生物質加工和轉化中的綠色化學（簡體書）

譯者序

原書序

原書前言

貢獻者

關於作者

第1章生物質和生物煉製導論1

1.1簡介1

1.2生物煉製技術和生物煉製系統3

1.2.1背景3

1.2.2LCF的生物煉製3

1.2.3全作物生物煉製5

1.2.4綠色生物煉製7

1.2.5雙平臺生物煉製概念9

1.3平臺化合物10

1.3.1背景10

1.3.2生物技術在生產平臺化合物中擔當的角色11

1.3.3綠色生物質分離和能源方面12

1.3.4綠色生物煉製的品質和能量流動14

1.3.5綠色作物分離過程的評估16

1.4綠色生物煉製：經濟和生態層面17

1.5展望：以GJ為原料生產L-賴氨酸-L-乳酸18

1.6小結19

參考文獻19

第2章綠色化學的最新進展25

2.1簡介25

2.2綠色化學25

2.2.1綠色化學的十二項原則25

2.3綠色化學的十二項原則案例26

2.3.1預防26

2.3.2原子經濟性29

2.3.3低毒害的化學合成31

2.3.4設計較安全的化合物35

2.3.5使用較安全的溶劑與助劑36

2.3.6有節能效益的設計38

2.3.7使用可再生資源作為原料39

2.3.8減少運用衍生物40

2.3.9催化42

2.3.10可降解設計46

2.3.11及時分析以防止污染48

2.3.12採用本身安全且能夠防止意外發生的化學方法49

2.4小結51

2.5展望52

2.5.1由可再生的5-氯甲基糠醛合成雷尼替丁52

2.5.2一鍋法有機催化53

縮略語58

致謝59

參考文獻59

第3章基於IL的生物煉製66

3.1簡介66

3.2IL及其綠色所通向的可持續的生物煉製66

3.3用於生物質加工和轉化的IL68

3.3.1IL溶解生物聚合物的機制68

3.3.2基於IL的生物煉製的概念69

3.3.3IL中的木材化學69

3.3.4源於IL中生物質的可持續材料71

3.3.5源於IL中生物質的增值化學品73

3.3.6通過IL生產生物柴油89

3.4用於生物煉製的IL的毒性和生態毒性93

3.4.1概述93

3.4.2毒性研究94

3.4.3用於生物煉製的IL的毒性104

3.4.4用於生物煉製的IL的生物降解性105

3.4.5關於IL的毒性和生物降解性的結論106

3.5小結與展望107

3.6相關的IL：全稱和縮略語108

致謝110

參考文獻110

第4章基於水的生物煉製119

4.1簡介119

4.2基於水的生物煉製的基本原理119

4.2.1在SCW中處理生物質的能源效率120

4.2.2水在SCW狀態下獨特的可調諧屬性121

4.2.3適用於生物質提煉、預處理、分離和轉化的介質121

4.3利用水預處理LC以生產生物燃料/生物化學品/生物材料122

4.4利用水提煉增值化學品126

4.4.1熱水提取硬木127

4.4.2熱水提取中溶解的非碳水化合物來源的材料127

4.4.3不溶組分127

4.4.4可溶組分129

4.4.5熱水提取中溶解的非碳水化合物來源材料的潛在應用130

4.4.6膠粘劑130

4.4.7木質素基聚合物共混物130

4.4.8生產氧化芳香族化合物131

4.4.9可溶組分的分離和潛在用途131

4.5生物質在水中的熱解和氣化132

4.5.1生物質在水中的熱解132

4.5.2生物質在水中的氣化135

4.6生物質在SCW中的化學轉化139

4.6.1半纖維素和纖維素140

4.6.2單糖142

4.6.3木質素144

4.6.4甘油三酯和脂肪酸148

4.6.5甘油149

4.6.6蛋白質和氨基酸150

4.7機遇、挑戰與展望151

參考文獻152

第5章用於生物煉製的良性介質——超臨界CO2160

5.1簡介160

5.2CO2的性質160

5.3生物煉製中CO2的使用163

5.4利用CO2的提取166

5.5脂類的提取167

5.6從LCF中提取二次代謝產物168

5.6.1角質層蠟的潛在應用172

5.6.2利用scCO2提取的經濟考慮173

5.6.3生物質緻密化175

5.7scCO2中的反應175

5.8小結與展望177

參考文獻177

第6章纖維素在NaOH/尿素水溶液中的溶解和應用182

6.1簡介182

6.2低溫下纖維素在NaOH/尿素水溶液中的溶解和機理183

6.3溶液性質190

6.4新型溶劑系統中製備的新型纖維素材料191

6.4.1新型纖維素纖維192

6.4.2新型纖維素膜196

6.4.3新型纖維素凝膠201

6.4.4用於合成纖維素衍生物的新介質205

6.5小結與展望209

致謝210

參考文獻210

第7章由LC生產化學品、燃料和材料的有機溶劑生物煉製平臺215

7.1簡介215

7.2有機溶劑乙醇法216

7.3有機溶劑乙醇法中的化學216

7.3.1木質素的反應216

7.3.2纖維素和半纖維素的反應218

7.4有機溶劑乙醇法作為生物煉製平臺219

7.4.1有機溶劑乙醇法生物煉製平臺219

7.4.2有機溶劑乙醇法預處理的品質平衡221

7.5有機溶劑乙醇法底物的酶解223

