生態(tài)煉制：工業(yè)過程與產(chǎn)品

第一部分背景及概述——原理和基礎知識
1生物煉制體系——概述1
11引言1
12歷史回顧2
121傳統(tǒng)技術的概述及工業(yè)資源2
122開端——生物質(zhì)消化2
123生物基產(chǎn)品集成生產(chǎn)的起源5
13現(xiàn)狀8
131生物煉制目前研究和開發(fā)的一些現(xiàn)狀8
132生物質(zhì)原料9
133生物質(zhì)技術的國家遠景、目標和計劃(美國)11
134生物燃料的遠景、目標及計劃(歐盟及德國)12
14生物煉制的原理13
141基本原理13
142“生物煉制”的定義14
143生物技術的作用16
144砌塊化合物，化合物和潛能篩選18
15生物煉制體系與設計19
151簡介19
152木質(zhì)纖維素原料的生物煉制20
153全谷物生物煉制22
154綠色生物煉制24
155雙平臺概念與合成氣27
16前景展望28
參考文獻29
2生物質(zhì)煉制的全球性影響——21世紀的生物基經(jīng)濟36
21引言36
22歷史概要36
221化石碳加工工業(yè)的背景及發(fā)展36
222現(xiàn)存的生物基經(jīng)濟：可再生碳38
223邁向更大的生物基經(jīng)濟39
23生物煉制廠的供應40
231生物煉制廠需要什么原材料，能生產(chǎn)何種產(chǎn)品？40
232生物質(zhì)原料成本與石油成本的比較41
233能夠提供多少生物質(zhì)原料，其價格是多少？44
24生物煉制的技術如何發(fā)展？46
241產(chǎn)品的產(chǎn)率：主要的技術經(jīng)濟因素46
242產(chǎn)品的多樣化：利用全生物質(zhì)47
243纖維素生物煉制方法的完善與先決技術條件48
25集成生物煉制體系的可持續(xù)性49
251集成生物煉制系統(tǒng)：“所有生物質(zhì)本地化”49
252農(nóng)業(yè)/林業(yè)生態(tài)系統(tǒng)模型：可持續(xù)時代的新工具50
253分析集成生物煉制體系的可持續(xù)性：一些結論51
26結論55
參考文獻56
3發(fā)展生物煉制需考慮的技術與經(jīng)濟因素58
31引言58
32概述：生物煉制模型59
33原料及可發(fā)酵糖的轉化59
331蔗糖60
332淀粉61
333纖維素61
34技術挑戰(zhàn)63
341纖維素酶63
342發(fā)酵微生物66
35結論69
參考文獻70
4適于化工業(yè)的生物煉制——荷蘭的觀點73
41引言73
42歷史性概述——化工業(yè)：現(xiàn)狀及前景74
421產(chǎn)品及市場概況74
422技術路線75
423生物基工業(yè)產(chǎn)品76
424國際前景78
43生物質(zhì)：技術和可持續(xù)性80
431向生物基工業(yè)的過渡：在荷蘭的行業(yè)集成80
432可持續(xù)性能夠推動工業(yè)技術的發(fā)展嗎？82
44化工業(yè)：生物質(zhì)機遇——生物煉制83
441生物質(zhì)機遇83
442生物煉制的概念84
443生物質(zhì)的可利用性86
444初級煉制87
445二次熱化學煉制87
446二次生物化學煉制——發(fā)酵過程89
45結論，展望，前景91
451生物質(zhì)——可持續(xù)性91
452生物質(zhì)的提煉與預處理91
453轉化技術92
454化學品及材料的設計92
455荷蘭能源研究戰(zhàn)略93
參考文獻93
第二部分生物煉制體系
5木質(zhì)纖維素生物煉制——一種回到利用可持續(xù)資源生產(chǎn)資源和工業(yè)有機
化學品的策略96
51目前形勢96
52策略96
521策略中的策略97
522環(huán)境效益97
523商業(yè)結構98
524成本評估98
53石油和生物質(zhì)化學的比較99
531石油資源99
532生物質(zhì)資源99
533糖類和多糖100
534木質(zhì)素101
535三酰甘油酯101
536蛋白質(zhì)102
54木質(zhì)纖維素煉制化學102
55幾個集成生物煉制的應用舉例104
551以木質(zhì)纖維素為原料生產(chǎn)乙醇和糠醛104
552城市固體廢棄物處理104
553城市固體廢棄物處理、乙醇生產(chǎn)和生物柴油生產(chǎn)的耦合105
56小結106
參考文獻106
6木質(zhì)纖維素生物煉制——生物質(zhì)水解工廠的歷史和發(fā)展107
61引言107
62生物質(zhì)原料的水解107
