生物质和生物能源手册PDF电子书下载

基本说明 2

生物质 2

第1篇　生物质的组成与资源量 2

第1章　生物质的定义与分类 2

生物能的特征 3

生物能 3

（a）根据来源分类 4

2　根据利用价值和用途分类 4

生物质的分类 4

详细说明 4

1　根据生物学观点分类 4

（a）生态学上的分类 4

（b）根据植物生物学分类 4

（b）根据含水率分类 5

参考文献 6

详细说明 7

能源作物 7

第2章　资源量的推算 7

基本说明 7

废弃物类生物质 7

（b）废弃物类生物能源的潜在量 8

（a）废弃物类生物质的现存量 8

1　废弃物类生物质资源量的估算 8

2　能源作物资源量的估算 10

参考文献 11

（a）纤维素 12

1　代表性组分 12

第3章　生物质的组成 12

基本说明 12

详细说明 12

（c）木质素 13

（b）半纤维素 13

2　组成分析 14

（g）其他无机成分（无机物） 14

（d）淀粉 14

（e）蛋白质 14

（f）其他有机成分（有机物） 14

参考文献 15

1　各种生物质的发热量 16

详细说明 16

第4章　生物能源含有量 16

基本说明 16

高位发热量与低位发热量 16

有效发热量 16

2　根据计算公式得到的推算方法 18

参考文献 19

1　碳循环 20

详细说明 20

第5章　从物质循环推算的生产量 20

基本说明 20

2　氮循环 22

参考文献 23

（b）间伐木材 24

（a）除伐木材 24

第6章　木质类生物质 24

基本说明 24

详细说明 24

1　木质类生物质的种类与特征 24

（e）以生物质原料为目的的快速生长树林 25

（d）低质阔叶树林 25

（c）主伐的残余木材 25

2　生长速度 26

（f）竹草、竹子 26

（a）人工林 27

4　日本的资源量 27

3　实例和现在使用量 27

5　世界的资源量 28

（c）竹草、竹子 28

（b）天然林 28

参考文献 29

草本类生物质的资源量与现在使用量 30

C3植物与C4植物 30

第7章　草本类生物质 30

基本说明 30

草本类 30

草本类生物质的特征 30

2　生长速度 31

1　草本类生物质的种类与特征 31

详细说明 31

3　实例与现在使用量 33

4　日本与世界的资源量 34

参考文献 36

（a）淀粉生产型植物 37

1 淀粉、糖类生产型植物的种类与特征 37

第8章　淀粉、糖类生产型植物 37

基本说明 37

详细说明 37

2　生产量 39

（b）糖类生产型植物 39

（b）世界的资源量 41

（a）日本的资源量 41

3　实例与现在使用量 41

4　日本与世界的资源量 41

参考文献 42

生物柴油 43

油脂化学 43

第9章　油类生产型植物（油椰子、油菜等） 43

基本说明 43

油类生产型植物 43

压榨法与萃取法 43

（c）大豆 44

（b）油菜 44

详细说明 44

1　油类生产型植物的种类与特征 44

（a）油椰子 44

（b）油脂的生产量 45

（a）含油种子及果实的生产量 45

（d）向日葵 45

2　生产量 45

（d）生物柴油 46

（c）饲料、肥料 46

3　实例与现在生产量 46

（a）食品领域 46

（b）工业用途 46

参考文献 47

（b）作为生物质资源的油类生产型植物 47

4　世界的资源量 47

（a）现在的资源量 47

1　水生生物质的种类与特征 49

详细说明 49

第10章　水生生物质 49

基本说明 49

水生生物质 49

3　实例与现在使用量 52

2　生长速度 52

4　世界的资源量 54

参考文献 55

（c）甘蔗残余物、甘蔗渣 56

（b）玉米和根茎作物 56

第11章　废弃物——农业残余物、甘蔗渣 56

基本说明 56

详细说明 56

1　农业残余物、甘蔗渣的种类与特征 56

（a）米、麦 56

3　实例与现在使用量 57

2　产生量 57

（a）美国 58

（d）日本 59

（c）法国 59

（b）巴西 59

4　日本与世界的资源量 60

参考文献 61

1　木质废弃物的特征 62

详细说明 62

