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木質纖維素生物質精煉 版權信息
- ISBN：9787030572981
- 條形碼：9787030572981 ; 978-7-03-057298-1
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
木質纖維素生物質精煉 內容簡介
以木質纖維素為原料的制漿造紙工業向生物質精煉工業的轉型是必然的發展趨勢。本書介紹了利用木質纖維素中的主要成分生產生物燃料、生物化學品和生物材料的理論與技術。首先介紹了木質纖維素生物質精煉的研究現狀及面臨的挑戰與機遇；在分析全球尤其是我國木質纖維素資源現狀的基礎上，介紹了破解木質纖維素生物質頑抗性的各種預處理技術；重點介紹了利用碳水化合物生產生物燃料的原理與工藝技術，以及利用木質纖維素各組分生產各種化學品和生物材料的原理與技術；*后介紹了現行的制漿造紙工業與生物質精煉結合的模式。
木質纖維素生物質精煉 目錄
目錄
前言
**篇 緒論
第1章 概論 3
1.1 生物質精煉的概念與分類 4
1.1.1 概念及其基本要素 4
1.1.2 生物質精煉的分類 4
1.1.3 本書所探討的生物質精煉的范疇 10
1.2 木質纖維素生物質精煉的基本原理與研究現狀 10
1.2.1 基本原理 10
1.2.2 木質纖維素生物質精煉的研究現狀 12
1.3 木質纖維素生物質精煉的挑戰與機遇 23
1.3.1 木質纖維素生物質原料 23
1.3.2 轉化工藝 24
1.3.3 產品 24
參考文獻 25
第2章 木質纖維素生物質資源 44
2.1 生物質分類 45
2.1.1 能源作物 45
2.1.2 農業剩余物 46
2.1.3 森林剩余物 47
2.1.4 工業和城市廢棄物 47
2.2 世界木質纖維素生物質資源 47
2.2.1 立木蓄積和生物量 48
2.2.2 碳儲量 49
2.2.3 木材的砍除 50
2.2.4 經濟林和多用途林的面積變化 50
2.3 我國木質纖維素生物質資源 50
2.3.1 農業剩余物 51
2.3.2 森林剩余物 53
2.3.3 退化土地的草類生物質 58
2.3.4 城市固體廢棄物 59
參考文獻 60
第二篇 木質纖維素的酶解頑抗性
第3章 影響木質纖維素酶解頑抗性的因素 67
3.1 木質生物質的頑抗性 67
3.2 生物質化學組成對酶解頑抗性的影響 69
3.2.1 木素 69
3.2.2 半纖維素 69
3.2.3 乙酰基 71
3.2.4 細胞壁蛋白質 71
3.3 生物質物理特性對酶解頑抗性的影響 72
3.3.1 可及表面積 72
3.3.2 纖維素結晶度 73
3.3.3 纖維素聚合度 74
3.4 化學組成和物理結構的交互影響 76
參考文獻 77
第4章 木素對木質纖維素酶解頑抗性的影響 86
4.1 木素在木質纖維素中的含量 86
4.1.1 木素的類型及其含量 86
4.1.2 木素結構單元之間的化學連接 88
4.1.3 木素的功能基 88
4.2 纖維素酶的特性 88
4.3 木素 90
4.3.1 疏水作用 91
4.3.2 靜電作用 92
4.3.3 氫鍵作用 94
4.4 木素對纖維素的立體或物理阻隔 95
4.5 木質纖維素酶解中非生產性吸附的阻止策略 96
參考文獻 96
第三篇 木質纖維素的預處理技術
第5章 化學預處理 105
5.1 堿預處理 105
5.1.1 堿預處理技術的概述 105
5.1.2 氫氧化鈉和碳酸鈉預處理 106
5.1.3 氨預處理 110
5.1.4 氨水預處理 110
5.1.5 無水液氨預處理 111
5.1.6 氨解 111
5.1.7 石灰預處理 112
5.2 酸預處理 112
5.2.1 酸預處理的反應 112
5.2.2 稀酸預處理 114
5.2.3 濃酸預處理 115
5.3 室溫離子液體 117
