生物燃料工程工藝技術(shù)

內(nèi)容概要

自然界用了漫長的歷史完成了由史前生物質(zhì)轉(zhuǎn)化并儲備天然氣、石油和煤炭的過程，但是人類卻在短短幾百年里將這些化石燃料幾乎消耗殆盡。增加能源供應(yīng)、保障能源安全、保護生態(tài)環(huán)境成為每個國家發(fā)展的一項重大戰(zhàn)略任務(wù)。生物能源作為一種重要的可再生能源，受到國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的普遍關(guān)注。
 Caye
Drapcho等的《生物燃料工程工藝技術(shù)(英文導(dǎo)讀版)》詳細(xì)介紹了生物燃料的概念、系統(tǒng)和技術(shù)，這些技術(shù)正逐步應(yīng)用于工業(yè)和小規(guī)模生產(chǎn)?！渡锶剂瞎こ坦に嚰夹g(shù)(英文導(dǎo)讀版)》寫作團隊一流，為讀者全面闡述了生物燃料和生物煉制過程，內(nèi)容涵蓋：發(fā)酵法生產(chǎn)燃料：乙醇、氫氣、微生物油脂、甲烷；通過植物和微藻的化學(xué)轉(zhuǎn)化制備燃料：生物柴油；微生物燃料電池；技術(shù)資源。

書籍目錄

前言
第一部分 基礎(chǔ)
  1 前言
    1.1 生物煉制
    1.2 生物燃料簡述
    1.3 能量利用
    1.4 能量利用效率
    1.5 生物燃料生產(chǎn)和使用
    1.6 替代能源
    1.7 環(huán)境影響
    1.8 本書縱覽
    參考文獻(xiàn)
  2 生物化學(xué)反應(yīng)的能量捕獲
    2.1 前言和基本定義
    2.2 有機異養(yǎng)代謝的生化途徑概述
      2.2.1 有氧呼吸
      2.2.2 厭氧呼吸
      2.2.3 發(fā)酵
    2.3 無機營養(yǎng)生長的生化途徑概述
    2.4 光合自養(yǎng)的生化途徑概述
      2.4.1 光反應(yīng)
      2.4.2 暗反應(yīng)
    2.5 化學(xué)需氧量的定義和重要性
    致謝
    參考文獻(xiàn)
  3 生物燃料生產(chǎn)的微生物模型
    3.1 前言
    3.2 微生物生長模型概要
      3.2.1 非結(jié)構(gòu)、單營養(yǎng)因子限制模型
      3.2.2 抑制模型
      3.2.3 多底物限制模型
      3.2.4 得率參數(shù)
    3.3 動力學(xué)速率的表達(dá)
      3.3.1 溫度效應(yīng)
    3.4 生物燃料生產(chǎn)的反應(yīng)器運行和設(shè)計
      3.4.1 批次反應(yīng)器
      3.4.2 連續(xù)攪拌釜反應(yīng)器(CSTR)
      3.4.3 能回收細(xì)胞的CSTR
      3.4.4 流加補料系統(tǒng)
      3.4.5 活塞流反應(yīng)器系統(tǒng)
    3.5 生物反應(yīng)器設(shè)計策略
    3.6 葡萄糖利用和產(chǎn)氫模型
      3.6.1 批次發(fā)酵和模擬
      3.6.2 CSTR發(fā)酵和模擬
    總結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第二部分 生物燃料
  4 生物燃料原料
    4.1 淀粉類原料
      4.1.1 谷物類
      4.1.2 其他糧食
      4.1.3 塊根作物
    4.2 糖類原料
      4.2.1 甘蔗
      4.2.2 甜菜
    4.3 木質(zhì)纖維原料
      4.3.1 林業(yè)產(chǎn)品及剩余物
      4.3.2 農(nóng)業(yè)剩余物
      4.3.3 農(nóng)產(chǎn)品加工副產(chǎn)物
      4.3.4 專用能源作物
    4.4 植物油和動物油脂
    4.5 其他原料
      4.5.1 動物排泄物
      4.5.2 城市固體廢棄物
    參考文獻(xiàn)
  5 乙醇生產(chǎn)
    5.1 利用糖和淀粉類原料生產(chǎn)乙醇
      5.1.1 微生物
      5.1.2 過程技術(shù)
    5.2 利用木質(zhì)纖維原料生產(chǎn)乙醇
      5.2.1 基本概念
      5.2.2 糖平臺
      5.2.3 合成氣平臺
    致謝
    參考文獻(xiàn)
  6 生物柴油
    6.1 前言
      6.1.1 環(huán)境考慮
    6.2 生物柴油生產(chǎn)的化學(xué)和熱力學(xué)
      6.2.1 轉(zhuǎn)酯化
      6.2.2 酯化
      6.2.3 脂肪酶催化的相互酯化和轉(zhuǎn)酯化
      6.2.4 副反應(yīng)：皂化和水解
      6.2.5 醇效應(yīng)
      6.2.6 堿催化
      6.2.7 酸催化
      6.2.8 酶催化
      6.2.9 超臨界酯化和轉(zhuǎn)酯化
      6.2.10 熱力學(xué)和反應(yīng)動力學(xué)
    6.3 油脂資源和生產(chǎn)
      6.3.1 植物油脂
      6.3.2 微生物和微藻油脂
      6.3.3 餐飲廢油
      6.3.4 直噴植物油脂
      6.3.5 油脂的生物合成和修飾
    6.4 副產(chǎn)物
    6.5 生物柴油生產(chǎn)的方法
      6.5.1 生物柴油生產(chǎn)的通用流程
      6.5.2 中試和商業(yè)規(guī)模
      6.5.3 質(zhì)量控制分析技術(shù)
    6.6 經(jīng)濟學(xué)
      6.6.1 原料成本
      6.6.2 制造成本
      6.6.3 投資成本
      6.6.4 運行成本
    6.7 總結(jié)和結(jié)論
    致謝
    問題
    參考文獻(xiàn)
  7 生物制氫
    7.1 前言
      7.1.1 重要的酶
      7.1.2 非生物制氫
    7.2 光生物制氫
      7.2.1 直接生物光解
      7.2.2 間接生物光解
      7.2.3 光發(fā)酵
      7.2.4 光生物制氫的潛力
    7.3 發(fā)酵制氫
      7.3.1 綜述
      7.3.2 能量分析
      7.3.3 熱袍菌目
      7.3.4 熱袍菌發(fā)酵制氫的生化途徑
      7.3.5 其他細(xì)菌制氫
      7.3.6 副產(chǎn)物形成
      7.3.7 批次發(fā)酵
      7.3.8 氫抑制
      7.3.9 硫元素的作用———合成硫
      7.3.10 源自農(nóng)業(yè)剩余物的其他碳源利用
      7.3.11 工藝和培養(yǎng)參數(shù)
    7.4 氫檢測、定量和報告
      7.4.1 氫檢測
      7.4.2 總氣壓
      7.4.3 水蒸氣壓力
      7.4.4 氫分壓
      7.4.5 氫氣濃度
      7.4.6 用mol H2/L(培養(yǎng)基)來表示氫氣濃度
      7.4.7 氫氣生成速率
      7.4.8 液體中溶解的氫
    7.5 PEM燃料電池發(fā)酵反應(yīng)器體積計算
    致謝
    參考文獻(xiàn)
  8 微生物燃料電池
    8.1 綜述
    8.2 生化基礎(chǔ)
    8.3 前期研究總結(jié)
    8.4 燃料電池設(shè)計
      8.4.1 陽極室
      8.4.2 微生物菌種
      8.4.3 氧化還原介質(zhì)
      8.4.4 陰極室
      8.4.5 交換膜
      8.4.6 功率密度與電阻的函數(shù)關(guān)系
    8.5 MFC性能計算方法
      8.5.1 底物和生物量測定
      8.5.2 功率計算
      8.5.3 計算示例
    8.6 MFC性能
      8.6.1 功率密度與底物的函數(shù)關(guān)系
      8.6.2 單室和雙室設(shè)計的比較
      8.6.3 單室設(shè)計
      8.6.4 廢水處理效果
    8.7 制造示例
    8.8 未來發(fā)展方向
    參考文獻(xiàn)
  9 甲烷
    9.1 前言
    9.2 甲烷合成的微生物學(xué)
      9.2.1 甲烷合成環(huán)境
      9.2.2 甲烷工藝概述
      9.2.3 微生物群落
      9.3 甲烷合成的生物質(zhì)原料
    9.4 系統(tǒng)
      9.4.1 反應(yīng)器條件
      9.4.2 工藝設(shè)計
    9.5 沼氣組成和利用
    參考文獻(xiàn)
附錄：轉(zhuǎn)換因子和常數(shù)
索引