621酸水解法轉化107
622酶催化法轉化108
63酸水解過程108
631生產(chǎn)乙醇的早期努力108
632其他產(chǎn)物110
64酶水解過程111
641早期歷史111
642酶催化水解生物質(zhì)工廠的發(fā)展111
643技術發(fā)展112
65結論113
參考文獻113
7生物精煉工藝——以木質(zhì)纖維素為原料生產(chǎn)乙酰丙酸、糠醛、甲酸116
71引言116
72木質(zhì)纖維素水解116
721多糖的酸水解117
722乙酰丙酸、甲酸和糠醛的生產(chǎn)118
73生物精煉過程120
731生物精煉過程產(chǎn)量和效率121
732比傳統(tǒng)木質(zhì)纖維素加工技術具有的優(yōu)勢122
733生物質(zhì)精煉工藝的產(chǎn)品122
734生物質(zhì)精煉半焦129
735生物煉制過程的經(jīng)濟性132
74結論134
參考文獻135
全農(nóng)作物生物煉制技術
8一個全農(nóng)作物生物煉制系統(tǒng)——一種利用谷物生產(chǎn)非食用產(chǎn)品的
封閉系統(tǒng)138
81引言138
82基于小麥的生物煉制技術140
821小麥的結構和組成140
822小麥粉碾磨副產(chǎn)物的二級處理141
823食品和非食品應用的小麥分離新工藝144
824基于小麥新型干分級處理技術的生物煉制146
83基于燕麥的生物煉制技術151
831燕麥的結構和組成151
832潛在的基于燕麥的分級處理工藝概況152
84小結155
參考文獻155
燃料導向的生物煉制技術
9Iogen公司利用纖維素生物質(zhì)生產(chǎn)乙醇的示范加工過程160
91引言160
92過程概述160
93原料的選擇161
931原料的組成161
932原料的選擇162
933利用淀粉或蔗糖生產(chǎn)乙醇163
934纖維素生物質(zhì)生產(chǎn)乙醇的優(yōu)勢163
94預處理164
941預處理過程164
942化學反應164
943其他的預處理過程165
95纖維素酶的生產(chǎn)166
951生產(chǎn)纖維素酶166
952在乙醇廠區(qū)現(xiàn)場生產(chǎn)纖維素酶167
953纖維素酶的商業(yè)化生產(chǎn)現(xiàn)狀167
96纖維素水解168
961過程描述168
962纖維素酶水解的動力學168
963酶水解的改進169
97木質(zhì)素加工170
971過程描述170
972木質(zhì)素的其他用途170
98糖發(fā)酵和乙醇提取171
參考文獻171
10糖基生物煉制——聯(lián)產(chǎn)聚3羥基丁酸、糖及乙醇的技術173
101引言173
102巴西的甘蔗工業(yè)——歷史沿革173
1021糖及乙醇的生產(chǎn)173
1022甘蔗農(nóng)業(yè)與綠色循環(huán)174
103甘蔗原料生產(chǎn)的生物可降解塑料175
1031聚3羥基丁酸175
1032聚3羥基丁酸聚合物176
104聚3羥基丁酸的生產(chǎn)過程179
1041Ralstonia?eutropha以糖為原料發(fā)酵合成PHB179
1042胞內(nèi)PHB的提取和純化的下游加工過程180
1043糖廠聯(lián)產(chǎn)PHB182
1044制糖廠中生產(chǎn)PHB的投資和生產(chǎn)成本183
105展望184
參考文獻185
基于熱化學工藝的生物煉制
11基于熱化學生物復合式工藝的生物質(zhì)煉制總論187
111引言187
112歷史概要187
1121基于合成氣發(fā)酵的生物煉制的起源187
1122基于生物油發(fā)酵的生物煉制的起源188
113基于氣化技術的系統(tǒng)189
1131氣化的基礎知識189
1132合成氣的發(fā)酵191
1133基于合成氣發(fā)酵的生物煉制197
1134支撐技術(enabling?technology)198
114基于快速高溫分解的系統(tǒng)199
1141快速高溫分解的基礎知識199
1142生物油的發(fā)酵202
1143基于快速高溫分解的生物煉制204
1144支撐技術206
115前景與展望206
參考文獻207
綠色生物煉制
12綠色生物煉制的概念——基本原理和應用潛力210
121引言210
122歷史概況210
1221起源210
1222葉蛋白濃縮物的首次生產(chǎn)211
1223葉染料的首次生產(chǎn)213
123綠色生物煉制原材料214
1231原材料214
