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基本说明2

生物质2

第1篇　生物质的组成与资源量2

第1章　生物质的定义与分类2

生物能的特征3

生物能3

（a）根据来源分类4

2　根据利用价值和用途分类4

生物质的分类4

详细说明4

1　根据生物学观点分类4

（a）生态学上的分类4

（b）根据植物生物学分类4

（b）根据含水率分类5

参考文献6

详细说明7

能源作物7

第2章　资源量的推算7

基本说明7

废弃物类生物质7

（b）废弃物类生物能源的潜在量8

（a）废弃物类生物质的现存量8

1　废弃物类生物质资源量的估算8

2　能源作物资源量的估算10

参考文献11

（a）纤维素12

1　代表性组分12

第3章　生物质的组成12

基本说明12

详细说明12

（c）木质素13

（b）半纤维素13

2　组成分析14

（g）其他无机成分（无机物）14

（d）淀粉14

（e）蛋白质14

（f）其他有机成分（有机物）14

参考文献15

1　各种生物质的发热量16

详细说明16

第4章　生物能源含有量16

基本说明16

高位发热量与低位发热量16

有效发热量16

2　根据计算公式得到的推算方法18

参考文献19

1　碳循环20

详细说明20

第5章　从物质循环推算的生产量20

基本说明20

2　氮循环22

参考文献23

（b）间伐木材24

（a）除伐木材24

第6章　木质类生物质24

基本说明24

详细说明24

1　木质类生物质的种类与特征24

（e）以生物质原料为目的的快速生长树林25

（d）低质阔叶树林25

（c）主伐的残余木材25

2　生长速度26

（f）竹草、竹子26

（a）人工林27

4　日本的资源量27

3　实例和现在使用量27

5　世界的资源量28

（c）竹草、竹子28

（b）天然林28

参考文献29

草本类生物质的资源量与现在使用量30

C3植物与C4植物30

第7章　草本类生物质30

基本说明30

草本类30

草本类生物质的特征30

2　生长速度31

1　草本类生物质的种类与特征31

详细说明31

3　实例与现在使用量33

4　日本与世界的资源量34

参考文献36

（a）淀粉生产型植物37

1 淀粉、糖类生产型植物的种类与特征37

第8章　淀粉、糖类生产型植物37

基本说明37

详细说明37

2　生产量39

（b）糖类生产型植物39

（b）世界的资源量41

（a）日本的资源量41

3　实例与现在使用量41

4　日本与世界的资源量41

参考文献42

生物柴油43

油脂化学43

第9章　油类生产型植物（油椰子、油菜等）43

基本说明43

油类生产型植物43

压榨法与萃取法43

（c）大豆44

（b）油菜44

详细说明44

1　油类生产型植物的种类与特征44

（a）油椰子44

（b）油脂的生产量45

（a）含油种子及果实的生产量45

（d）向日葵45

2　生产量45

（d）生物柴油46

（c）饲料、肥料46

3　实例与现在生产量46

（a）食品领域46

（b）工业用途46

参考文献47

（b）作为生物质资源的油类生产型植物47

4　世界的资源量47

（a）现在的资源量47

1　水生生物质的种类与特征49

详细说明49

第10章　水生生物质49

基本说明49

水生生物质49

3　实例与现在使用量52

2　生长速度52

4　世界的资源量54

参考文献55

（c）甘蔗残余物、甘蔗渣56

（b）玉米和根茎作物56

第11章　废弃物——农业残余物、甘蔗渣56

基本说明56

详细说明56

1　农业残余物、甘蔗渣的种类与特征56

（a）米、麦56

3　实例与现在使用量57

2　产生量57

（a）美国58

（d）日本59

（c）法国59

（b）巴西59

4　日本与世界的资源量60

参考文献61

1　木质废弃物的特征62

详细说明62

第12章　废弃物——木质废弃物62

基本说明62

产生量62

利用现状62

2　木材加工部门的废弃材料63

3　木材利用部门的废弃材料64

4　世界的木质废弃物66

参考文献67

1　畜禽废弃物的种类与特征68

详细说明68

第13章　废弃物——畜禽废弃物68

基本说明68

畜禽副产物68

畜禽加工残余物68

敷料68

污泥68

物理性改善效果68

2　畜禽废弃物的产生量70

3　实例与现在使用量71

4　日本与世界的资源量73

参考文献74

1　污泥的种类与特征75

详细说明75

第14章　废弃物——污泥（下水道、粪便、产业废弃物污泥）75

基本说明75

（a）市政污泥有效利用举例76

3　回收实例与现在使用量76

2　污泥的产生量76

