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1 生物燃料概况 1

参考文献 5

2 生物燃料的生产进展 7

2.1 引言 7

2.2 第一代、第二代和第三代生物燃料的进展 10

2.2.1 普通生物燃料和高级生物燃料 11

2.2.2 第一代生物燃料 12

2.2.3 第二代生物燃料 15

2.2.4 第三代生物燃料 23

2.2.5 太阳能燃料 27

2.2.6 生物炼油厂 28

2.3 生物燃料的未来发展趋势 29

2.3.1 生物燃料用生物质生产进展 31

2.3.2 基因工程 33

2.3.3 第四代生物燃料 34

2.3.4 经济因素 34

2.4 结论 36

参考文献 37

3 生物燃料加工 41

3.1 引言 41

3.1.1 第一代生物燃料 41

3.1.2 第二代生物燃料 41

3.2 藻类原料的生物柴油 42

3.2.1 藻类生物质的生产 42

3.2.2 油的提取 45

3.2.3 酯交换／碱催化 46

3.2.4 热解 48

3.2.5 加氢处理 48

3.3 纤维素乙醇 49

3.3.1 减少尺寸 50

3.3.2 酶法水解 50

3.3.3 化学方法水解 52

3.3.4 发酵工艺 53

3.4 合成气 53

3.5 结论 54

参考文献 55

4 生物乙醇生产用木质纤维素生物质的生物转化 59

4.1 引言 59

4.1.1 木质纤维素生物质来源 61

4.1.2 可用于生产生物乙醇的木质纤维素 61

4.2 生物乙醇生产工艺 62

4.2.1 预处理 63

4.2.2 水解 68

4.2.3 解毒 70

4.2.4 发酵 72

4.2.5 蒸馏 74

4.3 生物乙醇生产基因工程 74

4.4 未来展望 75

参考文献 76

5 木质纤维素废料转化制生物燃料的微生物代谢工程最新进展 83

5.1 引言 83

5.2 基因和代谢工程在生物燃料生产中的作用 85

5.3 不同生物燃料的问题及改进领域 86

5.3.1 乙醇 86

5.3.2 丁醇 86

5.3.3 更高级的油脂 87

5.3.4 萜类化合物 87

5.4 代谢工程的一般过程 88

5.4.1 宿主有机体的选择 88

5.4.2 密码子优化、转化和选择 89

5.4.3 发酵工艺 90

5.4.4 发酵介质 91

5.4.5 发酵过程 91

5.5 不同微生物的代谢工程 92

5.5.1 大肠杆菌 92

5.5.2 酵母 93

5.5.3 解纤维素梭菌 95

5.6 结论 98

5.6.1 提高生物燃料生产的研究领域 98

参考文献 98

6 生物燃料的微生物生产 103

6.1 引言 103

6.2 微生物法生物燃料的类型 104

6.2.1 生物乙醇 105

6.2.2 丁醇 107

6.2.3 生物柴油 108

6.2.4 生物氢 109

6.2.5 生物气 110

6.3 前景和总结 113

参考文献 114

7 微藻在生物燃料生产中的应用现状和发展前景 117

7.1 引言 117

7.2 生物燃料生产用微藻 119

7.3 蓝藻与微藻在生物燃料生产中的对比 119

7.4 蓝藻和微藻在生物燃料生产中的应用 120

7.4.1 微藻相对于高等植物的优势 121

7.4.2 生物燃料生产中微藻的SWOT法分析 122

7.5 生物燃料生产用微藻的选择 123

7.6 生物燃料和副产品生产用微藻的培养 124

7.7 微藻的收获和干燥 125

7.8 微藻的加工、提取和分离 126

7.9 微藻来源的生物燃料和副产品 127

7.9.1 生物柴油 127

7.9.2 生物氢 128

7.9.3 生物乙醇 130

7.9.4 作为生物燃料的生物气 131

7.9.5 副产品 131

7.10 生物燃料生产的挑战和障碍 132

7.10.1 生物技术挑战 133

7.10.2 生态挑战 134

7.10.3 经济挑战 135

7.11 生产生物燃料-生物能的微藻基因和代谢工程 136

7.11.1 基因和代谢工程的潜在途径 137

7.11.2 其他国家发展成果 138

7.12 总结与展望 139

参考文献 141

8 生物乙醇生产 145

8.1 引言 145

8.2 全球生物乙醇市场和未来展望 145

8.3 一般性生物乙醇生产工艺 146

8.4 从原料到糖类生产过程 146

8.4.1 来自含淀粉材料的糖溶液 147

8.4.2 淀粉酸法水解 148

8.4.3 淀粉的酶法水解 148

8.5 木质纤维素材料的表征 149

8.5.1 纤维素 149

8.5.2 半纤维素 150

8.5.3 木质素 150

8.6 来自木质纤维素材料的糖溶液 150