第12章　废弃物——木质废弃物 62

基本说明 62

产生量 62

利用现状 62

2　木材加工部门的废弃材料 63

3　木材利用部门的废弃材料 64

4　世界的木质废弃物 66

参考文献 67

1　畜禽废弃物的种类与特征 68

详细说明 68

第13章　废弃物——畜禽废弃物 68

基本说明 68

畜禽副产物 68

畜禽加工残余物 68

敷料 68

污泥 68

物理性改善效果 68

2　畜禽废弃物的产生量 70

3　实例与现在使用量 71

4　日本与世界的资源量 73

参考文献 74

1　污泥的种类与特征 75

详细说明 75

第14章　废弃物——污泥（下水道、粪便、产业废弃物污泥） 75

基本说明 75

（a）市政污泥有效利用举例 76

3　回收实例与现在使用量 76

2　污泥的产生量 76

（a）日本的污泥产生量 76

（b）不同种类污泥的产生量 76

（b）市政污泥的有效利用量 77

参考文献 78

4　日本与世界的污泥资源量 78

1　城市垃圾产生量与组成 79

详细说明 79

第15章　废弃物——城市垃圾 79

基本说明 79

城市垃圾 79

2　世界垃圾产生量与处理方法 80

（a）填埋场的甲烷回收 81

3　日本对城市垃圾的有效利用 81

（c）RDF发电 82

（b）垃圾发电 82

（e）从有机垃圾中回收能量 83

（d）垃圾的碳化 83

参考文献 84

1　黑液的种类和特征 85

详细说明 85

第16章　废弃物——黑液 85

基本说明 85

黑液 85

回收锅炉 85

2　木材成分与黑液的组成 86

5　最新的回收锅炉实例 87

4　回收锅炉的历史 87

3　产生量与使用量 87

6　世界的木材资源量 88

参考文献 89

1　燃烧的原理与特征 92

详细说明 92

第2篇 生物质转化技术——热化学转化 92

第17章　燃烧 92

基本说明 92

燃烧 92

发热量（燃烧值） 92

燃烧效率 92

2　燃烧装置与实例 94

3　燃烧的能量效率 95

参考文献 96

4　生成热的利用 96

与气化有关的生物质的物理性质研究 97

气化方法分类 97

第18章　气化——常压气化 97

基本说明 97

焦油、木炭和炭黑 98

气化剂 98

与生物质气化有关的基本现象 98

1　常压气化的原理与特征 99

详细说明 99

与气化有关的主要化学反应 99

（a）固定床气化炉 100

2　常压气化的装置与实例 100

（b）流动床气化炉 101

3　常压气化的能量效率 102

（c）喷流床气化炉 102

参考文献 103

4　生成气体的利用 103

1　加压气化的原理与特征 104

详细说明 104

第19章　气化——加压气化 104

基本说明 104

加压气化的目的 104

2　加压气化的装置与实例 105

4　生成气体的利用 106

3　加压气化的能量效率 106

参考文献 107

1　间接气化的原理与特征 108

详细说明 108

第20章　气化——间接气化 108

基本说明 108

热分解与热分解气化 108

水蒸气改性 108

2　间接气化的装置与实例 110

参考文献 111

4　生成气体的利用 111

3　间接气化的能量效率 111

热分解 112

基本说明 112

第21章　快速热分解 112

（a）用热砂浴瞬间加热 113

2　快速热分解的装置与实例 113

详细说明 113

1　快速热分解的原理与特征 113

（a）热质量分析：加热速度的影响 113

（b）红外线加热炉快速热分解 116

（d）微波快速热分解 117

（c）离心力型热分解装置 117

（e）其他快速热分解装置 119

（a）热分解液、热分解油、木焦油 120

4　生成气体的利用 120

3　快速热分解的能量效率 120

（a）传统的快速热分解方法 120

（b）微波快速热分解 120

（d）脱水糖 121

（c）快速碳化物 121

（b）木醋 121

参考文献 122

碳化的特征 123

碳化 123

第22章　碳化 123

基本说明 123

1　碳化的原理与特征 124

详细说明 124

2　碳化的装置与实例 126

