Biorefineries pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Demirbas, Ayhan

出品人:

页数:240

译者:

出版时间:

价格:1305.00

装帧:

isbn号码:9781848827202

丛书系列:

图书标签:

• Biorefinery
• Renewable energy
• Biofuels
• Biomass
• Sustainable chemistry
• Waste valorization
• Circular economy
• Bioprocessing
• Green chemistry
• Industrial biotechnology

《生物精炼厂：可持续未来的基石》 导论：迈向绿色经济的必然选择 在人类文明进程中，资源枯竭与环境污染始终是伴随发展而来的严峻挑战。石油等传统化石燃料的依赖，不仅加剧了气候变化，也让全球经济面临资源价格波动和供应不稳定的风险。在此背景下，寻找可持续的替代能源和生产方式已成为刻不容缓的任务。而“生物精炼厂”（Biorefineries）的概念，正是应对这些挑战、构建绿色经济的关键所在。 生物精炼厂，顾名思义，是借鉴了石油精炼厂的模式，但其原料不是化石燃料，而是来自生物质。它们将各种可再生生物质（如农作物秸秆、林业废弃物、藻类、城市固体废物等）进行高效、集成化的加工，生产出生物燃料、生物基化学品、生物材料以及能量等一系列高附加值的产品。这不仅意味着我们能够减少对化石资源的依赖，更能变废为宝，实现资源的循环利用，最大限度地降低对环境的影响。 本书《生物精炼厂：可持续未来的基石》旨在深入探讨生物精炼厂的科学原理、技术进展、经济可行性以及其在推动可持续发展中的核心作用。我们将从生物精炼厂的宏观愿景出发，逐步深入到具体的工艺技术、原料选择、产品开发，以及政策和市场导向等多个维度，为读者勾勒出一幅清晰、全面的生物精炼厂发展蓝图。这本书不仅仅是对一项技术的介绍，更是对未来生活方式和经济模式的深刻洞察。 第一章：生物质的无限潜能——生物精炼厂的原料基础 生物质是地球上最丰富的可再生资源之一。本书将首先聚焦于构成生物精炼厂“血肉”的各类生物质原料。我们将详细介绍不同类型生物质的特性，包括它们的化学组成（如纤维素、半纤维素、木质素、淀粉、糖类、油脂等）、物理结构以及它们各自在生物精炼过程中所能扮演的角色。 农林废弃物： 谷物秸秆、玉米芯、甘蔗渣、林业采伐剩余物等，数量庞大，但目前大多被低效利用或直接焚烧。我们将探讨如何通过预处理技术，将这些复杂的有机物转化为可供后续加工的糖类、木质素等关键组分。 能源作物： 如柳枝、芒草、甜高粱等，它们生长周期短，对土地要求不高，是专门用于生产生物能源和生物化学品的优良原料。本书将分析不同能源作物的种植、收获以及其在生物精炼中的优势。 藻类： 尽管目前仍处于发展阶段，但藻类以其快速的生长速度、高油脂含量以及不占用耕地等特点，被视为下一代生物精炼的重要原料。我们将探讨藻类培养、采收以及其高效转化技术。 有机废弃物： 包括城市生活垃圾中的厨余垃圾、畜禽粪便、食品加工废弃物等。这些废弃物不仅是潜在的污染源，更是富含能量和有机物质的宝藏，生物精炼技术能有效地将其转化为有用的产品。 此外，本章还将深入讨论生物质原料的预处理技术，这是决定生物精炼效率的关键步骤。物理法（如粉碎、研磨）、化学法（如酸、碱、溶剂处理）以及生物法（如酶解）等多种预处理方法将被详细阐述，并分析它们各自的优缺点以及在不同原料上的适用性。 第二章：生物精炼的“心臓”——核心转化技术 生物精炼厂的核心在于如何将复杂的生物质高效、经济地转化为目标产品。本章将聚焦于构成生物精炼厂“心臓”的一系列关键转化技术。 热化学转化： 气化： 将生物质在高温缺氧条件下转化为合成气（主要成分为氢气和一氧化碳），合成气是生产多种化学品和燃料的重要中间体。我们将探讨不同气化技术（如固定床、流化床、旋转炉）的原理、工艺参数及其在生物精炼中的应用。 裂解： 在无氧条件下对生物质进行加热，产生生物油、生物炭和合成气。我们将深入分析生物油的组成、性质以及其后续精炼以生产燃料和化学品的潜力，同时也会探讨生物炭在土壤改良和碳封存方面的应用。 燃烧： 虽然是相对传统的能源化利用方式，但现代生物质燃烧技术在提高效率、减少排放方面取得了显著进步，可用于发电和供热。 生物化学转化： 发酵： 利用微生物（如酵母、细菌）将生物质中的糖类转化为乙醇、丁醇等生物燃料，以及乳酸、丁二酸等生物基化学品。我们将详细介绍不同发酵工艺（如厌氧发酵、好氧发酵）、菌种选育以及发酵产物的分离提纯技术。 厌氧消化： 微生物在无氧条件下分解有机物，产生沼气（主要成分为甲烷和二氧化碳），可用于发电、供热或提纯为生物甲烷。本书将阐述厌氧消化的过程、影响因素以及沼渣、沼液的资源化利用。 酶法转化： 利用特定的酶来催化生物质中复杂碳水化合物的水解，得到可发酵糖类，这是生物精炼生产糖基化学品和生物燃料的关键步骤。我们将探讨各种纤维素酶、半纤维素酶的来源、活性以及在工业应用中的挑战。 