本书介绍了生物质及生物质能的概念，并对生物质资源进行了详细的划分。本书立足于当今世界能源发展的现状，对目前生物质能的研究和发展做了详细的介绍，对较为常用的生物质直接燃烧、热裂解、气化等技术，从原理和工艺上进行了详细的阐述，并重点介绍了目前较为流行的沼气、燃料乙醇、生物柴油等新兴能源的开发和利用，以及未来发展潜力巨大的氢能、甲醇、二甲醚等新型能源的研究现状和发展趋势。
本书是一本兼有通用理论和具体实例的教学用书，可供高等院校生物、能源、环境等专业教师和学生阅读，并可供生物质相关产业人员参考。 |
能源是人类生存与发展的重要保障，也是社会经济发展的引擎和根本动力。21世纪，随着人类社会经济的快速发展，石油、天然气等矿物能源的消耗正在以比它们自然形成的速度快大约100万倍的速度增长，人类也因此面临着诸如能源短缺、资源匮乏、环境恶化等一系列重大问题。目前，能源问题已从一个纯粹的经济和生产问题演变成了一个涉及国际安全、政治、外交甚至军事的广义问题。开发和利用包括生物质在内的可再生能源，已引起世界各国的广泛关注。
我国能源形势十分严峻，能源的多元化发展是我国能源开发与利用的必然趋势。生物质能产业是一类跨学科、跨部门、跨行业的新兴的新型产业，发展生物质能，可以实现能源工业、能源农业、能源林业、能源畜牧业、能源加工业等多个产业的有机结合，促进液体燃料、生物塑料、生物肥料等生物质产品多元化发展，改善和提升能源产业结构与水平，保障能源安全，促进国民经济又好又快地发展。因此，我们编写了《生物质能学》一书作为高等院校本科学生素质教育的教材。其目的是促使学生了解生物质能的发展状况与紧迫性,提高节能和科学开发利用新能源、可再生能源的意识，掌握生物质转化的关键技术，明确未来生物质能发展的方向，拓展知识面，提高现代科技素质。为此，本书在编写过程中力求向以下几方面努力。
1建立新的教材结构体系。作为目前国内首部生物质能学教材，本书编写的指导思想是力求内容新颖全面，概念准确，语言深入浅出，通俗易懂，能反映生物质能学各技术领域的研究进展。在结构上形成了生物质能学基础（包括生物质与生物质能、生物质能资源、能源植物、能源微生物、能源生物遗传改良）、生物质能利用与转化技术（包括生物质直接燃烧、气化、热裂解、厌氧发酵、燃料乙醇、生物柴油等）和生物质能生产副产物的综合利用与展望三大部分；在编排上，每章前增加了言简意赅、趣味浓厚的“引言”作为整章的引子，增强了本章内容的可读性、趣味性和生动性；此外，还用英文批注了关键的名词，并附录了中英文对照，以便读者检索、查询与应用。
2开辟通往学科前沿的窗口。作为大学教材，本书重视开阔学生视野、为学生提供开辟通往学科前沿的多个窗口。通过相关章节深入浅出地介绍了生物质能研究与应用的热点和最新研究进展，如能源植物、能源微生物、能源生物的遗传改良、沼气产业化、生物产品、生物质产业、能源农业及未来生物质能的发展等。
3兼顾通用性和灵活性。本书可供综合性大学、师范院校、农林轻工等院校相关专业本科生作为教材或教学参考书，作为相关技术人员的技术培训资料，也可供相关专业的教师及科研人员参考。由于该书各章节既有机结合又相对独立，教师可根据学时的不同，因材施教，灵活地选择和组合不同的教学内容。
本书由全国六所院校的十三位教学、科研经验较为丰富的中青年骨干教师共同编写。绪论和第14章由程备久编写；第1章由田云编写；第2章由方茹编写；第3章由卢向阳编写；第4章由张明编写；第5章由朱苏文和叶辉编写；第6章由向文胜编写；第7章由李文哲编写；第8章由蒋立科编写；第9章由叶辉和蒋立科编写；第10章由潘登奎编写；第11章由李会珍编写；第12章由郭春绒编写；第13章由叶辉编写。全书由程备久统稿。
本书从编写到出版，得到各有关院校和化学工业出版社的大力支持。在编写过程中，张家磊、冯春、汪结明参与了插图编排和文字核校工作。借此，一并致以衷心的感谢。
由于编者水平有限，成书时间仓促，本书可能有不足之处，敬请有关专家和广大读者批评指正。
程备久2007年11月
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绪论1
一、生物质能学研究对象与任务1
二、生物质能学与其他学科的关系2
三、生物质能与国家安全2
四、生物质能与生态环境3