3　碳化的能量效率 129

4　生成物的利用 130

参考文献 131

1　水热气化的原理与特征 132

详细说明 132

第23章　水热气化 132

基本说明 132

水热状态 132

水热气化 132

水热气化的特征 132

2　水热气化的装置与实例 133

（b）太平洋西北研究所 134

（a）夏威夷大学夏威夷自然能源研究所 134

（f）韩国能源研究所 135

（e）东京大学环境安全研究中心 135

（c）日本资源环境技术综合研究所 135

（d）卡尔斯路埃研究中心 135

4　生成气体的利用 136

3　水热气化的能量效率 136

参考文献 137

其他水热反应 138

水热液化的特征 138

第24章　水热液化 138

基本说明 138

水热液化 138

（b）生成物 139

（a）反应 139

详细说明 139

1　水热液化的原理与特征 139

（b）LBL工艺 140

（a）PERC工艺 140

（c）特征 140

2　水热液化的装置与实例 140

（d）市政污泥油化工艺 141

（c）日本资源环境技术综合研究所的液化工艺 141

3　水热液化的能量效率 142

（e）HTU工艺 142

4　生成油的利用 143

参考文献 144

生物柴油 145

酯化 145

第25章 由酯化合成生物柴油 145

基本说明 145

植物油 145

（a）游离脂肪酸的酯化反应 146

2　生物柴油的制造工艺 146

详细说明 146

1 酯化原理 146

（a）植物油的酯类置换反应 146

（b）脂肪酸的酯化 146

3　酯化的能量效率 147

（c）回收工艺 147

（b）油脂的酯类置换反应 147

4　生物柴油的利用 148

参考文献 150

成形后的膨胀率与破坏强度 151

生物砖料 151

第26章　固体燃料化 151

基本说明 151

1　固体燃料化的原理与特征 152

详细说明 152

（a）压片成形与试验方法 153

（d）密度 154

（c）破坏强度 154

（b）膨胀率 154

2　固体燃料化的装置与实例 155

3　固体燃料化的能量效率 156

参考文献 157

4　固体燃料化装置生成燃料的利用 157

1　甲烷发酵的原理和特征 160

详细说明 160

第3篇 生物质能源转换技术——利用生物学方法的转换 160

第27章 甲烷发酵 160

基本说明 160

发酵 160

甲烷发酵 160

甲烷发酵的特征 160

（c）污泥再生处理中心 162

（b）食品废弃物 162

2　甲烷发酵装置和应用实例 162

（a）下水污泥 162

3　甲烷发酵的能量效率 163

（d）啤酒工厂废水 163

参考文献 164

4　生物甲烷气体的利用 164

乙醇发酵的特征 165

乙醇发酵 165

第28章　乙醇发酵 165

基本说明 165

发酵 165

1　乙醇发酵的原理和特征 166

详细说明 166

（a）糖质原料的发酵 167

2　乙醇发酵装置和应用实例 167

（b）淀粉质原料的发酵 168

（e）近期开发的发酵方法 169

（d）连续发酵 169

（c）各种乙醇发酵方法 169

（h）使用纤维素生物质进行乙醇生产的新型转换技术 170

（g）使用木材（纤维素）为原料的乙醇发酵（传统方法） 170

（f）其他发酵方法 170

（i）酵母的育种 171

4　生成得到的乙醇的利用 172

3　乙醇发酵的能量效率 172

参考文献 173

Clostridium属细菌的发展历史 174

Clostridium属细菌 174

第29章　丙酮-丁醇发酵 174

基本说明 174

厌氧型产孢子细菌 174

（a）发酵的实际情况 175

1　丙酮-丁醇发酵的原理和特征 175

详细说明 175

（b）发酵反应 176

2 丙酮-丁醇的发酵装置和应用实例 178

（c）发酵菌种 178

3　丙酮-丁醇发酵的能量效率 180

5　最新的技术开发 181

4　生成物的利用 181

参考文献 182

白色腐朽菌分解木质素的特征 184

分解木质素的微生物 184

第30章　使用白色腐朽菌分解木质素 184

基本说明 184

1 使用白色腐朽菌分解木质素的原理和特征 185