章節(jié)摘錄

PART 1 The Basics CHAPTER 1 Introduction CHAPTER 2 Harvesting Energy from Biochemical Reactions CHAPTER 3 Microbial Modeling of Biofuel Production CHAPTER 1Introduction1.1 BiorefineryRenewable energy deriving from solar, wind, and biomass sources has great potential for growth to meet our future energy needs. Fuels such as ethanol, methane, and hydrogen are characterized as biofuels because they can be produced by the activity of biological organisms. Which of these fuels will play a major role in our future?The answer is not clear, as factors such as land availability, future technical innovation, environmental policy regulating greenhousegas emissions, governmental subsidies for fossil fuel extraction/processing, implementation of net metering, and public support foralternative fuels will all affect the outcome. A critical point is that asresearch and development continue to improve the efficiency ofbiofuel production processes, economic feasibility will continue toimprove.Biofuel production is best evaluated in the context of a biorefinery(Fig. 1.1). In a biorefinery, agricultural feedstocks and by-products areprocessed through a series of biological, chemical, and physicalprocesses to recover biofuels, biomaterials, nutraceuticals, polymers,and specialty chemical compounds.2,3 This concept can be comparedto a petroleum refinery in which oil is processed to produce fuels,plastics, and petrochemicals. The recoverable products in a biorefineryrange from basic food ingredients to complex pharmaceuticalcompounds and from simple building materials to complex industrialcomposites and polymers. Biofuels, such as ethanol, hydrogen, orbiodiesel, and biochemicals, such as xylitol, glycerol, citric acid, lacticacid, isopropanol, or vitamins, can be produced for use in the energy,food, and nutraceutical/pharmaceutical industries. Fibers, adhesives,biodegradable plastics such as polylactic acid, degradable surfactants,detergents, and enzymes can be recovered for industrial use. Manybiofuel compounds may only be economically feasible to producewhen valuable coproducts are also recovered and when energyefficientprocessing is employed. One advantage of microbialconversion processes over chemical processes is that microbes areable to select their substrate among a complex mixture of compounds,minimizing the need for isolation and purification of substrate priorto processing. This can translate to more complete use of substrateand lower chemical requirements for processing.

編輯推薦

《生物燃料工程工藝技術(shù)(導(dǎo)讀版)》有兩個目的，第一是為對生物燃料感興趣的人提供參考資料，第二是用作培養(yǎng)有志于開發(fā)和實施生物燃料工藝技術(shù)的理工科學(xué)生的教材。在《生物燃料工程工藝技術(shù)(導(dǎo)讀版)》中，讀者將會發(fā)現(xiàn)重要生物燃料技術(shù)的基本概念，以及這些燃料生產(chǎn)技術(shù)的最新進(jìn)展。

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