藻類生物質(zhì)能源

內(nèi)容概要

本書在微藻生物質(zhì)能源受到高度關(guān)注的背景下，由美國能源部組織200多名專家撰寫而成的。本書全面、系統(tǒng)地闡述了藻類生物質(zhì)能源的最新研究進(jìn)展以及在技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用過程中遇到的關(guān)鍵問題、未來的發(fā)展方向和路線圖，內(nèi)容涵蓋藻類生物質(zhì)能源生產(chǎn)過程的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，包括上游工藝中的藻種篩選、藻類生物學(xué)和藻類培養(yǎng)，下游工藝中的藻類收獲和脫水、藻細(xì)胞產(chǎn)物提取、生物燃料轉(zhuǎn)化和副產(chǎn)品生產(chǎn)以及藻類生物質(zhì)能源的輸配和利用；同時(shí)對藻類培養(yǎng)所需要的資源及選址、整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的技術(shù)—經(jīng)濟(jì)分析、政府和企業(yè)合作等問題也進(jìn)行了討論。
本書思路新穎、條理清晰、信息量大、知識性強(qiáng)，可為初涉藻類生物質(zhì)能源領(lǐng)域的本科生、研究生提供概括性介紹，也可為該領(lǐng)域的科研人員和工程技術(shù)人員提供研究思路與研究方向，還可為政府部門和企業(yè)制定能源開發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策提供理論依據(jù)和參考。

