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第五篇 生产具有成本效益的生物燃料的转化途径319

第二十章 生物柴油生产319

20.1引言319

20.2生产过程319

20.2.1生物柴油生产所用原料319

20.2.2生物柴油生产工艺选择323

20.2.3非催化系统327

20.2.4本节小结328

20.3反应后加工329

20.3.1 酯／甘油分离329

20.3.2酯／甘油分离的工艺设备330

20.3.3 酯洗涤331

20.3.4其他酯处理331

20.3.5酯中加入添加剂332

20.4侧线馏出物的处理和回收332

20.4.1甲醇管理333

20.4.2甘油精炼333

20.4.3废水方面的考虑334

20.5总结334

20.5.1高游离脂肪酸原料的预处理334

20.5.2高游离脂肪酸原料的方法程序337

20.5.3生物柴油生产总结338

致谢338

参考文献338

第二十一章 通过碱催化转酯化反应合成生物柴油及部分性质鉴定339

21.1引言339

21.2材料341

21.3危险341

21.4实验程序341

21.5结果与讨论342

21.6结论342

参考文献343

第二十二章 全藻生物质原位转酯化合成脂肪酸甲酯作为生物燃料的原料344

22.1引言344

22.2以微藻为核心的脂质技术与生物燃料应用344

22.3可再生和生物柴油燃料特性345

22.4油藻生物质的原位转酯化347

22.5用于原位全生物质转酯化的催化剂选择347

22.6用原位转酯化分析鉴定微藻生物质油脂含量349

22.7结论352

参考文献352

第二十三章 如何利用玉米生产燃料乙醇355

23.1引言355

23.2燃料乙醇355

23.3酵母在乙醇生产的作用355

23.4用玉米作为乙醇原料356

23.5工业化乙醇生产356

23.6湿磨法357

23.7干磨法357

23.8干磨法生产乙醇的步骤357

23.9磨碎357

23.10液化357

23.11糖化358

23.12发酵358

23.13蒸馏与回收358

23.14乙醇生产中使用的能量358

23.15结论359

致谢359

参考文献359

第二十四章 小规模评价生物质生物转化燃料和化学品的方法360

24.1引言360

24.2生物质种类360

24.3生物质处理362

24.4机械处理362

24.5不进行预处理362

24.6化学／热预处理363

24.6.1酸预处理363

24.6.2中性前处理363

24.6.3碱预处理364

24.7有机预处理364

24.7.1离子液前处理364

24.7.2有机溶剂预处理365

24.8生物预处理365

24.9小规模预处理示例365

24.10生物质预处理的典型程序366

24.11生物质分析367

24.12小规模生物质发酵方法369

24.12.1 SSF同时发酵示例370

24.12.2 SHF示例372

24.12.3 CBP示例373

24.13发酵结果分析374

24.14发酵抑制的鉴定375

24.15结论性思考377

致谢377

参考文献378

第二十五章 降低酶成本，利用酶的优势和全新组合可以改进生物燃料生产，提高成本效益382

25.1降低酶成本增强生物燃料的市场潜力382

25.2新的酶系组合可以降低生物燃料成本383

25.3利用酶的优势可以促进生物燃料生产385

参考文献386

致谢386

第二十六章 木质纤维素生物质的热裂解：油、碳和气387

26.1引言387

26.2热化学转化的类型388

26.3木质纤维素结构和热裂解化学391

26.3.1木质纤维素结构和对热裂解的影响391

26.3.2纤维素：干物重的40％—45％393

26.3.3半纤维素：木材干重的20％—30％396

26.3.4木质素：占木材干重的15％—36％398

26.3.5生物质热裂解策略400

26.4产物的应用和途径407

26.4.1碳燃烧407

26.4.2碳作为土壤改良和养分吸收剂407

26.4.3生物油燃烧407

26.4.4生物油的液体染料生产及升级407

