生物質能技術與應用

前言

世界可再生能源的資源潛力巨大，但由于成本和技術因素的限制，其利用率還很低。水能、生物質能的應用技術相對成熟；風能、地熱能、太陽能得益于政策的支持，近年來發(fā)展比較迅速；對海洋能（包括潮汐能、波浪能、溫差能、鹽差能等）的利用尚處于研發(fā)和驗證階段，距大規(guī)模商業(yè)化應用還有一段距離。當今世界各國都在為獲取充足的能源而拼搏，并對解決能源問題的決策給予極大重視，其中可再生能源的開發(fā)與利用尤其引人注目。新技術的發(fā)展，使得風能、生物質能以及太陽能等可再生能源得到快速開發(fā)和利用。隨著化石能源的日趨枯竭，可再生能源終將成為其替代品。在國際油價持續(xù)上漲的背景下，風能、太陽能、生物質能等新能源有望成為全球發(fā)展最迅速的行業(yè)之一，中國的新能源產業(yè)也正孕育著更多的投資機會。我國新能源與可再生能源資源豐富，可開發(fā)利用的風能資源約2.53億千瓦；地熱資源的遠景儲量為1353.5億t標準煤，探明儲量為31.6億t標準煤；太陽能、生物質能、海洋能等儲量更是處于世界領先地位。在國際石油市場不斷強勢震蕩，國內石油、煤炭、電力資源供應日趨緊張的形勢下，開發(fā)利用綠色環(huán)保的可再生能源和其他新能源，已經成為中國能源發(fā)展的當務之急。中國國家能源領導小組描繪了可再生能源的誘人前景：到2010年，中國可再生能源在能源結構中的比例將提高到10％；到2020年，將達到169／6左右。中國已出臺《中華人民共和國可再生能源法》（簡稱《可再生能源法》），“十一五”規(guī)劃中也明確提出，要加快發(fā)展風能、太陽能、生物質能等可再生新能源。以“為國家提供優(yōu)質能源”為己任的中國石油天然氣集團公司（簡稱中石油）、中國石油化工股份有限公司（簡稱中石化）、中國海洋石油總公司（簡稱中海油），除了進一步加快石油、天然氣的開發(fā)速度外，也將目光投向了生物質能、太陽能發(fā)電、風能利用、地熱、煤層氣等新能源開發(fā)上。

內容概要

本書是“新能源技術叢書”之一。本書詳盡介紹了生物質能利用前景與一般應用進展，生物燃料的發(fā)展現(xiàn)狀與前景，石油和化工公司研發(fā)與生產生物燃料進展，世界各國(地區(qū))生物燃料應用現(xiàn)狀與前景，生物質生產生物燃料新技術，生物煉制和生物質化工技術與產業(yè)。    本書可用作從事能源以及生物燃料和生物化工領域的規(guī)劃、科技、生產和信息人員的工作指南，也可供國家決策機構人員和相關人員參閱，并可作為工科院校相關專業(yè)師生的參考用書。