（a）日本的污泥产生量76

（b）不同种类污泥的产生量76

（b）市政污泥的有效利用量77

参考文献78

4　日本与世界的污泥资源量78

1　城市垃圾产生量与组成79

详细说明79

第15章　废弃物——城市垃圾79

基本说明79

城市垃圾79

2　世界垃圾产生量与处理方法80

（a）填埋场的甲烷回收81

3　日本对城市垃圾的有效利用81

（c）RDF发电82

（b）垃圾发电82

（e）从有机垃圾中回收能量83

（d）垃圾的碳化83

参考文献84

1　黑液的种类和特征85

详细说明85

第16章　废弃物——黑液85

基本说明85

黑液85

回收锅炉85

2　木材成分与黑液的组成86

5　最新的回收锅炉实例87

4　回收锅炉的历史87

3　产生量与使用量87

6　世界的木材资源量88

参考文献89

1　燃烧的原理与特征92

详细说明92

第2篇 生物质转化技术——热化学转化92

第17章　燃烧92

基本说明92

燃烧92

发热量（燃烧值）92

燃烧效率92

2　燃烧装置与实例94

3　燃烧的能量效率95

参考文献96

4　生成热的利用96

与气化有关的生物质的物理性质研究97

气化方法分类97

第18章　气化——常压气化97

基本说明97

焦油、木炭和炭黑98

气化剂98

与生物质气化有关的基本现象98

1　常压气化的原理与特征99

详细说明99

与气化有关的主要化学反应99

（a）固定床气化炉100

2　常压气化的装置与实例100

（b）流动床气化炉101

3　常压气化的能量效率102

（c）喷流床气化炉102

参考文献103

4　生成气体的利用103

1　加压气化的原理与特征104

详细说明104

第19章　气化——加压气化104

基本说明104

加压气化的目的104

2　加压气化的装置与实例105

4　生成气体的利用106

3　加压气化的能量效率106

参考文献107

1　间接气化的原理与特征108

详细说明108

第20章　气化——间接气化108

基本说明108

热分解与热分解气化108

水蒸气改性108

2　间接气化的装置与实例110

参考文献111

4　生成气体的利用111

3　间接气化的能量效率111

热分解112

基本说明112

第21章　快速热分解112

（a）用热砂浴瞬间加热113

2　快速热分解的装置与实例113

详细说明113

1　快速热分解的原理与特征113

（a）热质量分析：加热速度的影响113

（b）红外线加热炉快速热分解116

（d）微波快速热分解117

（c）离心力型热分解装置117

（e）其他快速热分解装置119

（a）热分解液、热分解油、木焦油120

4　生成气体的利用120

3　快速热分解的能量效率120

（a）传统的快速热分解方法120

（b）微波快速热分解120

（d）脱水糖121

（c）快速碳化物121

（b）木醋121

参考文献122

碳化的特征123

碳化123

第22章　碳化123

基本说明123

1　碳化的原理与特征124

详细说明124

2　碳化的装置与实例126

3　碳化的能量效率129

4　生成物的利用130

参考文献131

1　水热气化的原理与特征132

详细说明132

第23章　水热气化132

基本说明132

水热状态132

水热气化132

水热气化的特征132

2　水热气化的装置与实例133

（b）太平洋西北研究所134

（a）夏威夷大学夏威夷自然能源研究所134

（f）韩国能源研究所135

（e）东京大学环境安全研究中心135

（c）日本资源环境技术综合研究所135

（d）卡尔斯路埃研究中心135

4　生成气体的利用136

3　水热气化的能量效率136

参考文献137

其他水热反应138

水热液化的特征138

第24章　水热液化138

基本说明138

水热液化138

（b）生成物139

（a）反应139

详细说明139

1　水热液化的原理与特征139

（b）LBL工艺140

（a）PERC工艺140

（c）特征140

2　水热液化的装置与实例140

（d）市政污泥油化工艺141

（c）日本资源环境技术综合研究所的液化工艺141

3　水热液化的能量效率142

（e）HTU工艺142

4　生成油的利用143

参考文献144

生物柴油145

酯化145

第25章 由酯化合成生物柴油145

基本说明145

植物油145

（a）游离脂肪酸的酯化反应146

2　生物柴油的制造工艺146

详细说明146

1 酯化原理146

（a）植物油的酯类置换反应146

（b）脂肪酸的酯化146

3　酯化的能量效率147

（c）回收工艺147

（b）油脂的酯类置换反应147

4　生物柴油的利用148

