第一篇 导论：从生物质到生物燃料 5
第一章 生物能源：绪论 5
1.1目的 5
1.2概述 5
1.3生物能源的定义 6
1.3.1生物发电 6
1.3.2生物燃料 7
1.4生物能源的发展及其动力 7
1.4.1政策 8
1.4.2政府研究项目 8
1.4.3市场惯性 9
1.5原料 9
1.6生物质材料和来源 10
1.6.1基于林木的生物质原料 11
1.6.2基于农作物的生物质资源 12
1.6.3基于废弃物为基础的生物能源原料 14
1.6.4农林生物质原料 15
1.6.5来自保留地的生物质 16
1.6.6由海藻制取高级燃油 16
1.7生物质供应及可用性 17
1.8生物能量转化技术：概述 19
1.9生物质转化的辅产品和副产品 20
1.10生物能源对社会、经济和环境的影响 21
1.10.1对社区的影响 21
1.10.2粮食安全 22
1.10.3生态环境影响 22
1.10.4土地利用和土地利用变化 22
1.10.5温室气体与气候变化 23
1.10.6野生动物与生物多样性 24
1.10.7外来侵入植物和转基因植物 25
1.11可持续性问题 25
1.11.1可持续性的定义 25
1.11.2产量差 26
1.11.3农业知识和风险 26
1.11.4边际土地 27
1.11.5水供应的量与质 27
1.11.6农村发展与社会公平 28
1.12结论 28
致谢 29
参考文献 29
第二章生物柴油概述与专业术语词汇 35
2.1生物柴油相关术语 35
2.2生物柴油标准 38
2.3 BQ-900燃料质量控制计划 38
致谢 39
第三章 生物能源：从生物质到生物燃料术语和换算系数 40
3.1术语 40
3.2用于生物能源换算系数速查表 49
3.2.1能量单位 49
3.2.2常用度量单位 50
3.2.3面积与作为产量 50
3.2.4生物质能源 50
3.2.5化石燃料 51
3.2.6化石燃料的碳含量和生物能源原料 52
参考文献 52
第二篇 作为生物燃料的木本和草本生物质 57
第四章 木本植物生物能源 57
4.1引言 57
4.2木质植物能源：一种广泛和可再生能源 57
4.3木本生物能源在美国和世界的应用 60
4.4木本生物能源的价值与效益 61
4.5木质能源 61
4.6用于生物能源的木质生物质的经营管理 62
4.7用于生物能源的木质生物质的采伐、运输和储存 63
4.8木质生物质的利用 65
4.9直接燃烧 65
4.9.1取暖、烧饭和发电 65
4.9.2木质颗粒 66
4.10液体和气体生物燃料转化 67
4.11生物化学技术工艺 67
4.12热化学工艺 67
4.12.1热解 67
4.12.2气化 68
4.12.3液化 68
4.12.4费希尔-特洛普希工艺（Fischer-Tropsch Process） 68
4.12.5热解改质工艺 68
4.13木质生物质经济学 68
4.13.1概述 68
4.13.2木柴发电和供热经济学 69
4.14木质生物能源生产经济学 69
4.15木质生物能源的可持续性 70
4.16小结 71
参考文献 71
第五章 多年生草本生物质生产和利用 73
5.1引言 73
5.2多年生草本生物质系统的开发与评价 74
5.2.1原料供应 74
5.3生物质转化 79
5.3.1固体燃料 79
5.3.2液体燃料 80
5.4用于草本生物质的原料的质量特性 81
5.5草本生物质的环境影响 84
5.6草本生物质的经济学考量 85
5.7展望 86
参考文献 86
第六章 木本和草本植物能源服务的学习项目及其案例研究 88
6.1概述 88
参考文献 91
案例6A：佛蒙特生物能源合作项目 92
案例6B：对满足社区需要的130英亩土地现场生物质源的评估 97
案例6C：用于温室取暖的让·佩恩堆肥法研究 101
参考文献 105
第三篇 生物质转化为液体燃料 111
第七章生物能源作物 111
7.1引言 111
7.2经济因素 112
7.2.1概述 112
7.2.2比较利润 112
7.3各类作物分析 114
7.3.1糖和淀粉植物 114
7.3.2纤维素作物 115
7.3.3木本作物 115
7.3.4油料作物 116
7.3.5作物残体和有机废弃物 116
7.3.6玉米籽粒 123
7.3.7玉米秸秆 124
7.3.8柳枝稷 125
7.3.9芒草 127
7.3.10高粱 128
7.3.11杨树 130
7.3.12柳树 131
7.3.13油菜籽 133