8.6.1 木质纤维素的化学水解 151

8.6.2 木质纤维素材料酶法水解前的预处理 152

8.6.3 木质纤维素材料的酶法水解 153

8.7 发酵的基本概念 154

8.8 单糖转化为乙醇 154

8.9 己糖生产乙醇的生化基础 155

8.10 戊糖制乙醇的生化基础 156

8.11 与乙醇发酵相关的微生物 157

8.11.1 酵母 157

8.11.2 细菌 158

8.11.3 丝状真菌 159

8.12 发酵工艺 159

8.12.1 分批工艺 160

8.12.2 补料分批工艺 161

8.12.3 连续工艺 161

8.12.4 串联排列的连续流动发酵法 163

8.12.5 酶解木质纤维素水解产物的发酵法 163

8.12.6 分步酶法水解和发酵法（SHF） 163

8.12.7 同步糖化发酵（SSF） 164

8.12.8 木质纤维素材料的酶法和酸法水解对比 165

8.13 乙醇回收 165

8.14 蒸馏 166

8.15 乙醇回收和纯化的其他工艺 167

8.16 乙醇脱水 167

8.16.1 分子筛吸收 168

8.16.2 膜分离技术 168

8.17 含可溶物的干酒糟 168

8.18 生物乙醇生产的可持续性 169

8.19 结论和未来展望 170

参考文献 170

9 丁醇的生产 175

9.1 引言 175

9.2 丁醇及其性质 176

9.3 丁醇作为燃料 177

9.4 丁醇及其衍生物的工业化应用 178

9.5 丁醇生产方法 178

9.5.1 化学方法 178

9.5.2 生物方法 179

9.6 丁醇原位分离技术 186

9.6.1 汽提 187

9.6.2 吸附 187

9.6.3 液-液萃取（渗透萃取） 188

9.6.4 渗透气化 188

9.6.5 减压蒸馏 189

9.7 展望 189

参考文献 190

10 不同来源的生物柴油生产 195

10.1 引言 195

10.2 生物柴油生产的来源／原料 196

10.2.1 通过植物生产生物柴油 196

10.2.2 使用细菌生产生物柴油 196

10.2.3 通过真菌生产生物柴油 196

10.2.4 从废水生产生物柴油 197

10.2.5 从微藻生产生物柴油 197

10.3 生物燃料的不同生产工艺 198

10.3.1 酯交换工艺 198

10.3.2 微乳液 203

10.3.3 热裂解（热解） 203

10.3.4 用微藻生产生物柴油的方法 203

10.3.5 通过异养培育生产生物柴油 205

10.4 确定产率、工艺优化和生物柴油的标准化 205

10.5 结论 207

参考文献 207

11 生物制氢的现状与展望 211

11.1 引言 211

11.2 传统的制氢方法 212

11.2.1 蒸汽重整工艺 212

11.2.2 蒸汽与碳的反应 212

11.2.3 电解法制氢 212

11.2.4 水热解制氢 212

11.2.5 化学法水制氢 212

11.3 可再生来源制氢 212

11.3.1 生物质制氢 213

11.3.2 利用生物质以外的其他可再生来源制氢 213

11.4 使用生化工艺的生物路径制氢 214

11.4.1 使用生物质来源燃料制氢 214

11.4.2 生物质通过气化制氢 214

11.4.3 生物光解法制氢 215

11.4.4 光发酵制氢 215

11.4.5 暗发酵制氢 216

11.4.6 生物学水气变换制氢 216

11.5 生物制氢的最新进展 217

11.5.1 生物油制氢 217

11.5.2 合成气制氢 217

11.5.3 光发酵制氢 219

11.5.4 暗发酵制氢（DF） 220

11.5.5 复合制氢技术 221

11.6 生物制氢现状 223

11.7 结论 223

参考文献 223

12 生物甲烷生产 225

12.1 引言 225

12.2 生物甲烷的性能 227

12.2.1 优势 228

12.2.2 与甲烷相比的优势 228

12.2.3 成本估算 228

12.2.4 实际应用 229

12.3 生物甲烷的全球概括 229

12.4 生物甲烷的生产——从废料到燃料技术 230

12.4.1 生物气工厂的构成 230

12.4.2 预处理 231

12.4.3 生物气生产 231

12.5 生物气净化和升级 231

12.5.1 脱除硫化氢（H2S） 232

12.5.2 脱氧 234

12.5.3 除氮气 234

12.5.4 除氨气 234

12.5.5 除硅氧烷 234

12.5.6 除卤代烃 235

12.5.7 除颗粒物 235

12.5.8 除水蒸气 235

12.5.9 除二氧化碳 235

12.6 结论 238

参考文献 239