7.6有機溶劑乙醇法木質素的特性和應用224

7.6.1有機溶劑乙醇法木質素的特性224

7.6.2基於有機溶劑乙醇法木質素的聚合物材料226目錄ⅩⅦ7.7來自有機溶劑型木質素的碳纖維226

7.8有機溶劑型木質素的抗氧化能力227

7.9有機溶劑乙醇法中可回收的化學品229

7.10小結230

參考文獻231

第8章生物質熱解油及其產品升級234

8.1簡介234

8.2生物油的製備234

8.3生物油237

8.3.1組成和物理化學性質237

8.3.2生物油的組成238

8.4生物油的升級239

8.4.1氫化239

8.4.2催化裂化241

8.4.3蒸汽重整241

8.4.4乳化242

8.4.5轉化成穩定的含氧化合物243

8.4.6從生物油中提取的化學品245

8.4.7其他生物油升級方法246

8.5小結247

參考文獻248

第9章用於LC生物煉製的微波技術250

9.1簡介250

9.2微波加熱的原理和特性250

9.3微波吸收功率和穿透深度251

9.4用於木質生物質預處理的微波輻射系統252

9.4.1LC生物煉製的微波輔助反應253

9.4.2利用鉬酸銨和過氧化氫的酶解糖化LC的微波輔助反應254

9.4.3頑拗型軟木的微波輔助甘油解反應254

9.5小結與未來展望257

參考文獻257

第10章利用微生物的生物煉製259

10.1關於生物轉化的簡介259生物質加工和轉化中的綠色化學ⅩⅧ10.2微生物轉化的綠色環保性259

10.3生物質向生物燃料的生物轉化260

10.3.1生物質作為原料260

10.3.2生物乙醇263

10.3.3生物丁醇265

10.3.4生物柴油及相關產品265

10.4生物質向大宗化學品的生物轉化267

10.5機遇與挑戰269

10.6展望271

參考文獻272

第11章用於生物質轉化的非均相催化劑276

11.1關於非均相催化的綠色環保性的簡介276

11.2設計和選擇非均相催化劑276

11.2.1固體酸和固體堿催化劑277

11.2.2負載型金屬催化劑281

11.3關於新的非均相催化系統最新進展的簡介283

11.3.1利用非均相催化劑由生物質生產5-羥甲基糠醛283

11.3.2利用非均相催化劑將纖維素轉化為多元醇288

11.3.3利用非均相催化劑生產生物柴油293

11.4機遇與挑戰298

11.5展望299

參考文獻300

第12章甘油的催化轉化306

12.1簡介306

12.2甘油催化氫解製備二元醇308

12.2.1生產1，2-丙二醇309

12.2.2生產1，3-丙二醇312

12.2.3乙二醇的選擇性形成314

12.3甘油催化氧化製備有價值的化學品314

12.3.1伯羥基氧化生產甘油酸315

12.3.2仲羥基氧化生產二羥基丙酮316

12.4甘油脫水製備有價值的中間體316

12.4.1丙酮醇的生產317

12.4.2丙烯醛的生產317

12.4.3甘油氧化脫水生產丙烯酸和丙烯醛319目錄ⅩⅨ12.5甘油生產燃料和燃料添加劑320

12.5.1甘油通過醚化反應生產燃料添加劑321

12.5.2甘油重整生產氫氣或合成氣322

12.6關於甘油的其他最新應用322

12.7展望324

致謝324

參考文獻324

第13章用於提高液體生物燃料生產的超聲技術328

13.1簡介328

13.2超聲學328

13.2.1功率329

13.3近場和遠場331

13.3.1頻率332

13.3.2超聲的形成332

13.3.3液體中的作用334

13.4生物燃料原料和加工339

13.4.1化學路徑綜述340

13.4.2目前這一代、下一代和先進燃料340

13.5超聲學和生物燃料341

13.5.1預處理341

13.5.2發酵346

13.5.3酯交換反應347

13.5.4油的提取349

13.5.5消泡349

13.5.6分離349

13.5.7乳液349

13.5.8能量平衡349

13.5.9成本分析350

13.6工業系統350

13.7小結352

參考文獻353

第14章用於生物煉製中產品分離的先進膜技術356

14.1簡介356

14.2膜分離技術358

14.3關於生物質轉化過程中的生物製品分離的最新進展綜述361生物質加工和轉化中的綠色化學ⅩⅩ14.3.1微濾過程361

14.3.2超濾過程361

14.3.3微濾和超濾的膜污染361

14.3.4用於滲透汽化回收醇的膜材料364

14.4小結與展望372

參考文獻373

第15章對於生物煉製的生態毒性和環境影響的評估379

15.1簡介379

15.2背景382

15.2.1生物燃料的生態毒理學概述382

15.2.2生物質預處理383

15.2.3稀酸預處理樣品的生態毒理學調查387

15.3結果與討論394

15.3.1細胞毒性394

15.3.2二惡英類活性395

15.3.3致突變性396

15.3.4魚類胚胎毒性398

15.3.5內分泌活性399

15.3.6對於可持續生產和使用生物燃料的啟示403

15.4小結403

致謝404

參考文獻404