序一 1
序二 1
前言 1
1 绪论 1
1.1 能源状况 1
1.1.1 世界能源状况 1
1.1.2 中国能源现状 2
1.2 微生物能源转化技术 3
1.2.1 解决中国能源安全问题的途径 3
1.2.2 利用微生物技术转化可再生能源 4
1.2.3 开发利用可再生生物能源的意义 5
参考文献 6
2 生物炼制与可再生资源 7
2.1 石油炼制到生物炼制 7
2.1.1 石油炼制 7
2.1.2 生物炼制—新型经济产业的缔造者 7
2.2 生物炼制基本内涵 10
2.2.1 生物工程 10
2.2.2 化学工程 11
2.2.3 分离工程 11
2.2.4 过程控制工程 11
2.3 生物炼制发展现状 11
2.3.1 生物能源 11
2.3.2 生物材料 14
2.3.3 精细化学品 14
2.4 我国发展生物炼制的问题及对策 14
2.4.1 资源定位和规划 14
2.4.2 加大技术攻关 15
2.4.3 政策倾斜 15
参考文献 16
3 生物沼气 18
3.1 沼气燃料的特性 19
3.1.1 沼气的主要成分及其特性 19
3.l.2 沼气的成分对其燃烧特性的影响 21
3.1.3 影响着火浓度极限的因素 21
3.2 沼气发酵原理 23
3.2.1 沼气发酵过程 23
3.2.2 沼气发酵的微生物学 24
3.2.3 沼气发酵的条件 27
3.3 沼气发酵工艺 35
3.3.1 沼气发酵工艺分类 35
3.3.2 典型农村户用沼气技术与工程 39
3.3.3 大中型沼气技术与工程 45
3.4 沼气发酵的综合利用 60
3.4.1 沼气的综合利用 60
3.4.2 沼液的综合利用 66
3.4.3 沼渣的综合利用 68
参考文献 70
4 生物氢气 71
4.1 氢气的燃料特性 71
4.1.1 氢气的性质 71
4.1.2 氢的特性 72
4.2 生物制氢原理 72
4.2.1 生物制氢的微生物学 73
4.2.2 生物制氢的关键性酶 78
4.2.3 生物制氢的产氢机理 82
4.3 生物制氢原料 86
4.4 生物制氢工艺 88
4.4.1 光裂解水生物制氢技术 88
4.4.2 发酵法生物制氢 90
4.4.3 光合细菌产氢 93
4.4.4 暗-光发酵偶联产氢 95
4.4.5 酶法制氢 97
4.5 生物制氢实践 98
参考文献 99
5 生物燃料乙醇 104
5.1 生物乙醇的燃料特性 104
5.1.1 物理性质 104
5.1.2 化学性质 105
5.1.3 乙醇燃烧反应机 106
5.1.4 乙醇的着火和燃烧特性 106
5.1.5 乙醇和汽油、柴油等内燃机燃料比较 106
5.2 乙醇生产原理 110
5.2.1 乙醇发酵微生物学 110
5.2.2 乙醇代谢途径 116
5.3 燃料乙醇发酵技术 118
5.3.1 发酵原料 118
5.3.2 发酵工艺 125
5.3.3 发酵装备 138
5.3.4 综合利用 152
5.4 燃料乙醇的推广和应用 159
5.4.1 世界燃料乙醇的推广和应用现状 160
5.4.2 中国燃料乙醇的推广和应用现状 165
参考文献 169
6 生物柴油 171
6.1 生物柴油的燃料特性 171
6.1.1 生物柴油的燃料性能 171
6.1.2 生物柴油的排放性能 172
6.2 微生物油脂转化技术 172
6.2.1 发酵生产生物柴油原料 172
6.2.2 微生物产油代谢途径 179
6.2.3 微生物油脂发酵工艺 180
6.3 生物柴油酶法转化技术 184
6.3.1 生物柴油的转化技术 184
6.3.2 生物柴油酶法转化工艺 189
6.3.3 生物柴油酶法转化实例 191
6.4 脂肪酶发酵技术 201