五、生物质能与其他可再生能源4
六、国内外生物质能开发与利用现状6
七、生物质能开发与利用的前景10
思考题11
参考文献11
第1章生物质与生物质能12
11生物质12
111生物质的概念12
112光合作用生产生物质12
113生物质的种类13
114生物质资源的特点16
115生物质的组成成分与化学结构17
116生物质资源的开发与利用21
12生物质能21
121生物质能的概念及其特点21
122生物质能现代化开发与利用技术22
123生物质能开发与利用发展历史23
124我国生物质能开发利用的关键
及其发展趋势24
思考题27
参考文献27
第2章生物质能的主要资源28
21林业生物质能资源28
211林业生物质能资源分类28
212我国林业生物质能资源优势29
22农业生物质能资源30
221农作物秸秆30
222其他农产品加工业废弃物31
23工业有机废水资源32
231浆造纸业废水32
232制革业废水33
233酿酒业废水33
234畜禽加工业废水33
24城市固体废弃物资源34
思考题35
参考文献35
第3章能源植物36
31能源植物的概念36
32能源植物的种类及其分布37
321按照能源植物的形态和生活环境
分类37
322按照能源植物的使用功能分类38
33重要能源植物及其主要生物学特性38
331草本能源植物38
332油料能源植物40
333制取碳氢化合物的能源植物43
334藻类能源植物45
34能源植物的开发与利用46
341能源植物开发与利用的意义46
342国外能源植物开发与利用现状46
343我国能源植物开发与利用现状47
344我国能源植物开发与利用优势、
存在问题及其解决策略49
思考题51
参考文献51第4章能源微生物52
41产甲烷微生物52
411产甲烷微生物的组成与特征53
412参与甲烷产生的其他微生物53
42产酒精微生物53
421利用葡萄糖产酒精的酵母54
422利用葡萄糖产酒精的细菌54
423利用戊糖产酒精的微生物55
43产氢微生物55
431产氢的光合生物55
432产氢的发酵细菌57
44产油微生物57
441产油微生物的种类58
442微生物油脂的生物合成58
45用于能源生产的其他微生物59
451产脂肪酶的微生物59
452微生物电池59
思考题60
参考文献60
第5章能源生物的遗传改良61
51能源生物遗传改良的意义61
52能源生物遗传改良的主要技术方法62
521杂交育种62
522诱变育种63
523细胞工程育种65
524分子育种66
53能源植物遗传改良67
531能源植物遗传改良的目标67
532能源植物种质资源的发掘71
533能源植物优良品种的选育72
54能源微生物的遗传改良75
541能源微生物资源的发掘75
542能源微生物遗传改良的目标75
543能源微生物优良菌种的选育76
544能源微生物遗传改良新技术的
发展与应用79
思考题80
参考文献80
第6章生物质直接燃烧82
61生物质燃烧原理82
611元素分析成分82
612工业分析成分83
613生物质的热值84
614生物质的物理特性84
62生物质燃烧的过程85
621固体燃料的燃烧85
622生物质的燃烧过程85
623生物质燃烧的条件85
624影响生物质燃烧速度的因素86
63生物质特殊燃料87
631木炭87
632锅炉燃用的生物质燃料88
633生物质压缩成型燃料88
64生物质压缩成型工艺89
641生物质压缩成型的概念89
642生物质压缩成型的原理90
643生物质压缩成型技术的运用91
思考题95
参考文献95
第7章生物质热裂解技术96
71生物质热裂解原理96
711生物质热裂解的概念96
712生物质热裂解的过程和产物97
713生物质热裂解的原理98
714生物质热裂解的工艺类型100
715影响热裂解的因素100
716热裂解反应器的传热方法102
717常见的热裂解反应器的类型103
72生物质炭化技术105
721生物质炭化设备105
722炭化工艺技术类型105
723木材干馏的工艺流程106
724生物质炭化产品107
73生物质热裂解液化技术108
731生物质热裂解液化工艺流程108
732生物质热裂解液化产品109
733生物油的应用110
思考题111