5.3.1 離子液體溶解纖維素及其機理 118
5.3.2 離子液體中纖維素的水解 121
5.4 氧化脫木素 124
5.4.1 過氧化氫 124
5.4.2 臭氧 124
5.4.3 濕氧化 124
5.5 有機溶劑預處理 125
5.5.1 反應機理 126
5.5.2 有機溶劑分離工藝 131
5.6 熱水預處理 141
5.6.1 熱水預處理的主要反應 141
5.6.2 熱水抽提動力學 144
5.6.3 相對時間 148
5.6.4 操作條件的影響 149
參考文獻 155
第6章 物理預處理 175
6.1 傳統機械預處理的類型 175
6.2 機械磨漿 177
6.2.1 制漿造紙工業中的機械磨漿 177
6.2.2 機械磨漿在生物質精煉中的應用 180
6.3 擠壓預處理 184
6.3.1 擠壓預處理工藝 185
6.3.2 單螺旋擠壓機和雙螺旋擠壓機 184
6.3.3 擠壓過程中的預處理作用 187
6.3.4 擠壓處理的經濟分析 190
6.4 高能輻射處理 192
6.4.1 γ 射線輻射 192
6.4.2 微波處理 193
6.5.3 電子束輻射 194
6.4.4 超聲波 195
6.5 影響機械尺寸降低過程的性能和能耗 196
6.5.1 生物質的結構與性能 196
6.5.2 *終產品的顆粒特性需求及設備 199
6.5.3 化學 201
6.5.4 機械尺寸降低的能量效率 205
參考文獻 207
第7章 物理化學預處理 218
7.1 蒸汽爆破 218
7.1.1 蒸汽爆破處理的作用過程與機理 218
7.1.2 蒸汽爆破預處理的關鍵影響因素 220
7.1.3 蒸汽爆破工藝 222
7.2 二氧化碳爆破 224
7.2.1 超臨界二氧化碳預處理機理 224
7.2.2 超臨界二氧化碳預處理影響因素 225
7.2.3 超臨界二氧化碳工藝 228
7.3 烘焙 228
參考文獻 229
第8章 預處理過程中酶解抑制劑的產生與控制 234
8.1 預處理過程中所產生的抑制劑 234
8.1.1 低分子量有機酸和呋喃 236
8.1.2 酚類化合物 238
8.2 抑制劑作用機理 241
8.2.1 脂肪酸 241
8.2.2 糠醛和 242
8.2.3 酚類化合物 243
8.2.4 無機化合物 243
8.2.5 其他抑制劑 244
8.2.6 協同作用 244
8.3 消除或減輕抑制作用的策略 244
8.3.1 物理方法 245
8.3.2 化學方法 247
8.3.3 生物處理 249
8.3.4 發酵條件改善 251
8.3.5 提高酵母對抑制劑的適應性 253
8.3.6 改善抑制劑耐受性的酵母重組 254
8.3.7 提高酵母抑制劑耐受性的進化工程 256
參考文獻 257
第四篇 木質纖維素生物能源
第9章 木質纖維素的水解糖化 273
9.1 纖維素酶解機理 273
9.2 影響纖維素酶解活性的因素 274
9.2.1 溫度 274
9.2.2 pH 274
9.2.3 底物濃度 275
9.2.4 抑制劑及激活劑 275
9.3 提高木質纖維素酶解糖化效率的途徑 275
9.3.1 產酶菌株優化及酶的生產 275
9.3.2 酶技術 277
9.3.3 酶解助劑 280
9.3.4 反應器的改進 282
9.3.5 外場輔助作用 285
9.3.6 酶的回收 285
參考文獻 286
第10章 利用碳水化合物生產乙醇 292
10.1 水解和發酵工藝的模式 292
10.1.1 獨立的酶解和發酵 292
10.1.2 同步糖化發酵 293
10.1.3 同步糖化共發酵 294
10.1.4 一體化生物加工過程 294
10.2 戊糖發酵生產乙醇 296
10.2.1 戊糖發酵生產乙醇的機理 296
10.2.2 自然界中能利用戊糖的微生物 296
10.2.3 木糖降解基因工程菌的構建 297
10.3 己糖發酵生產乙醇 300