6.4.1 脂肪酶的催化机制与特性 201
6.4.2 脂肪酶发酵的微生物菌种 204
6.4.3 脂肪酶发酵影响因素 206
6.4.4 主要生产菌种工艺介绍 207
6.4.5 固定化脂肪酶研究进展 210
参考文献 211
7 生物采油 214
7.1 微生物与石油勘探 214
7.1.1 油气微生物勘探技术的发展历史 214
7.1.2 油气微生物勘探石油原理 215
7.1.3 油气微生物勘探石油应用 218
7.1.4 MPOG的发展趋势 222
7.2 本源微生物采油技术 223
7.2.1 本源微生物采油机理 223
7.2.2 本源微生物采油技术设计与方法 225
7.2.3 本源微生物采油油藏工程分析 226
7.2.4 微生物提高采收油率的因素 228
7.2.5 地层微生物活性的保持 231
7.3 微生物系统的特性与选择 234
7.3.1 油藏本源细菌的生态特 234
7.3.2 油藏本源细菌的应用潜力 235
7.3.3 微生物系统特性实例 236
7.4 异源微生物采油技术 238
7.4.1 异源微生物采油方法 238
7.4.2 MEOR技术在油井处理中的应用 239
7.4.3 MEOR在注水井的应用 242
参考文献 246
8 生物燃料电池 248
8.1 发展简史 248
8.2 分类 249
8.3 微生物燃料电池 250
8.3.1 产电微生物 250
8.3.2 微生物燃料电池结构及改进 253
8.3.3 有介体的微生物燃料电池 259
8.3.4 无介体的微生物燃料电池 262
8.3.5 微生物燃料电池的影响因素 264
8.4 酶生物燃料电池 266
8.4.1 酶电极固定方 266
8.4.2 两极室酶燃料电池 268
8.4.3 无隔膜酶燃料电池 271
8.4.4 利用光能的酶燃料电池 273
8.5 生物燃料电池的应用 274
8.5.1 作为替代能源 274
8.5.2 生物传感器 275
8.5.3 污水处理 275
8.5.4 生物修复 277
8.5.5 在航空航天上的使用 277
参考文献 278
9 煤炭的生物转化技术 281
9.1 低阶煤的特点与生物转化 281
9.2 煤炭生物转化的微生物学 282
9.2.1 煤炭生物转化微生物多样性 282
9.2.2 高效菌株的选育 284
9.3 煤炭生物转化的机理 284
9.3.1 微生物生长过程中产生的碱性中间物的作用 285
9.3.2 微生物分泌的鳌合剂和表面活性剂的作用 286
9.3.3 生物酶 286
9.4 煤炭转化方式 291
9.4.1 预处理 291
9.4.2 菌种固体培养基溶煤 292
9.4.3 无细胞培养液溶煤 292
9.4.4 发酵液溶煤 292
9.5 影响微生物降解煤的因素 292
9.5.1 煤炭的结构与组成 292
9.5.2 营养 293
9.5.3 工艺 294
9.6 煤炭生物转化的产物性质分析 294
9.6.1 产物组成 295
9.6.2 产物结构 295
9.6.3 产物的相对分子质量及发热量 295
9.7 煤炭生物转化产物的应用 296
9.8 煤炭生物转化的展望 297
参考文献 297
10 其他技术 302
10.1 生物丁醇 302
10.1.1 生物丁醇的燃料特性 302
10.1.2 丁醇转化原理 304
10.1.3 传统的丙酮一丁醇生产技术 308
10.1.4 纤维质原料发酵丙酮及丁醇 312
10.2 能源的生物脱硫净化技术 316
10.2.1 石油的生物脱硫净化 317
10.2.2 煤炭的生物脱硫净化 321
10.2.3 沼气的生物脱硫净化 325
参考文献 327