書籍目錄

第1章  生物質能利用前景與一般應用進展  1.1  世界生物質能利用前景  1.2  我國生物質能利用前景  1.3  生物質一般利用進展    1.3.1  生物質利用概述    1.3.2  生物質發(fā)電    1.3.3  國外應用進展    1.3.4  我國應用進展  1.4  生物質發(fā)酵產生生物氣體(沼氣)    1.4.1  國外利用進展    1.4.2  國內利用進展第二章  生物燃料的發(fā)展現(xiàn)狀與前景  2.1  減少對石油的依賴和減少溫室氣體排放的雙重作用    2.1.1  減少對石油的依賴    2.1.2  有助于減少溫室氣體排放  2.2  生物燃料的產能效率  2.3  生物燃料的碳足跡  2.4  生物燃料對食品價格的影響  2.5  生物燃料的發(fā)展現(xiàn)狀和前景    2.5.1  生物燃料生產發(fā)展現(xiàn)狀    2.5.2  生物燃料發(fā)展的前景預測    2.5.3  生物燃料發(fā)展的競爭性  2.6  第二代生物燃料開發(fā)與應用    2.6.1  第二、第三代生物燃料加快開發(fā)    2.6.2  航空業(yè)使用第二代生物燃料方興未艾  2.7  生物燃料應用案例第3章  石油和化工公司研發(fā)與生產生物燃料進展  3.1  石油公司加快涉足生物燃料研發(fā)與生產    3.1.1  國外石油公司    3.1.2  中國石油公司  3.2  化工公司加入生物燃料開發(fā)行列第4章  世界各國(地區(qū))生物燃料應用現(xiàn)狀與前景  4.1  北美    4.1.1  美國    4.1.2  加拿大  4.2  歐洲  4.3  拉丁美洲  4.4  亞太地區(qū)    4.4.1  日本    4.4.2  韓國    4.4.3  新西蘭    4.4.4  印度尼西亞    4.4.5  印度    4.4.6  越南    4.4.7  菲律賓    4.4.8  斯里蘭卡    4.4.9  中國第5章  生物質生產生物燃料新技術  5.1  發(fā)展機遇  5.2  生物質直接制備油(生物油)    5.2.1  生物油發(fā)展前景    5.2.2  世界開發(fā)進展    5.2.3  中國開發(fā)進展  5.3  氣化與費托合成組合生產生物燃料路線    5.3.1  MPM技術公司等離子體弧氣化技術    5.3.2  美國愛德華國家實驗室高溫蒸汽電解與生物質氣化組合技術    5.3.3  德國Karlsruhe公司生物質合成原油氣化工藝    5.3.4  廣州能源所內循環(huán)生物質流化床氣化爐技術    5.3.5  InEnTec公司等離子強化熔融器技術    5.3.6  挪威Norske Skog公司木質生物質生產費托合成柴油方案    5.3.7  Choren工業(yè)公司生物質制油技術    5.3.8  芬蘭NSE生物燃料公司生物質制油裝置    5.3.9  美國Flambeau River BioFuels公司生物煉油廠    5.3.10  魯奇公司建設以纖維素為原料制取生物燃料中試裝置    5.3.11  Rentech建設生物質生產合成燃料和發(fā)電裝置    5.3.12  美國chemrec公司氣化生產合成氣可用于從再生原料生產合成燃料    5.3.13  南非AFC公司推行費托法燃料和化學品生產工藝    5.3.14  美國合資企業(yè)將使新一代生物煉油廠推向商業(yè)化    5.3.15  美國能源環(huán)境研究中心將使纖維素生物燃料技術推向商業(yè)化    5.3.16  福斯特惠勒公司與PetroAlgae公司開發(fā)生物質制燃料技術    5.3.17  法國開發(fā)第二代生物燃料項目    5.3.18  BNP Paribas與ClearFuels技術公司合建生物煉油廠    5.3.19  Rentech公司將建一體化生物煉油廠項目    5.3.20  英國航空公司將使用費托合成生物噴氣燃料    5.3.21  ClearFuels公司在美國開發(fā)商業(yè)化規(guī)模生物煉油廠    5.3.22  伍德公司推進生物質制油BioTfueL藝    5.3.23  使用膜可提高費托合成BTL的烴類產量    5.3.24  制造生物燃料的新氣化方法  5.4  非發(fā)酵法和發(fā)酵法生產生物燃料的其他替代路線    5.4.1  將生物質糖類催化轉化成可再生燃料路線    5.4.2  將生物質轉化為燃料中間體，再改質為工業(yè)化學品和可再生汽油    5.4.3  從農業(yè)廢棄物生產生物燃料和生物塑料的化學中間體工藝    5.4.4  將纖維素轉化為“呋喃”類物質用作燃料的簡易過程    5.4.5  從生物質催化制取燃料和化學品用呋喃的二步法化學工藝    5.4.6  將纖維素轉化為葡萄糖和HMF一步法新工藝    5.4.7  生產生物噴氣燃料的熱催化裂化和分離工藝    5.4.8  從生物質生產可再生汽油和柴油的三步法工藝    5.4.9  發(fā)酵法生產可再生柴油燃料    5.4.10  微生物新陳代謝路徑生產可再生燃料和化學品獲驗證    5.4.11  生物質酶法制甲基鹵化物作為生物烴類燃料前身物    5.4.12  LS9公司商業(yè)規(guī)模驗證生產可再生柴油    5.4.13  太陽能驅動生物質氣化途徑生產合成生物燃料    5.4.14  生產生物烴類燃料的BioForming工藝    5.4.15  生物質預處理加發(fā)酵法生產綠色汽油    5.4.16  木質材料轉化為燃料的TIGAS技術    5.4.17  基于烯烴易位轉化工藝處理可再生油的生物煉油廠    5.4.18  新的納米混合催化劑可使生物燃料增產    5.4.19  催化水蒸氣熱解工藝將植物油轉化成生物燃料    