7.4能源作物的物流运输 134
7.4.1收获 134
7.4.2致密化处理 134
7.4.3储存 134
7.4.4运输 135
7.5生物质生产的可持续经营 135
7.5.1土壤物理特性 135
7.5.2土壤化学特性 135
7.5.3土壤生物学特性 136
7.5.4土壤残留物管理 136
7.5.5水资源质量与数量 136
7.5.6水资源侵蚀与土壤饱和 136
7.6结论 137
致谢 137
附录本章缩写词 137
第八章 基于农业油的生物柴油生产 139
8.1概述 139
8.2品种选择 141
8.2.1成熟期 141
8.2.2产量潜力 142
8.2.3油分含量和品质 142
8.2.4抗病性 143
8.2.5除草剂耐性 143
8.3播种要考虑的因素 143
8.3.1土壤与土壤肥力 144
8.3.2整地与播种 145
8.3.3播种期 145
8.3.4播种量和播种密度 146
8.3.5播种行距 147
8.4病虫害防治 147
8.4.1农艺措施防治 148
8.4.2机械防治策略 149
8.4.3化学防治 150
8.4.4生物防治 151
8.5种子收获、去杂、干燥和储存 151
8.6榨油及其副产品 153
8.7农场燃料生产的挑战与机遇 156
8.8农场燃料系统案例 157
参考文献 159
第九章 生命周期评估法：生物柴油投资的能量回报 160
9.1概述 160
9.2 EROI途径及其争议 163
9.3目标 165
9.4资料与方法 165
9.4.1系统边界 165
9.4.2不确定性的解释 167
9.4.3预测 168
9.5美国佛蒙特生物柴油的EROI 168
9.6讨论 170
9.7结论 172
致谢 172
参考文献 172
附录 174
第十章 田间生产操作期间的能量管理 180
10.1概述 180
10.2拖拉机使用 181
10.3压舱物、打滑、胎压 181
10.4保养 183
10.5变速器 183
10.6拖拉机选择 184
10.7其他问题 184
10.8收获作业 185
10.9其他单独设备的操作 186
10.10影响能量利用的施肥和其他栽培等技术问题 186
参考文献 186
第十一章 直用植物油作为柴油燃料？ 189
11.1直用植物油的性能 189
11.2生物柴油：用SVO生产的燃料 190
11.3从哪里可以得到更多信息？ 191
第十二章 纤维素乙醇：超越玉米的生物燃料 192
12.1引言 192
12.2纤维素生产乙醇燃料 192
12.3纤维素乙醇的挑战 193
12.4植物生物技术 193
12.4.1预处理 194
12.4.2水解 194
12.4.3发酵 194
12.5结论 194
致谢 195
参考文献 195
第十三章 取暖生物燃料 196
13.1生物柴油 196
13.2生物取暖燃料 197
13.2.1 BQ-9000 198
13.2.2生物取暖燃料及其特性 198
13.2.3石油燃料取暖 198
13.2.4取暖燃油和生物取暖燃料的特性 200
13.3美国测试与材料协会标准 200
13.3.1闪点 200
13.3.2燃点 200
13.3.3流点 201
13.3.4浊点 202
13.3.5粘度 202
13.3.6水分和沉淀物 203
13.3.7硫含量 203
13.3.8颜色 203
13.4相关燃料服务 204
13.4.1背景 204
13.4.2潜在问题 204
13.4.3燃料降解的主要因素 204
13.4.4燃料稳定性 205
13.4.5水分问题 205
13.4.6出现污泥 205
13.4.7低温性能 206
13.5如何处理冰冻的油箱和油管 206
13.5.1取暖生物燃油和冰冷天气 207
13.5.2要保证一个没有问题的冬季 207
13.6成功管理生物取暖燃料的三个步骤 207
13.6.1检查质量 207
13.6.2保养如常 207
13.6.3了解限制 207
13.7燃料质量快速检测 208
13.7.1清晰明亮度检测 208
13.7.2白桶试验 208
13.7.3细菌污染的目视检测 208
13.7.4水分探测糊 209
13.8燃油过滤 209
13.8.1概述 209
13.8.2过滤器和污泥 209
13.9燃料添加剂处理 210
13.9.1添加剂的选择 210
13.9.2添加剂的类型 210
13.10预防性维护 211
13.10.1提升燃料性能的步骤 211