10.3.1 利用己糖的微生物 300
10.3.2 己糖發酵生產乙醇的途徑 300
10.3.3 混合糖發酵中基因技術的應用 300
10.4 乳酸發酵 301
10.5 琥珀酸發酵 302
參考文獻 304
第11章 碳水化合物制氫 308
11.1 化學催化制氫 309
11.2 生物催化制氫 310
11.2.1 發酵產氫微生物 310
11.2.2 微生物發酵產氫代謝途徑 312
11.2.3 氫酶 313
11.2.4 木質纖維素產氫的生物過程及工藝 315
11.2.5 木質纖維素生物轉化氫氣技術前景 317
11.3 生物轉化合成途徑 317
參考文獻 320
第五篇 木質纖維素生物化學品
第12章 半纖維素化學品 329
12.1 酶催化制備半纖維素化學品 329
12.1.1 酶解 330
12.1.2 乙醇 334
12.1.3 琥珀酸 334
12.1.4 木糖醇 334
12.1.5 丁二醇 338
12.1.6 其他化合物 341
12.2 通過化學轉化制備半纖維素化學品 342
12.2.1 糠醛 342
12.2.2 5-HMF 345
12.2.3 乙酰丙酸 347
12.2.4 木糖醇 349
參考文獻 350
第13章 木素化學品 367
13.1 木素的分離 368
13.1.1 硫酸鹽木素 369
13.1.2 亞硫酸鹽木素 369
13.1.3 燒堿木素 370
13.1.4 有機溶劑木素 370
13.1.5 快速熱解木素 373
13.1.6 稀酸水解木素 374
13.1.7 水熱分離木素 374
13.1.8 雙相分離木素 375
13.2 木素的解聚 376
13.2.1 分離木素的熱解 377
13.2.2 催化加氫熱解 378
13.2.3 亞臨界和超臨界水處理 380
13.2.4 超臨界溶劑處理 380
13.3 氣化 381
13.3.1 傳統氣化 381
13.3.2 木素所形成的熱解氣 383
13.3.3 超臨界水氣化 383
13.4 木素的*終利用 384
13.4.1 燃料 385
13.4.2 芳香族化學品 386
參考文獻 388
第14章 抽出物化學品 398
14.1 化學組成及其特性 398
14.1.1 萜烯和類萜 398
14.1.2 脂肪酸 401
14.1.3 酚類化合物 401
14.1.4 生物堿 403
14.2 木質纖維素中抽出物成分的分離 403
14.3 抽出物組分的應用 404
14.3.1 松節油 404
14.3.2 松香 406
14.3.3 甾醇類化合物 409
14.3.4 脂肪酸 410
14.3.5 酚類物質 410
14.3.6 生物堿 412
參考文獻 412
第15章 纖維素材料 419
15.1 纖維素的結構 419
15.1.1 纖維素的鏈結構 419
15.1.2 纖維素聚集態結構 420
15.1.3 氫鍵網絡結構 421
15.2 纖維素的物理性質 421
15.2.1 纖維素的溶脹 421
15.2.2 纖維素的溶解 422
15.3 纖維素的改性反應 425
15.3.1 酯類纖維素 425
15.3.2 磺化纖維素 425<
前言
**篇 緒論
第1章 概論 3
1.1 生物質精煉的概念與分類 4
1.1.1 概念及其基本要素 4
1.1.2 生物質精煉的分類 4
1.1.3 本書所探討的生物質精煉的范疇 10
1.2 木質纖維素生物質精煉的基本原理與研究現狀 10
1.2.1 基本原理 10
1.2.2 木質纖維素生物質精煉的研究現狀 12
1.3 木質纖維素生物質精煉的挑戰與機遇 23
1.3.1 木質纖維素生物質原料 23
1.3.2 轉化工藝 24
1.3.3 產品 24
參考文獻 25
第2章 木質纖維素生物質資源 44
2.1 生物質分類 45
2.1.1 能源作物 45
2.1.2 農業剩余物 46
2.1.3 森林剩余物 47
2.1.4 工業和城市廢棄物 47