详细说明 185

白色腐朽菌的利用 185

2　利用白色腐朽菌分解木质素的装置和应用实例 188

4　利用白色腐朽菌和木质素分解酶的生物质转化 189

3　利用白色腐朽菌进行木质素分解的能量效率 189

参考文献 190

1 厌氧型发酵生产氢气的原理和特征 192

详细说明 192

第31章　厌氧型发酵生产氢气 192

基本说明 192

厌氧型微生物 192

厌氧型发酵 192

厌氧型发酵生产氢气的特征 192

2　厌氧型发酵生产氢气的装置和应用实例 193

（d）日本东北大学 194

（c）日本广岛大学 194

（a）日本国立横滨大学 194

（b）日本北里大学 194

3　厌氧型发酵生产氢气的能量效率 195

（f）日本鹿岛建设 195

（e）日本宫崎大学 195

参考文献 196

4　生产得到的氢气的利用 196

利用光合成细菌进行光合成生产氢气过程的特征 198

太阳能的利用 198

第32章　光合成生产氢气 198

基本说明 198

（a）可以用来进行光合成生产氢气的微生物 199

1 光合成生产氢气的原理和特征 199

详细说明 199

（c）利用光合成细菌生产氢气的机制 200

（b）利用光合成细菌生产氢气的原理 200

（e）利用光合成细菌进行光合成生产氢气的特征 201

（d）与光合成生产氢气有关的生物酶 201

（b）使用生物质进行光合成生产氢气 202

（a）光生物反应器 202

2　光合成生产氢气的装置和应用实例 202

（a）光能的转化效率 204

3　光合成生产氢气的能量效率 204

（c）光合成细菌和其他微生物混合培养进行光合成生产氢气 204

参考文献 205

4　光合成生产得到的氢气的利用 205

（b）氢气的得率 205

（a）背景 208

1　畜业废弃物等的甲烷发酵 208

第4篇　生物能源的利用系统 208

第33章　现存的生物能源利用系统 208

基本说明 208

生物质资源的定位 208

能源转化系统的特征 208

详细说明 208

（c）甲烷发酵处理的特征 209

（b）利用甲烷发酵生产能源的历史 209

（e）制造过程概述 210

（d）甲烷发酵条件 210

2　木屑（木材加工废弃物）的燃烧发电 213

（f）具体实例 213

（a）详细说明 214

（c）木屑燃烧发电存在的课题 217

（b）现在的运转情况 217

（c）城市垃圾燃烧发电的实际情况 218

（b）城市垃圾燃烧发电的意义 218

3　城市垃圾燃烧发电 218

（a）城市垃圾燃烧发电的由来和历史 218

（d）城市垃圾燃烧发电的高效化 219

（e）最近的动向 222

（a）木质类废弃物的气化发电 223

4　木质类废弃物和废塑料的气化 223

（b）废塑料的加压两段式气化 227

（a）废弃物的有效利用 229

5　固体废弃物的固体燃料化 229

（b）燃料工厂的概况 230

（c）RDF的组成 233

（e）RDF的需求单位 234

（d）运转状况 234

（a）木质颗粒概况 235

6　木质颗粒 235

（f）今后的课题 235

（c）木质颗粒与化石燃料的比较 236

（b）木质颗粒的特征 236

（d）制造过程概况 238

（e）世界和日本的生产动向 239

（a）垃圾堆肥化设施（荏原制作所制桨式发酵系统） 240

7　垃圾堆肥化和碳化利用 240

（f）颗粒燃烧装置 240

（b）碳化设施（日本关西产业公司的卧式搅拌型连续碳化装置） 241

（a）发电方法 242

8　锯粉气化发电（日本信荣木材公司的锯粉气化发电设备） 242

（b）气化方式 243

参考文献 245

1 日本青垣町生物甲醇的生产规划 247

详细说明 247

第34章 未被利用的生物质资源的可能性 247

基本说明 247

林产类生物质资源的有效利用 247

林地环境的维持 247

（b）生物质资源工厂和地域生态系统 248

（a）甲醇制造和复合型生物质资源工厂 248

（d）事业的收支和经济性 249

（c）各种产品的产量、销售额和多样化的效果 249

（b）高槻市的模式 253

（a）日本国内森林资源利用的生物能 253

2　高槻市的森林组合（偏远山区的森林构想） 253