書籍目錄

原版前言
中文版前言
背景介紹
第一章　概述
　1.1　美國能源危機(jī)
　　1.1.1　藻類原料的優(yōu)勢
　1.2　藻類生物質(zhì)能源的發(fā)展歷史
　　1.2.1　1996年之前的研究工作
　　1.2.2　1996年之后的研究工作
　1.3　“從藻到生物質(zhì)能源”：機(jī)遇與挑戰(zhàn)
　　1.3.1　技術(shù)挑戰(zhàn)
　　1.3.2　法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)
　　1.3.3　公共部門—私營企業(yè)合作
　參考文獻(xiàn)
第二章　藻類生物學(xué)
　2.1　藻種分離與篩選
　　2.1.1　自然界的藻種分離及特性表征
　　2.1.2　國家藻種數(shù)據(jù)資源中心在藻種保藏中的作用
　　2.1.3　研究用模式藻選擇
　2.2　藻類生理學(xué)及生物化學(xué)
　　2.2.1　光合作用與光能利用
　　2.2.2　碳分配及碳代謝
　　2.2.3　藻細(xì)胞碳水化合物
　　2.2.4　油脂合成及調(diào)控
　　2.2.5　生物氫氣
　2.3　藻類生物技術(shù)
　　2.3.1　遺傳工具箱
　　2.3.2　支撐技術(shù)：“組學(xué)”方法和生物信息學(xué)
　　2.3.3　生物技術(shù)在藻類生物質(zhì)能源中的應(yīng)用
　　2.3.4　基因修飾
　參考文獻(xiàn)
第三章　藻類培養(yǎng)
　3.1　培養(yǎng)途徑
　　3.1.1　微藻和藍(lán)細(xì)菌
　　3.1.2　大型藻
　3.2　擴(kuò)大規(guī)模的挑戰(zhàn)
　　3.2.1　大規(guī)模培養(yǎng)的穩(wěn)定性
　　3.2.2　系統(tǒng)生產(chǎn)力
　　3.2.3　營養(yǎng)源管理及其可持續(xù)性
　　3.2.4　水管理、保持和循環(huán)利用
　參考文獻(xiàn)
第四章　下游工藝：收獲和脫水
　4.1　微藻的收獲和脫水方法
　　4.1.1　收獲
　　4.1.2　干燥
　4.2　大型藻的收獲和脫水方法
　　4.2.1　收獲
　　4.2.2　預(yù)處理工藝
　4.3　工藝集成與系統(tǒng)優(yōu)化
　參考文獻(xiàn)
第五章　微藻產(chǎn)物的提取
　5.1　油脂提取技術(shù)
　　5.1.1　機(jī)械破碎(細(xì)胞破裂)
　　5.1.2　混合有機(jī)溶劑
　　5.1.3　加速溶劑提取
　　5.1.4　選擇性提取
　　5.1.5　亞臨界水提取
　　5.1.6　超臨界流體提取
　　5.1.7　異養(yǎng)生產(chǎn)
　5.2　挑戰(zhàn)
　　5.2.1　生物質(zhì)中水的存在
　　5.2.2　目標(biāo)提取物的分離
　　5.2.3　能耗與水循環(huán)
　參考文獻(xiàn)
第六章　藻類生物燃料轉(zhuǎn)化技術(shù)
　6.1　利用藻類直接合成生物燃料
　　6.1.1　醇類
　　6.1.2　烷烴
　　6.1.3　h2
　6.2　全部藻細(xì)胞生物質(zhì)加工
　　6.2.1　熱解
　　6.2.2　氣化
　　6.2.3　液化
　　6.2.4　超臨界加工
　　6.2.5　厭氧消化
　6.3　藻類提取物的轉(zhuǎn)化
　　6.3.1　化學(xué)酯交換
　　6.3.2　生化(酶)轉(zhuǎn)化
　　6.3.3　催化裂解
　　6.3.4　向可再生柴油、汽油及航空燃油轉(zhuǎn)化
　6.4　藻渣的處理
　參考文獻(xiàn)
第七章　副產(chǎn)品
　7.1　從微藻和藍(lán)細(xì)菌中獲得的產(chǎn)品
　　7.1.1　食品與飼料
　　7.1.2　多不飽和脂肪酸
　　7.1.3　抗氧化劑
　　7.1.4　染色劑
　　7.1.5　肥料
　　7.1.6　其他專業(yè)產(chǎn)品
　7.2　從大型藻中獲得的產(chǎn)品
　7.3　回收副產(chǎn)品的潛在選擇
　　7.3.1　選擇1
　　7.3.2　選擇2
　　7.3.3　選擇3
　　7.3.4　選擇4
　　7.3.5　選擇5
　參考文獻(xiàn)
第八章　輸配與利用
　8.1　輸配
　8.2　利用
　　8.2.1　藻類生物燃料代替石油產(chǎn)品的中間餾分
　　8.2.2　藻類生物燃料代替石油產(chǎn)品的醇類和汽油餾分
　參考文獻(xiàn)
第九章　資源及選址
　9.1　不同培養(yǎng)方式的資源需求
　　9.1.1　光能自養(yǎng)型微藻的培養(yǎng)
　　9.1.2　異養(yǎng)型微藻的培養(yǎng)
　　9.1.3　光能自養(yǎng)型大型藻的培養(yǎng)
　9.2　資源概述
　　9.2.1　氣候
　　9.2.2　水
　　9.2.3　co2
　　9.2.4　土地
　9.3　與污水處理相耦合
　　9.3.1　污水處理和回用
　　9.3.2　用于污水處理廠的藻類生產(chǎn)技術(shù)
　　9.3.3　利用污水生產(chǎn)藻類的主要研究需求
　9.4　藻類培養(yǎng)與c02排放行業(yè)共建
　　9.4.1　藻類培養(yǎng)與cq排放源共建的機(jī)遇
　　9.4.2　藻類培養(yǎng)與c02固定工業(yè)源共建的障礙
　　9.4.3　研究和發(fā)展方向
　參考文獻(xiàn)
第十章　系統(tǒng)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
　10.1　技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的目標(biāo)
　10.2　tea的范圍和方法
　10.3　對tea和ica方法發(fā)展的建議
　10.4　系統(tǒng)分析
　　10.4.1　概述
　　10.4.2　工程分析和gis評價(jià)
　　10.4.3　地理因素對藻類生物質(zhì)能源生產(chǎn)成本的影響
　　10.4.4　生命周期評價(jià)
　10.5　藻類的生產(chǎn)成本及其不確定性因素
　10.6　系統(tǒng)動力學(xué)初級模型
　10.7　未來研究方向
　參考文獻(xiàn)
第十一章　公共部門—私營企業(yè)合作
　11.1　藻類生物質(zhì)能源領(lǐng)域內(nèi)公私合作的優(yōu)勢
　11.2　公私合作的成功要素
　11.3　公私合作的平臺
　11.4　藻類生物質(zhì)能源行業(yè)中的合作挑戰(zhàn)
　11.5　技術(shù)進(jìn)步的合作模式
參考文獻(xiàn)
譯后記
　1.耦合工藝近期目標(biāo)
　2.耦合工藝遠(yuǎn)期目標(biāo)
　3.耦合工藝全新理念
　4.耦合工藝的未來研究方向
參考文獻(xiàn)
附錄1　主要縮略詞一覽表
附錄2　本書中非法定計(jì)量單位與法定計(jì)量單位的對照和換算表