2.2 世界木質纖維素生物質資源 47
2.2.1 立木蓄積和生物量 48
2.2.2 碳儲量 49
2.2.3 木材的砍除 50
2.2.4 經濟林和多用途林的面積變化 50
2.3 我國木質纖維素生物質資源 50
2.3.1 農業剩余物 51
2.3.2 森林剩余物 53
2.3.3 退化土地的草類生物質 58
2.3.4 城市固體廢棄物 59
參考文獻 60
第二篇 木質纖維素的酶解頑抗性
第3章 影響木質纖維素酶解頑抗性的因素 67
3.1 木質生物質的頑抗性 67
3.2 生物質化學組成對酶解頑抗性的影響 69
3.2.1 木素 69
3.2.2 半纖維素 69
3.2.3 乙酰基 71
3.2.4 細胞壁蛋白質 71
3.3 生物質物理特性對酶解頑抗性的影響 72
3.3.1 可及表面積 72
3.3.2 纖維素結晶度 73
3.3.3 纖維素聚合度 74
3.4 化學組成和物理結構的交互影響 76
參考文獻 77
第4章 木素對木質纖維素酶解頑抗性的影響 86
4.1 木素在木質纖維素中的含量 86
4.1.1 木素的類型及其含量 86
4.1.2 木素結構單元之間的化學連接 88
4.1.3 木素的功能基 88
4.2 纖維素酶的特性 88
4.3 木素 90
4.3.1 疏水作用 91
4.3.2 靜電作用 92
4.3.3 氫鍵作用 94
4.4 木素對纖維素的立體或物理阻隔 95
4.5 木質纖維素酶解中非生產性吸附的阻止策略 96
參考文獻 96
第三篇 木質纖維素的預處理技術
第5章 化學預處理 105
5.1 堿預處理 105
5.1.1 堿預處理技術的概述 105
5.1.2 氫氧化鈉和碳酸鈉預處理 106
5.1.3 氨預處理 110
5.1.4 氨水預處理 110
5.1.5 無水液氨預處理 111
5.1.6 氨解 111
5.1.7 石灰預處理 112
5.2 酸預處理 112
5.2.1 酸預處理的反應 112
5.2.2 稀酸預處理 114
5.2.3 濃酸預處理 115
5.3 室溫離子液體 117
5.3.1 離子液體溶解纖維素及其機理 118
5.3.2 離子液體中纖維素的水解 121
5.4 氧化脫木素 124
5.4.1 過氧化氫 124
5.4.2 臭氧 124
5.4.3 濕氧化 124
5.5 有機溶劑預處理 125
5.5.1 反應機理 126
5.5.2 有機溶劑分離工藝 131
5.6 熱水預處理 141
5.6.1 熱水預處理的主要反應 141
5.6.2 熱水抽提動力學 144
5.6.3 相對時間 148
5.6.4 操作條件的影響 149
參考文獻 155
第6章 物理預處理 175
6.1 傳統機械預處理的類型 175
6.2 機械磨漿 177
6.2.1 制漿造紙工業中的機械磨漿 177
6.2.2 機械磨漿在生物質精煉中的應用 180
6.3 擠壓預處理 184
6.3.1 擠壓預處理工藝 185
6.3.2 單螺旋擠壓機和雙螺旋擠壓機 184
6.3.3 擠壓過程中的預處理作用 187
6.3.4 擠壓處理的經濟分析 190
6.4 高能輻射處理 192
6.4.1 γ 射線輻射 192
6.4.2 微波處理 193
6.5.3 電子束輻射 194
6.4.4 超聲波 195
6.5 影響機械尺寸降低過程的性能和能耗 196
6.5.1 生物質的結構與性能 196
6.5.2 *終產品的顆粒特性需求及設備 199
6.5.3 化學 201
6.5.4 機械尺寸降低的能量效率 205
參考文獻 207
第7章 物理化學預處理 218
7.1 蒸汽爆破 218
7.1.1 蒸汽爆破處理的作用過程與機理 218
7.1.2 蒸汽爆破預處理的關鍵影響因素 220
7.1.3 蒸汽爆破工藝 222
7.2 二氧化碳爆破 224
7.2.1 超臨界二氧化碳預處理機理 224
7.2.2 超臨界二氧化碳預處理影響因素 225
