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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