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：（五）惡劣天氣災(zāi)害在美國內(nèi)陸中部、西南部、東南部和沿海地區(qū)，需特別注意天氣災(zāi)害，如暴雨洪災(zāi)、冰雹、沙塵暴、龍卷風(fēng)和颶風(fēng)。天氣災(zāi)害會污染開放式培養(yǎng)系統(tǒng)，甚至對開放式及封閉式系統(tǒng)造成破壞，因此在內(nèi)陸或沿海地區(qū)為藻類培養(yǎng)選址時(shí)必須對其加以考慮。狂風(fēng)、巨浪等惡劣天氣以及洋流更容易影響到遠(yuǎn)海岸的藻類培養(yǎng)，干擾培養(yǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行，甚至破壞系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)。除此之外，海洋環(huán)境還具有較強(qiáng)的腐蝕性，因此需要采用更高品質(zhì)的建筑材料，而且其維護(hù)費(fèi)用也更加昂貴。9.2.2 水（一）水平衡和管理需求與大多數(shù)的陸地農(nóng)業(yè)不同，藻類培養(yǎng)的主要優(yōu)勢之一是能夠利用價(jià)值較低的非淡水資源，如地表鹽水、咸水以及油井、天然氣井和煤層氣井產(chǎn)生的廢水（Reynolds，2003；USGS，2002）等。然而，干旱地區(qū)的水分蒸發(fā)速率很快，水分蒸發(fā)會引起培養(yǎng)液的鹽度和化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，從而導(dǎo)致開放塘系統(tǒng)的培養(yǎng)條件發(fā)生變化。針對該問題有如下解決方案：當(dāng)鹽分積累達(dá)到一定的程度后，周期性地放空開放塘；周期性地補(bǔ)充淡水以稀釋積累的鹽分；通過除鹽措施控制鹽分的積累；培養(yǎng)可在各種環(huán)境中生存的強(qiáng)適應(yīng)性藻種。因此，在利用開放塘培養(yǎng)藻類的過程中，需要周期性的放空或補(bǔ)充淡水，或隨著鹽分的積累分階段培養(yǎng)不同的優(yōu)勢藻種。通過補(bǔ)充淡水來稀釋鹽分，會額外增加成本、能耗和操作費(fèi)用。同時(shí)，開放塘的放空和換水，以及脫鹽過程中產(chǎn)生的濃鹽水和固體副產(chǎn)物，都會給內(nèi)陸地區(qū)帶來一系列的環(huán)境問題。某些鹽類副產(chǎn)物可能具備商業(yè)價(jià)值，這主要取決于其化學(xué)組成。無論從資源利用還是藻類培養(yǎng)的角度看，水平衡和管理以及相應(yīng)的鹽分積累和管理問題，都是建模分析和現(xiàn)場試驗(yàn)的重點(diǎn)研究方向。

編輯推薦

《藻類生物質(zhì)能源:基本原理、關(guān)鍵技術(shù)與發(fā)展路線圖》是由科學(xué)出版社出版的。

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