（c）能量转换技术 255

3 日本勇払、日高地区的甲醇制造系统 256

（a）系统的立地地点：苫小牧东部（苫东）地区 256

（d）实现计划的设想 256

（c）甲醇制造系统的流程及其构成 257

（b）林产资源 257

（d）甲醇制造系统的评价 258

（e）人们对引入甲醇生产系统的期待 259

参考文献 260

基本说明 261

第35章 迈向循环型社会的生物质综合利用系统 261

（b）废弃物零排放的意义 262

（a）背景 262

详细说明 262

1 循环型社会的概念——废弃物零排放 262

（c）产业的网络化 263

（e）整合型生物质系统 264

（d）地域系统的构成 264

（b）区域内物质流的解析 265

（a）区域性废弃物零排放系统的构成顺序 265

2 区域性废弃物零排放系统的构成方法 265

（c）物质流和再资源化技术的数据库 266

（a）生物质炼制的必要性 267

3 以生物质为基础的循环型社会 267

（d）物质循环网络的设计 267

（b）以生物质为基础的社会的碳循环 268

（c）生物质物质转换技术 269

参考文献 271

1　造纸公司的种植园 272

详细说明 272

第36章　生物质种植园 272

基本说明 272

在日本国外实施的种植园 272

（b）日本国外的木质类生物质种植园 273

（a）日本国内的森林资源 273

（a）美国的燃料乙醇 275

2　生物乙醇 275

（b）巴西的燃料乙醇 276

（c）日本国内生产燃料乙醇的可能性 277

（b）计划概况 278

（a）规划的背景 278

3　稻壳发电的生物质利用规划的概况 278

（a）能源种植园的可能性 281

4　能源种植园 281

（c）燃料 281

（d）生物质发电事业的可行性 281

（b）种植园的种类 282

（c）能源种植园的能量利用效率以及与其他自然能源的比较 283

（e）能源种植园的选址条件和最优化 284

（d）能源种植园系统 284

参考文献 285

（a）生物质液体燃料 287

1　甲醇的利用 287

第37章　将来的能源系统的可能性和方式 287

基本说明 287

发电用生物质种植园 287

通过生物质气化合成液体燃料 287

详细说明 287

（c）甲醇燃料的特征 288

（b）生物质气化法合成甲醇技术 288

（e）生物甲醇燃料的优点和未来 289

（d）甲醇汽车的使用 289

（b）DME的燃料特性和利用 290

（a）DME是什么 290

2　DME的利用 290

（d）制造过程流程 291

（c）DME合成技术 291

（a）Fischer-Tropsch（FT）合成反应 292

3　汽油和轻质灯油的利用 292

（c）FT合成过程 293

（b）FT合成反应中的生成物分布 293

（a）生物质与自然能源发电 295

4　能源系统的可能性和方式 295

（d）产物性状 295

（e）MTG（methanol to gasoline）过程 295

（f）合成燃料油的经济性 295

（g）生物质资源的利用 295

（b）全球性生物甲醇的构想 296

（c）甲醇和燃料电池 297

（d）生物质栽培 298

（f）未来氢气利用社会的可行性 299

（e）世界上的适宜产地 299

参考文献 300

（g）最先进产业技术的集合 300

（b）分类基准 301

（a）农林业的定义 301

第38章 生物质的利用与粮食生产的融合 301

基本说明 301

详细说明 301

1　农林业系统的基础 301

（e）农林业的种类和特征 302

（d）相互关系的经济学 302

（c）农林业的构成要素 302

（d）引入外部资金 303

（c）土地劣化的原因 303

2　保全土壤的生产能力 303

（a）农林业的劳动 303

（b）土地的劣化 303

（b）栽培种类的确定 304

（a）主要农林业系统的实际情况 304

3　农林业系统的规划和栽培作物的选择及评价 304

参考文献 305

1　系统评价的范围 308

详细说明 308

第5篇　生物能源的系统评价 308

第39章 系统评价的框架 308

基本说明 308

从广阔视野出发的重要生物能源的系统评价 308