参考文献150

成形后的膨胀率与破坏强度151

生物砖料151

第26章　固体燃料化151

基本说明151

1　固体燃料化的原理与特征152

详细说明152

（a）压片成形与试验方法153

（d）密度154

（c）破坏强度154

（b）膨胀率154

2　固体燃料化的装置与实例155

3　固体燃料化的能量效率156

参考文献157

4　固体燃料化装置生成燃料的利用157

1　甲烷发酵的原理和特征160

详细说明160

第3篇 生物质能源转换技术——利用生物学方法的转换160

第27章 甲烷发酵160

基本说明160

发酵160

甲烷发酵160

甲烷发酵的特征160

（c）污泥再生处理中心162

（b）食品废弃物162

2　甲烷发酵装置和应用实例162

（a）下水污泥162

3　甲烷发酵的能量效率163

（d）啤酒工厂废水163

参考文献164

4　生物甲烷气体的利用164

乙醇发酵的特征165

乙醇发酵165

第28章　乙醇发酵165

基本说明165

发酵165

1　乙醇发酵的原理和特征166

详细说明166

（a）糖质原料的发酵167

2　乙醇发酵装置和应用实例167

（b）淀粉质原料的发酵168

（e）近期开发的发酵方法169

（d）连续发酵169

（c）各种乙醇发酵方法169

（h）使用纤维素生物质进行乙醇生产的新型转换技术170

（g）使用木材（纤维素）为原料的乙醇发酵（传统方法）170

（f）其他发酵方法170

（i）酵母的育种171

4　生成得到的乙醇的利用172

3　乙醇发酵的能量效率172

参考文献173

Clostridium属细菌的发展历史174

Clostridium属细菌174

第29章　丙酮-丁醇发酵174

基本说明174

厌氧型产孢子细菌174

（a）发酵的实际情况175

1　丙酮-丁醇发酵的原理和特征175

详细说明175

（b）发酵反应176

2 丙酮-丁醇的发酵装置和应用实例178

（c）发酵菌种178

3　丙酮-丁醇发酵的能量效率180

5　最新的技术开发181

4　生成物的利用181

参考文献182

白色腐朽菌分解木质素的特征184

分解木质素的微生物184

第30章　使用白色腐朽菌分解木质素184

基本说明184

1 使用白色腐朽菌分解木质素的原理和特征185

详细说明185

白色腐朽菌的利用185

2　利用白色腐朽菌分解木质素的装置和应用实例188

4　利用白色腐朽菌和木质素分解酶的生物质转化189

3　利用白色腐朽菌进行木质素分解的能量效率189

参考文献190

1 厌氧型发酵生产氢气的原理和特征192

详细说明192

第31章　厌氧型发酵生产氢气192

基本说明192

厌氧型微生物192

厌氧型发酵192

厌氧型发酵生产氢气的特征192

2　厌氧型发酵生产氢气的装置和应用实例193

（d）日本东北大学194

（c）日本广岛大学194

（a）日本国立横滨大学194

（b）日本北里大学194

3　厌氧型发酵生产氢气的能量效率195

（f）日本鹿岛建设195

（e）日本宫崎大学195

参考文献196

4　生产得到的氢气的利用196

利用光合成细菌进行光合成生产氢气过程的特征198

太阳能的利用198

第32章　光合成生产氢气198

基本说明198

（a）可以用来进行光合成生产氢气的微生物199

1 光合成生产氢气的原理和特征199

详细说明199

（c）利用光合成细菌生产氢气的机制200

（b）利用光合成细菌生产氢气的原理200

（e）利用光合成细菌进行光合成生产氢气的特征201

（d）与光合成生产氢气有关的生物酶201

（b）使用生物质进行光合成生产氢气202

（a）光生物反应器202

2　光合成生产氢气的装置和应用实例202

（a）光能的转化效率204

3　光合成生产氢气的能量效率204

（c）光合成细菌和其他微生物混合培养进行光合成生产氢气204

参考文献205

4　光合成生产得到的氢气的利用205

（b）氢气的得率205

（a）背景208

1　畜业废弃物等的甲烷发酵208

第4篇　生物能源的利用系统208

第33章　现存的生物能源利用系统208

基本说明208

生物质资源的定位208

能源转化系统的特征208

详细说明208

（c）甲烷发酵处理的特征209

（b）利用甲烷发酵生产能源的历史209

（e）制造过程概述210

（d）甲烷发酵条件210

2　木屑（木材加工废弃物）的燃烧发电213

（f）具体实例213

（a）详细说明214

（c）木屑燃烧发电存在的课题217

（b）现在的运转情况217

（c）城市垃圾燃烧发电的实际情况218

（b）城市垃圾燃烧发电的意义218

3　城市垃圾燃烧发电218

（a）城市垃圾燃烧发电的由来和历史218