26.4.5来自生物油的有用的化学品409

26.5结论409

参考文献410

第二十七章 可持续航空生物燃料：一种开发利用的成功模式413

27.1航空替代燃料2006快览：“如果你的家人在航空公司会怎么样？”414

27.2航空替代燃料2013快览：感谢可持续交通燃料的领导415

27.3可持续进步的关键方法：创造一种“新燃料动力”416

27.4精简燃料质量认证过程417

27.4.1挑战417

27.4.2解决途径418

27.4.3结果419

27.5替代燃料研究开发中执行补偿风险管理420

27.5.1挑战420

27.5.2解决途径420

27.5.3结果421

27.6构建并促进综合环境效益评估423

27.6.1挑战423

27.6.2解决途径424

27.6.3结果424

27.7通过公共／私人伙伴部署“一种新燃料动力”和多种成功模式428

27.7.1挑战428

27.7.2解决途径429

27.7.3结果429

27.8结束语433

第二十八章 尖端生物燃料转化技术整合到基于石油的基础设施和整合生物炼制434

28.1生物柴油作为可再生柴油434

28.2生物柴油与石油基柴油435

28.3生物燃料转化为柴油燃料的加工途径435

28.3.1转酯化435

28.3.2 FAME作为柴油燃料替代品在现有基础设施中面临的挑战436

28.3.3生物燃料存在氧的问题及可能的解决方案437

28.3.4可再生柴油加工工艺439

28.3.5加氢处理柴油产品的燃料特性440

28.4与现有炼化厂整合或者形成新的整合生物炼制441

28.4.1生物燃料的商业化441

28.4.2可再生柴油的产业化443

28.4.3加氢处理可再生飞机燃料444

28.4.4未来生物原油的利用和共加工的问题445

28.4.5整合的生物炼制厂446

28.4.6共置生物炼制448

28.5结论449

参考文献449

第二十九章 生物燃料转化途径服务性学习项目和案例研究451

29.1概述451

29.1.1初榨油452

29.1.2使用过的油（来自Radio Bean）452

29.2案例A：生物柴油项目：将废弃食用油转化为生物柴油的教育实践454

29.2.1概要454

29.2.2项目目标454

29.2.3背景454

29.2.4社区合作伙伴455

29.2.5所用方法和／或实验（按目标列出）456

29.2.6结果／预期结果457

29.2.7未来方向457

29.2.8对社区合作伙伴的益处457

29.3案例B：利用磁铁矿粉促进废水沼气原料的收获457

29.3.1概要457

29.3.2项目目的458

29.3.3背景458

29.3.4社区伙伴458

29.3.5工作计划459

29.3.6结果／预期后果460

29.3.7未来方向462

29.3.8对社区伙伴的好处463

29.4案例C：佛蒙特州真菌降解木质纤维素生物质463

29.4.1项目目的463

29.4.2引言463

29.4.3生物质预处理463

29.4.4真菌预处理464

29.4.5中试系统464

29.4.6工作计划464

29.4.7案例研究464

29.4.8商业规模465

29.4.9和社区伙伴的未来合作465

参考文献466

第六篇 生物燃料的经济学、可持续性与环境政策471

第三十章 生物燃料经济与政策：可再生燃料标准、混合墙以及未来不确定性471

30.1概述471

30.2可再生燃料标准472

30.2.1生物柴油473

30.2.2纤维素先进生物燃料473

30.2.3其他先进燃料474

30.2.4常规生物燃料474

30.3混合墙475

30.4目前情况的替代燃料477

30.4.1消除RFS477

30.4.2消除纤维素生物燃料匝口477

30.4.3无论何时部分放弃纤维素任务时，都要降低总RFS478

30.4.4消除其他先进生物燃料类型和扩大生物柴油478

30.4.5降低总RFS以适应混合墙478

30.4.6 Irwin／Good建议将RFS冻结在2013水平478

30.4.7所有车辆E15 EPA的批准478

30.4.8 E85有更大的市场渗透478

30.5纤维素生物燃料479