物理化学转化： 溶剂法： 利用特定溶剂（如离子液体、深共熔溶剂）溶解生物质组分，实现高效分离和转化。我们将分析不同溶剂体系的特点、溶解机理以及它们在生物精炼中的前景。 本章将强调不同技术之间的协同作用，以及如何根据生物质原料的特性和目标产品的需求，集成设计和优化生物精炼工艺流程，以实现最大化的经济效益和环境效益。 第三章：超越燃料——生物基化学品与材料的崛起 生物精炼厂的价值远不止于生产生物燃料。本章将聚焦于生物基化学品和生物基材料的广阔天地，它们代表着生物精炼厂更为重要的价值增长点和可持续发展的未来方向。 生物基化学品： 平台化合物： 如乳酸、丁二酸、乙醇、甘油、糠醛等，它们是许多高附加值化学品的“中间站”，可以通过进一步的化学转化，生产出塑料、树脂、溶剂、表面活性剂、医药中间体等。本书将详细介绍这些平台化合物的生产工艺和下游应用。 特种化学品： 如生物基增塑剂、生物基润滑油、生物基抗氧化剂等，它们在性能上可与传统石化产品媲美，甚至更优，且具有良好的生物降解性。 生物聚合物单体： 如乳酸生产的聚乳酸（PLA）、丁二酸生产的聚丁二酸丁二醇酯（PBS）等，它们为生产可降解塑料提供了基础。 生物基材料： 生物塑料： 除了聚乳酸和PBS，还将介绍聚羟基脂肪酸酯（PHA）、淀粉基塑料等，它们在包装、农业、纺织等领域展现出巨大的应用潜力，有助于解决白色污染问题。 生物复合材料： 利用生物质纤维（如纤维素、木质素）作为填料或增强体，与生物基树脂结合，制备出轻质、高强度的复合材料，可用于汽车、建筑等行业。 木质素的价值挖掘： 作为生物质中最丰富的芳香族化合物，木质素的有效利用是生物精炼领域的一大挑战，也是一大机遇。本书将探讨木质素的分离、改性以及其在生产芳香族化学品、碳材料、阻燃剂等方面的应用前景。 本章将强调生物精炼厂在构建“循环经济”和“低碳经济”中的关键作用，通过用可再生生物质替代化石资源生产化学品和材料，不仅减少了温室气体排放，也为我们提供了一条通往可持续消费和生产模式的必由之路。 第四章：生物精炼厂的经济与政策挑战 尽管生物精炼厂拥有巨大的潜力和优势，但其大规模推广仍面临诸多挑战，经济性和政策支持是其中最为关键的两个方面。 经济可行性分析： 成本结构： 分析生物质原料成本、预处理成本、转化成本、分离提纯成本以及市场营销成本等。 规模效应： 探讨生物精炼厂如何通过规模化生产来降低单位成本。 产品组合优化： 强调通过生产多种高附加值产品来提高整体经济效益，降低对单一产品的依赖。 生命周期评估（LCA）： 引入LCA的概念，全面评估生物精炼厂的经济和环境效益。 政策与市场驱动： 政府激励政策： 探讨各国政府在税收减免、财政补贴、绿色采购、可再生能源配额制等方面的作用。 碳税与碳排放交易： 分析这些政策如何引导企业向低碳生产模式转型，提升生物基产品的竞争力。 研发投入与技术创新： 强调政府在支持生物精炼技术研发、设立示范项目、推动技术商业化方面的作用。 市场准入与标准制定： 讨论建立统一的生物基产品标准，促进市场接受度和信任度。 国际合作与贸易： 分析国际合作在技术交流、资源共享、市场开拓方面的重要性。 社会接受度与可持续性： 土地利用与粮食安全： 探讨如何平衡生物质生产与粮食生产之间的关系，避免对粮食安全造成威胁。 生物多样性保护： 关注生物质种植和生产过程对生态环境的影响。 公众认知与教育： 提升公众对生物精炼厂和生物基产品的认知度，争取社会支持。 本章将深入剖析生物精炼厂从实验室走向市场的过程中所遇到的实际问题，并提出相应的策略和建议，为生物精炼产业的健康发展提供政策和经济上的指引。 第五章：生物精炼厂的未来展望与发展趋势 展望未来，生物精炼厂的发展将更加多元化、智能化和集成化。 集成化与智能化： 强调不同生物质转化技术的协同集成，构建“一体化”的生物精炼厂。同时，利用大数据、人工智能等技术优化生产过程，实现智能化管理和控制。 分布式生物精炼： 探索在农村地区建立小型、分散式的生物精炼厂，就地取材，就地转化，降低运输成本，并为当地提供就业机会。 碳捕获与利用（CCU）： 将生物精炼厂与CCU技术相结合，进一步提升其环境效益，实现碳中和甚至碳负排放。 新型生物质原料的开发： 持续关注微藻、工程微生物等新型生物质原料的开发与应用。 生物精炼与能源互联网的融合： 探讨生物精炼厂如何成为未来能源网络的重要组成部分。 本书的最后一章将带领读者眺望生物精炼厂的未来，分析其可能的发展方向和变革潜力。我们将看到，生物精炼厂不仅仅是生产绿色燃料和化学品的工厂，更是连接农业、工业、能源和环境的桥梁，是构建可持续、低碳、循环经济的基石。 结论：迈向绿色文明的新篇章 《生物精炼厂：可持续未来的基石》一书，将通过对生物质原料、核心转化技术、多样化产品开发、经济政策支持以及未来发展趋势的全面阐述，为读者揭示生物精炼厂在推动全球可持续发展中的重要地位。它不仅是一份技术指南，更是一份关于如何利用自然之力，创造绿色未来的愿景。通过理解和应用生物精炼厂的理念和技术，我们正一步步走向一个更加清洁、健康、繁荣的未来。

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