7.2.3 超臨界二氧化碳工藝 228
7.3 烘焙 228
參考文獻 229
第8章 預處理過程中酶解抑制劑的產生與控制 234
8.1 預處理過程中所產生的抑制劑 234
8.1.1 低分子量有機酸和呋喃 236
8.1.2 酚類化合物 238
8.2 抑制劑作用機理 241
8.2.1 脂肪酸 241
8.2.2 糠醛和 242
8.2.3 酚類化合物 243
8.2.4 無機化合物 243
8.2.5 其他抑制劑 244
8.2.6 協同作用 244
8.3 消除或減輕抑制作用的策略 244
8.3.1 物理方法 245
8.3.2 化學方法 247
8.3.3 生物處理 249
8.3.4 發酵條件改善 251
8.3.5 提高酵母對抑制劑的適應性 253
8.3.6 改善抑制劑耐受性的酵母重組 254
8.3.7 提高酵母抑制劑耐受性的進化工程 256
參考文獻 257
第四篇 木質纖維素生物能源
第9章 木質纖維素的水解糖化 273
9.1 纖維素酶解機理 273
9.2 影響纖維素酶解活性的因素 274
9.2.1 溫度 274
9.2.2 pH 274
9.2.3 底物濃度 275
9.2.4 抑制劑及激活劑 275
9.3 提高木質纖維素酶解糖化效率的途徑 275
9.3.1 產酶菌株優化及酶的生產 275
9.3.2 酶技術 277
9.3.3 酶解助劑 280
9.3.4 反應器的改進 282
9.3.5 外場輔助作用 285
9.3.6 酶的回收 285
參考文獻 286
第10章 利用碳水化合物生產乙醇 292
10.1 水解和發酵工藝的模式 292
10.1.1 獨立的酶解和發酵 292
10.1.2 同步糖化發酵 293
10.1.3 同步糖化共發酵 294
10.1.4 一體化生物加工過程 294
10.2 戊糖發酵生產乙醇 296
10.2.1 戊糖發酵生產乙醇的機理 296
10.2.2 自然界中能利用戊糖的微生物 296
10.2.3 木糖降解基因工程菌的構建 297
10.3 己糖發酵生產乙醇 300
10.3.1 利用己糖的微生物 300
10.3.2 己糖發酵生產乙醇的途徑 300
10.3.3 混合糖發酵中基因技術的應用 300
10.4 乳酸發酵 301
10.5 琥珀酸發酵 302
參考文獻 304
第11章 碳水化合物制氫 308
11.1 化學催化制氫 309
11.2 生物催化制氫 310
11.2.1 發酵產氫微生物 310
11.2.2 微生物發酵產氫代謝途徑 312
11.2.3 氫酶 313
11.2.4 木質纖維素產氫的生物過程及工藝 315
11.2.5 木質纖維素生物轉化氫氣技術前景 317
11.3 生物轉化合成途徑 317
參考文獻 320
第五篇 木質纖維素生物化學品
第12章 半纖維素化學品 329
12.1 酶催化制備半纖維素化學品 329
12.1.1 酶解 330
12.1.2 乙醇 334
12.1.3 琥珀酸 334
12.1.4 木糖醇 334
12.1.5 丁二醇 338
12.1.6 其他化合物 341
12.2 通過化學轉化制備半纖維素化學品 342
12.2.1 糠醛 342
12.2.2 5-HMF 345
12.2.3 乙酰丙酸 347
12.2.4 木糖醇 349
參考文獻 350
第13章 木素化學品 367
13.1 木素的分離 368
13.1.1 硫酸鹽木素 369
13.1.2 亞硫酸鹽木素 369
13.1.3 燒堿木素 370
13.1.4 有機溶劑木素 370
13.1.5 快速熱解木素 373
13.1.6 稀酸水解木素 374
13.1.7 水熱分離木素 374
13.1.8 雙相分離木素 375
13.2 木素的解聚 376
13.2.1 分離木素的熱解 377
13.2.2 催化加氫熱解 378
13.2.3 亞臨界和超臨界水處理 380
13.2.4 超臨界溶劑處理 380