参考文献111第8章生物质气化工程112
81概述112
811生物质气化的含义112
812生物质气化过程113
82生物质气化工艺与设施115
821气化工艺115
822生物质气化装置与设施116
823气化炉性能与参数120
83生物质气化产品及特性123
831气化燃料的主要化学成分123
832燃气净化过程123
833生物质燃气用途125
84生物质气化在国民经济发展中的
应用125
841燃气和发电125
842生物质气化制氢126
843FT法合成燃料127
844生产其他能源128
思考题128
参考文献128
第 9章生物质燃料沼气129
91燃料沼气的概述129
911沼气发展简史129
912沼气的理化性质130
913沼气产生的生物学机制与条件131
92燃料沼气的生产主要途径与工艺136
921畜禽粪便发酵途径与工艺136
922农林废弃物发酵途径与工艺137
923工业有机废弃物沼气发酵途径与
工艺138
924城市垃圾发酵途径与工艺139
93燃料沼气的产业化应用139
931燃料沼气国内外利用现状139
932燃料沼气应用的主要类型140
933我国燃料沼气的发展方向及应用
前景149
思考题151
参考文献151
第10章生物质燃料乙醇152
101燃料乙醇的概述152
1011乙醇的理化性质152
1012乙醇发酵的原理与条件153
1013乙醇发酵生产的主要原料157
102燃料乙醇的生产主要途径与工艺158
1021谷物发酵途径与工艺159
1022植物纤维质原料发酵生产乙醇
工艺166
1023其他发酵途径与工艺171
103燃料乙醇的商业化应用172
1031发展燃料乙醇的意义172
1032国内外燃料乙醇基本发展
状况172
1033燃料乙醇商业化发展与前景
展望173
思考题175
参考文献175
第11章生物柴油176
111生物柴油的概述176
1111生物柴油的概念176
1112生物柴油的发展历史177
1113生物柴油的理化指标及测定
方法177
1114生物柴油的质量标准179
112生物柴油生产原理与主要工艺181
1121生物柴油的制备方法181
1122生物柴油的生产原理182
1123生物柴油生产的工艺流程184
1124影响转酯反应的主要因素186
113生物柴油的商业化应用186
1131国外生物柴油的研究、开发与
利用现状186
1132我国生物柴油研究进展188
114生物柴油的发展方向及其在我国
可持续发展战略中的地位188
思考题190
参考文献190第12章其他生物质能源192
121氢能192
1211氢能的基本概念192
1212生物质制氢基本原理与工艺193
1213生物制氢技术的现状与发展
趋势197
122生物甲醇197
1221甲醇的一般性质197
1222生物质甲醇生产主要技术198
1223国内外甲醇研究及应用状况199
1224甲醇的综合利用199
123二甲醚201
1231二甲醚的基本性质与用途201
1232二甲醚的制备原理201
1233二甲醚的生产状况及发展趋势202
思考题202
参考文献202
第13章生物质能生产副产物的综合利用203
131沼气生产副产品203
1311沼气的综合利用203
1312沼液和沼渣的利用209
132乙醇发酵副产品的利用212
1321CO2的利用212
1322酿酒酵母的回收212
1323酒糟的利用213
133生物质热裂解副产品的利用216
1331木炭的应用216
1332生物油的应用217
思考题219
参考文献219
第14章未来生物质能产业220
141生物质能与能源农业220
1411能源农业220
1412能源农业技术体系222
1413能源农业的经济效益225
1414能源农业是现代农业的有益
补充226
142生物质能开发新技术226
1421生物质转换技术的发展226
1422生物质能开发新技术229
143生物质产品及其产业化230
1431生物质新产品230
1432生物质能新产品的产业化
发展231
思考题233
参考文献233
附录《生物质能学》相关名词英汉对照234
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