1232大規(guī)模綠色生物煉制的草場原料的獲得215
1233草料的關鍵成分216
124綠色生物煉制概念223
1241基本原理和現(xiàn)狀223
1242濕法分級和初步煉制224
125加工和產(chǎn)品227
1251汁液部分227
1252GJ飲料/另一種用途228
1253成分和特性229
1254濾餅(纖維)組分231
126綠色生物煉制——經(jīng)濟和生態(tài)235
127前景與展望236
參考文獻236
13生物煉制中的植物汁液——利用植物汁液作為發(fā)酵培養(yǎng)基247
131引言247
132歷史概況247
133生物基聚(乳酸)247
1331發(fā)酵過程248
1332綠色生物煉制248
1333乳酸發(fā)酵248
1334褐色汁液作為發(fā)酵培養(yǎng)基249
134材料和方法250
1341分析方法250
1342唾液乳桿菌BC1001褐色汁液的補料分批發(fā)酵250
1343唾液乳桿菌BC1001中試規(guī)模連續(xù)發(fā)酵251
1344好氧和厭氧儲存期間馬鈴薯汁的性質(zhì)研究251
135褐色汁液251
1351化學成分251
1352季節(jié)變化253
1353褐色汁液的乳酸發(fā)酵255
1354綠色作物干燥工業(yè)作為乳酸生產(chǎn)者256
136馬鈴薯汁258
1361馬鈴薯汁作為發(fā)酵培養(yǎng)基258
1362馬鈴薯淀粉廠作為乳酸生產(chǎn)者259
137碳水化合物259
138乳酸純化260
139結論與展望261
參考文獻262
第三部分生物質(zhì)生產(chǎn)和初級生物煉制
14生物質(zhì)的商業(yè)化與農(nóng)業(yè)廢棄物的收集263
141引言263
142歷史概要264
1421個案研究：愛荷華Harlan的玉米秸稈收集計劃265
1422案例研究：甘蔗渣——干的還是濕的？267
143生物質(zhì)價值268
1431土質(zhì)269
1432農(nóng)戶價值269
1433加工者價值271
144可持續(xù)地移除272
1441土壤有機質(zhì)273
1442土壤侵蝕控制273
1443覆蓋作物275
145收集、儲藏和運輸?shù)膭?chuàng)新方法276
1451收集276
1452儲藏278
1453運輸281
146建立原料供應系統(tǒng)282
1461基礎設施283
147前景與展望284
參考文獻284
15玉米濕磨和干磨工業(yè)——生物煉制技術發(fā)展的基礎288
151引言：玉米的濕磨和干磨——已有的生物煉制廠288
152玉米精煉廠288
1521濕磨精煉廠288
1522干磨精煉廠289
1523廢水處理289
153現(xiàn)代玉米煉制廠290
1531背景和定義290
1532工藝和產(chǎn)品290
1533煉制廠經(jīng)濟學292
154碳水化合物煉制293
155前景與展望294
參考文獻294
第四部分生物煉制轉化——工藝與技術
16生物煉制中的酶295
161引言295
162生物質(zhì)底物296
1621生物質(zhì)的組成296
1622生物質(zhì)的預處理298
163生物質(zhì)降解過程中的酶301
1631葡聚糖酶或纖維素酶301
1632半纖維素酶302
1633非水解活性的對生物質(zhì)具有活性的酶302
1634生物質(zhì)降解酶類的協(xié)同作用302
164生物質(zhì)轉化中纖維素酶研究進展303
1641CBHEGBG系統(tǒng)的優(yōu)化303
1642生物質(zhì)轉化中其他具有潛在應用前景的蛋白307
165纖維素酶的表達311
166生物基產(chǎn)品的種類312
1661燃料312
1662精細化工314
1663燃料電池314
167生物煉制：回顧與展望315
1671基于生物質(zhì)的材料與能源應用前景315
1672可持續(xù)發(fā)展是經(jīng)濟發(fā)展的要求316
參考文獻317
17利用可再生性原料生產(chǎn)大宗化學品和精細化學品的生物催化
與催化路線320
171引言320
1711可再生資源320
1712產(chǎn)品320
172歷史回顧321
173工藝322
1731固定化323
1732利用可再生資源生產(chǎn)有機溶劑或燃料的生物催化路線324
1733從甘油生產(chǎn)1，3丙二醇的生物催化路線326
1734利用菊粉制備雙果糖酐(DFA)的生物催化路線329
1735從糖制備糖酸的化學路線334
參考文獻338
索引340