13.3 氣化 381
13.3.1 傳統氣化 381
13.3.2 木素所形成的熱解氣 383
13.3.3 超臨界水氣化 383
13.4 木素的*終利用 384
13.4.1 燃料 385
13.4.2 芳香族化學品 386
參考文獻 388
第14章 抽出物化學品 398
14.1 化學組成及其特性 398
14.1.1 萜烯和類萜 398
14.1.2 脂肪酸 401
14.1.3 酚類化合物 401
14.1.4 生物堿 403
14.2 木質纖維素中抽出物成分的分離 403
14.3 抽出物組分的應用 404
14.3.1 松節油 404
14.3.2 松香 406
14.3.3 甾醇類化合物 409
14.3.4 脂肪酸 410
14.3.5 酚類物質 410
14.3.6 生物堿 412
參考文獻 412
第15章 纖維素材料 419
15.1 纖維素的結構 419
15.1.1 纖維素的鏈結構 419
15.1.2 纖維素聚集態結構 420
15.1.3 氫鍵網絡結構 421
15.2 纖維素的物理性質 421
15.2.1 纖維素的溶脹 421
15.2.2 纖維素的溶解 422
15.3 纖維素的改性反應 425
15.3.1 酯類纖維素 425
15.3.2 磺化纖維素 425<
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木質纖維素生物質精煉 節選
**篇 緒論 第1章 概論 煤炭、石油和天然氣等化石資源為現代人類社會提供了主要的化學品、原料和能源，為人類的經濟繁榮、社會進步和生活水平提高做出了重大貢獻[1]。然而，因化石資源的大量應用導致的人為溫室氣體排放問題，不僅成為人類共同面對的科學問題，也成為國際政治問題。20世紀90年代以來，國際社會相繼通過了一系列公約或協議，顯示出國際社會對全球氣候變化的日益重視。近年來，我國人均排放量已超過部分發達國家，溫室氣體總排放量居世界首位，因此所面臨的壓力越來越大。作為一個負責任的大國，我國正在采取積極的應對措施：預計到2020年單位國內生產總值溫室氣體排放比2005年下降40%～50%，這已作為約束性指標納入我國國民經濟和社會發展中長期規劃[2]。同時，化石沉積物在地球上是有限的，化石的再循環和天然恢復的時間高達2.8億年[3]。此外，隨著世界人口的增加和經濟的發展，人類對于能量的消耗每年預計增加1.1%，即由2006年的5.3×1020J增至2023年的7.4×1020J[4]。鑒于以上因素，尋找化石資源的替代品以獲得人類賴以生存和發展的原料、能源和化學品是不可避免的。 生物質泛指所有可再生或可循環的（原始林除外）有機物質，包括專門的能源作物和樹木、農產品和飼料作物秸稈、水生植物、木材和木材廢料、動物糞便和其他廢棄物[5]。*常用于生物質精煉的生物質主要由以下四種類型組成[6，7]：能源植物、農業剩余物、森林剩余物、工業和城市廢棄物。圖1.1為常用于生物質精煉的幾種生物質原料。 圖1.1 常見的生物質精煉所用的生物質原料 木質纖維素資源是地球上*為豐富的有機資源，然而，人類僅利用了其中的一小部分[8，9]。其中，森林資源是*大的木質纖維素資源，森林生物量相當于2005年世界初始能量消耗的兩倍[10，11]。可見，木質纖維素通過光合作用儲存在生物質中的化學能有可能為人類社會提供大量的、可持續的能源、化學品和材料[12-16]。 1.1 生物質精煉的概念與分類 1.1.1 概念及其基本要素 生物質精煉又稱為生物煉制，是針對“石油精煉”提出的，它以生物質為原料，經過一系列的精煉過程來獲取能源、材料和化學品。1997年，“綠色生物質精煉”的概念在**屆國際綠色生物質精煉大會上被提出，并定義為：綠色生物質精煉代表了可持續的、環境和資源友好的技術的復雜（集成）系統，以實現對全物質和能量的利用；同時，從一個定點的供可持續利用的區域土地上，開發以綠色和生物質剩余物的形式存在的生物原材料[17]。