13.10.2油罐清洗 212
13.10.3储油罐更换 212
13.10.4保持满油罐状态 213
第十四章 培养生产高级生物燃料的藻类生物质 214
14.1引言 214
14.2藻类作为多种用途的可持续原料 214
14.3藻类生物质和藻类燃料发展历程的历史展望 215
14.3.1藻类如何、从哪里获得其生物质？ 215
14.3.2光合作用中光的重要性 215
14.3.3藻类用于生物燃料 216
14.4利用藻类生物质生产生物燃料的可能性 216
14.5藻类株系选择：藻类类型，株系，与在生物燃料生产中的应用 218
14.5.1微藻 218
14.5.2大型藻类（海草） 221
14.6藻培养：生长系统 221
14.6.1光合生物反应器 221
14.7藻类收获 224
14.7.1絮凝和沉淀 224
14.7.2过滤 224
14.7.3离心 224
14.7.4干燥 224
14.8从收获的藻类生物质中提取油 225
14.8.1机械方法 225
14.8.2酶解转化 225
14.8.3催化裂解 225
14.8.4超临界液体方法 225
14.8.5化学方法 225
14.9藻类生物燃料运行从实验室到商业规模的放大中的挑战 226
14.10整合藻生物燃料生产 227
14.11生命周期分析，经济性和环境作用 228
14.12结论 229
参考文献 230
第十五章 生物质液体生物燃料服务性学习课程和案例研究 232
案例15A：含油种子生产转化生物柴油的成本分析以及玉米和原油波动 234
参考文献 238
案例15B：热暖燃料转换 239
案例15C：移动式乙醇整流设备：可行性研究 244
结论 246
致谢 247
参考文献 247
第四篇 气体燃料和生物电 252
第十六章 生物质热气化—入门 252
16.1引言 252
16.2气体混合物分类 253
16.3化学概念和背景 254
16.4气体和气体混合物的热值 256
16.5气体生产性能的测量 257
16.6热裂解 258
16.7热化学途径 262
16.8气化炉 266
16.8.1对气化炉的基本要求 266
16.8.2气化炉的类型 266
16.9汽化后加工 272
16.10整体气化联合循环（IGCC） 273
第十七章 畜禽粪便厌氧消化生产能源之基础 275
17.1引言 275
17.2厌氧消化过程 275
17.3厌氧消化的益处 277
17.4怎样运行才适合厌氧消化？ 279
17.5结论 280
致谢 280
参考文献 281
第十八章 生物能源和厌氧消化 282
18.1引言 282
18.2厌氧消化过程 282
18.2.1发酵菌和产甲烷菌的关系 284
18.2.2本节小结 285
18.3原料 285
18.3.1原料实例 285
18.3.2碳／氮比例 287
18.3.3挥发性固形物 287
18.3.4本节小结 287
18.4沼气池启动过程 287
18.4.1启动 287
18.4.2启动后给沼气池填料 288
18.4.3冷天启动沼气池 288
18.4.4本节小结 288
18.5加载率 289
18.5.1背景 289
18.5.2给沼气池填料的因素 289
18.5.3计算加载率（填料速度） 289
18.5.4水力负荷 290
18.6估计沼气产量的工具 290
18.6.1美国环保局的AgSTAR 290
18.6.2明尼苏达大学推广部 291
18.6.3本节小结 291
18.7沼气池的运行与控制 291
18.7.1运行与控制程序 291
18.7.2本节小结 292
18.8沼气生产中搅拌的作用 292
18.8.1背景 292
18.8.2沼液稳定化 292
18.8.3搅拌方法 293
18.8.4外部配置设备的好处 294
18.8.5本节小结 294
18.9厌氧沼气池的类型 294
18.9.1悬浮生长系统 295
18.9.2附着生长系统 297
18.9.3本节小结 298
18.10结论 298
致谢 298
参考文献 299
第十九章 气体燃料和生物电的服务性学习项目及案例研究 300
19.1引言 300
19.2气体燃料和生物电的服务性学习项目简介 300
参考文献 302
案例19A：厌氧消化中食品垃圾的日变化对沼气产量的影响 303
参考文献 306
案例19B：厌氧消化在满足全州能源需求方面的潜力 307
参考文献 311
案例19C：生物质气化作为发展中国家农村电气化的一种策略：向土地学习 312
参考文献 314