生物乙醇生产基因工程74

4.4 未来展望75

参考文献76

5 木质纤维素废料转化制生物燃料的微生物代谢工程最新进展83

5.1 引言83

5.2 基因和代谢工程在生物燃料生产中的作用85

5.3 不同生物燃料的问题及改进领域86

5.3.1 乙醇86

5.3.2 丁醇86

5.3.3 更高级的油脂87

5.3.4 萜类化合物87

5.4 代谢工程的一般过程88

5.4.1 宿主有机体的选择88

5.4.2 密码子优化、转化和选择89

5.4.3 发酵工艺90

5.4.4 发酵介质91

5.4.5 发酵过程91

5.5 不同微生物的代谢工程92

5.5.1 大肠杆菌92

5.5.2 酵母93

5.5.3 解纤维素梭菌95

5.6 结论98

5.6.1 提高生物燃料生产的研究领域98

参考文献98

6 生物燃料的微生物生产103

6.1 引言103

6.2 微生物法生物燃料的类型104

6.2.1 生物乙醇105

6.2.2 丁醇107

6.2.3 生物柴油108

6.2.4 生物氢109

6.2.5 生物气110

6.3 前景和总结113

参考文献114

7 微藻在生物燃料生产中的应用现状和发展前景117

7.1 引言117

7.2 生物燃料生产用微藻119

7.3 蓝藻与微藻在生物燃料生产中的对比119

7.4 蓝藻和微藻在生物燃料生产中的应用120

7.4.1 微藻相对于高等植物的优势121

7.4.2 生物燃料生产中微藻的SWOT法分析122

7.5 生物燃料生产用微藻的选择123

7.6 生物燃料和副产品生产用微藻的培养124

7.7 微藻的收获和干燥125

7.8 微藻的加工、提取和分离126

7.9 微藻来源的生物燃料和副产品127

7.9.1 生物柴油127

7.9.2 生物氢128

7.9.3 生物乙醇130

7.9.4 作为生物燃料的生物气131

7.9.5 副产品131

7.10 生物燃料生产的挑战和障碍132

7.10.1 生物技术挑战133

7.10.2 生态挑战134

7.10.3 经济挑战135

7.11 生产生物燃料-生物能的微藻基因和代谢工程136

7.11.1 基因和代谢工程的潜在途径137

7.11.2 其他国家发展成果138

7.12 总结与展望139

参考文献141

8 生物乙醇生产145

8.1 引言145

8.2 全球生物乙醇市场和未来展望145

8.3 一般性生物乙醇生产工艺146

8.4 从原料到糖类生产过程146

8.4.1 来自含淀粉材料的糖溶液147

8.4.2 淀粉酸法水解148

8.4.3 淀粉的酶法水解148

8.5 木质纤维素材料的表征149

8.5.1 纤维素149

8.5.2 半纤维素150

8.5.3 木质素150

8.6 来自木质纤维素材料的糖溶液150

8.6.1 木质纤维素的化学水解151

8.6.2 木质纤维素材料酶法水解前的预处理152

8.6.3 木质纤维素材料的酶法水解153

8.7 发酵的基本概念154

8.8 单糖转化为乙醇154

8.9 己糖生产乙醇的生化基础155

8.10 戊糖制乙醇的生化基础156

8.11 与乙醇发酵相关的微生物157

8.11.1 酵母157

8.11.2 细菌158

8.11.3 丝状真菌159

8.12 发酵工艺159

8.12.1 分批工艺160

8.12.2 补料分批工艺161

8.12.3 连续工艺161

8.12.4 串联排列的连续流动发酵法163

8.12.5 酶解木质纤维素水解产物的发酵法163

8.12.6 分步酶法水解和发酵法（SHF）163

8.12.7 同步糖化发酵（SSF）164

8.12.8 木质纤维素材料的酶法和酸法水解对比165

8.13 乙醇回收165

8.14 蒸馏166

8.15 乙醇回收和纯化的其他工艺167

8.16 乙醇脱水167

8.16.1 分子筛吸收168

8.16.2 膜分离技术168

8.17 含可溶物的干酒糟168

8.18 生物乙醇生产的可持续性169

8.19 结论和未来展望170

参考文献170

9 丁醇的生产175

9.1 引言175

9.2 丁醇及其性质176

9.3 丁醇作为燃料177

9.4 丁醇及其衍生物的工业化应用178

9.5 丁醇生产方法178

9.5.1 化学方法178

9.5.2 生物方法179

9.6 丁醇原位分离技术186

9.6.1 汽提187

9.6.2 吸附187

9.6.3 液-液萃取（渗透萃取）188

9.6.4 渗透气化188

9.6.5 减压蒸馏189

9.7 展望189

参考文献190

10 不同来源的生物柴油生产195

10.1 引言195

10.2 生物柴油生产的来源／原料196

10.2.1 通过植物生产生物柴油196

10.2.2 使用细菌生产生物柴油196

10.2.3 通过真菌生产生物柴油196

10.2.4 从废水生产生物柴油197

10.2.5 从微藻生产生物柴油197

10.3 生物燃料的不同生产工艺198

10.3.1 酯交换工艺198

10.3.2 微乳液203

10.3.3 热裂解（热解）203

10.3.4 用微藻生产生物柴油的方法203

10.3.5 通过异养培育生产生物柴油205

10.4 确定产率、工艺优化和生物柴油的标准化205

10.5 结论207

参考文献207

11 生物制氢的现状与展望211

11.1 引言211

11.2 传统的制氢方法212

11.2.1 蒸汽重整工艺212

11.2.2 蒸汽与碳的反应212

11.2.3 电解法制氢212

11.2.4 水热解制氢212

11.2.5 化学法水制氢212

11.3 可再生来源制氢212

11.3.1 生物质制氢213

11.3.2 利用生物质以外的其他可再生来源制氢213

11.4 使用生化工艺的生物路径制氢214

11.4.1 使用生物质来源燃料制氢214

11.4.2 生物质通过气化制氢214

11.4.3 生物光解法制氢215

11.4.4 光发酵制氢215

11.4.5 暗发酵制氢216

11.4.6 生物学水气变换制氢216

11.5 生物制氢的最新进展217

11.5.1 生物油制氢217

11.5.2 合成气制氢217

11.5.3 光发酵制氢219

11.5.4 暗发酵制氢（DF）220

11.5.5 复合制氢技术221

11.6 生物制氢现状223

11.7 结论223

参考文献223

12 生物甲烷生产225

12.1 引言225

12.2 生物甲烷的性能227

12.2.1 优势228

12.2.2 与甲烷相比的优势228

12.2.3 成本估算228

12.2.4 实际应用229

12.3 生物甲烷的全球概括229

12.4 生物甲烷的生产——从废料到燃料技术230

12.4.1 生物气工厂的构成230

12.4.2 预处理231

12.4.3 生物气生产231

12.5 生物气净化和升级231

12.5.1 脱除硫化氢（H2S）232

12.5.2 脱氧234

12.5.3 除氮气234

12.5.4 除氨气234

12.5.5 除硅氧烷234

12.5.6 除卤代烃235

12.5.7 除颗粒物235

12.5.8 除水蒸气235

12.5.9 除二氧化碳235

12.6 结论238

参考文献239