寻求在多种基准和基础上的综合评价 308

寻求用于生物能源评价的系统数据 308

3　系统评价的方法论 310

2　系统评价的基准 310

（a）LCA的一般方法 312

1　LCA的基础 312

第40章　依据生态循环评估的生物质能量效率和CO2排放量的评价 312

基本说明 312

什么是生态循环评估 312

生物质的LCA评价 312

详细说明 312

（b）LCA中的环境影响的综合评价 315

（c）基于LCA的技术评价 316

（a）生物质的培育和收获中所需要的能量 317

2　生物质能量效率和CO2排放量的评价举例 317

（b）生物能源转换技术的前处理过程所需要的能量 318

（c）生物能源和化石燃料的比较 319

（d）生物质发电与其他发电技术的比较 320

参考文献 322

1　生物质的纯CO2固定量 323

详细说明 323

第41章　作为能源资源的生物质评价的视点 323

基本说明 323

纯CO2固定量 323

作为生态循环的评价 323

生物质资源的位置 323

（a）森林生物质 327

2　生物质生态循环的评价 327

（b）农业生物质 329

3　从现存的各项技术的比较来看生物质的位置 330

（c）化石类能量的投入与人力能量的投入之间的相辅关系 330

（a）与化石能源系统的比较 331

（b）与其他自然能源的比较 333

参考文献 335

4　生物质利用今后的课题 335

能源转换的环境安全性 336

生物质的生产和环境安全性 336

第42章　生物能源的环境安全性评价 336

基本说明 336

（a）种植园型生物质 337

1 生物能源生产和种植的环境安全性 337

详细说明 337

2　从全球视野出发考虑生物质生产和环境的关系 338

（d）废弃物生物质 338

（b）栽培型生物质（草本类） 338

（c）其他生物质 338

（a）生物质生产与自然环境 339

（b）生物质生产与氮肥 340

3　能源转换中的环境安全性 341

（a）残渣的环境安全性 342

（b）有关大气污染的环境安全性 343

（d）环境负荷的影响评价 345

（c）二次能源的环境安全性评价 345

参考文献 346

1　生物质资源 347

详细说明 347

第43章 生物能源的经济性评价 347

基本说明 347

生物质资源的成本 347

生物质利用技术和二次能源生产的成本 347

（b）生物质价格的实例 348

（a）成本的设定原则 348

（c）种植园型生物能源的价格 350

（d）残留型生物能源的价格 351

2　生物能源的利用技术 353

（e）生物质资源价格的总括 353

（b）热分解气化合成甲醇 354

（a）发电 354

（c）利用微生物的发酵技术 355

3　生物质的二次能源价格 356

（d）生物能源利用技术价格成本总括 356

参考文献 357

生物能源在最优能源系统中的作用 359

21世纪生物质流向的计算机模拟 359

第44章 生物能源可能供给量的模型解析 359

基本说明 359

生物质平衡表 359

1　综合模型解析的必要性 360

详细说明 360

（b）利用生物质平衡表把握资源状况 361

（a）概要 361

2 利用世界土地利用和能源模型（GLUE）进行探讨 361

（c）现在的生物能源供给能力的评价 362

（d）21世纪生物质流向的计算机模拟 367

3　利用最优化型的世界能源模型（LDNE）进行探讨 369

参考文献 372

1　SI单位 374

一、单位 374

附录 374

2　单位换算 375

3　糖和酒精的浓度 377

5　发热量 378

4　温度 378

（a）酒精浓度 378

（b）糖浓度 378

6　质量基准 379

7　其他 380

二、元素周期表 381

2　水、甲醇、乙醇的相转移焓变化 382

1　标准生成焓、标准熵、标准生成吉布斯自由能 382

三、基本化学物质的热力学参数 382

3　燃烧焓 383

四、化石资源的发热量及可开采年数 384

五、世界能源需求的预测 386

六、世界人口增长的预测 388

七、新型能源的引入目标 389

八、有关生物质的书籍 391

参考文献 392