（d）城市垃圾燃烧发电的高效化219

（e）最近的动向222

（a）木质类废弃物的气化发电223

4　木质类废弃物和废塑料的气化223

（b）废塑料的加压两段式气化227

（a）废弃物的有效利用229

5　固体废弃物的固体燃料化229

（b）燃料工厂的概况230

（c）RDF的组成233

（e）RDF的需求单位234

（d）运转状况234

（a）木质颗粒概况235

6　木质颗粒235

（f）今后的课题235

（c）木质颗粒与化石燃料的比较236

（b）木质颗粒的特征236

（d）制造过程概况238

（e）世界和日本的生产动向239

（a）垃圾堆肥化设施（荏原制作所制桨式发酵系统）240

7　垃圾堆肥化和碳化利用240

（f）颗粒燃烧装置240

（b）碳化设施（日本关西产业公司的卧式搅拌型连续碳化装置）241

（a）发电方法242

8　锯粉气化发电（日本信荣木材公司的锯粉气化发电设备）242

（b）气化方式243

参考文献245

1 日本青垣町生物甲醇的生产规划247

详细说明247

第34章 未被利用的生物质资源的可能性247

基本说明247

林产类生物质资源的有效利用247

林地环境的维持247

（b）生物质资源工厂和地域生态系统248

（a）甲醇制造和复合型生物质资源工厂248

（d）事业的收支和经济性249

（c）各种产品的产量、销售额和多样化的效果249

（b）高槻市的模式253

（a）日本国内森林资源利用的生物能253

2　高槻市的森林组合（偏远山区的森林构想）253

（c）能量转换技术255

3 日本勇払、日高地区的甲醇制造系统256

（a）系统的立地地点：苫小牧东部（苫东）地区256

（d）实现计划的设想256

（c）甲醇制造系统的流程及其构成257

（b）林产资源257

（d）甲醇制造系统的评价258

（e）人们对引入甲醇生产系统的期待259

参考文献260

基本说明261

第35章 迈向循环型社会的生物质综合利用系统261

（b）废弃物零排放的意义262

（a）背景262

详细说明262

1 循环型社会的概念——废弃物零排放262

（c）产业的网络化263

（e）整合型生物质系统264

（d）地域系统的构成264

（b）区域内物质流的解析265

（a）区域性废弃物零排放系统的构成顺序265

2 区域性废弃物零排放系统的构成方法265

（c）物质流和再资源化技术的数据库266

（a）生物质炼制的必要性267

3 以生物质为基础的循环型社会267

（d）物质循环网络的设计267

（b）以生物质为基础的社会的碳循环268

（c）生物质物质转换技术269

参考文献271

1　造纸公司的种植园272

详细说明272

第36章　生物质种植园272

基本说明272

在日本国外实施的种植园272

（b）日本国外的木质类生物质种植园273

（a）日本国内的森林资源273

（a）美国的燃料乙醇275

2　生物乙醇275

（b）巴西的燃料乙醇276

（c）日本国内生产燃料乙醇的可能性277

（b）计划概况278

（a）规划的背景278

3　稻壳发电的生物质利用规划的概况278

（a）能源种植园的可能性281

4　能源种植园281

（c）燃料281

（d）生物质发电事业的可行性281

（b）种植园的种类282

（c）能源种植园的能量利用效率以及与其他自然能源的比较283

（e）能源种植园的选址条件和最优化284

（d）能源种植园系统284

参考文献285

（a）生物质液体燃料287

1　甲醇的利用287

第37章　将来的能源系统的可能性和方式287

基本说明287

发电用生物质种植园287

通过生物质气化合成液体燃料287

详细说明287

（c）甲醇燃料的特征288

（b）生物质气化法合成甲醇技术288

（e）生物甲醇燃料的优点和未来289

（d）甲醇汽车的使用289

（b）DME的燃料特性和利用290

（a）DME是什么290

2　DME的利用290

（d）制造过程流程291

（c）DME合成技术291

（a）Fischer-Tropsch（FT）合成反应292

3　汽油和轻质灯油的利用292

（c）FT合成过程293

（b）FT合成反应中的生成物分布293

（a）生物质与自然能源发电295

4　能源系统的可能性和方式295

（d）产物性状295

（e）MTG（methanol to gasoline）过程295

（f）合成燃料油的经济性295

（g）生物质资源的利用295

（b）全球性生物甲醇的构想296

（c）甲醇和燃料电池297

（d）生物质栽培298

（f）未来氢气利用社会的可行性299

（e）世界上的适宜产地299

参考文献300

（g）最先进产业技术的集合300

（b）分类基准301

