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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RFS 477

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RFS 478

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 D6751 499

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