30.5.1原料可获得性和成本479

30.5.2转化效率和成本479

30.5.3未来石油价格480

30.5.4环境问题480

30.5.5政府政策480

参考文献481

第三十一章 乙醇和生物柴油的经济学482

31.1概述482

31.2农业经济482

31.3生物燃料的经济学493

31.4农场规模的生产496

参考文献498

第三十二章 燃料质量政策499

32.1目的499

32.2政府采用ASTM D6751499

32.3生物柴油混合燃料ASTM标准500

32.4 BQ-9000认证500

32.5政府实施500

致谢500

第三十三章可再生取暖燃油501

33.1取暖燃油市场的兴衰501

33.2一种更为清洁绿色的燃料503

33.3其他可再生能源的机会503

33.4案例研究：Bourne能源公司504

参考文献506

第三十四章 生物柴油燃料有何不同之处？507

34.1引言507

34.2生物柴油与石油柴油507

34.3所用植物油的类型与生产生物柴油有关系吗？508

34.4用添加剂使生物柴油更好509

34.5混合燃料怎么样？510

34.6总结510

致谢510

第三十五章 生物柴油排放和健康影响测试511

35.1生物柴油排放511

35.2健康影响测试512

35.2.1历史512

35.2.2测试513

35.3结果513

35.4意义513

致谢513

第三十六章 生物柴油可持续性宣传单514

36.1可持续性原则514

36.2能量平衡514

36.3水资源保护514

36.4土地保护515

36.5食品供应安全515

36.6多样性515

36.7清洁空气和健康影响516

致谢516

第三十七章 生物能源创业机会517

37.1生物能创业517

37.2现在及未来的能源状况518

37.3生物能源的创业动机519

37.4市场驱动力519

37.5生物能机遇：生物燃料产业价值链522

37.6生物燃料产业价值链创业者实例523

37.7小规模生物能创业机会524

37.7.1生物柴油524

37.7.2甲烷525

37.7.3生物质和木材525

37.7.4合作社526

37.8大规模生物能创业机会526

37.9外围创业机会527

37.10乙醇生物能源急剧增长时期创业例子527

37.11挑战529

参考文献530

第三十八章 整合的农业生态技术网络：食物、生物能源和生物材料制品531

38.1前言531

38.1.1生态农业技术应用和自然资源管理531

38.1.2农业和生物能532

38.2工业生态学在CFEA设计和评估中的作用533

38.3竞争性世界里CFEA的性能评估534

38.4 CFEA原始数据采集用PAR技术535

38.5佛蒙特州CFEA生态技术分析536

38.5.1适合于某地区使用的生态技术关键方面537

38.5.2集约式放牧管理537

38.5.3厌氧消化539

38.5.4综合生物温室540

38.6 CFEA案例研究：伯灵顿地区农业生态园概念541

38.6.1土地资源541

38.6.2乳业为主的加工541

38.6.3土堆肥542

38.6.4菜园、森林及水产养殖543

38.6.5废热利用543

38.6.6农业生态园的其他生态技术543

38.6.7单元操作建模以进行经济预测544

38.6.8案例研究结论544

结论545

致谢546

参考文献546

第七篇 测验与自测问题551

生物能源551

第一部分问题551

第一部分问题答案552

第二部分问题552

第二部分问题答案554

第三部分问题555

第三部分问题答案556

第四部分问题556

第四部分问题答案557

致谢558

木质能源559

问题559

问题答案559

生物能源作物560

第一部分 问题560

第一部分 问题答案561

第二部分 问题562

第二部分 问题答案563

第三部分 问题564

第三部分 问题答案564

致谢565

气化566

问题566

问题答案567

沼气，厌氧消化568

第一部分 问题568

第一部分 问题答案569

第二部分 问题569

第二部分问题答案570

致谢571