（a）农林业的定义301

第38章 生物质的利用与粮食生产的融合301

基本说明301

详细说明301

1　农林业系统的基础301

（e）农林业的种类和特征302

（d）相互关系的经济学302

（c）农林业的构成要素302

（d）引入外部资金303

（c）土地劣化的原因303

2　保全土壤的生产能力303

（a）农林业的劳动303

（b）土地的劣化303

（b）栽培种类的确定304

（a）主要农林业系统的实际情况304

3　农林业系统的规划和栽培作物的选择及评价304

参考文献305

1　系统评价的范围308

详细说明308

第5篇　生物能源的系统评价308

第39章 系统评价的框架308

基本说明308

从广阔视野出发的重要生物能源的系统评价308

寻求在多种基准和基础上的综合评价308

寻求用于生物能源评价的系统数据308

3　系统评价的方法论310

2　系统评价的基准310

（a）LCA的一般方法312

1　LCA的基础312

第40章　依据生态循环评估的生物质能量效率和CO2排放量的评价312

基本说明312

什么是生态循环评估312

生物质的LCA评价312

详细说明312

（b）LCA中的环境影响的综合评价315

（c）基于LCA的技术评价316

（a）生物质的培育和收获中所需要的能量317

2　生物质能量效率和CO2排放量的评价举例317

（b）生物能源转换技术的前处理过程所需要的能量318

（c）生物能源和化石燃料的比较319

（d）生物质发电与其他发电技术的比较320

参考文献322

1　生物质的纯CO2固定量323

详细说明323

第41章　作为能源资源的生物质评价的视点323

基本说明323

纯CO2固定量323

作为生态循环的评价323

生物质资源的位置323

（a）森林生物质327

2　生物质生态循环的评价327

（b）农业生物质329

3　从现存的各项技术的比较来看生物质的位置330

（c）化石类能量的投入与人力能量的投入之间的相辅关系330

（a）与化石能源系统的比较331

（b）与其他自然能源的比较333

参考文献335

4　生物质利用今后的课题335

能源转换的环境安全性336

生物质的生产和环境安全性336

第42章　生物能源的环境安全性评价336

基本说明336

（a）种植园型生物质337

1 生物能源生产和种植的环境安全性337

详细说明337

2　从全球视野出发考虑生物质生产和环境的关系338

（d）废弃物生物质338

（b）栽培型生物质（草本类）338

（c）其他生物质338

（a）生物质生产与自然环境339

（b）生物质生产与氮肥340

3　能源转换中的环境安全性341

（a）残渣的环境安全性342

（b）有关大气污染的环境安全性343

（d）环境负荷的影响评价345

（c）二次能源的环境安全性评价345

参考文献346

1　生物质资源347

详细说明347

第43章 生物能源的经济性评价347

基本说明347

生物质资源的成本347

生物质利用技术和二次能源生产的成本347

（b）生物质价格的实例348

（a）成本的设定原则348

（c）种植园型生物能源的价格350

（d）残留型生物能源的价格351

2　生物能源的利用技术353

（e）生物质资源价格的总括353

（b）热分解气化合成甲醇354

（a）发电354

（c）利用微生物的发酵技术355

3　生物质的二次能源价格356

（d）生物能源利用技术价格成本总括356

参考文献357

生物能源在最优能源系统中的作用359

21世纪生物质流向的计算机模拟359

第44章 生物能源可能供给量的模型解析359

基本说明359

生物质平衡表359

1　综合模型解析的必要性360

详细说明360

（b）利用生物质平衡表把握资源状况361

（a）概要361

2 利用世界土地利用和能源模型（GLUE）进行探讨361

（c）现在的生物能源供给能力的评价362

（d）21世纪生物质流向的计算机模拟367

3　利用最优化型的世界能源模型（LDNE）进行探讨369

参考文献372

1　SI单位374

一、单位374

附录374

2　单位换算375

3　糖和酒精的浓度377

5　发热量378

4　温度378

（a）酒精浓度378

（b）糖浓度378

6　质量基准379

7　其他380

二、元素周期表381

2　水、甲醇、乙醇的相转移焓变化382

1　标准生成焓、标准熵、标准生成吉布斯自由能382

三、基本化学物质的热力学参数382

3　燃烧焓383

四、化石资源的发热量及可开采年数384

五、世界能源需求的预测386

六、世界人口增长的预测388

七、新型能源的引入目标389

八、有关生物质的书籍391

参考文献392