5.4.20  生物質中間體γ-戊內酯轉化為運輸燃料新技術    5.4.21  高產率化學水解過程生產纖維素燃料和化學品    5.4.22  Virent與殼牌公司投產生物汽油裝置    5.4.23  離子液體可用于使生物質轉化為糖或羥甲基糠醛    5.4.24  生物質制汽油的另一潛在途徑：水相加氫脫氧化    5.4.25  生物基γ-內酯在汽油和柴油中的共混特征  5.5  從生物質垃圾生產生物燃料  5.6  用CO2制取清潔燃料    5.6.1  借助太陽能使CO2轉化生成烴類燃料    5.6.2  太陽能光催化可使CO2和水蒸氣轉化為烴類燃料    5.6.3  生物催化過程使CO2轉化為低碳烴類    5.6.4  采用傳統(tǒng)的費托合成催化劑提高CO2制取高碳烴類的產率    5.6.5  CO2通過藍藻可直接轉化為液體燃料    5.6.6  塔式生物固碳使煙氣中CO2可制取生物油    5.6.7  CO2生產甲醇第6章  生物煉制和生物質化工技術與產業(yè)  6.1  生物煉油廠紛至沓來    6.1.1  生物煉油廠脫穎而出    6.1.2  生物煉制發(fā)展動向    6.1.3  德國加快開發(fā)工業(yè)化生物煉油廠    6.1.4  生物煉油廠生產乙醇、糠醛和費托合成柴油的潛力  6.2  生物質化工產品開發(fā)技術和應用    6.2.1  生物質化工產品開發(fā)和應用將加快發(fā)展    6.2.2  脂肪和植物油的應用不斷增長    6.2.3  生物質生產乙烯    6.2.4  生物質生產丙二醇    6.2.5  生物質生產丁二醇    6.2.6  生物質生產丁醇和丙醇    6.2.7  生物質生產乙二醇    6.2.8  生物質生產多元醇    6.2.9  微藻生產異丁醇    6.2.10  生物質生產丁二酸    6.2.11  生物質生產醋酸    6.2.12  生物基醋酸乙酯生產    6.2.13  生物基己二酸生產    6.2.14  生物質生產甲基丙烯酸酯單體    6.2.15  生物質生產乳酸及其衍生物    6.2.16  生物質生產琥珀酸    6.2.17  生物質生產異戊二烯    6.2.18  生物質生產丙烯酸    6.2.19  生物法生產甲乙酮    6.2.20  生物質生產二甲醚    6.2.2l  生物油生產烷烴    6.2.22  生物質生產合成氨    6.2.23  纖維素生物質制取芳烴    6.2.24  新型生物質降解塑料    6.2.25  生物質制氫    6.2.26  生物質制造輪胎    6.2.27  生物潤滑油  6.3  微生物產生能源新途徑    6.3.1  生物酶市場    6.3.2  微生物產生能源新實例和新進展參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：生物質轉化是國際生物質產業(yè)發(fā)展的重要方向，也是我國新時期拓展農業(yè)領域和建設社會主義新農村的戰(zhàn)略舉措。研究生物質轉化前沿技術，開發(fā)附加值高、環(huán)境友好的生物質基產品，對促進資源豐富、潛力巨大的可再生生物質產業(yè)的發(fā)展和農業(yè)結構調整，增加農民收入，改善生態(tài)環(huán)境具有十分重要而深遠的意義?！笆晃濉逼陂g，我國發(fā)展以生物質為原料的生物能源已成必然趨勢，其中能源植物、燃料乙醇、生物柴油以及生物質發(fā)電和供熱已列為重點專項。我國發(fā)展生物能源的外部條件已經成熟。雖然發(fā)展生物能源已獲得國家層面的支持和社會的廣泛認可，但目前還面臨許多問題，如生物質資源不足、生物轉化和加工效率低下、生物技術轉化工藝難以實現(xiàn)規(guī)?；取Ｉ锬茉匆胝嬲兴l(fā)展，科學界必須要在木質素、纖維素制燃料乙醇這樣的世界性技術難題上聯(lián)合攻關以求突破；同時加強對生物基因組方面的研究，以提高生物能源的轉化效率。中國工業(yè)與環(huán)境生物技術專業(yè)委員會認為，到2020年，我國生物質加工產業(yè)GDP將達到2.2萬億元／年，而目前僅為4000億～5000億元／a，未來生物經濟的市場空間有望達到信息產業(yè)的10倍。中國科學院2009年6月10日發(fā)布我國面向2050年科技發(fā)展路線圖，其中的生物質資源科技發(fā)展路線圖提出目標：確保國家未來生物質資源可持續(xù)利用，為中國21世紀生物資源科技、生物產業(yè)和生物經濟的發(fā)展提供資源安全保障，實現(xiàn)中國由生物質資源大國向生物質資源及生物經濟強國的根本轉變。生物質資源科技領域發(fā)展路線圖的主線思維是：系統(tǒng)認知生物界的生物物質資源、功能性資源、基因資源和生物智能資源。通過基礎性地部署生物質資源產生、演變、代謝調控等機理的目標研究；戰(zhàn)略性地實施從生物群落一居群一個體一組織一細胞一基因完整性的需求研究和學科交叉融合；前瞻性構建生命規(guī)律研究的系統(tǒng)生物學理論和應用技術體系，從宏觀生物資源和微觀分子生物水平開發(fā)新型生物質資源的利用和發(fā)掘途徑，為未來新能源和新材料、農業(yè)及食品、營養(yǎng)及健康、生態(tài)及環(huán)境領域發(fā)展提供生物質資源的科技支撐。戰(zhàn)略路徑一：光合作用機理與提高作物及能源植物光能利用效率。揭示生物光合作用機理，解決生物光合原理應用技術的瓶頸；立足我國本土生物質資源，加強部署資源篩選評價及開發(fā)利用的理論和技術研究，突破現(xiàn)有遺傳改良、基因工程、規(guī)?；N植和工業(yè)化生產的理論和核心技術的瓶頸，建成我國可持續(xù)生物能源的研發(fā)體系，最終實現(xiàn)我國生物再生能源技術規(guī)?；瘧煤蜕虡I(yè)化。

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