美國能源部將生物質精煉定義為[18]：生物質精煉是一個加工廠的完整概念，在這里，生物質原料被轉換和提取為各種有價值的產品，它是以石油化學煉制廠為基礎的。美國國家可再生能源實驗室給出的生物質精煉的定義為[19]：生物質精煉是以生物質為原料，通過生物質轉化工藝和設備的集成來生產燃料、電力和化學品的設施。 目前，生物質精煉領域仍是一個開放的知識領域。不論生物質精煉如何定義，生物質精煉都包含三個基本的要素，即原料、轉化工藝和產品。因此，根據原料、轉化工藝和產品的不同，派生出不盡相同的生物質精煉工藝。 1.1.2生物質精煉的分類 根據原材料的不同，生物質精煉可分為綠色生物質精煉（green biorefinery）、全谷物生物質精煉 whole-crop biorefinery）、木質纖維素生物質精煉（lignocellulosic biorefinery）和海洋生物質精煉（marine biorefinery）。就生物質利用的類型而言，生物質精煉又可分為兩類：生物質生產國型和廢棄物利用型[20]。在巴西、美國、中國、澳大利亞及東南亞國家，利用蔗渣、玉米、甜菜、木薯和土豆等生物質作為生物質精煉的原材料。這些國家擬通過農業產品的利用，為新型工業化帶來活力，其農業政策和工業政策都與生物質精煉有關。而與此相反，日本和某些歐洲國家缺乏垃圾的堆填空間和更少的農產品[21]，因此在廢物處理的同時生產有益的產品[21]。在這些國家中，廢物處理與環境污染控制的政策息息相關，廢紙、木材廢棄物、動物廢棄物和食品廢棄物為發酵和能源提供了原材料。 根據轉化技術的類型，生物質精煉可分為生物化學生物質精煉和熱化學生物質精煉。根據技術的狀態，生物質精煉又可分為傳統的生物質精煉和先進的生物質精煉，也可稱為一代、二代、三代生物質精煉。目前，有四種主要的轉化技術，包括熱化學工藝、生物化學工藝、機械 /物理工藝和化學工藝[22]，通常又可概括為生物化學平臺和熱化學平臺兩大類。生物化學平臺通常集中在糖的發酵方面，它首先對木質纖維素原料進行預處理，降低原料的尺寸，然后對原料進行三步轉化：①將生物質原料轉化成糖或其他可發酵產品；②利用生物催化劑對原料中間產品進行生物轉化；③生產高附加值化學品、燃料乙醇和其他燃料、熱和 /或電力。對于熱化學平臺，生物質精煉主要集中在氣化（在有氧條件下加熱生物質生產合成氣）或/和熱解（在無氧條件下加熱生物質生產熱解油）。這些合成氣或熱解油被認為是比固體生物質更為清潔和有效的燃料。熱化學平臺工藝過程包括：①原料預處理（干燥、降低尺寸）；②氣化或 /和熱解，進行生物質轉化；③清潔和調理后產品的交付[23]。根據中間產品，生物質精煉的平臺可分為合成氣平臺、糖平臺和木素平臺。表 1.1為目前生物質精煉的主要分類、平臺和產品。 表1.1 生物質精煉分類、平臺和產品[19，24] 1. **代生物質精煉 **代生物質精煉僅利用單一的原材料，使用單一的生產工藝，獲得單一的主要產品。該類型生物質精煉目前仍在運行，并已被證明經濟上可行。在歐洲，有許多該類型生物質精煉廠利用植物油（通常為菜籽油），通過酯基轉移反應生產生物柴油和甘油，見圖 1.2。另一個代表是以谷物為原料生產乙醇和副產品飼料。現行的制漿造紙企業也屬于該類型的生物質精煉[25]。 圖1.2 **代生物質精煉：生物柴油工藝[25] 2. 第二代生物質精煉 與**代生物質精煉類似，第二代生物質精煉也僅利用一種工藝和一種原料。不同之處在于，第二代生物質精煉可生產多種*終產品（能源、化學品和材料）。典型的第二代生物質精煉為現行的濕法粉碎技術：以谷物為原料，可生產淀粉、高果糖玉米漿、乙醇、玉米油、玉米皮飼料及粗粉等[19]。圖 1.3為法國Roquette公司第二代生物質精煉工藝的示意圖[25]。 圖1.3 法國Roquette公司第二代生物質精煉工藝的示意圖[25]
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